Challenge
- 3만 마리의 소들이 있는 낙농장에서 복잡한 착유 작업의 운영 및 유지보수를 최적화합니다.
Solutions
- PlantPAx® 분산제어시스템 (DCS)
- Allen-Bradley® 프로그래밍이 가능한 컨트롤러(PLC)
- PowerFlex® AC 드라이브
- Stratix® 이더넷 매니지드 스위치
- FactoryTalk® View 수퍼바이저리 에디션(SE)
Results
- 중앙집중식 모니터링 및 제어 가능
- 일관된 인터페이스로 운영 및 유지보수 용이
- 문제 해결 및 가동 중단 시간 감소
- CIP 시스템 사이클 시간 30분 감소
빌과 수지 밀렌캄프(Millenkamp)에게 있어서 기업식 농업의 성공 기반은 최적의 동물 관리, 청결, 엄격한 프로토콜, 직원 교육 및 기술에 대한 열정입니다. 1990년대 중반 송아지 목장으로 시작한 이들의 사업은 목장, 농장, 사육장, 소-송아지 운영과 아이다호 저지 걸스 데어리(Idaho Jersey Girls Dairy)를 아우르는 수직적인 통합 사업으로 성장했습니다.
밀렌캄프 캐틀(Millenkamp Cattle, Inc)의 운영 관리자인 마크 해리슨(Mark Harrison)은 "항상 3만 6천여 마리의 송아지가 아이다호 제롬에 있으며 아이다호 저지 걸스 데어리에서는 약 3만 마리의 젖소에 대한 착유 작업이 이루어지고 있습니다."라고 말합니다.
최첨단 착유실
제1 밀크반(Milk Barn #1)이 완공된 2015년에 착유 작업이 증가함에 따라 밀렌캄프는 네트워크, 통신 및 기술 지원을 위해 로컬 시스템 통합업체인 오토메이션 웍스(Automation Werx)를 방문했습니다. 오토메이션 웍스는 로크웰 오토메이션의 시스템 통합업체(System Integrator) PartnerNetwork™의 일원입니다.
제1 밀크반에는 1만 5천여 마리의 젖소에서 착유를 위한 106개의 칸막이로 구성된 회전식 착유실 두 개가 있습니다. 각 착유실에는 착유 전 소독, 유방 자극 및 착유 후 젖꼭지 소독을 제공하는 3대의 로봇이 있습니다. 착유 작업은 환기, 펌핑, 냉각 및 현장 청소(CIP) 시스템뿐 아니라 우유를 탱커 트럭으로 옮기는 솔루션도 포함합니다. 오토메이션 웍스의 공동 소유주인 트레버 스테플러(Trevor Steffler)는 “제1 밀크반에는 타사의 독립형 장비가 많았습니다.”라고 말합니다.
"우리의 목표는 중앙 집중화된 위치에서 장비를 모니터링할 수 있는 통합 시스템을 아이다호 저지 걸스 데어리에 제공하는 것이었습니다."
목표를 달성하기 위해 오토메이션 웍스는 로크웰 오토메이션의 네트워크가 연결된 FactoryTalk View Site Edition (SE) HMI 소프트웨어를 포함하는 감시 제어 및 데이터 수집 (supervisory control and data acquisition; SCADA) 솔루션을 제공했습니다.
5년 후 착유 생산을 두 배 이상 늘린다는 계획을 세웠을 때 아이다호 저지 걸스 데어리는 다시 오토메이션 웍스에 솔루션을 요청했습니다.
이산 장비 통합을 위한 솔루션
제2 밀크반(Milk Barn #2)의 경우 아이다호 저지 걸스 데어리는 106개의 칸막이로 구성된 회전식 착유실 4개를 관련 로봇 및 보조 시스템과 함께 설치했습니다. 오토메이션 웍스는 다수의 공급업체와 협력하여 통합 로크웰 오토메이션 플랫폼으로 타사 제어 장치를 대체할 최첨단 시스템을 제공하는 업무를 맡게 되었습니다. 가동 중단 시간 최소화는 매우 중요한 프로젝트 목표였습니다.
"우리는 하루 22시간 착유 작업을 하고 장비 소독을 위해 1시간 동안 가동을 중단합니다."라고 해리슨은 말합니다. “또한 소는 습관의 동물이라 착유시간이 일정해야 합니다. 그러므로 가동 중단 시간이 발생해서는 안 됩니다.”
오토메이션 웍스에서는 PlantPAx 분산제어시스템(DCS)에 기반한 통합 솔루션을 설계했습니다. 이 솔루션은 Allen‑Bradley 프로그래밍 가능한 컨트롤러(PLC), PowerFlex AC 드라이브, Stratix 이더넷 매니지드 스위치와 FactoryTalk View SE를 포함합니다.
“우리는 시스템의 다양한 지점에서 여러 수준의 이중화를 추가했습니다.” 라고 오토메이션 웍스의 공동 소유주인 닉 레이첼트(Nick Reichelt)는 말합니다. “예를 들어, 5개의 드라이브가 필요한 각 컨베이어 벨트(carousel)에도 7개의 드라이브를 사용했기 때문에 드라이브 유지보수를 위한 중단이 발생하지 않습니다.”
더 중요한 점은 PlantPAx DCS가 이해하기 쉬운 대시보드를 통해 데이터, 분석 및 통찰력을 제공하여 작업자가 알람 로그 및 예상하지 못한 다운타임 발생과 같은 비정상적인 상황에서도 신속하게 대응할 수 있다는 것입니다.
지속 가능성 유지
오토메이션 웍스는 제어 시스템 기능을 아이다호 저지 걸스 데어리 지속 가능성 목표에 부합시켰습니다.
“우리는 사료를 위해 14,000 에이커가 넘는 땅을 경작하고 비료를 위해 모든 거름을 퇴비로 만듭니다. 그리고 아마 이곳은 여러분이 본 낙농장 중 가장 깨끗한 곳일 것입니다. 우리는 이러한 사실에 큰 자부심을 갖고 있습니다.” 라고 해리슨은 말합니다.
아이다호 저지 걸스 데어리는 또한 장비 청소 및 소독 시 화학 물질 사용을 줄이는 데 주력하고 있습니다. 화학 물질은 환경에 영향을 미치며 아이다호 저지 걸스 데어리에 있어 가장 큰 단일 비용이기도 합니다. 오토메이션 웍스 솔루션은 유방 위생 및 소 족욕기에서 CIP 시스템에 이르기까지 모든 화학적 배칭을 관리합니다.
"CIP 시스템에는 세척 용액의 화학 물질 수준을 측정하는 전도도 센서가 포함되어 있습니다. 화학 물질을 줄이기 위해 시스템에서는 첫 번째 배치에서의 마지막 헹굼수를 회수하여 다음 배치의 첫 번째 세척에 재사용합니다." 라고 레이첼트는 설명합니다. 냉각기에 사용된 물도 회수하여 바닥 세척 및 기타 청소 작업에 재사용합니다.
성공을 기반으로
아이다호 저지 걸스 데어리에서는 CIP 세척 용액 회수를 통해 기존 설비 대비 화학 물질 사용량을 50%이상 줄인 것으로 추정하고 있습니다. 또한 배치 용액은 물과 화학적 온도를 일정하게 유지하기 때문에 CIP 주기 시간이 약 30분 단축되었습니다.
“문제 해결 시간이 얼마나 절약되었냐고요? 수치를 매길 수 없을 정도입니다.”라고 해리슨은 말합니다. 오토메이션 웍스는 아이다호 저지 걸스 데어리와 지속해서 협력하고 아이다호 저지 걸스 데어리 비전에 부합하는 향후 개선 작업을 기대합니다.
"우리의 목표는 제1 밀크반을 PlantPAx 시스템으로 마이그레이션하는 것입니다. 궁극적으로는 중심적인 위치 한 곳에서 축사 두 곳을 모두 제어하고 모니터링할 수 있는 통합 시스템을 구축할 계획입니다."라고 스테플러는 말합니다.
