분석을 활용해 공정을 개선한 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)

분석을 활용해 공정을 개선한 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)

올바른 노선

 미국 전역을 연결하는 24만km의 화물철도 시스템은 세계 최대 규모입니다. 여러 사기업들이 이 시스템에 필요한 유지보수와 개선 프로젝트 대부분을 담당합니다.

 이러한 프로젝트의 핵심이 되는 것은 두꺼운 강철로 만들어져 트랙의 레일과 지지대 사이에 놓여지는 철도 연결 플레이트입니다. 연결 플레이트는 레일을 곧게 잡아 위치를 고정시켜주어 철로의 수명을 연장해줍니다.

  북미의 모든 주요 철도에는 연결 플레이트가 사용되며, 그 대부분은 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)이 만듭니다.

 이러한 연결 플레이트를 생산하는데 사용되는 폐철강이 매일 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)의 하역장에 도착합니다. 공장에서는 고객의 레시피에 맞게 폐철강을 녹여 정해진 길이와 모양으로 주조한 후 고객에게 운송을 합니다. 각 공정에서는 시간당 50톤을 녹일 수 있는 아크식 용해로, 1억 BTU의 가스 용광로, 1천톤 규모의 프레스 등 작업자들의 모든 주의가 요구되는 산업용 헤비듀티 장비가 사용됩니다.

끊임 없는 개선의 흐름

 1994년 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)은 공장의 제어 시스템을 대대적으로 교체하기 시작했습니다. 배선된 릴레이 컨트롤러들은 유지보수가 상당히 까다로웠고 수정은 거의 불가능했습니다. 한가지 사항을 변경하는데 몇 시간이 소요되었고, 작업자의 실수가 발생할 소지도 다분했습니다. 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)은 공장에 Allen-Bradley® 컨트롤러 제품군을 도입했습니다. 2006년 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)은 로크웰 오토메이션의 최신 Allen-Bradley ControlLogix® 컨트롤러를 구동하고 있었습니다.

 이 공장의 제어 계층을 업데이트하는 동안, 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)의 IT팀은 추가적으로 운영을 향상시킬 수 있는 기회를 모색하기 시작했습니다. 그 과정에서 인력 활용에 문제가 있음을 발견했습니다. 작업자들이 데이터를 처리하느라 연결 플레이트 생산 공정에 집중하지 못하고 있었던 것입니다.

 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)의 IT 관리자 쳇 핀커톤(Chet Pinkerton)은 “상사의 아침 회의용 보고서를 매일 수동으로 작성하느라 매년 수천 시간이 낭비되고 있었다”며 “그러한 과정에서 생산 공정과 데이터 수집 간에 주의가 분산되었다. 모든 직원은 종이와 펜을 내려놓고 눈앞에 있는 작업에만 집중할 필요가 있었다”고 설명했습니다.

 

운영자는 데이터를 정확하게 추적하는 동시에 철강을 녹이는 작업을 감독하고 적절하게 화학물질을 조절하는 작업을 수행하기 위해 고심하고 있었습니다.

 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)은 쇳물(용선)을 생산하는 최초의 제선 공정부터 공정 전반에 이러한 문제가 어떤 영향을 미치는지를 조사하기 시작했습니다. 작업자들은 철강을 녹이는 작업을 감독하고 적절하게 화학물질을 조절하는 작업을 수행하며, 동시에 데이터를 정확하게 추적하는데 애를 먹고 있었습니다. 이 때문에, 보고서의 품질 문제가 자주 발생했습니다.

 또한 강철을 녹이는 제선 공정에서 불순물을 제거하는 제강 공정으로 그리고 주조하는 연주 공정으로 이동하는 과정에서 또 다른 개선의 여지가 발견되었습니다. 후반 공정의 작업자들은 신뢰할 수 있는 실시간 공정 데이터를 확보할 수 없었습니다. 이전 공정의 작업자들에게 직접 연락해서 물어보는 데는 시간이 너무 오래 걸렸습니다.

 일례로, 주조기 작업자가 용강의 온도에 대한 실시간 정보가 없어서 용강의 온도가 떨어져 굳어 버리는 바람에, 재가열을 위해 용강을 제강 공정으로 다시 보내야 하는 경우가 종종 생겼습니다. 용강을 이동하고 재가열하는 작업은 다음 배치에 사용될 수 있는 시간과 에너지가 낭비되는 일이었습니다.

제한된 터널 시야 제거

 제선 공정, 제강 공정 및 연주 공정에서 기회가 파악된 후, 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)은 데이터 수집, 분석 및 보고를 자동화하여 인력 활용을 향상해주는 제조 분석 플랫폼을 검토했습니다. 시간이 많이 드는 수동 공정의 자동화를 위해, IT팀은 제어 계층을 간소화하는데 이미 도움을 준적이 있는 기업 로크웰 오토메이션을 선정했습니다.

 핀커톤은 “ControlLogix 컨트롤러에서 생성되는 데이터를 신뢰했기 때문에, 다음 도전과제는 실행 가능한 정보를 가장 유용한 시점에서 어떻게 자동으로 작업자, 감독자, 유지보수 담당자들에게 전달하는가 하는 것이었다”며 “로크웰 오토메이션의 서비스팀이 아칸사스 팀의 일부가 되어 솔루션을 구현하고 제어 및 정보 계층들을 통합해주었다”고 말했습니다.

FactoryTalk® VantagePoint® EMI 제품 프로파일 (PDF)

 각 배치 정보는 컨트롤러에서 이력 시스템으로 직접 전송됩니다. FactoryTalk® VantagePoint® EMI 소프트웨어는 분산된 소스에서 수집된 데이터들을 이해할 수 있는 형태의 정보로 변환시켜 줍니다. 데이터 관리 부담에서 벗어난 작업자들은 이제 다음에 도착하는 배치에 대한 실시간 정보를 확인하고 철강 생산 공정에만 온전히 집중할 수 있게 되었습니다. 그리고 관리자들은 매일 아침 전날 발생한 작업에 대한 세부 정보가 담긴 열 시트 보고서를 자동으로 수신합니다.

 열 시트 보고서는 감독자들이 생산 품질을 확인할 수 있는 신뢰할 수 있는 툴로 신속하게 자리를 잡았습니다. 보고서는 제선 공정, 제강 공정 및 연주 공정에 대한 전체적인 개요를 제공합니다. 다수의 데이터 소스를 문맥화함으로써, 보고서는 공정, 첨가된 화학물질, 특정 레시피에 필요한 합금 등에 대한 포괄적인 정보를 제공합니다.

이 제조 분석 플랫폼이 지속적인 개선 역량을 제공한다는 사실을 감독자들이 깨닫는데는 그리 오래 걸리지 않았습니다. 소프트웨어의 시스템 레벨 분석 툴은 사용자들이 특정 추세를 세부적으로 파악하고 생산 데이터를 확인하며 배치의 이동을 추적할 수 있게 해줍니다. 또한 맞춤화가 가능한 대시보드는 다른 소스의 데이터를 쉽게 조회할 수 있도록 해주어, 발생하는 이슈에 대한 해결책을 찾는데 도움을 줍니다.

 

 핀커톤은 수동 보고 작업만 감소해도 공장 전체에서 많은 가치를 창출할 수 있을 거라는 사실은 알고 있었습니다. 그러나, 공장 레벨 데이터를 쉽게 분석하는 역량이 어떤 효과를 가져오는지를 확인한 후 플랫폼을 확장하기로 결심하게 되었습니다.

  “FactoryTalk VantagePoint 소프트웨어를 사용하는 작업자, 감독자 및 유지보수팀의 성과를 직접 확인한 후에는 일초의 망설임도 없이 공장의 나머지 부분에도 이를 적용해야겠다는 생각을 하게 되었다”며 “보고 자동화로 생산성이 향상되는 것도 중요하지만, 쉽게 사용이 가능하고 신뢰할 수 있는 분석 기능으로 KPI 생산량 목표를 실질적으로 충족할 수 있게 되었다는 것도 중요하다”고 설명했습니다.

 이러한 과정에 초기부터 관여했던 감독자들과 마찬가지로, 하역장의 작업자들도 정보 솔루션에 대한 액세스가 필요했습니다. 하역장 작업자들은 연결 플레이트를 통에 넣어 무게를 달고 수동으로 특징을 기록하고 있었습니다.

 정보를 하역장까지 확장함으로써, 관리자들은 고객에게 약속한 기간과 품질로 제품을 제공하는 것과 관련된 모든 정보를 확인할 수 있게 되었습니다. 작업자들은 더 이상 수동으로 정보를 추적할 필요가 없습니다. 매일 아침, 감독자들은 하역장을 거쳐가는 연결 플레이트에 대한 세부정보를 즉각적으로 확인할 수 있습니다.

성과 추적

아칸사스 스틸(Arkansas Steel)이 처음 제조 인텔리전스 플랫폼을 구현했을때, 연간 생산량은 86~87% 수준이었습니다. 수동 데이터 수집과 보고 작업을 감소시켜 신속하게 문제를 파악할 수 있게 되면서, 생산량이 평균 89~90% 선으로 증가했습니다.

 아침마다 제공되는 열 시트 보고서는 생산성 향상에 큰 기여를 했습니다. 관리자들은 보고서를 전날 작업을 분석하여 문제나 개선의 여지를 파악하는데 활용하고 있습니다. 그리고 거의 매주마다 새로운 기회 영역이 파악됩니다.

 고객의 레시피에 맞지 않는 배치가 파악되어 수천 달러의 비용이 절감된 경우도 있습니다. 연주 공정에서 차이를 발견한 감독자들이 품질팀과 협력하여 정확하게 어디서 또 언제 첨가된 화학물질이 혼합 공식에서 벗어나는지를 파악할 수 있었기 때문입니다. 그리고 바로 다음 배치부터 공정을 수정하여 폐자재를 극소화할 수 있었습니다. 

 

아칸사스 스틸(Arkansas Steel)은 또한 작업자들 간의 소통 향상이 다운타임 감소에 도움이 된다는 사실을 발견했습니다. 예를 들어, 특정 온도의 배치가 필요한 경우, 연주 공정의 작업자는 용강이 필요한 온도인지를 쉽게 확인할 수 있습니다. 이러한 정보에 액세스할 수 있게 됨으로써, 작업자들은 재가열의 위험을 감소시켰고, 재가열이 필요한 경우 운송이 완료되기도 전에 이러한 요청을 할 수 있게 되었습니다.

위에 언급된 결과는 아칸사스 스틸(Arkansas Steel)이 로크웰 오토메이션의 특정 제품과 서비스를 기타 제품과 병용했을 경우를 나타냅니다. 다른 고객의 환경에서 얻어진 결과와는 다를 수 있습니다.

 

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