스마트 안전솔루션, 생산량과 안정성 향상 지원

스마트 안전 솔루션, 석고보드 제조공장의 생산량 및 안정성 향상 지원

과제

  • 공장의 생산용량 및 안정성 향상에 도움을 주는 스마트 안전 솔루션을 설계, 설치 및 시운전

솔루션

결과

  • 오류 발견 개선
  • 안전 시스템 고장으로 인한 다운타임이 감소하여 전체장비효율성(OEE) 0.3% 향상
  • 장비 가용성이 향상되어 연간 생산시간 24시간 증가
  • AS/NZ 표준 4024를 충족하며 쉽게 유지보수 및 조정 가능

윈스턴 월보드, 스마트 안전 솔루션으로 자재 처리 향상

지난 90년간, 윈스턴 월보드(Winstone Wallboards)는 뉴질랜드에서 유일하게 석고보드와 관련 제품을 제조 판매하는 기업입니다.

윈스턴 월보드는 오크랜드, 크라이스트처치 및 웰링턴에 공장이 있습니다.  윈스턴 월보드는 뉴질랜드의 주요 산업 연구 및 개발 센터와 대학의 연구진과 밀접하게 협력하며 제품, 시스템 및 솔루션을 지속적으로 향상하는데 매진하고 있습니다.

 공장의 핵심 영역이라 할 수 있는 이음매 마감재 제조는 오크랜드에 위치한 석고보드 공장에서 이루어집니다. 이 공장은 뉴질랜드에서 유일하게 이음매 마감재를 생산할 수 있는 역량을 보유한 시설입니다. 이 자재 처리 영역에서는 복잡한 공정의 마지막 단계로 완제품에 대한 밀봉, 운반, 경로 지정, 펠렛 포장이 진행됩니다.

 이음매 마감재를 위한 자재 처리 장비는 2002년에 도입되었습니다. 이 장비는 생산성과 기술적인 측면에서 큰 도약이라고 할 수 있었습니다. 기존에 수작업으로 처리되었던 부분들이 대폭 줄어들었기 때문입니다. 그러나 지난 15년간 제조분야의 기계 안전 표준은 강화되었고 장비에 대한 일반적인 기대치도 크게 상승했습니다.

최신 안전 표준을 준수하고 안정성을 향상시키기 위해, 윈스턴 월보드는 로크웰 오토메이션의 제품 및 서비스 공급업체인 NHP 일렉트리컬 엔지니어링 프로덕츠(NHP Electrical Engineering Products)에게 펠렛 포장 요구사항과 늘어나는 생산량을 충족하는데 도움을 줄 수 있는 업계 선두적인 솔루션을 설계해 공급해줄 것을 요청했습니다.

자재 처리 장비는 다른 재질로 포장되어 유입되는 두 가지 유형(분말형, 레디믹스형)의 제품을 동시에 처리해야 하는 어려운 작업을 담당합니다.

자동화된 자재처리

자재 처리 장비는 다른 재질로 포장되어 유입되는 두 가지 유형(분말형, 레디믹스형)의 제품을 동시에 처리해야 하는 어려운 작업을 담당합니다. 완성된 마감재는 세 가지 영역으로 이동됩니다. 분말 혼합 영역은 5~20kg 단위로 포대에 담겨 최종 사용자가 직접 혼합해 사용해야 하는 분말 형태의 제품을 처리하고, 레디믹스 영역은 2~15리터 또는 14리터 용기에 담겨 바로 사용이 가능한 반죽 형태의 제품을 처리합니다. 세 번째 영역은 로봇 펠렛 시스템으로 두 가지 제품을 한데 모으는 일을 합니다. 이러한 상황에서는 시스템 작업자의 안전이 최고 우선사항입니다.

 자재 처리 영역들을 검토하는 과정에서, 윈스턴 월보드는 두 가지 새로운 표준을 충족할 수 있도록 업데이트가 필요한 영역을 파악하기 위해 위험 평가를 수행했습니다.

 윈스턴 월보드의 제조 안전 엔지니어인 숀 샌더스(Shaun Sanders)는 “노후화되어 생산 능력이 떨어지는 펠렛 로봇을 교체하는 것이 애초에 프로젝트의 목표”였지만  “펠렛 셀을 위한 표준을 준수하기 위해 제어에서 장치들까지 새로운 안전 시스템을 구현하여 이음매 마감재 영역의 안전을 업그레이드하기로 결정했다”고 말했습니다.

스마트 안전 솔루션

기능 안전 사양을 기반으로 윈스턴 월보드의 안전 요건을 가장 효과적으로 충족해주는 제품과 솔루션을 파악했습니다. 샌더스는 “로크웰 오토메이션의 모든 제품군을 사용해 완전하게 통합 및 연결된 안전 시스템을 구현하기로 했다”고 설명했습니다.

Allen-Bradley® GuardLogix® 컨트롤러(PAC)로 자재 처리 장비를 위한 통합 제어와 안전을 제공했습니다. 밀접한 통합을 위해 Ethernet/IP에서 Studio 5000® Logix Designer 소프트웨어를 사용해 이 제어 시스템을 프로그래밍하였고, 최소한의 배선 테스트만 필요한 간소화된 검증 및 확인 절차를 통해 설계, 엔지니어링 및 프로젝트 개발 시간을 단축할 수 있었습니다.

안전 게이트에 Allen-Bradley 442G 다기능 접속함이 설치되었습니다.

공장의 자재 처리 장비와 관련된 안전 위험을 고려해, 필요한 경우 안전 모드에서 장비에 접근할 수 있도록 위험 요소로부터 작업자를 보호해주는 안전 장치를 제공하는 것이 중요했습니다. Guardshield® POC 안전 라이트 커튼은 공장 내 각 구역을 분리할 수 있도록 해주었으며, Guardmaster® 442G 다기능 접속함(MAB)은 이 애플리케이션을 위해 이상적인 솔루션을 제공해주었습니다. 다기능 접속함은 전신 접근이 필요한 애플리케이션에서 완전한 보호를 제공하는 통합 액세스 제어 및 가드잠김 장치입니다.

442G MAB 게이트 접근 잠금은 Ethernet/IP로 연결이 가능하여 시스템을 직접 배선할 필요가 없습니다. 로크웰 오토메이션의 연결 컴포넌트 기술 컨설턴트인 사이몬 존슨(Simon Johnson)은 “MAB는 사전 구축된 장치로 쉽게 설치가 가능하고, 솔레노이드 잠금, 래치 메커니즘, 기계적 정지, 다수의 버튼, 지시기, 비상 정지 오퍼레이터, 비상 해제 장치 등을 별도로 통합 및 엔지니어링할 필요가 없다. 사전 엔지니어링된 간단하고 경제적인 선택일 뿐 아니라, PLe 성능 수준에 대한 TUV 인증도 받았다”고 설명했습니다.

새로운 스마트 안전 솔루션은 윈스턴 월보드가 정교한 안전 제어를 수행할 수 있는 유연성을 제공했습니다. 모든 작업이 가능하며, MAB와 GuardLogix로 다양한 진단 정보가 수집됩니다. 안전 및 운영 데이터의 저력을 활용하면 안전 규제준수와 성능이 획기적으로 향상되고, 커넥티드 엔터프라이즈에서 스마트 머신을 활용할 수 있는 것은 물론, 총소유비용(TCO)을 감소시키며 생산성을 향상시키고 다운타임을 최소화할 수 있습니다.

샌더스는 “MAB를 사용해 설치 및 시운전 시간이 획기적으로 줄었다. 기존 시스템을 제거하고 안전 업그레이드를 설치 및 시운전하는데 약 14일간의 가동 중단을 계획했었는데 통합 안전 솔루션이 아니었다면 정시에 완료하기가 어려웠을 것이다. 게다가 현장에서 시스템에 다른 공정들을 통합하는 작업도 디지털 통신을 통해 모두 쉽게 실행할 수 있었다”고 말했습니다. 

가동시간 유지

샌더스는 “새로운 솔루션은 AS/NZ 표준 4024를 충족하며 쉽게 유지보수와 조정을 할 수 있도록 해주었고, 유지보수와 오류 발견의 측면에서 큰 혜택을 제공해주었다”며 이번 프로젝트는 공장을 통합 장비로 이동시키기 위한 큰 그림의 일부”라고 말했습니다.

이 솔루션을 구현한 후 안전 시스템의 고장으로 인한 다운타임이 감소했습니다. 이전의 안전 시스템은 고장이 발생하면 진단에만도 몇 시간씩 걸리곤 했습니다. Guardlogix 기반의 새로운 스마트 안전 시스템을 통해, 이제 작업자와 유지보수팀은 안전 시스템의 상태 진단 정보를 즉각적으로 확보할 수 있습니다. 이로 인해 신속한 수리와 생산 재개를 가능해져 전체장비효율성(OEE)이 0.3% 증가했습니다. 이는 장비 가용성이 향상되어 연간 24시간의 생산가능시간이 늘어났다는 말입니다.

 이외에도, 시스템은 윈스턴 월보드에게 규제 준수를 향상할 수 있는 도구를 제공하였고, 작업자에게 쉽게 사용 가능한 안전 운영 절차를 제공하여 생산성을 향상시켜 주었습니다. 안전 정보를 환경 보건 안전(EHS) 관리 시스템에 통합함으로써, 정책과 운영 절차들 간의 일상적인 불일치를 파악할 수 있게 되어 작업자 행동과 규제준수에 대한 통찰이 향상되었습니다.

기존 안전 장치들의 경우, 보다 많은 진단 데이터를 확보하려면 배선이 복잡한 솔루션들이 필요했습니다. 스마트 안전 솔루션은 더 많은 진단 데이터에 대한 액세스를 제공하고, 배선을 간소화할 수 있도록 해줍니다. 통합 스마트 안전 솔루션은 장비나 생산 라인의 상태에 대한 포괄적인 뷰를 생성하는데 필요한 모든 정보를 제공합니다.

이외에도, 안전 시스템 성능과 중단에 대한 가시성이 향상되어 가동 중단의 근본적인 원인을 파악하는데도 도움을 줄 수 있습니다. 안전과 생산 데이터를 결합하면 안전과 관련된 가동 중단의 빈도, 지속기간, 시간 및 위치를 이해할 수 있습니다.

“이번 프로젝트는 전체 공장을 위한 통신 인프라스트럭처를 구축한다는 목표로 향한 첫 번째 단계”라고 NHP의 안전 & HAE 기술 담당자인 아담 케인(Adam Kane)은 말합니다. 그는 “GuardLogix와 같은 플랫폼은 통합 안전을 통해 공장의 미래를 위한 토대를 마련해준다. 이번 프로젝트의 성공으로 윈스턴 월보드는 최신 기술을 사용하는데 자신감을 얻어 공장을 한층 더 업그레이드하는데 투자할 계획”이라고 말했습니다.

Allen-Bradley, GuardLogix, Guardmaster, GuardShield, Rockwell Automation, Rockwell Software 및 Studio 5000은 Rockwell Automation, Inc.의 상표입니다.

EtherNet / IP 및 CIP Safety는 ODVA의 상표입니다.

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