최신 제어 솔루션으로 효율적인 밀가루 생산, 작업자 안전을 위한 Wilkins Rogers Mill 추진

최신 제어 시스템으로 문제를 해결하는 효율적인 밀가루 생산

과제

  • 제어 시스템이 노후화되어 제분소 관리자들은 수소문해가며 어렵게 교체 부품을 구해야 했고, 다단계 공정에 대한 가시성 부족으로 인해 복잡해진 생산 및 산업 안전 위험을 관리하는데 어려움이 있었습니다.

솔루션

  • 통합아키텍처 – 정보를 지원하는 Allen-Bradley ControlLogix® 컨트롤러와 FactoryTalk® View Site Edition HMI는 제분공장의 직원들이 핵심 파라미터에 접근하여 전체 운영을 제어 및 모니터링할 수 있도록 해주었습니다.
  • 최첨단 시스템 설계 및 구현 – 로크웰 오토메이션의 파트너네트워크(PartnerNetwork™) 프로그램의 솔루션 파트너인 카이스 오토메이션(Kice Automation)은 솔루션을 설계 및 구현하며 시스템이 전환되는 동안 생산이 중단 없이 가동될 수 있도록 했습니다.

결과

  • 가동 시간, 생산성 향상 – 다운타임 5%이상 감소, 일관성 있게 일일 수율 목표 달성
  • 전례없는 모니터링 및 제어 역량 확보 – 다수의 워크스테이션에서 조회할 수 있는 중앙화된 데이터 수집을 통해 작업자가 정확하게 공정을 조정하고 신속하게 알람에 대응 가능

로크웰 오토메이션의 고급 인프라 및 Kice Automation 시스템 설계로 공장 가동시간, 생산량, 인지도 향상

쿠키, 케이크, 프레첼, 페이스트리 등 동부 해안의 소비자들이 즐기는 많은 달콤한 간식은 펜실베니아 마운트 조이의 작은 마을에서 만들어진 밀가루가 원료입니다. 윌킨스 로저스 밀즈(Wilkins Rogers Mills)는 연질 밀을 달콤하고 짭잘한 과자와 빵을 만드는데 필요한 핵심 요소로 전환합니다.

마운틴 조이 제분소는 윌킨스 로저스가 운영하는 3개 공장 중 하나로, 그 역사는 하워드 윌킨스와 사뮤엘 로저스가 워싱턴 DC에 위치한 제분소를 매수한 1913년까지 거슬러 올라갑니다. 곡물을 분쇄한 뒤 입자를 걸러 순수한 분말을 만든다는 기본적인 공정 이외에, 오늘날의 대형 제분소와 과거의 밀가루 공장과는 거의 닮은 곳이 없습니다. 수십 년 동안 밀알을 손으로 으깨 가루를 추출했던 작업자의 고단한 노동은 이제 장비를 이용하는 자동화된 공정으로 대체되었습니다.

 마운트 조이 공장은 두 개의 분쇄 장치를 운영하며, 곡물 이송, 밀가루 처리, 포장 및 벌크 운송을 위해 다양한 장비들을 사용합니다. 각 분쇄 장치는 거대한 롤러를 사용해 배아의 단단한 바깥 껍질과 배유를 분리합니다. 선별, 분리, 재분쇄 과정을 거쳐, 구매자인 제과업체의 필요에 따라 여러 등급의 밀가루가 생산됩니다.

 마우트 조이 공장은 하루에 최고 70만 파운드( 32 kg)의 밀가루를 생산할 수 있습니다. 그러나 근래에 들어 그러한 목표를 달성하는 것이 점점 더 어려워졌습니다. 제분소에서 사용되는 제어 시스템이 노후화된 탓입니다.

 

시스템 지원, 부품의 가용성

제분소에서 사용되는 컨트롤러는 1990대에 만들어진 골동품입니다. 프로그램을 변경하려면, 작업자가 윈도우 95가 실행되는 노트북 컴퓨터를 사용해야 합니다. 부품과 지원의 거의 없는 상태였으며 사용할 수 있는 예비 부품은 소진이 되었거나 보장을 제공하지 않는 상태로 제조되었습니다.

 교체 부품을 찾는 일은 더 큰 문제였습니다. 작업자들은 중단이 발생하는 경우를 대비해 지속적으로 부품을 찾고 있었습니다. 그러나 이러한 예비 부품을 안정적으로 조달한다는 것은 거의 불가능한 일이었습니다.

 또한 공장에 있는 유일한 휴먼 머신 인터페이스(HMI)는 장비를 담당하는 작업자에게 대단히 기본적인 수준의 정보만 제공했습니다.

윌킨스 로저스의 운영 책임자인 아론 블랙(Aaron Black)은 “컴퓨터 화면이 너무 오래되어 공정을 명확하게 확인할 수 없었다”며 “공장의 성과를 모니터링하거나 생산량을 정확하게 측정하는 일에 어려움을 겪었다. 90년대에 이 제어 시스템을 설치한 업자는 기술이 오래되어 더 이상 시스템을 지원할 수 없었다”고 말했습니다.

 경영진의 질문은 새로운 제어 기술에 투자할 필요가 있느냐가 아니라, 언제 투자를 해야 하는가 하는 것이었습니다. 그 질문에 대한 대답은 2015년 중반에 나왔습니다.

효율성 및 안전성 확보

블랙과 운영팀은 제분 분야에 전문성을 보유한 것으로 잘 알려진 카이스 오토메이션(Kice Automation)에게 도움을 요청했습니다. 윌킨스 로저스는 제분소의 여러 소규모 프로젝트에 대해 카이스의 도움을 받은 적이 있었습니다.블랙은 “카이스처럼 모든 조건을 충족해주는 곳은 없었다”며 “카이스가 모든 작업에 세심한 주의를 기울이고 심도 있는 지식을 보유하고 있다는 사실은 익히 알고 있었다”고 말했습니다.

 

로크웰 오토메이션의 PartnerNetwork™ 프로그램의 솔루션 파트너로서의 경험과 제분 공정에 대한 카이스의 고급 지식은 블랙과 그의 팀에게 제어 시스템을 단순히 교체하는 것이 아니라 전혀 새로운 제어 인프라스트럭처를 구현할 필요가 있다는 확신을 주었습니다.

카이스의 자동화/전기 부사장 샤이드 아쉬라프(Syed Ashraf)는 “마운트 조이팀은 컨트롤러 업그레이드로만은 실현할 수 없는 다양한 기능들이 포함된 희망 기능 목록이 있었다”고 말했습니다.

작업자의 안전을 강화하기 위해 새로운 센서를 구현하는 것이 그 목록의 상단에 있었습니다.

 

블랙은 “직원의 안전이 최우선이다”며 “제어 시스템과 연결된 장비에 새로운 센서를 설치한 덕분에, 안전이 향상되었을 뿐만 아니라 장비 고장의 위험도 감소되었다”고 설명했습니다.

카이스팀은 또한 블랙이 다른 핵심적인 목표를 달성할 수 있도록 지원했습니다. 생산에 주는 영향을 최소화하며 체계적으로 구형 제어 시스템을 교체하는 것이었습니다. 이러한 전환 작업은 6개월에 걸친 세부적인 계획과 협업이 요구되는 대작업이었습니다.

“컨트롤러를 교환할 준비가 되었을때 기존 모터 제어 센터에 핸드오프 자동 기능이 있어서 천만다행이었다”고 블랙은 말했습니다. 덕분에 수동으로 모든 장비를 구동하여 새로운 패널의 최종 배선을 할 시간을 벌 수 있었기 때문입니다.

첨단 인프라스트럭처의 꽃은 분산 I/O 아키텍처를 갖춘 로직스 컨트롤 플랫폼(Logix Control Platform)입니다. 로크웰 오토메이션 솔루션은 또한 이중화 HMI 서버를 포함시켜, 생산 백업은 물론 미래의 애플리케이션을 위한 예비 용량을 제공해주었습니다.

4대의 새로운 워크스테이션을 시설 전반에 전략적으로 위치시켜, 로크웰 오토메이션의 수퍼바이저 레벨 HMI 소프트웨어인 FactoryTalk® View Site Edition (SE)을 사용해 작업자들이 실시간으로 생산 데이터를 모니터링 할 수 있게 했습니다.

블랙은 “처음으로 밀 추출, 밀가루 생산량 및 피크 생산량에 대한 모든 정보가 시각적인 디스플레이로 공급되어 작업자들이 정확하게 공정을 최적화할 수 있게 되었다”고 설명했습니다. 그는 “또한 일일 목표나 추세 기준을 충족하지 못하면 어떤 일이 일어나고 있는지 추적을 해 그 이유를 파악할 수 있다. 새로운 통찰은 또한 유지보수 직원들에게도 큰 가치를 제공해준다”고 말했습니다.

 다수의 워크스테이션과 장비 센서는 가동시간과 작업자의 안전을 향상시키는데 기여했습니다.

 블랙은 “알람 때문에 제분 공정이 정지되거나 아예 중단이 되버리는 경우가 있었다”며 “이제 센서 때문에 알람이 발생하면, 작업자가 근처의 워크스테이션에 가서 이를 인지하고 해결할 수 있다. 문제가 뭔지 알아내기 위해 동분서주할 필요가 없어졌다”고 말했습니다.

 캔사스에 위치한 카이스가 제공하는 원격 지원은 블랙이 안심할 수 있게 만들어준 또 다른 혜택입니다. 그는 “위치타에 있는 엔지니어가 그쪽에서 시스템을 확인하고 몇 분 내에 이곳에서 어떤 일이 벌어지고 있는지 파악해 해결책을 제시해준다”며 “이 프로젝트를 성공으로 이끌기 위해 지속적으로 지원해준 카이스의 노력은 치하할 만하다”고 말했습니다.

새로운 시스템의 역량

새로운 시스템의 성공 증거: 블랙은 다운타임이 감소했다며, “로크웰 오토메이션의 솔루션을 통해, 높은 생산량을 유지하고 생산 목표를 충족하고 있으며, 이 두 가지 모두를 보다 정확하게 측정할 수 있게 되었다”고 덧붙였습니다.

 이제, 마운트 조이 제분소의 새로운 인프라스트럭처가 완료되어, 블랙과 그의 팀은 시스템의 고급 기능들을 앞으로 어떻게 더 잘 활용할 수 있을지에 대해 카이스와 상담을 하고 있습니다.

  블랙은 “장비들 이외에도 더 많은 것들을 모니터링할 수 있는 잠재력을 보유하고 있다”며 “앞으로 추가 및 개선하고 싶은 기능 목록이 생겼다”고 말했습니다.

 그 목록의 가장 위에는 자동화된 에너지 모니터링 기능이 있습니다. 전력 소비는 이 제분소에서 인건비 다음으로 가장 큰 운영 비용입니다. 특히 피크 수요 때 전기요금을 제어하는 산업 전략은 정확한 에너지 사용 데이터를 사용한 보고가 필요합니다.

블랙은 “새로운 시스템은 앞으로 더 많은 약속을 해준다”며 카이스가 로크웰 오토메이션 기술에 기반해 설계한 이 솔루션은 “우리 기업의 다른 시설들을 위한 표준이 될 것”이라고 말했습니다.

 

위에서 언급한 결과는 로저스 윌큰스 밀즈가 로크웰 오토메이션의 특정 제품과 서비스를 타 제품과 함께 사용하여 얻은 결과입니다. 다른 고객의 환경에서 얻어진 결과와는 다를 수 있습니다.

ControlLogix, FactoryTalk 와 PartnerNetwork 는 Rockwell Automation Inc.의 상표입니다.

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