Quimikao, 프로세스 자동화 및 가상화 기술 사용

Quimikao, 프로세스 자동화 기술 사용

과제

  • 증가하는 생산 수요를 충족하기 위해 멕시코에 그린필드 시설 준공
  • 일본의 화학 공장을 본떠 신규 시설의 모델을 설계하되, 언어 및 시간대 장벽을 최소화하기 위해 북미 소재 제어 시스템 공급업체 활용

솔루션

결과

  • 공정과정의 모든 측면에 대한 이중화된 제어 및 가시성 증대
  • 생산 효율 향상, 제품 품질 및 일관성 개선

PlantPAx 시스템 아키텍처, 제어, 가시성 및 향상된 산업 시스템 보안 제공

배경

일본 화학 회사인 Kao는 19세기 후반 창립된 일본 최초의 비누 제조업체입니다. Kao Sekken이라 명명된 Kao의 비누는 당시 일본 소비자 시장을 장악하고 있던 수입 비누를 제치고 성공의 발판을 마련했습니다.

Kao 비누의 성공에 힘입어 Kao는 보습제 및 샴푸에서 오일 및 세제까지 개인용 및 홈케어 제품을 출시하기 시작했습니다.

오늘날 Kao는 업계를 선도하는 화학 회사로써 일본을 넘어 해외에까지 진출하여 각국의 연결 회사에 33,000여 명의 해외 직원을 두고 있으며 연간 순매출액은 미화 110억 달러에 이릅니다.

Kao의 글로벌 비즈니스 중 하나는 Quimikao로, 약 35년 전에 멕시코 과달라하라에 설립된 회사입니다.

현재 Quimikao는 북미 및 남미, 아시아와 호주 시장을 대상으로 하는 제품을 생산합니다.

이 회사는 주로 섬유 유연제 및 향 화합물에서 아스팔트 유화제 및 석유에 사용되는 부식 방지제까지 다양한 제품에 사용되는 지방산의 양이온 계면활성제 유도체를 생산합니다.

Quimikao는 최근 액상세제, 섬유 유연제 및 기타 제품의 화학적 기초가 되는 니트릴에 대한 수요가 증가함에 따라 멕시코에 신규 공장을 설립하기로 결정했습니다.

Quimikao는 처음부터 새로운 시설을 설계하기보다는 현지에서 소싱한 프로세스 자동화 제어 및 지원 서비스를 사용하여 기존 Kao 일본 공장을 복제하는 것을 선택했습니다.

과제

멕시코에 설립되는 이 신규 공장에는 니트릴 생산에 사용되는 3가지 주요 화학적 처리 영역인 반응 시스템, 증류 시스템과 지방산 공급 및 증기 발생 시스템의 공급 등 보완 서비스를 운영하기 위한 분산제어시스템이 필요했습니다.

이 시설에는 Class I Division 2 위험 구역이 포함되어 있어 처리의 모든 측면에 대한 보안 액세스와 가시성이 필요했습니다.

일본 공장은 멕시코 공장의 기반 역할을 할 것이었으나 시설을 똑같이 복제하는 것은 불가능했습니다.

일본 공장은 멕시코에서 현지 경험이나 입지가 거의 없는 일본의 솔루션 제공업체의 제어 시스템을 기반으로 구축되었습니다. 멕시코에 본사를 둔 시스템 통합업체인 ORDI는 6개월이라는 짧은 프로젝트 일정 동안 새로운 시설에 자동화 제어 시스템을 설계하고 설치해야 했습니다.

가상화된 PlantPAx 시스템은 오퍼레이터가 워크스테이션에서 니트릴 생산의 모든 프로세스를 제어할 수 있게 해줍니다. 또한 고급 모니터링 및 진단 시스템을 제공합니다.

"신규 공장에 사용할 시스템 설계에 관해 논의하기 위해 일본에 소재한 원래의 공장에 근무하는 엔지니어를 만났습니다." ORDI의 프로젝트 관리자인 Salvador Alejandro Rivas Rojas의 말입니다.

"우리는 계획을 일정대로 유지하면서 원래 시설의 요건을 충족시키는 최상의 접근 방식을 결정해야 했습니다. 우리는 장비 및 부품이 일본에서 배송되어 오는 것을 기다릴 수 없었고 현지 언어로 제공되는 지원 서비스를 원했습니다."

화학 산업 분야의 자동화 설비 전문업체인 ORDI는 신규 공장의 설계, 설치 및 시운전 프로세스를 가속화하고 직관적이고 유연한 시스템을 제공할 수 있는 북미에 소재한 장비 및 솔루션 제공업체를 활용하기로 결정했습니다.

이는 또한 멕시코의 현장 통합업체와 일본의 지원 담당 직원 간에 발생하는 의사소통 문제를 방지하는 데에도 도움이 될 수 있었습니다.

해결책

ORDI는 Rockwell Automation의 가상화된 PlantPAx® 프로세스 자동화 시스템을 구축하기로 결정했습니다. PlantPAx 시스템은 프로세스 및 이산 제어를 하나의 시스템으로 결합하고 니트릴 생산의 모든 단계를 이중화하여 제어합니다.

이 시스템은 완벽한 진단 모니터링을 제공하여 오퍼레이터가 니트릴 생산의 모든 측면을 파악할 수 있는 가시성을 제공합니다. 또한 필드 장비의 모듈 입력 및 출력 연결에 본질 안전형 배리어를 사용하여 위험 구역에 대한 Class I Division 2 요건을 충족합니다.

전통적인 물리적 인프라로는 부족한 이점을 제공하기 위해 VMware vSphere® 플랫폼과 PlantPAx 가상 이미지 템플릿을 활용하는 가상 인프라가 사용되었습니다.

예를 들어 가상 시스템(VM)은 높은 폴트 방지를 제공하고 언제나 가용 상태이므로 위험하고 폭발성 화학물질을 포함하는 프로세스에 필수적입니다.

또한 물리적 컴퓨터가 작동하지 않는 경우 즉시 사용할 수 있는 가상 시스템 백업을 통해 재해 복구 기능을 개선합니다.

PlantPAx 시스템은 프로세스 및 이산 제어를 결합하고 니트릴 생산의 모든 단계를 이중화하여 제어합니다.

ORDI와 Rockwell Automation은 모두 멕시코 현지 법인이 있었기 때문에 두 회사는 프로젝트 전반에 걸쳐 긴밀한 협력을 할 수 있었습니다.

Rockwell Automation은 ORDI의 소프트웨어 아키텍처 및 EtherNet/IP 네트워크 아키텍처 설계를 검증하고 개발 중에 현장 지원을 제공했습니다.

결과

가상 PlantPAx 시스템을 구현한 후, Quimikao의 신규 시설은 Quimikao에 설치된 첫 번째 시설에 비해 향상된 생산 효율을 달성했고, 제품 품질과 일관성도 개선되었습니다.

원래 시설에서의 연간 생산량은 4,000톤에 불과했으나 새로운 니트릴 생산 시설에서는 매년 7,300톤이 생산됩니다.

PlantPAx 시스템은 오퍼레이터가 워크스테이션에서 니트릴 생산의 모든 프로세스를 제어할 수 있게 해줍니다.

또한 오퍼레이터가 중앙에서 여러 계측기 판독값에 액세스하고 모니터링할 수 있는 고급 모니터링 및 진단 시스템을 제공합니다. 이를 통해 사전 유지보수를 향상시키고 향후 수리 비용을 절감할 수 있습니다.

ORDI는 Rockwell Automation의 프로세스 객체 라이브러리를 활용하여 프로젝트를 일정대로 유지하고 개발 중 사람의 실수로 발생하는 오류 가능성을 줄였습니다.

"템플릿 라이브러리는 손쉽게 사용할 수 있었으며 테스트 및 디버깅 시간을 수주에서 단 며칠로 단축할 수 있었습니다." ORDI의 IT 개발 코디네이터인 Luis Miguel Garcia Hoo의 말입니다. "Quimikao는 특정 애플리케이션을 위한 특주사양 라이브러리를 원했고, 우리는 Rockwell Automation 라이브러리를 고객 사양에 맞춰 손쉽고 효율적으로 사용자 정의할 수 있었습니다."

또한 ORDI는 PlantPAx 가상 이미지 템플릿을 활용하여 개발 시간을 단축했습니다.

이 템플릿은 핵심 시스템 요소를 사전 구성된 드롭인 템플릿으로 제공합니다.

"가상 이미지 템플릿을 통해 HMI 애플리케이션의 설치 및 설정에 필요한 엔지니어링 시간을 크게 단축할 수 있었습니다." Hoo의 말입니다.

위에서 언급한 결과는 Quimikao가 Rockwell Automation의 제품과 서비스를 타 제품과 함께 사용하여 얻은 결과입니다. 구체적인 결과는 고객마다 다를 수 있습니다.

PlantPAx는 Rockwell Automation Inc.의 상표입니다.EtherNet/IP는 ODVA Inc.의 상표입니다. VMware vSphere는 Vmware Inc.의 상표입니다.

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