King’s Hawaiian, 기술 요건 표준화

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과제

  • 미개발 지역 최초의 중앙 집중적 데이터 수집 시스템을 구축하고자 장비제조업체를 위한 공통 인프라 조성

솔루션

결과

  • 구현 시한 목표 충족 – 빠듯한 시한에도 불구하고 일정보다 일주일 앞서 통합된 공장 설계 및 납품 완료
  • 생산량 두 배 증가 및 생산 용량 확대 – 하루 180,000파운드의 빵을 추가로 생산할 수 있는 역량을 확보한 결과 생산량 두 배 증가

공통 네트워크와 통합 아키텍처로 모든 장비를 편리하게 통합하고 데이터 공유

배경

특이하게 달콤한 King's Hawaiian 빵은 미국인들이 가장 좋아하는 빵으로서 이 회사의 성장을 이끈 동력이었습니다. 둥근 덩어리 모양이 특징인 이 빵의 레시피는 50년 전 Robert Taira가 하와이에서 만든 것입니다. 호놀룰루에 있던 Taira의 가게, 즉 King's Bakery가 관광객들이 찾는 맛집이 되었고, 관광객들은 종종 본토에 있는 가족과 친구들에게 이 빵을 선물로 보내곤 했습니다.

King's 빵을 좋아하는 사람들이 늘어나자 Taira는 가족을 데리고 캘리포니아 남부로 이사하여 3만 평방피트 규모의 시설을 지었습니다. 이 빵의 인기는 날로 높아졌고, 이 가족의 사업 규모도 커졌습니다. 1990년대에 King's Hawaiian은 캘리포니아의 베이커리를 4만 평방피트나 증축했으며, 다시 2004년에는 인근에 15만 평방 피트의 자동화된 제빵 시설과 기업 본사를 설립했습니다.

2010년이 되자 King's Hawaiian은 다시 한 번 생산 용량의 한계에 부딪쳤습니다. 캘리포니아의 시설과 베이커리를 연중무휴로 24시간 운영했지만 소비자들의 수요가 나라 전체로 퍼져 가고 있었습니다. 또한 이 회사는 대표적인 둥근빵 외에도 저녁 식사용 롤빵, 샌드위치용 롤빵, 샌드위치 번을 추가하는 등 제품 라인을 확대했습니다.

유가 상승과 더불어 각종 운송비가 이 제빵업체의 예산에 부담으로 작용하기 시작하자, King's Hawaiian은 미국 동부에 새 시설을 짓기로 결정했습니다. 그러면 점점 늘어나는 이 회사의 제품군을 더 빠르고 경제적으로 매장 선반에 진열할 수 있게 될 것입니다.

과제

King's Hawaiian은 조지아 주 오크우드에 고도로 자동화된 12만 5천 평방피트의 시설을 짓기로 하고, 10개월 안에 가동을 개시하겠다는 목표를 세웠습니다. 그러나 프로젝트의 복잡성을 생각할 때 이것은 상당히 어려운 일정이었습니다. 전체 제빵 프로세스에 다른 OEM(장비제조업체)에서 제조한 특수 장비를 총 11대 설치해야 했고, 제어 및 정보 플랫폼에는 독특한 설계 환경과 사용자 인터페이스 및 업체 지원 모델이 필요했습니다.

이렇게 프로젝트의 시한이 빠듯했지만 King's Hawaiian은 숙원 사업인 공장 정보 인프라 역시 해결하고자 했습니다.

"우리 회사는 가족이 운영하는 소기업이었기 때문에 3,500마일 떨어진 조지아에 새 공장을 짓는다는 것은 엄청난 발전이었다"고 King's Hawaiian의 Mike Williams 엔지니어링 담당 이사가 설명합니다. "캘리포니아에서 원격으로 생산 공정을 지켜보면서 고객들의 기대에 맞게 생산이 이루어지고 있는지 확인하고 싶었습니다."

또한 King's Hawaiian은 전사적 운영 효율성은 물론 언제나 최고 품질의 제품을 구워 내기 위해 고급 데이터 수집 기능도 바라고 있었습니다.

"우리 회사에서는 공식적인 보고나 평가가 별로 없었고, 수집하는 데이터라고 해야 전부 기본적으로 손으로 쓴 것이었다"고 Williams 이사는 말합니다. "새 시설을 짓는 김에 전방위적으로 정보를 입수하는 데 필요한 인프라도 갖추기로 했습니다."

전체 작업 센터는 제빵 프로세스를 중심으로 만들어졌습니다. Hawaiian 빵을 만드는 첫 단계는 건조 재료의 정밀한 계량과 혼합입니다. 그런 다음 이 건조 혼합물을 연속 교반기로 옮기고 액체 재료를 첨가합니다. 믹싱이 끝나면 반죽을 다른 방에 설치된 장비로 옮겨 둥근 모양으로 만든 다음, 알루미늄 팬에 나누어 담고 이것으로 다양한 제품을 만듭니다. 그리고 다시 발효장이라는 다른 장비로 반죽을 옮겨 부풀립니다. 그러고 나서 오븐에 넣습니다. 잘 구워진 빵을 긴 컨베이어에 얹어 식힌 뒤 포장기로 운반하고, 검사한 후 배송합니다.

"우리 생산 프로세스에는 11종 이상의 장비가 필요하기 때문에 명확한 사양 및 통합된 전체 설계 아키텍처 없이 각 OEM(장비제조업체)을 자유롭게 풀어줄 수가 없다"고 Williams 이사가 설명합니다. "그렇게 하면 우리가 여러 종류의 PLC와 HMI를 배워야 했을 테고, 수리를 위해 동일 부품의 재고를 여러 개 가지고 있어야 했을 겁니다."

King's Hawaiian은 표준화된 사양 외에 자체 인력으로 손쉽게 유지보수 및 문제 해결이 가능한 공장을 원했습니다. "자고로 공장이라면 최대한 스스로 지탱할 수 있어야 한다고 굳게 믿습니다." Williams 이사가 주장합니다.

이 가족 경영 기업은 인터넷 액세스가 가능한 곳이라면 어디서나 FactoryTalk ViewPoint를 통해 원격으로 작업을 모니터링할 수 있고, 고객의 기대에 맞춰 생산할 수 있음

솔루션

이 회사는 일 년도 채 지나지 않아 일곱 군데의 공급업체에서 장비를 맞춤 제작하여 조달하고 통합해야 했으며, 신뢰성 테스트를 통해 시간당 8천 파운드의 빵을 생산할 수 있는지 확인했습니다.

Williams 이사의 팀은 로크웰 오토메이션 솔루션 파트너BCI(Bachelor Controls Inc.)와 손잡고 King's Hawaiian이 정시에 공장 가동에 돌입할 수 있도록 장비 가동을 개시한다는 단기 목표를 달성하는 것은 물론 전사적 정보 수집 및 공유를 위한 토대가 될 아키텍처를 만들어 냈습니다.

"BCI에서 프론트 엔드 설계를 많이 강조하는 바람에 내가 더 좋은 고객이 되어야 했다"고 Williams 이사가 설명합니다. "눈앞에 닥친 중요한 질문에 답변해 달라고 우리를 몰아붙였고, 결과적으로 우리가 처음에 생각한 것보다 우리가 실제로 원한 것에 더 가까운 결과물을 만들어 주었습니다."

프로젝트의 완성자로 나선 BCI는 각 OEM(장비제조업체)으로부터 필요한 컨트롤러와 HMI를 수집하고 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처™ 시스템에서 표준화된 전체 사양을 작성했습니다. 그런 다음 BCI와 로크웰 오토메이션이 함께 이 시스템의 설계를 검증했습니다.

"OEM(장비제조업체)을 위한 공통 구성을 만들어서 모든 것이 쉽게 연결되고 제대로 통신할 수 있도록 하려고 했다"는 것이 Rusty Bailey BCI 멤피스 지사장의 설명입니다. "우리는 큰 그림을 이해하고 있었습니다. King's Hawaiian은 회사 전체의 프로세스를 모니터링하고 현명한 의사 결정을 통해 생산 효율성을 높일 수 있어야만 했죠."

BCI는 한 가지 프로그래밍 환경에서 확장성 있는 모션 및 장비 제어가 가능한 통합형 플랫폼을 갖춘 Allen-Bradley® ControlLogix® PAC(컨트롤러)를 사용하라고 모든 OEM(장비제조업체)에 지시했습니다. King's Hawaiian은 이러한 통합을 바탕으로 예비 부품 보유량을 더 줄이는 한편 제어 플랫폼의 개방성을 무기 삼아 타사 구성요소와의 손쉬운 통합을 보장할 수 있었습니다.

또한 이 사양에 따라 각 장비에서 사용하는 시각화 및 정보 소프트웨어도 표준화해야 했습니다. 한편 각 장비의 애플리케이션 개발 및 학습 간소화에 사용되는 FactoryTalk View Site Edition 소프트웨어는 빠르게 변화하는 프로젝트에 꼭 필요한 시간 절약 솔루션입니다. BCI는 King's Hawaiian 팀에서 장기적으로 업그레이드를 스스로 쉽게 관리할 수 있도록 이 소프트웨어의 Site Edition 버전을 사양에 추가했습니다. 그런 다음 별도의 터치스크린과 SSD(solid-state) 하드 드라이브가 달린 Allen-Bradley 산업 환경용 컴퓨터에서 이 시각화 소프트웨어 버전을 각각 실행하면서 시스템을 보호하고 이후의 고장 발생을 예방했습니다.

포장 장비의 경우, BCI는 Allen-Bradley CompactLogix™ PACAllen-Bradley PanelView™ Plus HMI를 지정했습니다. BCI는 통합 아키텍처 시스템의 확장성 덕분에 Logix 제어 플랫폼의 장점을 모두 갖추었으나 더 작은 크기의 컨트롤러를 사용할 수 있었습니다.

공장 전체의 통신에는 EtherNet/IP™를 사용합니다. 이 회사는 단일한 네트워크 아키텍처 덕분에 공장을 더 빠르게 온라인 상태로 전환하고 장비의 Total Cost To Design, Develop and Deliver를 절감할 수 있었습니다. 또한 King's Hawaiian 엔지니어들은 EtherNet/IP를 통해 중앙 제어실에 중복 배치된 두 대의 VMware 서버에서 담당 장비에 원격으로 액세스하고, 진단하고, 정비할 수 있었습니다.

"통합 아키텍처 시스템에 따라 표준화한 결과 우리 직원들은 공장 안에서 프로세스를 옮겨 다니며 작업할 수 있게 되었고, 아무리 많은 문제라도 동일한 소프트웨어와 동일한 지식을 이용하여 해결할 수 있게 되었다"고 Williams 이사가 설명합니다. "그리고 이 아키텍처 덕분에 오븐 온도는 물론 굽는 시간과 저울 무게, 유지보수 작업에 이르기까지 과거에는 수동으로 관리할 수 없었던 모든 것에 대해 막대한 데이터를 수집할 수 있게 됐습니다."

공장 내 모든 장비와 데이터 출처로부터 시계열 데이터를 수집하여 보관하는 FactoryTalk Historian 소프트웨어를 사용하여 생산 정보를 저장, 보관, 관리합니다. FactoryTalk VantagePoint 소프트웨어는 이러한 정보를 집계하여 상관 관계를 분석한 다음, 다양한 사용자별로 구체적인 상황 및 이력 컨텍스트를 적용하여 실시간 대시보드와 웹 기반 보고서를 작성해 줍니다. Williams 이사를 비롯한 이 회사의 다른 직원들은 FactoryTalk ViewPoint 소프트웨어를 사용하여 데이터에 액세스하고, 인터넷에 연결되는 곳이라면 어디서나 원격으로 작업을 모니터링할 수 있습니다.

결과

새 시설은 계획보다 일주일 앞선 2011년 10월에 개소했습니다. 그리고 이 회사의 빵 생산량은 즉각 두 배로 늘었습니다.

이 시설에서는 이 회사의 대표 제품인 둥근 빵과 저녁 식사용 12개들이 롤빵을 생산하고 있습니다. 이 공장은 향후 확장을 염두에 두고 세운 것이기 때문에 라인을 더 추가할 여력이 있습니다. 장기적으로 이 회사는 모든 제품 종류를 조지아에 위치한 공장에서 생산할 계획입니다.

"우리는 공통의 네트워크 아키텍처에서 몇 달이 아닌 몇 주일 만에 공장 가동을 개시할 수 있었다"라고 Williams 이사가 이야기합니다. "그리고 재료의 연속성이 보장되므로 익숙한 예비 부품을 재고로 보유함으로써 고장 시에도 생산 시간의 손해를 줄일 수 있습니다. 이 공장은 King's Hawaiian이 원하던 예측 가능한 미래를 안겨 주었습니다."

중앙 집중적 데이터 수집 및 제어 시스템을 개발하기 위한 이 프로젝트의 2단계는 공장 가동을 개시하고 몇 달 지나서 완료되었습니다. Williams 이사 팀에서는 우선 이 새로운 정보를 활용하여 제품의 정확한 품질 표준과 파라미터를 확립하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 그런 다음에는 운영 효율성에 주력할 것입니다.

"모든 장비에서 데이터를 수집하고 전사적으로 볼 수 있게 된 것이 우리 회사에서 처음 있는 일이기 때문에 아직도 신기해 하는 상태"라고 Williams 이사가 설명합니다. "앞으로 생산 지표를 심층 분석하고 실제 KPI와 King's Hawaiian의 성장 동력이 무엇인지 알아볼 계획입니다."

이어서 Williams 이사는 이 공장의 여러 부서에 가장 중요한 데이터가 무엇인지 판단하기 위해 특별 팀을 구성하겠다고 밝혔습니다. Williams 이사의 말에 따르면 "유지보수, 회계, 위생 등 각각의 담당자들이 큰 관심을 보일 것이고, 따라서 필요한 데이터를 파악하는 데 시간이 좀 걸릴 것"이라고 합니다. "그런 다음 그 정보가 실제로 유용한지 여부를 알아볼 겁니다. 이 학습 프로세스의 최종 목표는 누구나 알고 있습니다. 바로 정보를 이용하여 더 큰 가치를 끌어내는 것이죠."

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