로크웰 오토메이션 프로세스 자동화시스템으로의
마이그레이션을 통해 효율성을 향상시킨 Arkema
기업들은 안전관련 문제를 해결하고 가동중단에 따른 비용절감을 위해 협력하고 있다.
산업용 화학제품 생산업체인 Arkema는 집을 짓는 데 사용되는 많은 자재의 강도 및 성능을 향상시키는데 집중하고 있다. 앨라배마 주 액시스 소재 생산시설에서 이 기업은 비닐 사이딩, 창 프로파일, PVC 파이프 등 건축자재를 생산하는데 사용되는 소위 충격보강제라고 하는 첨가물 개발을 전문으로 한다.
Arkema 엔지니어들은 충격 보강제를 만들기 위해 리액터에서 시작하여 다양한 화학물질을 첨가하는 배치를 생성한다. 해당 배치에서 연속 프로세스의 일부로서 액체 라텍스 재료가 만들어지고 이후 스프레이 건조기로 투입된다. 이 단계에서 라텍스를 건조시켜 가루로 만든 후 엔드유저에게 보낸다.
배치개발 프로세스는 평균적으로 8시간 주기이며 전체 배치시간은 12.5 시간이다. Arkema는 액시스 생산시설에서 이 시간 동안 35,000 파운드를 생산하며, 15 가지의 충격 보강제를 연간 총 8500만 파운드 생산한다.
과제
이 생산 프로세스에서 Arkema는 28년 된 DCS(Distributed Control System)를 사용하여 생산량 중 절반을 생산하고, 나머지 절반은 15년 된 동일한 시스템에서 생산한다. 교체부품을 수급하는 일뿐 아니라 고장을 수리할 수 있는 인력을 확보하는 일도 거의 불가능하다. 이런 상황 외에도 회사의 I/O 하드웨어는 거의 30년이 되었다.
시스템에 표준 프로세스 업데이트 또는 레시피 변경을 추가해야 할 때마다 중간에 문제가 발생하지 않는다고 하더라도 공장은 10시간 동안 운영을 중단해야한다. 이런 상황은 거의 한 달에 한 번 가량 발생하여 매 번 회사는 대략 $42,000의 비용 손실을 겪고 있다.
“우리의 기존 DCS는 제어변경이 거의 불가능하고 유지보수와 수리가 가능한 인력을 찾는 일은 매 번 더 어려워졌습니다." Arkema의 엔지니어링 및 유지보수 매니저인 John Bryant 는 이렇게 말하고 다음과 같이 덧붙였다. “그러나 더 중요한 문제로 안전이 대두되었습니다.”
시스템 통합업체인 Precision Engineering 및 로크웰 오토메이션과 함께 협력하면서 Arkema는 필요한 진단을 수행하고 마이그레이션이 완료될 때까지 회사의 우선순위가 높은 사항(예: 현재DCS와 상호작용하는 기능)들을 수용할 수 있는 마이그레이션 계획을 수립할 수 있었다. 이외에도 새로운 프로세스 자동화 시스템에 필요한 사항으로는 일관된 배치품질, S88 준수, 기존 I/O 공간 활용, 세이프티 모니터링 기능은 물론 시스템 절체 중 가동중단 시간 최소화 등이 있었다.
솔루션
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<앨라배마 주 액시스 소재 생산시설에서 이 기업은 비닐 사이딩, 창 프로파일, PVC 파이프 등 건축자재를 생산하는데 사용되는 소위 충격 보강재라고 하는 첨가물 개발을 전문으로 한다.> |
이 회사는 28년된 DCS 플랫폼을 로크웰 오토메이션 PlantPAx 프로세스 자동화 시스템으로 교체하기로 결정했다. PlantPAx 플랫폼은 로크웰 오토메이션의 Integrated Architecture 시스템을 바탕으로 통합된 프로세스와 다양한 솔루션을 제공한다. Arkema의 프로세스 자동화 플랫폼은 통합된 제어 테크놀로지, 각 어플리케이션에 대한 비주얼라이제이션을 위한 HMI 소프트웨어, 레시피 제어를 위한 배치관리 소프트웨어 및 시스템을 하나로 연결하고 타사 액세스를 위한 정보를 제공하는 통신 인터페이스 어플리케이션을 포함한다.
배치 대 배치 일관성을 향상시키고 수동으로 조절해야 하는 작업을 줄이기 위해 이 시스템은 FactoryTalk Batch 레시피 관리 소프트웨어를 적용했다.
FactoryTalk Batch 소프트웨어에는 서명 템플릿을 생성하고 명령 검증정책을 실행하는 기능이 포함되어 있어 생산성은 물론 회사의 보안 및 규정준수 노력을 향상시킨다. 이 소프트웨어는 Arkema의 이전 시스템보다 간편하게 사용할 수 있으며, 장비에 배치 레시피를 프로그래밍해 넣고 자동으로 명령어를 따르도록 설정할 수 있다. 이처럼 향상된 기능 덕분에 제품의 품질이 확연히 높아졌고, 전반적인 생산성 역시 향상되었다.
PlantPAx 시스템에 통합된 통신 인터페이스 어플리케이션을 통해 사용자는 생산 현장으로부터 필요한 데이터를 쉽게 얻을 수 있다. Arkema 엔지니어와 Precision Automation도 ABNet 소프트웨어인 터페이스 모듈을 통합하는데 핵심적인 역할을 수행했다.
이 장치는 Arkema의 새로운 컨트롤 시스템이 EtherNet/IP를 통해 나머지 DCS와 상호작용하도록 한다.
로크웰 오토메이션 기술지원팀은 현장작업자와 엔지니어에게 교육을 실시하고, 새로운 시스템을 익히도록 지원했으며, 새로운 자동화기능을 활용하는 방법도 지속적으로 교육했다. 기술지원 외에도 로크웰 오토메이션은 제대로 규정된, 전략적인 테크놀로지 마이그레이션 경로를 통해 Arkema를 이끌었다.
결과
또한 배치를 만드는 시간은 PlantPAx 시스템을 통해 절반으로 줄어들었다. 로크웰 오토메이션 엔지니어링 툴을 통해 레시피 및 배치관리가 컨트롤 엔지니어링작업에서 생산 엔지니어링팀으로 이전되었다. 따라서 팀이 라인에 신제품을 추가하려는 경우 절차가 훨씬 단축되었다. 이제 생산 엔지니어는 컨트롤 엔지니어에게 알릴 필요 없이 모든 배치변경과 신제품 추가를 완료할 수 있게 되었다. 또한 중요하지 않은 레시피 오류가 발견되면 다음 배치를 위해 즉시 수정할 수 있게 되었다. 배치에서의 일관성도 향상되었다.
새로운 시스템 덕분에 생산 엔지니어는 모든 사항을 동기화하면서 동시에 절차를 수정하고 레시피를 로드할 수다. 따라서 제어 레시피와 절차 모두에서 상당수준의 일관성을 유지할 수 있게 되었다.
Arkema는 지속적으로 새로운 등급과 시험을 시도하고 배치에 알리는 순간에 변경할 수 있게 되었다. 실제로 새로운 시스템을 설치한 이후 Arkema 제품 포트폴리오에는 두 가지 신제품이 추가되었다. 이러한 일이 이전 시스템에서는 거의 불가능했다.
배치 프로그래밍이 컨트롤 외부에서 수행되기 때문에 작업자가 한층 사용하기 편리해졌다.
이전 시스템에서 보다 훨씬 쉽고 안전하게 변경할 수 있다. 또한 ISA S88 규격준수 플랫폼에는 모든 작업자가 볼 수 있는 배치 컨트롤 요소(예: 온도및압력)가 있어 일관되고 보다 안전한 생산환경을 제공할 수 있다.
마이그레이션의 다음 단계는 시설의 페기물처리 영역과 관련된다. 정확히 1단계와 마찬가지로 이 영역도 기존 DCS에서 실행되며, PlantPAx 프로세스 자동화 시스템으로 마이그레이션될 예정이다.
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<새로운 PlantPAx 프로세스 자동화 시스템의 도입 이후 가동 중단 시간 Zero를 달성함으로써, Arkema는 연간 $500,000 이상의 비용절감 효과를 경험할 수 있었다. 또한 설치한 지 3∼4주 내에 100%의 생산성에 도달할 것이라고 예상했지만, 1주 안에 최적의 생산성을 구현할 수 있었다.>
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얻게된 이점
ㆍRockwell Engineering Tools를 통해 레시피 및 배치관리가 컨트롤 엔지니어링 작업에서 생산 엔지니어링 작업으로 이전
ㆍS88 배치 호환 시스템
ㆍ온도 및 압력 등 배치 컨트롤 요소를 작업자가 확인할 수 있게 됨
ㆍ공유 장비 관리