Arkema, 자동화 시스템 도입 후 다운타임 ‘ZERO’
  • 월간 FA저널
  • 승인 2011.02.22 13:39
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마이그레이션 통해 효율성 향상

산업용 화학제품 생산업체인 Arkema는 집을 짓는데 사용하는 많은 자재들의 강도 및 성능을 향상시키는데 집중하고 있다. 앨라배마주 액시스 지역에 소재한 이 기업의 생산 시설은 비닐 사이딩, 창 프로파일, PVC 파이프 등의 건축 자재 생산에 사용되는 충격 보강제인 첨가물 개발을 전문으로 하고 있다.




산업용 화학제품 생산업체 Arkema의 엔지니어들은 충격 보강제를 만들기 위해 리액터에서 시작해 다양한 화학 물질을 첨가하는 배치를 생성한다. 해당 배치에서 연속 프로세스의 일부로 액체 라텍스 재료가 만들어지고, 이후 스프레이 건조기로 투입된다. 이 단계에서 라텍스를 건조시켜 가루로 만든 후 엔드 유저에게 보낸다. 배치 개발 프로세스는 평균적으로 8시간 주기이며 전체 배치시간은 12.5시간이다. Arkema는 액시스 생산 시설에서 이 시간 동안 35,000파운드를 생산하며, 15가지의 충격 보강제를 연간 총 8,500만 파운드 가량 생산한다.


과제

Arkema는 28년된 DCS(Distributed Control System)를 사용해 생산량 중 절반을 생산하고, 나머지 절반은 15년된 동일한 시스템에서 생산한다. 교체 부품을 수급하는 일 외에도 고장 수리할 수 있는 인력을 확보하는 것은 거의 불가능하다. 회사의 I/O 하드웨어 시스템도 30여년이 지난 제품이다.


시스템에 표준 프로세스 업데이트나 레서피 변경을 추가할 때 문제가 발생하지 않는다고 해도 10시간 동안 공장 운영을 중단해야 한다. 이런 상황은 거의 한 달에 한번 가량 실시함에 따라 회사는 대략 42,000달러의 비용 손실을 겪고 있다.


Arkema의 John Bryant 엔지니어링 및 유지보수 매니저는 “우리의 기존 DCS는 제어 변경이 거의 불가능하고 유지보수와 수리 가능한 인력을 찾는 일에 매번 어려움을 겪었다. 그러나 안전이 더 중요한 문제로 대두됐다”고 말했다. Arkema는 시스템 통합업체인 Precision Engineering, 로크웰 오토메이션과 함께 협력하면서, 필요한 진단을 수행하고 마이그레이션이 완료될 때까지 회사의 우선순위가 높은 사항(예 : 현재 DCS와 상호 작용하는 기능)들을 수용할 수 있는 마이그레이션 계획을 수립했다.


이외에도 새로운 프로세스 자동화 시스템에 필요한 사항으로는 일관된 배치 품질, S88 준수, 기존 I/O 공간 활용, 세이프티 모니터링 기능은 물론 시스템 절체 중 가동 중단 시간 최소화 등이 있었다.


솔루션

Arkema는 28년된 DCS 플랫폼을 로크웰 오토메이션 PlantPAx 프로세스 자동화 시스템으로 교체하기로 결정했다. PlantPAx 플랫폼은 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 시스템을 바탕으로 통합된 프로세스와 다양한 솔루션을 제공한다. Arkema의 프로세스 자동화 플랫폼은 통합된 제어 테크놀로지, 각 애플리케이션에 대한 비쥬얼라이제이션을 위한 HMI 소프트웨어, 레서피 제어를 위한 배치 관리 소프트웨어 및 시스템을 하나로 연결하고 타사 액세스를 위한 정보를 제공하는 통신 인터페이스 애플리케이션을 포함한다.


배치 대 배치 일관성을 향상시키고 수동으로 조절해야하는 작업을 줄이기 위해 이 시스템은 FactoryTalk Batch 레서피 관리 소프트웨어를 적용했다. FactoryTalk Batch 소프트웨어는 서명 템플릿을 생성하고 명령 검증 정책을 실행하는 기능이 포함돼, 생산성은 물론 회사의 보안 및 규정 준수 노력을 향상시킨다. 이 소프트웨어는 Arkema의 이전 시스템보다 간편하게 사용할 수 있으며, 장비에 배치 레서피를 프로그래밍해 넣고 자동으로 명령어를 따르도록 설정할 수 있다. 이처럼 향상된 기능 덕분에 제품의 품질이 확연히 높아졌고 전반적인 생산성 역시 향상됐다.


PlantPAx 시스템에 통합된 통신 인터페이스 애플리케이션을 통해 사용자는 생산 현장으로부터 필요한 데이터를 쉽게 얻을 수 있다. Arkema 엔지니어와 Precision Engineering 기술자들도 이런 기능을 통해 다른 애플리케이션의 생산 데이터를 수집해 컨트롤러와의 통신을 최적화할 수 있게 됐다.


로크웰 오토메이션 Encompass 파트너사인 Salem Automation도 ABNet 소프트웨어 인터페이스 모듈을 통합하는데 핵심적인 역할을 수행했다. 이 장치는 Arkema의 새로운 컨트롤 시스템이 EtherNet/IP를 통해 나머지 DCS와 상호 작용하도록 했다.

로크웰 오토메이션 기술 지원팀은 현장 작업자와 엔지니어에게 교육을 실시하고, 새로운 시스템을 익히도록 지원했으며 새로운 자동화 기능을 활용하는 방법도 지속적으로 교육했다. 기술 지원 외에도 로크웰 오토메이션은 제대로 규정된, 전략적인 테크놀로지 마이그레이션 경로를 통해 Arkema를 이끌었다.


결과

이 시설은 새로운 프로세스 자동화 시스템을 도입한 이후 가동 중단 시간은 ‘제로’였고 그에 따라 매년 50만달러 이상의 비용절감 효과를 안겨줬다. 또한 이 시설은 3주로 예상한 기간보다 매우 빠르게 1주만에 최적 생산율에 도달했다.


또한 배치를 만드는 시간은 PlantPAx 시스템을 통해 절반으로 줄어들었다. 로크웰 오토메이션 엔지니어링 툴을 통해 레서피 및 배치 관리가 컨트롤 엔지니어링 작업에서 생산 엔지니어링 팀으로 이전됐다. 따라서 팀이 라인에 신제품을 추가하려는 경우 절차가 훨씬 단축됐다. 이제 생산 엔지니어는 컨트롤 엔지니어에게 알릴 필요없이 모든 배치 변경과 신제품 추가를 완료할 수 있게 됐다. 또한 중요하지 않은 레서피 오류가 발견되면 다음 배치를 위해 즉시 수정할 수 있게 됐다.


배치에서의 일관성도 향상됐다. 새로운 시스템 덕분에 생산 엔지니어는 모든 사항을 동기화하면서 동시에 절차를 수정하고 레서피를 로드할 수 있다. 따라서 제어 레서피와 절차 모두에서 상당 수준의 일관성을 유지할 수 있게 됐다. Arkema는 지속적으로 새로운 등급과 시험을 시도하고 배치에 알리는 순간에 변경할 수 있게 됐다. 실제로 새로운 시스템을 설치한 이후 Arkema 제품 포트폴리오에는 2가지 신제품이 추가됐다. 이러한 일이 이전 시스템에서는 거의 불가능했다.


배치 프로그래밍은 컨트롤 외부에서 수행되기 때문에 작업자가 한층 사용하기 편리해졌다. 이전 시스템보다 훨씬 쉽고 안전하게 변경할 수 있다. 또한 ISA S88 규격 준수 플랫폼에는 모든 작업자가 볼 수 있는 배치 컨트롤 요소(즉, 온도 및 압력)가 있어 일관되고 보다 안전한 생산 환경을 제공할 수 있다.


마이그레이션의 다음 단계는 시설의 페기물 처리 영역과 관련된다. 정확히 1단계와 마찬가지로 이 영역도 기존 DCS에서 실행되며 PlantPAx 프로세스 자동화 시스템으로 마이그레이션될 예정이다. 


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