Batch 공정 작업 최적화

로크웰 오토메이션 FactoryTalk Batch를 통해 제조업체는 예측 가능한 Batch 공정을 실행할 수 있다.

Batch 제어 작업을 하는 제조업체들은 다양한 도전에 당면하고 있다. 이들 업체는 생산 품질을 개선하고 이를 유지하는데 많은 노력을 기울임과 동시에, 시장 출시까지의 시간을 줄이고 전체비용을 줄일 수 있도록 노력하고 있다.

로크웰 오토메이션 프로세서 제어를 위한 통합 아키텍처에는 FactoryTalk Batch라고 하는 Batch 공정자동화 관련 솔루션이 포함되어 있다. 각종 산업표준을 바탕으로 한 이 제품은 제조업체들이 당면한 문제점들을 해결할 수 있도록 하고 있다.

사용자는 FactoryTalk Batch라고 하는 Batch 공정자동화 관련 솔루션이 포함되어 있다. 각종  산업표준을 바탕으로 한 이 제품은 제조업체들이 당면한 문제점들을 해결할 수 있도록 하고 있다.

사용자는 FactoryTalk Batch를 통해 설비와 같은 물리적인 모델과 Recipe와 같은 절차적인 모델을 설정할 수 있고, 공정연결 기기의 최상의 조합을 통해 Recipe를 실행할 수 있다. 또한 FactoryTalk Batch는 다양한 HMI(Human-Machine Interface), ERP(Engineering Resource Planning) 시스템과 기타 다른 어플리케이션과 통합할 수 있다. 더 나아가, FactoryTalk Batch는 Logix 컨트롤러에 쉽게 연결될 수 있다.

FactoryTalk Batch는 제조 과정을 최적으로 유지하는데 필요한 확인 기능 및 제어 기능, 보고 기능을 제공하여, 공장 전체의 효율을 향상시킨다.

더 나은 생산과 일관성

Batch 공정에 있어서 설비 및 자재를 효과적으로 관리하는 것은 생산에 있어서 매우 중요한 부분이다. ANSI/ISA S88.01 표준을 기반으로 하고 있는 FactoryTalk Batch 통합 제품군은 각종 어플리케이션 및 모듈 등을 통해 제조업체가 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고 있다. 예를 들어, FactoryTalk Batch Equipment Editor를 통해 사용자는 공정설비에 대한 정보를 생성하고 관리할 수 있다. 사용자는 다양한 계층 수준을 정의하는 SS88 사양에 따른 논리적 전개에 의해 설비의 물리적 모델을 설정할 수 있다.

FactoryTalk Batch Equipment Editor 내에서 정의되어 있는 컴포넌트들은 공장 내의 공정 연결 기기와 인터페이스하는데 사용된다. 제조업체는 자산 사용률을 최대화하여 생산을 증대시킬 수 있도록 적극적으로 설비를 배치할 수 있다.

공장 및 기업 표준에 맞는 제품을 생산할 수 있도록 하기 위해, 제조업체는 Master Recipe를 만드는데 필요한 각 단계를 설정할 수 있어야  한다. FactoryTalk Batch에서는 Batch 공정 내 설비의 동작순서를 정의하는 Recipe의 생성을 지원하는 절차들이 Batch Recipe Editor에 추가되어 있다.

Batch Recipe Editor는 Recipe 관련정보를 설정, 정리하고 저장한다. FactoryTalk Batch Equipment Editor에서와 같이 Recipe는 계층적으로 구축된다. Recipe에는 설명 및 공식정보, 설비 요구사항 및 Batch를 만드는데 사용되는 절차가 포함되어 있다.

제조업체는 표를 통해 간단한 형식의 Recipe를 만들고, SFC(Sequential Function Chart)를 통해 복잡한 구조의 Recipe를 만든다. SFC 툴은 Recipe를 그래프로 표시하여, 사용자가 각 단계를 표시 또는 숨길 수 있도록 하여, Recipe의 구조를 쉽게 눈으로 확인할 수 있도록 할 수 있다.

때에 따라, 제조업체는 자동화 Batch 시스템 내에 수작업 단계를 통합해야 할 때도 있다. 이러한 통합은 제조 작업의 순서를 정하고 문서화를 지원하는 대화방식의 웹기반 인터페이스를 제공하는 eProcedure를 통해 수행할 수 있다.

공정 점검작업

FactoryTalk Batch 서버는 FactoryTalk Batch를 운영하는 엔진이다. FactoryTalk Batch 서버는 자원을 할당하고, 시스템 오류 복구를 지원하며 통신기능을 제공한다. 또한 보고 및 저장을 위해 생산정보를 수집하여 Batch Event Journal에 저장한다.

이 시스템의 표준 Human Interface는 FactoryTalk Batch View로 각종 선택사양을 통해 사용자는 Recipe의 가동, Batch의 제어, FactoryTalk Batch 서버기능 접속 등을 할 수 있다. 작업자는 Batch의 실행 및 변경사항을 볼 수 있고, Recipe 내 단계들을 반복하거나 건너뛸 수 있다. 또한 실행 중 Recipe의 공식 값들을 변경할 수도 있다.

제조업체는 MaterialTrack 사용을 통해 실시간 자재관리 및 추적 기능을 수행할 수 있다. MaterialTrack은 공급 망 체인과 e-Business 수행 최적화를 위해 필요한 상세한 자재 및 설비 추적정보를 수집하여 ERP 수준의 자원관리를 보완한다. MaterialTrack은 또한 자재, 용기, 컨테이너, 팔레트와 더불어 영구 보관 및 임시 보관 스토리지 등의 사용을 관리하고 추적하여, 제조업체가 더 효율적으로 자재의 보관, 제어, 분배 및 이동을 할 수 있도록 한다.

FactoryTalk Batch Simulator와 FactoryTalk Batch Archiver라는 부가적인 어플리케이션 또한 Batch 공정의 자동화에 있어서 중요한 역할을 한다. FactoryTalk Batch Simulator를 통해 실제 공정에 연결되지 않은 상태에서도 특정설비에 대한 Recipe를 점검할 수 있어서, 공정 오류 수정작업을 더 빨리 진행할 수 있다. 더 나아가, FactoryTalk Batch Archiver는  ODBC와 호환이 되는 모든 종류의 데이터베이스에 실시간의 전자 Batch 데이터를 전송하여 저장하도록 할 수 있다.

설정작업의 간편화

S88 표준을 따르는 Batch 시스템을 적용하는데 있어서 가장 포괄적인 작업은 공장 내의 공정기능을 기동 및 제어하는 제어단계와 알고리즘에 해당하는 단계별 제어 코드를 설계 및 구축하는 작업이다. 프로세스 제어를 위한 통합 아키텍처는 PhaseManager를 통해 이 작업을 간단하게 할 수 있다.

PhaseManager는 FactoryTalk Batch 소프트웨어를 Logix 컨트롤러 제품계열에 통합하는 여러 가지의 기능을 가지고 있다. 긴밀한 통합구조는 Batch 서버와 Logix 컨트롤러 간의 통신기능을 제공한다.

PhaseManager 상태 머신 제어로 알려져 있는 특정영역의 제어를 위한 형식적 구조를 사용하여 Batch 제어를 위한 상태 모델을 표준화한다. 이는 또한 제어로직 및 표준의 재사용성을 높인다. 가장 중요한 점은 PhaseManager가 인터페이스 로직 개발의 필요성을 없애 초기 프로젝트 설계, 시험, 시작가동 및 지속적 지원에 필요한 엔지니어링 시간을 줄여준다는 것이다.

전반적으로 FactoryTalk Batch는 유연생산을 지원하여 전 세계의 신제품을 시장에 신속하게 출시할 수 있도록 한다. 또한 제조업체는 각종 규정준수를 위해 제조 실행 중 광범위한 이벤트와 절차정보를 생성할 수 있다.

FactoryTalk Batch가 공장의 수명주기 비용을 절감하도록 돕는다는 것은 매우 중요한 점이다. 통합 아키텍처를 통해, 제조업체는 기업 전반에 걸쳐 동일한 제어, 통신 및 시각화 요소를 사용할 수 있다. 통합 아키텍처는 또한 시스템 전반에 걸쳐 일관된 제어 및 공정 인터페이스를 통해 작업 및 유지보수 효율성을 증가시켜 유지보수 비용 및 가동 정지시간을 줄여준다.

Batching 시스템 업그레이드를

위한 작업 비용 절감

어느 한 식품 및 가정용품, 개인용품 공급업체는 호주 시장에 매주 1000톤 이상의 세제를 생산 공급하고 있다. 이 공장은 공장 가동정지 시간을 최소한으로 유지하는 동시에 공장 가동률을 최대로 유지해야 한다. 그러나, 혼합 후 공정이 일어나는 공정의 한 구간은 가동이 자주 중단되어 일주일에 적어도 2시간의 가동 중지시간과 수 천 톤의 생산손실이 발생했다. Batching 시스템이 멈출 때마다 컨베이어 시스템 상에 있는 제품을 제대로 추적하지 못하는 일이 벌어졌다.

기존 PLC는 길고 복잡한 구조로 되어있는 Batching 프로그램을 처리하는데 많은 어려움을 겪고 있었다. 이 PLC는 때때로 프로그램의 일부분을 건너뛰어서 Batch 공정이 순차적으로 이루어지지 않는 상황을 유발했다. 시스템을 순차적으로 가동하도록 복구하는 데는 30분에서 12시간까지 소요됐다. 또 이 시스템은 고장을 수리하고, 오류를 해결하는 것이 매우 어려워서 복구가 더 지연되었다.

한 제어 시스템 엔지니어는 “저는 PLC에서 소프트웨어에 이르기까지 전체 시스템을 공급하고 어떠한 이슈도 해결할 수 있는 하나의 회사에 의지할 수 있도록 통합 솔루션이 절실하게 필요했습니다”라고 말했다.

이 회사는 Allen-Bradley ContolLogix 제어 시스템 및 FactoryTalk Batch BatchCampaign, RSView 32 HMI(Human-Machine Interface) 등을 사용하는 표준화된 솔루션을 제안한 로크웰 오토메이션과 프로젝트를 수행하게 되었다. 프로젝트 수행팀은 단 2일 만에 전체 시스템을 설치하고 ControlLogix 제어 시스템이 공장 내에 이미 설치되어 있는 I/O 및 다른 업체의 PLC 업체의 PLC 프로세서와 함께 작동할 수 있도록 하였다.

FactoryTalk Batch BatchCampaign은 완벽한 Batch 자동화 및 공정관리 기능을 제공했다. 작업자는 간단하게 필요한 톤수를 입력할 수 있게 되었으며, 소프트웨어는 Batch를 정확하게 계산했다.

더 나아가, RSView 32는 전체 Batch 공정을 한 눈에 볼 수 있는 그림을 제공했다. 쉽게 이해할 수 있도록 되어있는 그래프를 통해 작업자는 혼합공정 중 저장 탱크의 상황을 쉽게 파악할 수 있게 되었다.

Batch 시스템 및 컨베이어 시스템의 업그레이드를 통해 이 공장은 연간 거의 12교대조 작업시간에 해당하는 100시간의 가동 정지시간을 절감했다. 비용 면에서는 연간 5만 달러 가량의 생산손실을 절약할 수 있게 되었다. 이는 가동 정지에 의한 수익 손실이 포함되지 않은 수치이다. 또한 제어시스템의 개조작업 등에 드는 비용은 약 90% 가량 절감했다. 더 나아가, 작업자들은 시스템 문제발생시 정비 담당자의 지원에 의존하지 않고 직접 수리할 수 있게 되었다.

이 회사는 또한 더 향상된 추적기능과 신뢰할 수 있는 데이터 보고를 통해 품질을 향상시켰다. 더 정확한 데이터를 통해, 고객 업체는 어떤 제품이 생산되는 지를 더 잘 이해할 수 있게 되었고, 어느 부분에서 낭비가 발생하는지를 파악하여 생산 공정을 개선할 수 있게 되었다.