성공 사례

프로세스 개선을 위해 제조 인텔리전스를 도입하는 Full Sail Brewing

효율적인 용수 사용으로 폐수를 줄이고 고유한 직원 문화 보전을 가능케 하는 새로운 여과 프로세스

솔루션

제조 인텔리전스 - FactoryTalk VantagePoint 소프트웨어에서 생산 정보를 집계하고 상호 연결하여 Full Sail에 제공하므로 프로세스 차이를 감지하여 실시간으로 조정할 수 있습니다.
FactoryTalk Historian 소프트웨어는 생산 데이터를 자동으로 식별하고 수집하여 저장합니다.
시스템 설계 및 납품 - 로크웰 오토메이션의 정보 솔루션 제공업체인 Aurora Industrial Automation에서 전체 로크웰 오토메이션 솔루션을 설계하여 구성하고 구현했습니다.
PlantPAx 프로세스 자동화 시스템
LBSM을 내장한 Allen-Bradley ControlLogix 컨트롤러

결과

전체 양조 용량을 25% 늘리고 양조 주기 시간 50% 단축
새로운 프로세스에서 필요한 원재료 양을 줄여서 연간 비용을 5% 절약하고 주정박 부산물 판매 수익 증대
데이터를 수동으로 관리하는 데 소요되는 시간을 줄여서 양조에 더 많은 시간 할애
제품 품질 개선 - 실시간 데이터에 대한 액세스와 배치 최적화를 통해 각 양조 과정의 품질에 대한 제어력 강화
생산 오류에 대한 신속한 대응 능력 향상

배경

미국에서 수제 맥주에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 실제로 수제 맥주 양조업은 2009년 상반기에 양적으로 9% 성장한 반면에, 미국 전체 맥주 판매는 2.7% 하락했습니다.

Full Sail Brewing Company가 이러한 성장을 이끌고 있습니다. 이 오리건 소재 양조장에서는 세 가지 수제 맥주와 다양한 계절별 맥주와 전문 맥주를 생산합니다.

Full Sail은 오리건, 워싱턴, 아이다호 등에서 맥아, 홉, 이스트를 현지 공수하여 후드산의 화강암 깊숙한 곳에서 끌어온 물로 성분을 양조합니다. 이러한 방식으로 환경적 영향이 작고 전형적인 맛을 가진 맥주를 생산합니다.

Full Sail은 양적으로 미국 상위 25대 맥주 생산자이지만, 맛과 품질이 우수한 맥주를 생산하는 데 주력하고 있습니다. 또한 일과 생활의 균형에 가치를 두고 직원 소유 기업 문화를 구축하기 위해 노력하고 있습니다.

과제

기존 양조 프로세스에서는 이러한 일과 생활의 균형 그리고 회사의 효율성과 잠재적 수익성을 실현하는 데 어려움이 있습니다. 거의 모든 수제 맥주 양조장과 마찬가지로 Full Sail에서도 여과조라는 수동 양조 용기를 사용하여 맥주의 바탕이 되는 "맥아즙"과 분쇄된 곡물을 걸러냅니다.

맥아즙 여과는 맥주 양조 프로세스의 핵심 요소입니다. 청보리 낟알을 엿기름으로 만든 후 가공한 곡물과 온수를 혼합하여 맥아즙을 만듭니다. 맥아즙을 상온에서 보관하여 맥아에서 맥아즙으로 빠져나간 전분이 발효 가능한 설탕으로 변환되도록 합니다.

당도가 높은 맥아수(맥아즙)를 주정에서 걸러냅니다. 그런 다음 맥아즙을 양조 솥에 넣고 끓입니다. 끓이는 동안 홉을 첨가하여 맥아당의 단맛과 조화된 특정 양조 맥주의 쓴맛과 향을 생성합니다. 그런 다음 맥아즙을 식혀서 이스트와 혼합한 후 저온 살균, 컨디셔닝 및 여과 과정을 거친 다음 포장하여 배송합니다.

이러한 일반적인 시스템으로도 충분했습니다. 2005년부터 2010년까지 Full Sail은 매년 15%씩 생산을 늘렸습니다.

하지만 Full Sail에서는 향후에 생산 수요가 높아지면 수동 맥아즙여과 시스템이 혹사되어 기존 시스템에서는 효율성 증대, 비용 절감 및 품질 향상을 위한 노력이 제한될 것임을 잘 알고 있었습니다.

Full Sail의 맥아즙여과 시스템은 지속적인 수동 데이터 테스트와 보고가 필요했습니다. 또한 가축 사료용으로 판매하는 부산물인 여과조 주정에는 82%의 수분이 함유되어 있습니다.

이는 소중한 액체가 도어를 통해 부산물과 함께 빠져 나가고 있다는 것을 의미합니다. 동시에 무거운 폐기물을 운반하는 데 많은 비용이 들었습니다. Full Sail은 거래 특히, 주정을 걸러내기 위해 농부에게 많은 비용을 지불하고 있었습니다.

Full Sail은 미국의 많은 맥주 생산자들에게 인기 있는 전자동 컴퓨터 양조 시스템으로 업그레이드할 것을 고려했습니다. 하지만 투자 수익(ROI)을 실현하기 위해 Full Sail은 이 시스템을 24시간 연중무휴로 작동해야 합니다. 직원 소유 기업에서는 회사 문화와 직원의 일과 생활의 균형을 훼손하는 것을 원치 않았습니다.

Full Sail의 목표는 프로세스를 업그레이드하여 제품 품질을 개선하고, 여과 효율성, 용량 및 처리량을 높이는 데 있습니다. 또한 자동화를 통해 작업자의 의존성을 최소화하고, 확장성이 뛰어난 솔루션을 구축하고, 각 양조 과정의 전체 환경에 미치는 영향을 줄이면서 4/10(주 4일, 1일 10시간) 작업 일정을 유지하여 일과 생활의 균형을 이루고자 했습니다.

솔루션

이러한 목표를 달성하기 위해 Full Sail은 기존의 수동 여과조를 전자동 네트워크식 맥아즙여과 시스템으로 업그레이드하기로 결정했습니다.

Full Sail은 새로운 시스템을 설계하여 구현하기 위해 폴란드의 Ore.에서 Aurora Industrial Automation을 도입했습니다. 로크웰 오토메이션 PartnerNetwork™ 프로그램에 참여 중인 정보 솔루션 제공업체인 Aurora가 Full Sail에서 작업 전반에서 제조 인텔리전스 전략을 적용할 수 있도록 도와주는 제어 및 정보 솔루션을 구현했습니다.

새로운 맥아즙여과 시스템에서는 PlantPAx™ 프로세스 자동화 시스템(로크웰 오토메이션)을 이용합니다. PlantPAx 시스템의 일부로 Aurora는 PlantPAx Logix Batch and Sequence Manager(LBSM)를 통합했습니다.

LBSM은 ISA-S88 표준과 배치 제어 용어를 준수합니다. 이 시스템은 Full Sail에서 서버 측 배치 소프트웨어 애플리케이션이 필요 없는 FactoryTalk View human-machine interface를 통해 Allen-Bradley® ControlLogix® 컨트롤러에서 직접 시퀀스를 구성할 수 있도록 해줍니다.

어느 시점에서든 배치 요구 사항이 증가할 경우 Full Sail은 비용이 많이 드는 리엔지니어링 및 테스트 과정 없이 LBSM을 포괄적인 소프트웨어 솔루션(예: FactoryTalk Batch)으로 마이그레이션할 수 있습니다.

새 시스템에 대한 통찰을 얻을 수 있도록 Aurora는 로크웰 오토메이션의 FactoryTalk 소프트웨어를 기반으로 제조 인텔리전스 전략을 구현했습니다.

EtherNet/IP 네트워크를 통해 FactoryTalk Historian에서는 PlantPAx 시스템에서 세밀한 실시간 생산 데이터에 대한 데이터 태그를 직접 식별하여 수집합니다. 60단계 이상의 여과 프로세스로 작동하는 맥아즙여과 시스템에서 방대한 양의 데이터를 생성합니다.

이전 시스템에서는 여과조의 각 양조 과정에서 4-5개의 데이터 지점만 이용했습니다. FactoryTalk 소프트웨어를 사용하는 새로운 맥아즙여과 시스템에서는 이제 최대 250개의 데이터 태그를 끌어올 수 있습니다.

Full Sail은 FactoryTalk VantagePoint 소프트웨어를 사용하여 이 데이터 금광을 사전 결정된 대시보드로 집계합니다. 대시보드에서는 Full Sail에서 운영을 개선하는 데 사용할 수 있도록 역할별 실시간 핵심 성능 지표(제조 인텔리전스)를 제공합니다.

결과

정보 지원 자동화 맥아즙 프로세스로 전환하면 즉각적으로 결과를 실현할 수 있습니다.

이제 실시간 데이터 검색이 가능하므로 기간을 소중하게 활용하고 시스템 기능을 최적화하고 배치 과정에서 발생하는 불일치 또는 문제점을 파악할 수 있습니다.

보고 및 대시보드 소프트웨어에서 새로운 히스토리언과 구형 시스템에 즉각적으로 연결하여 보고를 위한 가상의 이종 데이터 소스를 구축할 수 있습니다.

단일 특수 배치부터 대규모 추세까지 다양한 정보에 즉시 액세스하여 향후 양조 과정을 안내 받을 수 있습니다. 양조 과정에서 심각한 문제가 발생할 경우 해당 양조 과정에 대한 정확한 평가 결과를 추적하여 분석할 수 있습니다.

"우리 회사는 약 20가지의 맥주를 생산한다"고 Full Sail의 양조 책임자 James Emmerson은 말합니다. "이제 각 배치의 양조장에서 어제 만들었든 아니면 작년에 만들었든 간에 이전의 양조 과정에 대한 정보를 활용할 수 있습니다. 예전으로 돌아가서 성공적인 배치를 만들었던 바로 그 평가 결과를 확인하고, 그 정보에 따라 새로운 양조 과정을 최적화하는 거죠."

새로운 PlantPAx 시스템에서는 양조 용량이 25% 늘었을 뿐만 아니라 각 주기의 양조 시간도 절반 정도로 줄었습니다. 이제 작업자가 양조 과정을 시각적으로 파악하면서 진행 중인 양조 과정을 실시간으로 최적화할 수 있습니다. Full Sail은 이미 이 통찰을 이용하여 원재료 비용을 연간 5% 절감하고 있습니다.

또한 청보리 낟알에서 수분을 훨씬 더 많이 제거할 수 있어 부산물도 이익을 남기고 판매하고 있습니다.

이와 함께 Full Sail은 연간 물 사용량도 1백만 갤런이나 줄임으로써 지속 가능성 목표를 향해 한걸음 더 나아갔습니다.

1백만 갤런의 물 사용량을 줄임으로써 새 시스템에서 배관, 펌프, 난방, 냉방 비용이 절감됩니다. 우선 물을 사용하지 않는 데 따른 환경 영향은 만금으로도 바꿀 수 없습니다.

위에서 언급한 결과는 Full Sail Brewing Company가 로크웰 오토메이션의 제품과 서비스를 타 제품과 함께 사용하여 얻은 결과입니다. 구체적인 결과는 고객마다 다를 수 있습니다.

Published 2011년 9월 1일 (목)

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