Kraft Heinz, 모델 예측 제어를 통해 생산량 확대

작지만 위대한 감자 가공 식품

감자는 썰어놓은 방식에 관계없이 미국에서 가장 좋아하는 야채입니다. 미국인의 연간 평균 감자 소비량은 47파운드입니다. 1952년 이후, Ore-Ida는 Tater Tot^®라는 전매 특허의 바삭 바삭한 보석 모양 감자튀김을 포함하여 수십 가지의 냉동 감자 제품으로 미국인의 입맛을 사로잡았습니다.

오늘날, Ore-Ida는 Kraft Heinz Company 브랜드에 속합니다. 생산 운영은 Ore-Ida가 설립되었던 오레곤 주에 기반을 두고 있습니다. 이 시설에서는 매년 약 8억 파운드의 Ore-Ida 냉동 감자 제품을 생산합니다.

거의 200 SKU에 달하는 수요를 맞추기 위해 Ore-Ida 시설은 생산량이 매우 높고 최대 연간 310일 간 연속 생산이 필요합니다. 그러나 최근 몇 년 동안, 시설의 노후화된 제어 시스템 인프라에 대한 지원이 부족하여 조직의 미래 성장을 가로막는 걸림돌이 생겼습니다.

Kraft Heinz는 노후화된 제어 시스템을 대체하기보다는 생산 용량을 최적화하고 시설에서의 품질 변동성을 줄이기 위해 아키텍처를 현대화하고 새로운 기술을 통합하기로 결정했습니다.

레거시 제어 시스템이 직면한 도전 과제

Ore-Ida 시설에서 생산은 농장에서 수확한 신선한 감자를 트럭에서 내리는 하역장에서 시작됩니다. 감자는 분류, 절단, 껍질 제거 및 불량인 감자를 제거하기 위한 선별을 포함한 여러 공정 단계를 거칩니다. 그리고 아직은 원료 상태인 감자는 표백, 건조, 튀기기, 냉각 및 냉동 공정을 거칩니다.

완제품은 포장 전에 중량을 측정하는 저울에 분배됩니다. 마지막으로, 포장된 제품은 케이스에 포장되어 적재 및 운송을 위해 트랙 시스템을 통해 협력 물류 운송 업체에 전달됩니다. 최근까지 공정은 공정 간의 조율이나 통합은 최소화한 채 시설의 가장 큰 라인에서 개별적으로 통제되었습니다.

그 결과, 한 지점에서 공정 중단이 발생하면 전체 라인에 그 영향이 파급됩니다. 예를 들어, 껍질 제거 공정에서 문제가 발생하면 다운스트림 공정이 텅 비게 됩니다.

또한 포장 공정에서 문제가 발생하면 생산품이 밀리게 되어 초과 제품이 보관함에 담기게 됩니다.

"감자 튀김이 너무 오랫동안 보관함에 보관되면 부서질 수 있습니다. 결국 품질이 떨어지는 감자 튀김이 되므로 생산 라인에서 제거해야 하죠."라고 Ore-Ida 시설의 공정 엔지니어인 대니 브랜슨 (Danny Branson)이 말했습니다.

"언제나 생산을 극대화하고 싶지만 최우선 순위는 양질의 감자 튀김과 Tater Tots를 고객에게 제공하는 것입니다. 이를 위해서는 생산 라인을 지속적으로 가동하고 보관함에 담기는 감자 튀김이 없도록 해야 합니다."

제품을 보관함에 넣는 것에 대한 우려에 전체적인 라인 용량에 대한 통찰력 부족이 더해지면서, 작업자들은 생산량을 늘리는 것을 주저하게 되었습니다.

브랜슨은 "생산 속도를 높일 경우 과잉 생산된 제품이 보관함으로 보내질 가능성이 있었기 때문에 위험이 큰 일이었습니다."고 말했습니다.

"결과적으로, 변화를 시도하려면 전후에 조율할 일이 많았습니다. 시간당 생산량을 1천 파운드 늘리기로 결정하는 데는 몇 시간이 걸릴 수도 있었습니다."

그러나 이러한 모든 어려움을 차치하고, 시설은 더욱 큰 도전과제인 생산 용량 최적화라는 문제에 봉착했습니다.

노후화된 제어 시스템은 원래의 제조 업체에서 더 이상 지원하지 않았기 때문에, 생산이 가동 중단 시간의 위험에 처하게 되면 생산 개선 기회도 사라지는 것이었습니다.

"시설은 노후화된 상태였습니다"라고 브랜슨은 말했습니다. "더 이상 지원이 불가능한 오래된 제어 아키텍처를 사용했습니다.

컨트롤러의 I/O 보드 다수는 타사 공급 업체에서 수리해야 했습니다. 어떤 경우에는 마지막으로 남은 온도 센서 카드나 아날로그 입력 카드를 사용하기도 했습니다. 이제 더 이상 사용할 수 있는 교체품이 없었습니다. 결국 무엇인가 해야만 하는 시점에 있었습니다."

골든 배치

Kraft Heinz는 Ore-Ida 생산 시설에서 노후화된 제어 아키텍처를 교체해야 했습니다. 그러나 시설 팀은 경영진에게 투자의 타당성을 증명하라는 요구를 받았습니다. 시설 팀은 로크웰 오토메이션과 제어 업그레이드를 위해 이미 논의 중이었고 로크웰 오토메이션은 ROI가 비용을 충당할 수 있을 만큼 처리량을 높일 수 있는 방법이 있을 것이라고 제안했습니다.

로크웰 오토메이션 팀은 최적화에 적절한 최고의 기회를 파악하기 위해 보다 심층적인 생산 분석을 제안했습니다.

팀은 참여 연구를 시작했으며 이 연구에서 품질 및 생산 데이터를 수집하여 기준선을 설정하고 모델 예측 제어(MPC)를 사용하여 생산성을 5% 향상시킬 수 있는 기회를 확인했습니다.

Ore-Ida 공장 관리자인 로버트 페드라치니 (Robert Pedracini)는 "우리는 '골든 배치'라고 부르는 생산 목표를 지속적으로 유지하고 있습니다."라며

"감자 하적에서부터 포장에 이르기까지 모든 공정의 제어 최적화를 원했습니다. 또한 Rockwell Software^® Pavilion8^® MPC가 이러한 골든 배치를 달성하는 데 도움이 될 수 있다고 판단했습니다”라고 말했습니다.

"우리 팀에서 즉흥적으로 내린 결정이 아니었습니다."라고 브랜슨은 덧붙였습니다.

"중요한 비즈니스 투자가 필요할 경우, 항상 ROI 목표를 설정해야 했으며 로크웰 오토메이션 팀과의 긴밀한 협조를 통해 이 첫 번째 단계의 타당성을 증명할 수 있었습니다."

로크웰 오토메이션 팀은 Pavilion8 소프트웨어를 구성하여 껍질 제고로 시작하여 포장으로 완료되는 모든 공정의 작동 파라미터를 수집했습니다. 이 솔루션은 기존 자동화 시스템 최상위에서 인텔리전스 계층으로 작동합니다. 이 데이터가 수집되면, 소프트웨어는 공정 영역 및 라인 상태를 예측한 후 공정을 지속적으로 최적화하기 위해 조정을 계속합니다.

예를 들어, MPC 소프트웨어는 불량의 급증을 감지하고 다운스트림 제어 설정을 보다 공격적으로 변경하여 해당 불량에 대해 원하는 품질 목표를 달성할 수 있습니다.

또한 포장 공정에서 제약 조건을 감지하고 업스트림 공정에 따라 조정을 수행하여 제품이 보관함으로 이동되는 것을 방지할 수 있습니다. 기온이 높은 계절에는 종종 냉동 과정에서 일어나는 변동성을 줄이기 위해 환경 조건을 추적할 수도 있습니다.

목표 초과, 비용 상쇄

오늘날 MPC 솔루션은 Ore-Ida 시설이 이전에는 고민거리였던 사소한 라인 중단을 극복하도록 지원하고 있습니다. Ore-Ida에는 비교를 위해 사용할 품질 벤치마크 데이터가 없었지만 변동성 감소는 분명했습니다.

"MPC 제어를 도입하기 전과 후의 모델 추세 그래프만 봐도 Pavilion8 솔루션을 구현한 후 변동성이 감소했다는 점을 확실히 알 수 있었습니다."라고 브랜슨은 말했습니다.

"그리고 변동성이 감소하면서 식품 수준의 질감 테스트 결과도 향상되었다는 것을 알게 되었습니다."

시설은 또한 생산 용량의 증가를 확인했습니다. 초기 3개월 간의 평가 기간이 끝난 후, 실제 개선은 목표했던 5%보다 훨씬 높은 10% 초과라는 결과로 나타났습니다. 이를 통해, 12~16개월 내에 MPC 소프트웨어 및 전체 제어 아키텍처 업그레이드에 대한 ROI를 실현할 수 있습니다.

"Pavilion8 솔루션은 생산을 최적화하기 위해 지속적으로 미세 조정을 수행하고 있습니다."라고 브랜슨은 말했습니다.

"이제 작업자는 장비의 조정 파라미터를 가지고 여기저기 돌아다니거나 언제 온도 설정을 변경해야 할 것인지를 확인할 필요가 없습니다.

로크웰 오토메이션 솔루션을 통해, 작업자는 품질 검사 수행이나 장비의 청결 유지 등 더욱 가치가 큰 업무에 집중할 수 있습니다." MPC가 특히 유용한 분야 중 하나는 껍질 제거 공정입니다. 이전에는 하역장에서 작업이 중단될 경우 이를 껍질 제거 공정에서 벌충할 수 없어 라인으로 연결되는 공정 전체에 생산 지연이 발생했습니다.

이제는 MPC가 이러한 지체를 보완하고 처리량을 극대화하기 위해 껍질 제거 단계에서 생산량을 늘릴 수 있습니다.

또한 로크웰 오토메이션은 어플리케이션 지원 서비스를 제공하여 Ore-Ida 팀에서 생산을 변경할 경우 원격 모니터링을 통해 Ore-Ida 팀에 선제적인 지원을 제공합니다.

"기존 생산 라인은 앞으로 몇 년이 지나면 그 상태로 지속될 수 없었습니다."라고 브랜슨은 말했습니다. "로크웰 오토메이션을 통해 제어 시스템 투자의 타당성을 입증하고 미래의 생산에 탄탄하게 대비하는 데 필요한 ROI를 달성할 수 있었습니다."

위에서 언급한 결과는 Kraft Heinz Company가 다른 제품과 함께 로크웰 오토메이션 제품 및 서비스를 사용하는 경우에만 해당됩니다. 다른 고객의 경우, 구체적인 결과가 상이할 수 있습니다.

Pavilion8 및 Rockwell Software는 로크웰 오토메이션의 상표입니다.

Tater Tot는 H.J. Heinz Company L.P의 상표입니다.