성공을 위한 레시피: 스마트 운영

 전 세계의 식음료 제조업체들은 업계의 다양한 변화에 직면하고 있습니다. 이러한 직면 과제는 세 가지 요소, 즉 소비자의 요구, 제조 식품의 품질에 대한 규제 당국의 요구사항, 수익성을 유지하며 더 나은 제품을 생산하고 효율성을 향상하고자 하는 브랜드나 비즈니스들의 필요성으로 야기됩니다.

 이 모든 요소들로 인해 기업과 제조업체들은 새로운 사물용 사물인터넷(IIoT)과 디지털 기술을 포용하여 지속적으로 공정을 개선하고 생산 확장 기회를 모색해야 하게 만들었습니다.

 스마트 매뉴팩처링은 식음료업체들이 비즈니스 운영 방식에 새롭고 보다 수준 높은 접근방식을 취할 수 있도록 합니다.

 분리된 공정들을 서로 연결함으로써, 스마트 매뉴팩처링은 조직의 모든 운영에 대한 단일한 뷰를 제공하고, 인력, 데이터 및 자산들 간의 원활한 통신을 가능하게 합니다. 실시간 협업과 지속적인 공정 향상을 통해, 스마트 매뉴팩처링은 운영이 지속적으로 이루어질 수 있도록 합니다.

올바른 도구

 여러 다른 네트워크들을 한데 모으고 생산 가시성을 개선하고 프로세스를 보다 잘 제어하면, 운영 개선을 도모할 수 있으며, 특히 제품 교체와 같은 복잡한 활동에서 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 이외에도, 보다 폭넓게 정보를 활용할 수 있게 되면서 제조업체는 공급망의 변화에 보다 신속하게 대응하고 주문형 생산을 개선할 수 있습니다.

 특히, 식음료 제조업체들은 다음과 같은 스마트 매뉴팩처링 기술을 사용하여 제조 운영을 혁신하고 향상시킬 수 있습니다.

• 더 나은 인텔리전스: 제조 정보는 운영 향상을 위한 보다 깊이 있는 분석의 기초입니다. 온도, 압력, 조리 시간 및 자동 세척(CIP) 등 다양한 파라미터에 대한 실시간 정보는 식품 안전과 품질에 보다 사전 대응적인 접근방식을 수립하는데 도움을 줄 수 있습니다. 자동화된 데이터 수집, 로깅 및 보고, 규제 준수 부담을 줄이는데 도움이 됩니다.

• 엔터프라이즈 매뉴팩처링 인텔리전스(EMI): EMI 소프트웨어는 제조 정보를 정리하고, 상호연관 관계를 표시하여 작업자들이 실시간으로 문제를 파악하고 해결할 수 있도록 해줍니다. 다양한 데이터를 제공하는 대시보드는 장비나 라인의 가동 상태를 표시하고 생산 파라미터가 사전 설정된 제한을 초과하면 작업자에게 알립니다.

• 향상된 제어: 모던 분산제어시스템(DCS)은 모든 자동화 공정을 공장 전반에 걸친 단일한 시스템으로 통합합니다. 모델 예측 제어(MPC), 알람 관리 및 배치 관리 등의 DCS 기능들은 공장의 효율성과 운영 성능을 향상시킬 수 있도록 지원합니다. 가상화된 서버와 워크스테이션은 IT 투자를 절감하고 가동시간을 향상시키며 수명주기를 연장하는데 도움이됩니다.

• 스마트 머신: 스마트 머신과 장비는 데이터에 대한 전례없는 액세스를 제공할 수 있습니다. 작업자가 더 나은 결정을 내릴 수 있도록 실시간 데이터를 기록하고 분석할 수 있습니다. 이는 머신 뿐만 아니라 전체 제조 공정의 최적화를 지원합니다.

생산량 향상

 생산량 향상의 측면에서, 스마트 매뉴팩처링은 재료의 흐름을 파악하고 생산 전반에서 생산량을 추적하는 것 이외에도 핵심적인 생산 영역에 대한 보다 깊이 있는 통찰을 제공하여 개선이 필요한 부분을 파악할 수 있도록 해줍니다.

 생산 관리 시스템(MES) 소프트웨어는 식음료 생산에서 공정 제어를 위한 기반이 되는 요소 중 하나입니다. MES는 데이터 수집을 자동화하여 생산에 대한 보다 깊이 있고 즉각적인 가시성을 제공합니다. 이는 제조업체들이 운영, 상품 시장 및 원자재에 기반해 보다 효과적인 의사결정을 내리고 자재의 변동성을 관리하며 생산량을 향상시킬 수 있도록 도와줍니다.

공급망 추적성은 소비자의 수요에 효율적으로 대응하거나 제품 리콜을 방지 및 관리하는데 핵심 요소로 자리를 잡아가고 있습니다. 모델 예측 제어(MPC)를 기존 자동화 시스템의 상단에 지능 계층으로 적용하면, 모든 공정에 대한 운영 파라미터를 수집할 수 있습니다. 모델 예측 제어(MPC)는 공정 영역과 라인의 상태를 예측하고 끊임없는 조정을 통해 공정의 효율성을 지속적으로 향상해줍니다.

 예를 들어, 미라카(Miraka)의 유제품 처리 공장은 혁신적인 솔루션을 도입해 공정 개선 사항을 파악하고 생산을 극대화하고 있습니다. Pavilion8® MPC 소프트웨어 설치와 제어 시스템의 스마트 업그레이드는 이 공장이 피크 시즌 동안 생산 용량을 4% 이상 향상했고 수분 목표를 0.04% 증가시킬 수 있도록 해주었습니다.

 소량의 생산량 증가도 상당한 비용 문제로 연결될 수 있습니다. 일례로, 자재 활용을 극대화하여 연간 스크랩량을 1%만 감소시켜도 수십만 달러의 폐자재 비용을 절감할 수 있습니다.

미라카(Miraka)의 뉴질랜드 공장은 생산의 변동성을 줄이고 유제품의 일관성을 향상시켰습니다. 이 공장은 또한 단백질 및 지방에 대한 관리를 향상하여, 연간 100여 톤의 지방과 단백질 폐기물을 줄일 수 있게 되었습니다.

마찰 없는 생산성

 스마트 매뉴팩처링의 혜택은 장비에만 국한되지 않습니다. 스마트 매뉴팩처링은 인력 관리의 측면에서도 실질적인 혜택을 제공할 수 있습니다. 그 규모에 상관 없이 모든 기업과 공장들은 생산성을 향상시키고 작업자들을 보호해야 하는 부담을 안고 있습니다.

 경험이 많지 않은 젊은 작업자들이, 은퇴하는 숙련된 고령의 작업자들을 대체하고 있습니다. 새로운 작업자들이 유연하고 민첩한 생산의 도전과제들을 해결하려면 새로운 툴과 워크플로우(Work Flow)가 필요합니다. 그리고 작업자들이 동적인 환경에서 변화에 신속하고 유연하게 대응하려면 정보가 필요합니다.

 작업자 별 지시서와 문맥화된 생산 정보는 새로운 작업자들이 직면하는 복잡성을 줄이는데 도움을 줄 수 있습니다. 모바일 장치는 작업자들에게 익숙하고 상호작용이 가능한 방식으로 정보를 제공할 수 있습니다. 공정의 디지털화는 또한 숙련된 작업자들이 은퇴하기 전에 이들이 보유한 경험적 지식을 수집하여 운영의 효율성과 작업 환경을 향상시킬 수 있도록 도와줍니다.

 예를 들면, 밀크 스페셜티스 글로벌(Milk Specialties Global)은 원유 시설 세 곳에 새로운 제조 인텔리전스 시스템을 구현했습니다. 구현 후, 단절되었던 생산 제어 시스템에 데이터가 공급되어 기존의 노동 집약적인 보고 작업이 자동화되었습니다. FactoryTalk® VantagePoint® 기업 제조 인텔리전스(EMI) 소프트웨어는 공장 현장의 모든 직원에게 실시간 가시성을 제공하여, 작업자들이 데이터를 신속하게 조회하고 여러 가지 문맥으로 화학물질, 화학물질 사용, 추적 등의 생산 데이터를 이해할 수 있도록 해주었습니다.

작업자들이 핵심 생산 단계에서 개별화하여 공장 개요 데이터를 여러 다른 영역에서 조회할 수 있도록 해주는 스코어보드(Scoreboards)가 있습니다. 또한 리포팅 자동화로 시간이 절감되고 보고 역량이 향상되었습니다. 작업자들의 역량이 향상된 덕분에 생산 목표를 어렵지않게 달성할 수 있었습니다. 

이외에도, 장비 제어 시스템과 통합된 안전 시스템들이 위험을 감소해주었고, 직접 배선된 구형 시스템들처럼 불필요한 가동 중단이 발생하지 않게 되었습니다. 안전 사고에 대한 데이터를 통해, 제조업체는 위험 요인을 파악하고 안전 관련 가동 중단이 발생하는 영역의 경우 적절한 조치를 취할 수 있습니다.

계량기 측정

 생산성 향상은 기업들이 스마트 매뉴팩처링을 물, 공기, 가스, 전기 및 증기(WAGES) 등의 자원 관리 문제 해결에 사용함으로써 얻을 수 있는 효과 중 하나입니다.

  에너지 비용이 지속적으로 증가하고 있기 때문에, 식음료 제조업체들은 이러한 비용을 절감하여 핵심적인 경쟁력을 확보하려고 합니다. 에너지 관련 비용을 절감하려면 언제 어디서 어떻게 에너지가 소비되는지를 이해할 필요가 있습니다. 이러한 정보를 통해, 기업은 부하 요구사항을 사전 대응적으로 관리하고 시스템의 성능을 향상시키며 비용을 절감할 수 있습니다.

 에너지 관리 분야의 스마트 기술들은 제조업체가 현장 레벨 또는 각 공정 라인 레벨에서 에너지 소비를 추적하는데 도움을 줍니다. 소비를 모니터링함으로써, 제조업체는 에너지 소비와 비용을 절감하도록 운영을 조절할 수 있습니다.

 이력 데이터에 대한 액세스 역시 관리팀이 전압 강하나 고조파 같은 간헐적인 또는 지속적인 전력 품질 문제를 해결할 수 있도록 해줍니다. 이를 통해, 손상된 장비나 불량품으로 야기되는 수천 달러의 비용을 절감하고 전력 계통의 역률 문제와 관련된 부가금을 회피할 수 있습니다. 이러한 유형의 데이터 모니터링과 분석은 개선에 필수적입니다. 기업들은 에너지 사용 관리의 측면에서 미래를 고려한 보다 스마트한 결정을 내릴 수 있습니다.

 예를 들어, 패리볼트 푸드(Faribault Foods)의 콩 공장은 기존 생산 인프라스트럭처를 프로세스 솔루션으로 교체하여 에너지 소비 정보 관리의 효율성을 크게 향상시켰습니다. Allen-Bradley® 스마트 드라이브와 컨트롤러를 사용하여, 공장 전반에 보다 지능적인 모터 제어를 구현함으로써 이 공장은 연간 1억 갤런 이상의 용수 사용을 줄이고 천연 가스 사용도 38% 이상 줄였습니다.

데이터와 레시피 보호

 새로운 기술들이 식음료 제조를 재정의하고 있습니다. 사물인터넷, 무선 및 모바일 기술, 데이터 분석, 네트워크 인프라스트럭처를 결합함으로써, 기업들은 운영 데이터에 액세스하고 필요한 조치를 취할 수 있습니다. 스마트 매뉴팩처링이 제공하는 모든 혜택을 누리려면, 보안에 대한 보다 포괄적인 접근방식이 필요합니다.

 식음료업계에서, 제조업체는 제품의 안전과 높은 품질을 유지하기 위해 가동시간과 지적재산뿐만 아니라 공정, 장비와 직원을 보호해야 합니다.

 아노츠(Arnott’s) 는 호주 아델레이트에 있는 제조 공장을 새로운 제어 플랫폼으로 이동함으로써 스마트 공장 운영에 착수했습니다. 이 공장은 EtherNet/IP™ 네트워크에서PowerFlex® 가변속도 드라이브 인텔리전스를 활용하여 작업자가 공장의 정보에 실시간으로 안전하게 액세스할 수 있도록 만들었습니다. 시스템이 중앙화되어 있고 현장의 유연성과 민첩성이 향상되었기 때문에, 공장 업그레이드 중에 엔지니어링 시간과 생산 손실을 대폭 감소할 수 있었습니다.

 업그레이드 덕분에, 아노츠(Arnott’s)의 공장은 유연성과 연결성을 확보했습니다. 시스템을 변경한 후 선택 및 설정 공정이 간소화되고 작업자의 오류가 감소되었습니다.

경쟁 우위 확보를 위한 핵심 요소

모든 기업에 적용될 수 있는 한가지 방식은 존재하지 않습니다. 또한, 스마트 매뉴팩처링은 구매할 수 있는 제품도, 설치 가능한 장비도 아닙니다. 이는 하나의 여정이며, 제조업체가 어디서 시작할 수 있는지 이해할 수 있도록 돕는 하나의 사례입니다.

 일부 기업들은 이미 그 여정을 완료했습니다. 이러한 기업들의 성공은 스마트 매뉴팩처링이 식음료 제조 운영을 완전하게 변화시킬 수 있는 잠재력을 갖고 있다는 사실을 입증해줍니다.

 관련성 있는 역할 기반의 실시간 정보에 액세스가 가능하면, 조직의 모든 레벨에서 보다 정보에 기반한 의사결정이 가능해지고 공정 개선을 위한 지속적인 기회가 생겨납니다. 장비, 제어 시스템 및 정보 시스템의 진보는 보다 유연하고 대응 가능한 운영을 구축하는데 도움을 줍니다.

 스마트 매뉴팩처링은 운영 개선 그 이상의 혜택을 제공합니다. 보안 네트워크 인프라스트럭처, 향상된 연결성, 실행 가능한 정보에 대한 접근성은 품질, 식품 안전 및 작업자 안전을 향상시킬 수 있는 기회를 만들어 주는 동시에 수월한 규제 준수를 지원합니다.