간단한 유지 보수 전략을 통한 시설의 성과 향상

간단한 유지 보수 전략을 통한 시설의 성과 향상

Peter Welander

Monsanto 사는 대응적 방안에서 예측적 방안으로 유지 보수 전략을 개선하여, Muscatine 시설의 산출량 증가와 비용 감소를 이뤄냈다. 스마트 현장 장비 및 제어 밸브 위치기는 신뢰도 높은 중요 진단 데이터를 제공하여, 엔지니어의 작업 지침이 되고 있다.
다수의 환경에서 간단하면서도 일관되게 적용되는 유지 보수 전략은 생산 및 시설 효용성에 긍정적 영향력을 미칠 뿐만 아니라, 유지 보수 경비 절감을 이끌어낼 수 있다. 이의 단적인 사례는 Monsanto 사의 Muscatine 소재 제조 시설에서 나타났다. 당 시설에서 구현한 기술 솔루션과 이에 합당한 작업 공정의 결합은, 눈에 띄는 긍정적인 결과와 더불어, 2012년도 HART Plant of the Year Award(올해의 HART 시설 우수상)을 수상하게 했다.
Iowa 남동부 Mississippi 강변 유역에 위치한 Monsanto Muscatine 시설은, Roundup 제초제를 비롯하여 Harness Xtra, Degree Xtra, Warrant와 같은 선별된 아세트아닐리드 화학 제품을 제조하고 있다. 본 시설은 150 에이커의 면적으로 450여 직원들이 여덟 개의 개별적 공정 단위를 운영 및 관리하는데, 공정에는 제품 생산 공정 영역과 더불어 폐기물 처리와 시설 설비 전반이 포함되어 있다. 시설의 대부분은 연중 지속적으로 가동되며, 시설 중 가장 오래된 구역의 경우 50년의 이력을 가지고 있다.

상속 유지 보수 플랫폼
시설의 공정 단위는, 송수신기와 제어 밸브 위치기를 포함한 3천 2백 여 계기 자산에 연결된 에머슨 DeltaV 및 Provox DCS(분산 제어 시스템)의 조합으로 제어된다.
전체 설치 기반 중에는 시설의 AMS 지능형 장치 관리 시스템(Intelligent Device Manager) 하에 600 개 이상의 HART 계기 및 125 개 Foundation 필드버스 계기가 존재한다. AMS 지능형 장치 관리 시스템으로 관리되지 않는 계기는 대다수 스마트 I/O로 연결되지 않았거나 스마트 장치가 아닌 것들이다.
Muscatine 시설 운영 상 혁신적 변화의 하나는, 2006년 현장 전기 신뢰성 담당 엔지니어인 Joel Holmes가 다른 Monsanto 시설에서 독립형 에머슨 AMS 유닛을 수신할 당시 발생했다. 해당 유닛을 접속한 Holmes는 HART 통신 및 Foundation 필드버스 프로토콜을 사용하여 현장 장치에서 수집한 진단 정보를 통해 시행되는 보다 정교한 유지 보수 전략 성능을 경험했다.
시설 내에 존재하는 광범위한 유지 보수 집중 밸브 및 계기를 감안했을 때, Holmes는 유지 보수의 신뢰성 향상이 전체 시설 성과에 최대 영향력을 미치는 부분임을 인지하게 됐다. 이에 따라, 신규 유지 보수 도구와 작업 공정의 통합이 실시되었고, 이 과정에는 각 공정 단위의 계기 자산에 대한 임계도 기준값 지정이 포함되어, 생산 지연을 초래하는 자산을 모니터링 최우선 대상으로 지정했다.
위 과정에 대해 Holmes는 다음과 같이 설명한다. “우선, 자산 임계도를 표시하기 위해 A, B, C로 나누어 지정하였습니다. 임계도가 가장 높은 자산을 A로, 가장 낮은 자산을 C로 지정하는 방식입니다. 임계도가 A 순위인 중요 장치의 경우, 이의 성능이 생산 시스템의 가동 시간에 최대의 영향력을 미치므로 가장 많은 주의가 필요하다는 것을 의미합니다. 반면, C 순위 장치는 생산 시스템에 대한 영향력이 미미하거나 예비품으로 즉각적 대치가 가능하므로, 고장이 발생하기 전까지는 대다수 실행이 허용됩니다.”
AMS에 익숙해짐에 따라, Monsanto 시설에서는 전반적인 효율성 개선과 더불어 보다 정교하게 AMS를 사용하게 되었다. 특별히, Alert Monitor(경보 모니터링) 기능은 Device Manager의 시설 자산 임계도 측정과 통합되어 일차적 기본 예측 도구로 정착됐다. 이는, A, B, C 장치 그룹의 임계도에 직접적으로 의거하여, Alert Monitor가 현장에서 장치의 현황, 상태, 진단 정보를 추출하는 빈도나 비율을 선정하는 것을 의미한다.
얼마간 시간이 흐른 후, Holmes는 송수신기, 제어 밸브, 증기 센서의 세 개의 장치 그룹을 생성했다. 이는 Alert Monitor의 부하 균형을 위한 조처로, Alert Monitor가 동일한 빈도로 너무 많은 장치를 모니터링 할 경우 시스템에 과부하를 일으켜, 극도로 느린 업데이트 속도나 응답 장애를 초래할 수 있기 때문이다. 각 장치 그룹에는 임계도 순위를 기반으로 일련의 모니터링 빈도값을 할당했다.

레거시 환경 내 작업
Monsanto 시설의 공정 단위는 부분적으로 HART 활성화 I/O와 더불어 비교적 새로운 제어 시스템을 갖추게 되었지만, 단순한 아날로그 방식의 시스템 또한 존재하고 있다. 시설이 CHARMS I/O 장착형 DeltaV 제어 시스템으로 이전함에 따라 업그레이드가 진척되긴 하겠지만, 일부의 경우 여전히 몇 년이 소요될 것으로 추산된다. 이를 위해, 시설에서 진단 정보 수집을 위해 개발 중인 해결책으로는 중요한 태그에 대한 WirelessHART THUM 통신과 상대적으로 모니터링 빈도가 낮은 장치에 대한 HART/Foundation 휴대용 통신기가 포함된다.
현재 가동 중인 25개 장치에 WirelessHART가 배치되었는데, Holmes는 이 숫자가 증가할 것으로 예상하고 있으며, 각 공정 단위는 머지 않아 별도의 무선 게이트웨이를 갖추게 될 것이다.

적례 소개
Glyphosate Technicals 공정 단위에서 촉매 재생을 위한 정기 가동 중지를 준비할 시, Holmes와 소속 팀에서는 이전의 제어 밸브 신뢰성 PM 일정에서 문제 요소로 확인된 2인치 편심 볼 제어 밸브에 대한 결함 작업 지시 예상 계획을 마련했다.
본 계획은, AMS 지능형 장치 관리 시스템에 내장된 ValveLink Snap-On 애플리케이션으로 밸브의 전체 이동 범위에 따라 증가하는 마찰 측정치를 기반으로 했다. 이 측정치는 문제가 진행되고 있음을 나타냈으며, 제어 밸브 조립에 대한 진단 스캔을 수행한 결과 고장이 유발될 수 있다고 표시했다. 해당 밸브는 표면적으로 가시적인 문제를 드러내지는 않았지만, 밸브 특징 정보는 밸브 개폐에 필요한 물리적 힘의 양이 현저히 증가했다고 지시했다. 다시 말해서, 당장은 제어 기능을 수행할 수 있겠지만, 과거 이력 특징과 비교했을 때 보다 부정적인 상황이 내부적으로 발생하고 있다는 것이다.
Holmes는 전기 신뢰성 기술자에게 정지 기간 동안 당 밸브의 교체를 권고하였고, 담당 기술자는 해당 기간에 밸브의 제거를 진행했다. 플랜지(flange)에서 분리한 밸브 본체에서는 1/4 x 4 인치 볼트가 박혀있는 것이 발견되었는데, 볼트는 촉매제 포집 목적으로 설계된 필터 구성 요소를 고정하는 클램프(clamp) 중 하나에서 떨어져 나온 것으로 보였다. 볼트가 유동 공정 경로에 의해 파이프를 따라 이동한 것이다. 만일 밸브 내에 볼트를 방치했다면, 유량 제어 문제를 촉발하여, 밸브가 잠기지 않아 추가적인 문제까지도 초래할 수 있었던 상황이었다.
볼트가 밸브의 세라믹 플러그(ceramic plug) 및 시트(seat)를 손상시켰기 때문에, 액추에이터(actuator)에서 분리한 밸브 본체는 재건할 수 있도록 보내졌고, 현장에서는 새로운 밸브 본체가 액추에이터에 장착되었다. 재설치 과정 이전의 경우, 당 밸브 본체는 ValveLink Snap-On 애플리케이션을 통한 검교정과 시험을 거쳐, HART를 사용하는 밸브 특징 및 부가 진단 스캔이 정상 작동 매개 변수를 나타내는지 확인했다. 또한, 향후 성능 저하 경향 분석과 결과를 비교할 수 있도록, 밸브 특징을 포함한 전체 스캔 정보는 AMS에 기록됐다. 이와 같이 모든 승인 과정을 통해, 사전에 예측적으로 문제를 진단한 밸브는 공정 단위의 가동 시작 일정을 지연하지 않으면서 제 기능을 다시 해낼 수 있었다.
자료제공: 한국 에머슨 프로세스 매니지먼트

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 간단한 유지 보수 전략을 통한 시설의 성과 향상