제약 제조의 혁신, 단일 제어 시스템

[월간 무인화기술 2월호]

 

제약 제조의 혁신, 단일 제어 시스템

로크웰 오토메이션 PlantPAx 프로세스 오토메이션 시스템을 통해 Esteve-Huayi는

가동 중단 시간을 최소화하고, 생산 비용을 10% 절감 

 

 

스페인 최대 제약 회사인 Esteve의 자회사인 바르셀로나 소재 Esteve Quimica (EQ)는 스페인 제약 공장과 미국 및 유럽으로 수출하기 위한 API(Active Principle Ingredients)의 생산을 위해서 사오싱에 제2의 제조 플랜트를 지어 중국 내 생산량을 확대하고자 했다. 국제적으로 공급량을 늘리기 위한 Esteve의 전략을 지원하기 위해서 이 회사는 Yiwu Huayi 투자 회사(Huadong 제약 그룹의 일원)와 합작 벤처 기업, EHP(Esteve Huayi 제약)를 설립했다.
EHP는 총 1800만불이 투입되는 200,000 입방 미터 규모의 플랜트를 건설하는 프로젝트 주기를 가급적 단축하길 원했다. 일단 가동이 시작되면 그다음 목표는 FDA(Federal Drug Administration) 인증을 준비하기 위해 어느 회사에서나 문제가 되는 플랜트 가동 중단 시간을 줄이고 MES(Manufacturing Execution System)를 통합하는 일이다.

 

장애를 넘어 효율 달성
여러 종류의 다중 제어 시스템 플랫폼은 프로그래밍, 교육 및 예비품에 대한 운영비용을 증가시킨다. 그동안 EHP는 매년 적어도 5차례에 걸쳐 플랫폼을 수정하고 있었으며 그 때마다 10시간 동안 플랜트 가동이 중단되고 있었다.
이 조인트 벤처의 가장 큰 도전은 스페인에서 개발된 EHP의 기술을 중국 시장에 전달하는 일이었다. 이 프로젝트를 위해서는 언어 및 타임존에 상관없이 협업을 진행할 수 있는 글로벌 전문가 네트워크를 보유한 자동화 기업이 필요했다.
최종적으로, EHP는 글로벌 엔지니어링 전문 기술과 신속한 지역 A/S를 제공할 수 있는 동시에 FDA 인증을 위해 프로젝트 주기를 단축시켜서 늦어도 10일 내 MES를 통합할 수 있는 자동화 기업을 찾고 있었다.

 

개선된 운영
본 프로젝트의 실행을 위해 로크웰 오토메이션 ProsCon, EHP 및 EQ의 여러 분야에 걸친 기술자 및 엔지니어 팀이 스페인 Celra 소재 Esteve의 플랜트에서 사용자 요구 사항의 기능적 설계 사양을 4개월에 걸쳐 준비했다. 1단계 작업 이후 이 팀은 상하이 로크웰 오토메이션으로 자리를 옮겼으며, 프로세스 업계에 기술, 제어 시스템 및 정보를 제공하는 ProsCon은 EQ 프로세스 오토메이션 전문가와 지속적으로 연락을 취했다.
팀은 서로 협력하여 설계 주기를 단축시킬 수 있는 복합 제어 엔진, 빈틈없는 네트워크, 확장가능한 시각화 플랫폼 및 정보 기술을 제공하는 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처에 바탕을 둔 프로세스 오토메이션 시스템을 구축했다.
가동 중단 시간과 운영비용을 줄이기 위해서 팀은 로크웰 오토메이션 PlantPAx 프로세스 오토메이션 시스템을 적용했으며 여기에는 모든 PLC, 프로세스, 모션, 인버터 및 HM 기능이 포함된다.
EHP의 경우 한 시스템에 대한 교육비용이 다중 시스템의 경우보다 절반에 불과하다.
현재 요구 사항을 충족하기 위해 많은 제어 시스템을 구매하더라도 EHP는 다른 장비와의 손쉬운 통합을 위해 표준으로 내장된 유연한 네트워크 기능으로 미래의 요구 사항도 대응할 수 있도록 시스템을 최적화했다.
예를 들면, 로크웰 오토메이션 NetLinx 개방형 네트워크는 개방형 네트워크 기술을 통해 EHP로 하여금 최하위 장치로부터 엔터프라이즈 레벨까지 정보를 동시에 제어, 구성 및 수집할 수 있게 해준다. 이 새로운 NetLinx 제어 시스템은 제어 네트워크상의 모든 장비에 대해 완벽하고 투명한 실시간 점검 기능을 제공함으로써 사고를 방지하고 가동 중단 시간을 줄일 수 있게 해준다.
EHP의 경우, 간편한 설계, 시운전 및 유지보수를 가능하게 하는 모듈형 및 재사용 가능한 객체를 사용해 제어 전략 및 관련 시각화를 구성한다. 뛰어난 시스템 고가용성은 제어 시스템 수정으로 인해 초래될 수 있는 가동 중단 시간 및 프로세스 중단을 최소화한다.
EHP의 신뢰성 목표 충족을 위해 필요한 MTBF(Mean Time Between Failure)를 줄이는 동시에 일정하고 안정적인 용이한 제어 옵션을 제공하기 위해 PowerFlex 인버터를 사용했다. 또한 고객은 상하이 소재 로크웰 오토메이션 엔지니어링 센터의 약 100명에 달하는 엔지니어 및 각 지사 기술 지원을 활용할 수 있다.
이 솔루션은 EHP가 가동 중단 시간 및 운영비용을 10% 그리고 교육비용을 50% 감소시키는 동시에 높은 신뢰성 및 손쉬운 유지보수를 제공한다.

제약 제조에서의 용매 재활용

제약 제조의 용매 재활용은 탄소 배출량을 줄여주는 간단하면서 위험성이 낮은 방식이다. 이 방식은 실드(shield) 제조사가 환경 규제에 의한 영향을 받지 않도록 해준다. 이것은 최근 로크웰 오토메이션이 출판한 ‘제약 제조의 효율 및 환경 규정의 영향에 대한 가이드’라고 하는 백서에도 소개되어 있다. 저자인 로크웰 오토메이션의 작가 데이비드 마치에 의하면 역사적으로 제약 제조에서 용매 재활용의 ROI는 용매의 높은 가격으로 인해 업계 평균을 맞추지 못해왔다고 한다.

마치는 부가가치세와 마찬가지로 탄소세 또한 부가될 것이고 이것은 현재 계류 중인 온실가스 규정의 ROI 경계를 근본적으로 변화시켜 애널리스트가 온실가스 배출의 수명 재고를 계산하게 되는 날이 올 것이라고 말했다. 또한, 이 백서는 용매 재활용 투자가 제대로 이루어지고 있지 않으며, 이로 인해 ROI가 현격히 낮다고 말하고 있다.
마치는 “용매 재활용에 대한 투자는 실제로 회사의 공급망 리스크 및 제조비용을 감소시킬 수 있다.”라고 언급했으며“용매 재활용을 이익 마진 보험 정책의 하나로 인식해야 한다.”라고 덧붙였다.

본 백서는 투자 분석의 개념을 비용 절감 측면에서 지속 가능성 및 비즈니스 연속성 측면으로 전환하기 위한 논지를 포함하고 있다. 또한 용매 재활용의 ROI에 대한 이산화탄소 세금의 영향을 계산할 수 있는 방법을 제공하며 재활용 재료를 사용한 갱신 프로세스를 용이하게 할 수 있는 정보를 제공한다.
본 백서는 제약 회사가 다음 행동을 취할 것을 권고한다.
ㆍ 용매 사용에 대한 데이터 수집
- 각 사용 용매의 양
-‘폐용매 스트림(waste solvent stream)'의 조성 및 양
- 각 용매의 순도 요구 사항 (갱신 유/무)
ㆍ 적정한 회수율 정의
- 지속가능성 및 그린 이니셔티브 책임자 지정
- 책임 당사자와 투자 논의; 지원 및 스폰서십 획득
- 해당 투자에 대한 적정 회수율 결정
ㆍ 펀딩 및 세금 처리 완료
ㆍ 각 용매의 라이프 사이클 영향 결정
ㆍ 로크웰 오토메이션과 같은 경험 많은 기술 파트너에게 문의해
ROI 계산
(자본 투자 요구 사항; ROI 툴; 프로젝트 전략, 계획 및 구현)
마치는 다음과 같이 끝을 맺었다. “제약회사는 이산화탄소세의 영향을 결정하고 지금 바로 필요한 행동 계획을 수립해야 합니다. 빠른 시일 내에 용매 재활용에 대한 투자는 회사의 이익을 보호할 수 있는 전략이 될 것이며 장기적으로는 이산화탄소를 다량 포함한 용매의 사용을 줄이는 작업이 필요하게 될 것입니다.”