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[스마트공장 사례연구] Hillshire Brand, 식음료 안전 규정 준수 자동화 시스템

Hillshire Brand, 정보를 사용해 규정 준수 개선

Hillshire Brands Mobilize Information to Improve Compliance

Hillshire Brands Mobilize Information to Improve Compliance

1930년 콘도그(corn dog)가 나온 이래 미국인들의 막대기 식품에 대한 남다른 애정은 계속 커졌습니다. Hillshire Brands는 타이슨 푸드(Tyson Foods)가 소유한 포장육 및 베이커리의 글로벌 선두 업체로, 혁신적 식품의 선두에 있습니다.

편리하고 맛도 훌륭한 콘도그는 가족들이 자주 찾는 식사 대용 식품입니다. Jimmy Dean® 브랜드를 통해, Hillshire는 막대기 아침이라는 옵션을 만들어 팬케이크 반죽과 조식용 소시지를 결합해 이 개념을 아침 식사로 가져 왔습니다.

텍사스주 홀텀 시티에 있는 Hillshire 플랜트는 대표적인 스테이트 페어® 콘도그에서 허니 스위트 반죽의 터키 도그, 애플 시나몬 팬케이크 반죽으로 싼 메이플 조식 소시지까지 58가지 막대형 식품를 만듭니다. 제품은 조리한 후, ’막대에 꽂는’ 프로세스를 거쳐, 반죽을 입혀, 튀긴 다음 냉동시킵니다. 이 모두 하나의 연속 프로세스 라인에서 이루어집니다. 그 후 제품은 연결된 혼합 센터로 보내 배송하기 전에 포장을 합니다.

홀텀 시티 플랜트는 280만개에 이르는 엄청난 양의 콘도그를 매일 생산합니다. 모든 식품 공급자가 그렇지만, 특히 2015년 식품 안전 현대화법(Food Safety Modernization Act, FSMA) 하에 새 규정이 시행된 후로는 식품 안전을 최우선으로 고려해야 합니다. FSMA에 따라 미국 식품 공급자는 이제 오염에 대응하기보다 오염의 방지에 초점을 두어야 합니다. 또한, 식품의 원재료 비용이 상승하면서 공급자들은 플랜트 효율성과 수익을 유지하면서도 제품 품질을 확보하는 방안을 찾아야 합니다.

생산 가시성과 실시간 데이터에 대한 접근이 개선되어, Hillshire는 홀텀 시티 플랜트에서 생산성을 증대시키고 식중독 위험을 줄이기 위한 프로세스를 강화했습니다. 새로운 FSMA 요구사항에 당면한 Hillshire는 생산 모니터링과 효율성 개선에 대한 비즈니스 요구도 인지했습니다.

플랜트의 냉동 상태를 모니터링하는 기존 유틸리티 시스템은 구식이고 효용이 없었습니다. 비효율적이고 유지보수 비용이 들 뿐만 아니라, 온도 편차가 발생하고 실시간 업데이트에 대한 이해나 접근이 없어 식품 안전 및 제품 품질에 위험이 되었습니다.

하루 동안 냉동 시스템 다운 타임이 발생하는 경우, 인건비를 제외하고도 원재료 손상으로 인해 회사에 12만 달러의 비용 손실이 발생할 수 있었습니다. 매일 플랜트 현장의 수많은 제품 차이 및 변형으로 인한 문제점이 발생합니다.

식품 안전 현대화법의 요구사항에 따라, Hillshire는 생산 모니터링 및 효율성 개선의 비즈니스 요구를 인지했습니다.
[사진. 식품 안전 현대화법의 요구사항에 따라, Hillshire는 생산 모니터링 및 효율성 개선의 비즈니스 요구를 인지했습니다.]

FSMA에 따라 미국 식품 공급자는 이제 오염에 대응하기보다 오염의 방지에 초점을 두어야 합니다. 또한, 식품의 원재료 비용이 상승하면서 공급자들은 플랜트 효율성과 수익을 유지하면서도 제품 품질을 확보하는 방안을 찾아야 합니다. 생산 가시성과 실시간 데이터에 대한 액세스가 개선되어, Hillshire는 홀텀 시티 플랜트에서 생산성을 증대시키고 식중독 위험을 줄이기 위한 프로세스를 강화했습니다.

새로운 FSMA 요구사항에 당면한 Hillshire는 생산 모니터링과 효율성 개선에 대한 비즈니스 요구도 인지했습니다. 플랜트의 냉동 상태를 모니터링하는 기존 유틸리티 시스템은 구식이고 효용이 없었습니다. 비효율적이고 유지보수 비용이 들 뿐만 아니라, 온도 편차가 발생하고 실시간 업데이트에 대한 이해나 접근이 없어 식품 안전 및 제품 품질에 위험이 되었습니다.

하루 동안 냉동 시스템 다운 타임이 발생하는 경우, 인건비를 제외하고도 원재료 손상으로 인해 회사에 12만 달러의 비용 손실이 발생할 수 있었습니다. 그리고, 매일 플랜트 현장의 수많은 제품 차이 및 변형으로 인한 문제점이 또 발생합니다.

Hillshire의 할톰 시티 플랜트는 FactoryTalk 소프트웨어 패키지를 사용해 가시성을 개선하고 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 시스템 내에서 실행 가능한 데이터를 수집했습니다.
[사진. Hillshire의 할톰 시티 플랜트는 FactoryTalk 소프트웨어 패키지를 사용해 가시성을 개선하고 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 시스템 내에서 실행 가능한 데이터를 수집했습니다.]

제품 차이는 튀김 시간, 조리 온도, 원재료 조합 및 분량 등 기타 변수에도 영향을 주었습니다. 하비 윌리엄스(Harvey Williams) Hillshire 할톰 시티 플랜트 매니저는 ”식육 구역에서 조리실, 포장 구역까지 불규칙하고 예측하지 못할 정도로 제품이 생산되면서 플랜트가 균형을 잃고 있었습니다.”라고 말합니다.

프로세스 변수가 새로운 레시피에 맞게 변경되지 않거나 새 레시피에 맞게 늘어나거나 줄어든 시간에 따라 생산 다운스트림 구역을 준비하지 않는다면 품질 편차 및 폐기 제품이 발생할 수 있습니다.

최근 핫도그 조리 구역에서 편차가 발생했을 때, 윌리엄스는 근무 시간이 끝난 다음 조리기구 결함에 대한 경보를 수신했습니다. 근본 문제를 파악하기 위해, 그는 두 명의 가치 흐름(Value stream) 매니저 및 품질 보증 매니저를 공동으로 작업하도록 하였습니다. 그들은 전체 시프트에서 급수 온도에 대해 수동으로 입력된 오퍼레이터 데이터를 살펴 보고 조리기의 오류가 발생한 시점을 파악하고 어느 제품을 얼마나 많이 제거해야 할 지 결정했습니다.

Hillshire는 FSMA를 준수하는 동시에 생산 프로세스의 변동성을 줄이는 솔루션이 필요했습니다.

윌리엄스는 ”식용 불가 제품이 1.6%를 넘기면서 우리는 폐기 발생량을 알려주는 최종 Excel® 보고서 이상의 솔루션이 필요했습니다.”라며, ”가치 흐름 매니저에게 플랜트 전체의 프로세스 변동성을 보여 주어 식용 불가 폐기 제품의 양을 줄일 수 있는 무엇인가가 필요했습니다.”라고 덧붙입니다.

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윌리엄스는 다른 여러 Hillshire 플랜트에서 사용 중인 것과 유사한 소프트웨어를 활용하는 제조 인텔리전스 솔루션으로 전환했습니다. 플랜트 제어를 위해 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처® 시스템으로부터 가시성을 개선하고 실행 가능 데이터를 수집하기 위해 윌리엄스는 FactoryTalk® 소프트웨어 패키지를 사용했습니다. 제어 시스템, 소프트웨어의 통합 및 EtherNet/IP 사용은 플랜트 유틸리티 시스템에 필요한 모니터링 및 추적을 제공합니다.

또한, 솔루션의 확장성은 효율성 및 제품 품질 개선으로 전환하는 동안 각 생산 구역에 발생하는 문제에 대한 전사적 통찰력을 제공하기에 충분합니다. 윌리엄스는 FactoryTalk View Site Edition, Historian 및 VantagePoint® 소프트웨어를 사용해 제조 인텔리전스 솔루션을 구현했습니다. Historian 소프트웨어는 제어 시스템의 생산 데이터를 자동으로 식별, 수집, 저장합니다.

VantagePoint 소프트웨어는 이 데이터를 ERP 시스템과 다른 플랜트 데이터베이스 및 시스템의 정보와 함께 집계하고, 생산 정보와 운영 간의 상관 관계를 지정하고 표시하여 변동을 쉽게 파악하고 실시간으로 이를 수정할 수 있도록 합니다.

할톰 시티 플랜트는 조리, 막대 꽂기, 반죽, 튀김, 냉동, 포장에 걸쳐 1,500여개의 데이터 요소를 모니터링하게 됩니다.
[사진. 할톰 시티 플랜트는 조리, 막대 꽂기, 반죽, 튀김, 냉동, 포장에 걸쳐 1,500여개의 데이터 요소를 모니터링하게 됩니다.]

예를 들어, 시스템은 모든 제품이 일정하게 조리되도록 하기 위해 튀김기 내의 다양한 수위 및 위치에서 온도를 기록하고, 튀김기의 특정 정보를 수집하도록 설정되었습니다. 이 정보는 대시보드에 나타나며, 운영자는 작동 중인 튀김기를 한 번에 모두 확인하거나 경고가 울린 경우 특정한 튀김기를 자세히 확인할 수 있습니다. 라인에 새 튀김기가 추가되는 경우, 기존 태그 및 다른 튀김기에 대해 개발된 관련 KPI를 복사하여 몇 분 내에 대시보드에 추가할 수 있습니다.

전체적으로, 할톰 시티 플랜트는 조리, 막대 꽂기, 반죽, 튀김, 냉동, 포장에 걸쳐 약 1,500개의 데이터 요소를 모니터링하게 됩니다.

또한, 팀은 Microsoft® Surface™ 태블릿으로 이 솔루션을 확장하여 Windows® 8.1용 FactoryTalk VantagePoint KPI 모바일 앱을 실행합니다. 운영자와 현장의 가치 흐름 매니저는 이제 손에 든 장치로 포장 상태, 조리 온도, 튀김 용량 등 모든 생산 과정을 모니터할 수 있습니다. 운영자들은 실시간 및 과거 생산 데이터 및 트렌드에 언제든지 액세스할 수 있어, 문제 발생 위치, 문제 발생 가능성이 있는 위치 또는 생산량을 증대하거나 대안 제품을 실행하기 위한 추가 용량의 존재 여부를 확인할 수 있습니다.

2015년 FSMA 하에 새 규정이 전면적으로 이행되면서, FactoryTalk Historian 소프트웨어는 FDA에 대해 추적성 및 보고 개선에 필수가 될 것입니다. Historian 소프트웨어가 수집하고 VantagePoint 소프트웨어를 통해 보고 및 공유되는 데이터가 증가하여, 플랜트는 정확한 일련 번호, 날짜, 특정 라인 별로 어느 SKU 번호가 생산되었는지 타임스탬프 상세 정보를 추적할 수 있습니다.

플랜트에 식품 안전 문제가 발생하는 경우, 관리자가 즉시 데이터를 취합해 얼마나 많은 제품이 영향을 받았는지와 특정 제품 일련 번호를 확인할 수 있도록 경고가 발생합니다. 솔루션을 통합함으로써 부분 관리자가 장비 또는 제어실 모니터에서 자유로와져, 각자의 구역을 더 잘 관리하고 여러 생산 구역 간에 협업할 수 있게 됩니다.

윌리엄스는 ”가치 흐름 매니저들은 생산 결정을 내릴 때 더 이상 작업 시간 후 엑셀 형식의 수동 보고서를 기다릴 필요가 없습니다.”라며, ”FactoryTalk 솔루션을 사용해 매니저는 플랜트 현장의 운영자에게 상황별 요약 정보를 태블릿으로 직접 보여 줄 수 있습니다. 팀들은 이제 각 작업이 품질 보증 목표에 어떤 영향을 주는지 즉시 확인할 수 있습니다. 이러한 인과 관계에 대한 이해는 우리 팀에 혁신적이었습니다. 각자의 생산 구역에만 영향을 미치는 개별 목표에 초점을 두기보다는 더 높은 수준의 플랜트 목표에 맞게 협업하는 것이 더 효과적입니다.”

이 심화된 통찰력으로 Hillshire는 플랜트의 식용 불가 제품 및 폐기물 목표를 0.8%까지 줄였으며, 이는 곧 연간 콘도그 550만 개를 절감한 셈입니다.

윌리엄스는 ”운영자들은 이제 중요한 ’가정의 시나리오’를 통해 사고합니다. 한 생산 구역에 용량이 있을 때, 생산 최적화를 위해 여러 기능 구역을 조정할 방법을 찾으려고 합니다.”라며, 로크웰 오토메이션의 제조 인텔리전스 솔루션과 Microsoft의 모빌리티는 생산 개선에 결정적인 요소였으며, 이를 통해 품질 표준을 충족할 수 있었습니다.”라고 덧붙입니다. 계속해서 그는 ”2015년 새 규정이 적용되어도, 우리 플랜트는 뛰어난 품질과 식품 안전성을 유지할 것입니다.”라고 말했습니다.

앞에서 언급한 결과는 Hillshire Brand에서 로크웰 오토메이션 제품 및 서비스를 타사 제품과 함께 사용한 경우에 한정됩니다. 특정 결과는 다른 고객에 대해서는 다를 수 있습니다.
[출처. 로크웰오토메이션 www.rockwellautomation.co.kr]

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