– 안전 기능, 기능적 안전의 성능 향상

이제 OEM 기계장비 업체들은 장비개발에 앞서 안전기능에 주목해야만 한다. 해외 각 지역에서 ISO 13849와 같은 새로운 기계안전 지침과 국제 표준을 마련하고, 이 지침을 따르고 인증을 획득할 것을 기계 도입에 앞선 기본요구사항으로 제시되고 있다.

생산성 안전을 확보하면서 생산성 및 유연성 목표 달성

최신 안전 기술은 다양한 혜택을 가져옵니다. 안전 투자 효과를 극대화할 뿐만 아니라 생산성 향상에도 기여합니다.

효율 극대화의 핵심은 가동 중단 시간을 최소화하고 중단으로부터 신속하게 복구해 장비가 계속 가동하도록 하는 것입니다. 향상된 진단 기능으로 작업자에게 고장 발생 위치를 알려주는 안전 시스템은 장비를 원상 복구하는 데 걸리는 시간을 줄여줍니다.

조닝(장비의 일부분만 속도를 늦추거나 정지)이나 세이프 토크 오프(드라이브 중단 없이 모터의 회전 동력 제거) 같은 다른 솔루션들로 다양한 방법으로 안전을 통한 전체 장비 효율성(OEE)를 향상시킵니다.

간편한 유지보수

사전 유지보수를 통해 장비 고장을 최소화할 수는 있지만, 고장 발생을 완전히 차단할 수는 없습니다.

표준과 안전 제어 시스템을 단일 플랫폼에 완벽하게 통합하고 개방형 네트워크를 통해 HMI 디스플레이를 사용하면, 고장을 더욱 신속하게 파악하고 고칠 수 있어 결과적으로 총 수리 시간이 감소합니다. 또한, 자동화와 안전 제어를 위한 단일 제어 환경은 운영, 유지보수 및 문제해결 과정의 효율을 개선합니다.

장비 중단 방지

ANSI Z244.1을 준수하는LOTO(Lock-Out-Tag-Out)의 대체 방법을 이용하면 전체 전원을 제거하지 않아도 됩니다. 장비가 제한된 속도로 작동하는 동안 작업자가 작업을 수행해야 하는 경우가 있는데, 이는 고급 안전 모션과 같은 새로운 기능을 이용하면 가능합니다. 기능적 안전 솔루션을 올바르게 적용하면 안전을 확보하면서 운영 효율 목표를 달성할 수 있습니다.

GM(General Motors)

요약
1993년 GM 북미 공장의 재해발생율은 직원 100명당 29였고, 근로손실율은 100명당 4.5였습니다. 이러한 수치는 다른 미국 자동차제조사와는 비슷한 수준이 었지만, 미국 내 상위 기업들보다는 높았습니다.

GM은 비용을 감소시키고, 생산성을 향상시키고, 무엇보다도 직원들의 안전을 보장하는 새로운 안전 자동화 솔루션이 필요했습니다. GM은 로크웰 오토메이션에게 장비 안전 솔루션을 구축해달라고 요청했습니다. 2008년까지 GM의 근로손실율은 0.14로 크게 떨어졌고, 재해발생율도 1.69로 감소했습니다.

결과
• 작업자 안전 개선

• 가동 중단 시간 감소

• 장비 생산성 및 수명 주기 향상

• 설치 및 유지보수 시간/비용 감소

마이크 더글러스, 시니어 매니저 겸 컨설턴트, 글로벌 건강 & 안전, 설계, 표준 및 기술, GM:
“어떤 형태나 형식으로든 절약을 안전 시스템과 동일시하지 않은 날이 없었습니다. GM에서 안전에 대한 책임은 누구에게 있을까요? 모든 사람에게 있습니다. 우리는 모든 재해는 예방이 가능하다는 원칙에 따라 일합니다.”

규정에 대한 이해

적절한 업무 환경 제공

엔드유저이든 장비제조업체이든 통합업체이든 상관없이 안전 관련 규정은 반드시 준수해야 하고, 최신 안전 표준을 이용하면 규정을 준수하는 데 도움이 됩니다.

장비 관련 규정

유럽 장비 규정의 도입은 장비 안전 시스템의 설계 및 구축 방식에 큰 영향을 주었습니다. 2009년 12월 29일에 도입된 새로운 장비 규정인 2006/42/EC는 카테고리별로 안전 요건의 측정을 허용하는 표준인 EN 954-1을 직접 대체하는 새로운 기능적 안전 표준을 참조하기 때문에 비슷한 영향을 주게 될 것입니다.

EN 954-1을 직접 대체하는 표준은EN ISO 13849-1:2006 (장비 안전 – 제어 시스템의 안전 관련 부품- Part 1: 일반 설계 원칙)입니다. 이 표준은 PL (Performance Levels)을 시스템 무결성의 측정 수단으로 이용하고, EN 954-1에 익숙한 엔지니어들이 손쉽게 새 표준으로 전환할 수 있게 합니다.

이 장비 규정은 IEC/EN 62061 (장비 안전 -안전 관련 전기, 전자 및 프로그래밍 가능 전자 제어 시스템의 기능적 안전)도 참조합니다. 이 표준은 더욱 복잡한 안전 관련 시스템에도 적용되고, SIL (Safety Integrity Levels)을 측정수단으로 이용합니다.

두 표준 모두 안전 시스템 개발의 가이드를 제시해주기 때문에 어떤 표준을 사용해도 좋습니다. 그러나 PL (Performance Levels)이 안전 카테고리와 SIL 사이를 가장 쉽게 전환할 수 있게 해준다는 것이 일반적인 인식입니다.

Gram Equipment

요약
세계 최대의 산업용 아이스크림 생산 장비 제조업체 중 하나인 Gram Equipment는 표준과 안전 제어를 하나의 단일 플랫폼으로 통합해 시스템 복잡성과 이용성이 단순화된 새로운 대규모 생산 라인을 건설하는 목표를 세웠습니다.

로크웰 오토메이션의 확장 가능하고 유연한 안전 솔루션 덕분에 시스템 통합업체는 산업용 아이스크림 생산 설비의 설계를 최적화할 수 있었습니다.

결과
• GuardLogix로 PLC, 안전 및 서보 기능을 단일 제품에 모두 통합. 이를 통해 케이블과 컴포넌트 연결뿐만 아니라 서로 다른 시스템이 서로 통신할 수 있도록 하는데 걸리는 시간 절약

• 간소화된 전기 자료

• 완전한 유연성과 확장성

• EtherNet/IP상에서 1791ES CompactBlock Guard I/O를 통해 덴마크로부터 전세계 어디에서나 공장 재프로그래밍 및 수리 가능

• 로크웰 오토메이션 안전 제품은 관련 안전 표준을 준수하고 제삼자 승인 획득

요한 크리스티안센, 매니저, 전기부서, Gram Equipment:
“로크웰 오토메이션과의 협력은 90년대 중반으로 거슬러 올라가고, 일반적인 고객-공급업체 관계를 넘어서는 관계로 발전해 왔습니다. 우리는 긴밀히 협력하고, 대화를 통해 상반된 의견과 비용을 조율한 후 우리와 고객에게 가장 적합한 솔루션을 선택했습니다.”

지속가능성

인력, 장비 및 프로세스의 보호

로크웰 오토메이션은 인력, 장비 및 프로세스를 보호하는 동시에 위험을 관리하고 비용을 줄이는 지속가능성 목표를 달성할 수 있도록 합니다. 향상된 안전성과 생산성은 고객의 경쟁력을 강화하고 브랜드 가치를 보호합니다.

• 최신 안전 솔루션을 통한 에너지 효율 향상

• 작업자 효율 향상

• 신속한 장비 복구

• 에르고노믹스 향상

• 폐기물 발생 최소화

장비 안전

로크웰 오토메이션의 모든 안전 제품군은 높은 신뢰성, 안정성 및 품질을 바탕으로 글로벌 표준을 충족합니다. 따라서, 기업들은 범용 안전 솔루션을 전세계 생산 현장에 구축할 수 있습니다. 그 결과 빠르게 변하는 제조 환경에 신속하게 대응하는 안전 자동화 시스템을 통해 공장을 더욱 생산적이고 수익성 있게 만들 수 있습니다.

프로세스 안전 솔루션

많은 어플리케이션에서 고무결성 중점 제어, 화재 및 가스 모니터링 그리고 안전 차단을 위해 고가용성 fault-tolerant 제어 솔루션뿐만 아니라 터보 장비 제어 제품과 자동화 제어 소프트웨어가 필요합니다.

동급 최강의 복잡 프로세스 제어 솔루션으로 명성이 자자한 로크웰 오토메이션의 ICS Triplex®솔루션은 삼중-이중화 제어 솔루션을 사용해 위험한 설비 고장으로부터 인력과 장비를 보호합니다.

제품 안전을 위한 추적 솔루션

통합 생산 및 성능 소프트웨어 패키지인 Rockwell Software FactoryTalk®에는 추적 기능이 포함되어 있습니다. 추적 솔루션을 사용하면 원자재 소싱으로부터 생산과 유통에 이르기까지 빠르고 정확한 모니터링이 가능합니다.

추적 기능을 사용하면 규정 준수, 문서화, 호출 응답을 더욱 빠르고 효과적으로 수행할 수 있습니다.

TISICS

요약
TISICS는 주로 우주항공 분야의 티타늄 복합물 부품에서 섬유 보강재로 사용되는 실리콘 초경 연속 코어 모노필라멘트를 제조하는 회사입니다. 신규 공장으로 이전하면서 TISICS는 매우 정밀한 화학 기상 증착 공정을 엄격하게 제어하고 안전 무결성을 향상시킬 수 있는 최신 자동화 시스템을 원했습니다.

결과
• 기능성, 네트워크 민첩성 및 통합 성능 향상

• 원격 유지보수 수행을 통한 생산성 향상

• 비용 및 에너지 절약

• 재고 및 예비 부품 가용성 향상

레니 모스, 프로세스 개발 매니저, TISICS:
“이제 안전 및 제어 시스템이 적재된 재료를 엄격하게 제어하고 있다는 사실을 확신할 수 있습니다. 왜냐하면 정확한 모니터링이 이루어지고 있기 때문입니다.”

안전의 가치

스마트한 비즈니스 결정 지원

시스템의 설계, 실행 및 유지보수 비용, 즉 총 소유 비용은 매우 중요한 요소입니다. 그리고 이 부분에서 통합 안전 솔루션이 도움이 될 수 있습니다. 재해 및 가동 중단 시간의 위험을 최소화함으로써 통합 안전 솔루션은 재해 조사, 제품 및 장비 손상, 소송 및 보험 비용, 직원 교육 등으로 인한 생산 손실 비용을 감소시킵니다.
총 소유 측면에서 최신 장비 안전 전략의 이행이 대규모 투자처럼 보일 수도 있지만, 전체 비용의 감소에서 중요한 역할을 수행할 수 있습니다.

안전 투자 비용의 측정

투자를 평가할 때는 설계에서 시운전, 장비 사용 및 유지보수에 이르는 전체 비용을 고려해야 합니다. 다음은 예상하지 못한 비용이 발생할 수 있는 몇 가지 예입니다.

• 물리적 결선 방식 안전 회로 – 장비의 수명 주기 동안 요구사항이 변경되면 엄청난 재설계 비용이 추가될 수 있습니다.

• 부적절한 진단 정보 – 적절한 시스템 진단 없이 문제 해결을 수행하면 평균 수리 시간(MTTR)이 길어지고 비용이 증가할 수 있습니다.

• 독립된 안전 및 표준 회로 – 필요한 안전 수준에 따라 별도의 자동화 및 안전 솔루션을 설계하고 유지보수하면 비용이 많이 들고, 전반적으로 복잡해지며, 문제 해결이 어려워지고 시간이 걸릴 수 있습니다.

Barilla

요약
미국의 파스타 수요를 충족하기 위해 Barilla는 미국에 매년 십만 톤의 파스타를 생산할 수 있는 공장을 추가로 건설하기로 결정했습니다. Barilla는 1억 달러를 투자해 전세계 다른 공장에서는 이미 확립된 고품질 생산 표준을 기반으로 신규 공장을 짓기를 원했습니다.

이러한 이유로 Barilla는 다시 한 번 로크웰 오토메이션과 로크웰 오토메이션의 장비 안전 솔루션에 의존하게 되었습니다.

결과
• 더욱 유연한 공장 시스템 제어

• 표준화된 제어를 통해 공장 엔지니어가 더욱 쉽게 시스템 관리 및 유지보수

• 실시간 정보 및 데이터 관리를 통해 규제 요건 준수 및 비즈니스 수요 충족

• 빠른 비즈니스 성장을 지원하는 확장 가능한 제어 솔루션

• 로크웰 오토메이션이 Barilla 공장에 적용한 사양은 이탈리아의 장비 작업자들 사이에서 자동화 설비 구축을 위한 긍정적인 조치로 인식

루게로 마가그니, 이탈리아 주키니 지역 담당 커머셜 매니저: 이바노 온데네이, 소프트웨어 엔지니어, Riccairelli:
“로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 덕분에 단 하나의 공급업체만 필요했습니다. 그 결과 프로젝트에서 비용이 많이 드는 엔지니어링 단계에서 시간과 비용을 절약할 수 있었습니다.”

기능적 안전

기능적 안전의 성능 향상

더 많은 이윤을 지향하는 모든 기업은 장비 작동 시 효율을 극대화합니다. 이는 경쟁이 치열한 글로벌 시장에서 성공을 위해 매우 중요한 요소입니다.

걸림 제거, 부품 재적재, 재료 검사, 컴포넌트 조정은 작업자와 유지보수 인력이 매일 장비에서 수행하는 작업의 몇 가지 예이지만, 이러한 작업을 안전하게 수행할 수 있다는 확신이 있어야 합니다.

전체적인 접근법

장비나 프로세스를 전체적인 관점에서 평가하면, 의심할 바 없이 생산성, 규정 준수, 비용, 지속가능성 등을 고려하게 됩니다. 안전 시스템을 수행될 작업과 더욱 밀접하게 연계함으로써 직원 안전을 향상시키고 이러한 비즈니스 목표를 더욱 쉽게 달성할 수 있습니다.

글로벌 규정 준수

새로운 안전 표준은 장비나 프로세스의 기능 이상의 것을 고려합니다. 안전 법규가 발전하면서, 규정 준수뿐만 아니라 제조업체들이 안전을 확보하면서 생산성 및 유연성 목표를 달성할 수 있도록 지원하는 방향으로 표준이 발전되어 왔습니다.

안전과 생산성은 더 이상 상호 배타적인 목표가 아닙니다. 로크웰 오토메이션의 최신 자동화 기술과 경험을 이용하면 생산적이고, 유연하고, 규정을 준수하고, 경제적인 솔루션을 구축할 수 있습니다. 우리의 목표는 안전성을 향상시키는 동시에 가치와 생산성을 개선하는 것입니다.

Thomas Butler Engineering

요약
Thomas Butler Engineering Ltd.(TBE)는 전세계 여러 산업부문에서 사용되는 복잡한 선 가공품, 스프링 및 어셈블리의 생산에 사용되는 선 가공 장비를 제조하는 회사입니다. TBE는 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 시스템을 이용해 고객으로부터의 기술적 수요 증가에 대응하고 기능성, 유연성 및 확장성 목표를 달성할 수 있었습니다.

결과
• 제품 출시 시간 감소 – 4개월로 50% 감소

• 생산성 증대 – 생산성 17-20% 향상

• 엄격한 캐나다 CSA 안전 법규 준수

• 프로젝트 소요 시간 단축, 데이터 처리 성능 향상, 전세계적인 서비스 수행, 교육 수요 감소로 인한 총 소유 비용 감소

토마스 버틀러, 매니징 디렉터, T. Butler Engineering Ltd:
“5월에 수주한 새 장비를 9월 중순에 납품할 수 있었습니다. 개발 시간이 4개월로 줄어들었는데, 이는 이전에 비해 50%나 감소한 것입니다.”

안전 수명 주기

생산성 증대, 인건비 감소및 수익성 개선

더믿을 수 있는 안전 기술과 엄격한 안전 수명 주기 접근법을 이용하는 제조업체들과 장비제조업체들은 지능형 안전 솔루션의 내재적 가치를 이용해 생산성 향상 및 인건비를 감소시켜 궁극적으로 수익성을 개선할 수 있습니다.

안전 수명 주기는 안전 시스템 설계를 개선하고 생산성을 향상시킵니다.

• 통합 접근법은 안전 솔루션이 사용하기 쉽고 생산성을 저해하지 않아야 한다는 설계 철학과 일치합니다. 효과적인 패시브 솔루션은 사용자의 노력을 거의 요구하지 않고 자동으로 기능을 수행합니다.

• 설정식 설계는 작업자가 수행해야 할 작업을 기반으로 안전 솔루션의 동작을 변경할 수 있게 합니다. 일부 경우에서는 푸쉬 버튼, 선택 스위치, 표시등처럼 저렴한 컴포넌트만 있으면 수용 가능한 수준의 안전성을 확보할 수 있습니다. 다른 경우에서는 대규모 솔루션이 필요합니다.

• 고정식 솔루션 설계는 작업자가 안전 설정을선택한 후 진입점에 고정하게 함으로써 평균 수리 시간을 감소시킵니다. 다양한 정기 유지보수 및 셋업 과정에서 LOTO(Lock-Out-Tag-Out)와 함께 사용할 수도 있습니다.

통합 안전

장기적인 전략 수립

과거에는 제조 라인의 유일한 안전 옵션이 물리적으로 결선된 독립형 안전 릴레이였습니다. 기존의 안전 솔루션에는 대형 마스터 판넬에 위치한 수십 개의 안전 릴레이와 안전 장치를 연결하는 긴 배선이 필요했습니다.

이로 인해 설치 비용 증가, 문제 해결에의 어려움, 유지보수 문제가 발생함은 물론이고 장비가 차지하는 공간이 커져 귀중한 공간을 낭비해야 하는 문제가 발생했습니다.

그러나 오늘날에는 생산성을 향상시키는 새롭고 스마트한 안전 장치가 많이 있습니다. 이제 안전 컨트롤러와 안전 네트워크가 물리적으로 결선된 안전 릴레이를 대체하고 있습니다.

이러한 안전 장치 및 네트워크의 발전과 더불어 통합 안전 솔루션은 글로벌 안전 표준을 준수하고, 비용을 감소시키고, 생산성을 향상시키는 유연한 솔루션을 원하는 장비제조업체와 제조업체에게 엄청난 혜택을 제공합니다.

컨트롤러, 드라이브, 서보 및 네트워크를 통한 안전, 모션 및 이산 제어 기능과 세이프 스피드나 세이프 디렉션 같은 새로운 안전 기술을 통합하는 통합 안전 솔루션은 개발 시간, 유지보수 비용 및 중단 횟수를 크게 감소시켜 줍니다. 이러한 메커니즘은 효율을 최적화하면서 장비 작동을 유지합니다.

로크웰 오토메이션의 통합 안전 솔루션은 안전성, 효율성 및 설계 생산성을 포함한 전반적인 장비 성능에 집중해 장비제조업체들이 합리적인 가격으로 유연한 고성능 장비를 제공할 수 있도록 합니다.

확장 가능 솔루션

모든 규모의 어플리케이션을 위한 설계

자동화 기술의 발전을 기반으로 많은 장비제조업체들이 안전을 저해하지 않으면서 생산성을 향상시키는 솔루션의 설계 방법을 연구하고 있습니다. 이는 고객이 유연한 고성능 장비를 낮은 비용으로 구입할 수 있을 뿐만 아니라 필요한 안전 제어 기능을 모두 이용할 수 있다는 것을 의미합니다.

일반적으로 시스템 설계자들은 특정 규모의 아키텍처를 위해 개발된 제어 솔루션을 구축해야 했습니다. 로크웰 오토메이션의 혁신적인 접근법은 규모나 복잡성에 상관없이 공통 자동화 컴포넌트 및 툴을 사용해 전범위의 어플리케이션을 위해 솔루션을 확장합니다.

로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 솔루션은 뛰어난 유연성을 바탕으로 다양한 컴포넌트와 툴을 이용해 장비에 가장 적합한 제품을 제공합니다.

이러한 확장성 덕분에 필요한 것만 구입하면 되기 때문에 총 설계, 개발 및 납품 비용을 줄일 수 있습니다. 또한 교육 및 구축 투자를 최소화할 수 있기 때문에 시장 트렌드에 대응해 장비나 프로세스를 신속하게 변경할 수 있습니다.

통합 아키텍처 솔루션의 안전 제품은 공통 프로그래밍 환경, 공통 네트워크, 공통 제어 엔진을 이용해 통합 안전 기능을 제공합니다.

어플리케이션 규모에 상관없이 로크웰 오토메이션은 설계 생산성이 탁월한 통합 안전 솔루션을 통해 교육 비용을 감소시키고, 프로그래밍, 시운전 및 제품 출시에 걸리는 시간을 단축시킵니다.

로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 솔루션의 일부인 컨트롤러 제품군은 통합 안전, 이산, 모션, 드라이브 및 프로세스 제어 기능을 제공할 뿐만 아니라, 공장 전체에 걸친 정보 시스템으로의 연결성을 보장합니다.

안전 서비스

수명 주기 전체에 걸친 안전 확보

단일 장비나 생산 현장 전체의 현재 위험 수준을 파악하는 일은 엄청난 작업이고, 많은 기업들은 이를 수행하기 위한 충분한 자원을 보유하고 있지 못합니다.

로크웰 오토메이션은 교육 및 표준 지원에서 검증과 스타트업에 이르는 프로젝트의 모든 단계에서 엔드 유저, 통합업체 및 장비제작업체를 지원하기 위한 전문 컨설턴트로 구성된 글로벌 안전 팀을 운영하고 있습니다.

• 안전 평가는 안전 제어와 관련된 컨설팅 서비스를 제공해 현재 또는 미래의 표준을 준수할 수 있도록 지원합니다. 안전 평가 서비스에는 위험 및 아크 화염 분석 등이 있습니다.

• 안전 시스템 검증 서비스는 사용 중인 여러 가지 부품을 평가해 안전 시스템을 적절하게 설치하고 작동할 수 있도록 지원합니다. 이 서비스는 미국과 유럽공동체에 기반을 둔 설계를 포함하며, 고객 요구에 맞게 조정될 수 있습니다. 안전 시스템 검증 서비스에는 안전 회로 분석, 장비 정지 시간 서비스, 규정 준수 감사, 안전 시스템 검증 등이 있습니다.

• 규정 준수 컨설팅은 업계 및 글로벌 표준 준수를 지원하고, 기능적 안전 설계에 대한 교육을 실시합니다. 규정 준수 컨설팅에서는 CE 규정 준수, 기능적 안전(예: ISO 13849-1, IEC 62061), ISO, ANSI, IEC, CE, OSHA, NFPA, CSA, AS 등을 다룹니다.

• 교육은 현재 및 미래 산업 표준 및 가이드라인, Control Reliable (EN-954) Category 회로의 전기적 설계 및 기능을 포함하는 안전 컴포넌트 적용 예제 등 다양한 요소로 구성됩니다. 안전 교육에는 안전 제품 교육, 안전 표준 교육, 아크 화염 교육, T¨UV 인증 교육 등이 있습니다.

• 안전 시스템 제어 설계, 통합 및 스타트업 서비스는 장비 생산성을 향상시키고 작업장 안전을 확보합니다. 안전 수행 서비스에는 회로/로직 설계, 설치, 아크 화염 개선, MCC 아크 화염 업그레이드 등이 포함됩니다.

로크웰오토메이션 www.rockwellautomation.co.kr

아이씨엔 매거진 2012년 10월호

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