System 1을 이용한 플랜트 설비 감시
현재의 원유 수송∙정제∙판매(Downstream) 비상 시국에서 설비 운영의 효율성을 달성할 수 있는 수단이 있다면, 그에 대한 가치 평가가 필요하다고 생각됩니다. 시장의 변화가 기업의 설비 관리 방식에 더 많은 영향력을 끼치는 상황을 어떻게 대처하고 있습니까? 어떠한 방식으로 플랜트 및 설비관리자에게 새로운 과제가 주어집니까? 그리고 무엇보다도, 이러한 과제를 해결하고 운영 효율성, 안전 및 투자 수익률 향상을 달성할 수 있는 방법은 무엇입니까?
자동화로 인한 설비에 의존적인 산업군이 늘어남에 따라 디지털 접근 방식을 채택한 설비 상태 감시의 요구가 증가하고 있지만, 시스템을 도입∙구축∙관리하는 과정에서 새로운 장애 요소가 나타나고 있습니다. 이러한 장애 요소를 제거하기 위해 기존 설비 상태 감시 전략을 유지하면서 새로운 기술을 활용할 필요가 있습니다.
이 글에서는 현재 직면한 장애요소와 Bently Nevada의 System 1 설비 상태 감시 모니터링 플랫폼이 어떻게 조직에 도움이 되는지를 총체적인 관점에서 살펴 보겠습니다.
먼저, 전 세계의 많은 플랜트 및 설비관리자가 직면한 근본적인 문제를 확인해 보겠습니다.
앞서 언급한 바와 같이 설비운영부에서 직면한 상황을 일부만 나열한다면:
- 플랜트 설비는 잘 구축되어 있지만, 설비 정보는 통합되어 있지 않습니다.
- 활용할 수 있는 데이터는 통합되어 있지 않습니다.
- 전문 인력이 중앙 집중화되어 모든 플랜트에서 적극적인 인력 활용이 어렵습니다.
- 중앙 집중화로 인해 설비 고장 발생 시 운전중지 시간이 길어질 수 있습니다.
- 현장의 경험이 풍부한 전문가는 은퇴시점이 다가오고, 전문가 육성은 어렵습니다.
- 경험이 풍부한 전문가가 설비를 관리할 가능성은 시간이 갈수록 낮아지고 있습니다.
- 고장 진단 기술의 부재, 과도한 설비 관리 비용, 예기치 않은 운전 중지를 발생시킬 수 있습니다.
- 플랜트 설비 감시를 통합하여 확인할 수 있는 기능 부재로 인해 설비의 장애 발생시 효율적이고 정확한 고장 원인 분석(Root Cause Failure Analysis, RCFA)을 수행할 수 없어, 고장이 어떻게 발생했는지 알 수 없거나 고장을 야기한 부분이 제대로정비되지 않을 수 있습니다.
- 사내 보안 강화로 인해 시스템간의 연결이 끊어져 있거나 제한적이고, 고립된 인프라로 인해 데이터 기반의 분석의 시간이 오래걸릴 수 있습니다. 또한, 고장 진단 및 분석의 지식이 기업의 자산이 되지 않고 개인의 경험으로만 남을 수 있습니다.
설비 가동 시간 향상과 생산성 증가를 감독해야 하는 신뢰성 전문가는 현장에서 뿐 만 아니라 기업 전반에 걸쳐 설비 상태를 파악할 수 있는 디지털 접근 방식으로 전환하면 어떤 이점이 있는지 알고 있습니다. “중요 설비”로 분류하고 관리하는 시간 기반의 설비관리 방식 혹은 상태 감시에 의존하는 자세는 일관성이 없고 단편적이며 신뢰할 수 없습니다. 고립된 신뢰성 전략을 사용할 때 발생할 수 있는 치명적인 감시 정보의 격차는 플랜트를 상당한 재정적/환경적 위험에 노출시킬 수 있으며, 이는 사후 대응식 유지관리에서 사전 예방식 유지관리로 그리고 한 단계 더 나아가서는 예측적 유지관리로 이동하려는 현대의 목표에 부합하지 않습니다. 그렇다면 신뢰성에 대한 디지털 접근 방식이 어떻게 도움이 될 수 있을까요?
설비 관리 과제를 해결하기 위한 첫 번째 단계는 하향식 방식으로 살펴보는 것입니다. 설비에 대한 모든 정보를 통합하여 운영하는플랜트 단위 수준의 상태 감시가 없다면 현장에서의 상황을 어떻게 이해할 수 있을까요? 다양한 설비 데이터를 연결하고, 다양한 플랜트를 연결하는 최선의 방법을 찾고, 기업 수준에서 모든 것을 연결하여 전반적인 설비 상태 및 정보를 통합하여 예방 및 사후 유지관리를 위한 정확하고도 효율적인 전략을 찾아야 합니다.
필요한 연결성을 확보한 후에는 이러한 모든 데이터를 수집, 관리, 처리, 보관 및 실행할 수 있는 강력하고 직관적인 설비 상태 감시플랫폼이 필요합니다. 이러한 수준의 데이터를 관리하고 직관적으로 통합할 수 있다면, 플랫폼을 통해 높은 수준의 통찰력을 얻을수 있습니다. 설비 상태 감시 플랫폼을 통해 연결된 플랜트가 어떻게 수집된 데이터를 바탕으로 통찰력으로 전환되어 효율적으로 사전 예방적인 설비 유지관리 결정을 내리도록 도울 수 있는지 이해할 수 있습니다.
물론, 최신 기계에서 통찰력을 얻으려면 단순한 제어 기능이나 설비 상태에 대한 시스템 전체 스냅샷을 생성하는 기능을 넘어 더 많은 것이 필요합니다. 고객 측 조직과 경쟁사 조직은 글로벌화, 전문가 감소, 점증하는 사이버 보안 위협에 따라 생산을 간소화할 수있는 방법을 모색하려는 주요한 목표를 가지고 있습니다. Bently Nevada의 System 1 소프트웨어 플랫폼이 사전 예방적인 방식으로 신뢰성 팀, 운영 팀 및 유지관리 팀의 능력을 강화하여 전반적인 생산성을 향상시킴으로써 이러한 목표를 지원한다는 것을보여드릴 수 있습니다. Bently Nevada 그리고 파트너 관계에 있는 고객들은 올바른 예측 유지관리 기술이 예기치 못한 가동 중단 시간을 40%까지 줄이고 기계 고장을 70%까지 줄이며 전체 생산성을 25%까지 향상시킬 수 있음을 확인했습니다.
System 1은 이전과 비교할 수 없이 탁월한 수준의 기계 통찰력을 제공하면서 이 프로세스를 쉽게 구현할 수 있습니다.
System 1 소프트웨어 플랫폼은 고객이 가장 향상된 방식으로 업무를 수행할 수 있도록 지원하여 디지털 혁신을 시작할 수 있게 만듭니다. 이로써 기계는 그 어느 때보다 잘 작동할 수 있으며 결과적으로 신뢰성, 효율성 및 ROI가 향상됩니다.
System 1의 기반을 이루는 이러한 기본 원칙은 설비 상태 감시에서 디지털 혁신의 성공을 실현하기 위한 공식이 됩니다. 이제 하나씩 살펴 보겠습니다.
System 1 상태 감시 소프트웨어 플랫폼은 Edge의 데이터 소스에 연결하여 높은 해상도의 진동, 공정 및 제어 시스템 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 SCOUT와 같은 휴대용 진동 데이터 수집기, Ranger Pro와 같은 무선 센서, 3500, PLC(Programmable Logic Controller)와 같은 모니터 또는 기타 장치에서 수집할 수 있습니다. 이러한 장치의 데이터 수집속도는 대부분 초당 1회정도입니다. 또한 기계에 설치된 모든 계기 태그에 대한 (표준 또는 상태) 알람은 Bently Nevada의3500, ADAPT 및 Orbit 60 시리즈 장치의 100ms 정적 데이터를 포함하는 다른 모든 태그에서 고해상도 데이터 캡처를 트리거할 수 있습니다. 시간 동기화 상태에서 수집되는 고해상도 데이터가 있으면 공정과 기계 상태 간의 상호 작용을 보다 명확하게 파악할 수 있으며 보다 현명하게, 설비 운영 및 유지관리에 대한 결정을 내릴 수 있습니다.
연결성은 단말 장치를 연결된 상태로 유지하는 것 이상의 역할을 해냅니다. 연결성은 모든 데이터에 대한 범용적인 액세스를 제공합니다. (중요 및 일반) 설비 상태에 대한 통찰력을 얻기 위해 상태 감시에 의존하는 조직은 더 효율적이고 효과적인 유지관리 프로그램을 받아들일 준비를 마친 것입니다. 하지만 유감스럽게도 대부분의 상태 감시 솔루션은 여전히 고립된 상태입니다.
데이터는 휴대용 장치, 설치된 유∙무선센서로부터 동시에 수집되지만 조직 수준에서 공유되지 않고, 귀중하고 포괄적인 데이터가 낭비되며, 개별 데이터 집합이 서로 어떻게 관련되어 있는지 이해할 기회를 잃게 됩니다. 이러한 데이터와 공정 세부 정보를 하나의 애플리케이션에 통합할 수 있는 중앙 집중식 플랫폼이 없으면 각 개별 감시 도구는 고립된 “저 수준의 명확성” 만 제공할 수 있습니다.
System1의 사이버 보안 기능은 사내 보안에 요구되는 망분리 및 단방향 장치와의 완벽한 호환성을 제공하고, 플랜트에서 요구되는 보안 수준을 만족시킬 수 있습니다. 사이버 보안 기능을 통해 고립된 데이터를 유기적으로 통합하고, 설비의 데이터가 아니라 기업의 데이터가 될 수 있도록 지원합니다.
시스템에 대한 포괄적이고 통합된 감시가 없으면 설비 고장 및 정비는 정확하게 이루어 질 수 없습니다.
연결과 데이터 수집을 통해 얻은 데이터는 분석의 과정을 거쳐 정보가 됩니다. 데이터 마이닝에 비유하자면 “저기에 엄청난 금이 있으니 그냥 파내면 된다.”라고 하는 것과 같습니다. 다행히도 올바른 도구를 사용하면 효과적인 정보 취득이 가능해지고, 이는 실행이가능한 결정을 내리는 데 필요한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
System 1을 통해 내부 기능(시간 지연, 래칭 및 억제 등)의 맞춤형 설정을 통해 설비 상태별로 임계값 알람을 구성할 수 있습니다. 데이터 소스(예: Bently 장치, OPC 등)에 관계없이 측정할 때마다 네 가지 수준의 알람 설정값을 구성할 수 있습니다.
Decision Support의 계층화는 자동화된 일상 탐지를 지원하고 기업 전체에서 전문가의 경험을 활용할 수 있도록 도와줍니다. Decision Support는 System 1의 실시간 데이터를 사용하고, 데이터에 대해 수학적 및 논리적 연산을 수행하며, 알람, 시각화및 알림에 사용할 값을 System 1에 저장합니다. 또한 System 1의 분석 기능을 확장하여 사용자가 자신의 기계 동작에 대한 심층적인 통찰력과 플랜트 또는 기업 전반에 걸친 지식을 향상시킬 수 있는 맞춤형 규칙을 구축할 수 있게 지원합니다.
Bently Performance는 온라인 열역학 성능 감시를 제공하여 System 1의 분석 기능을 더욱 확장합니다. 이 구성 요소는System 1과 완벽하게 통합되며 플랜트에서 필요한 포괄적인 기계 및 열역학 기계 상태 정보를 제공합니다. System 1을 사용하면 수집한 모든 데이터를 처리하여 중요 데이터와 비 중요 데이터를 분류할 수 있으며, 강력한 소프트웨어를 통해 모든 잠재적 상황을 처리할 수 있는 업계 최고의 통찰력을 얻고, 실행 계획을 수립할 수 있습니다. 더 좋은 점은 예정된 설비 정비와 긴급 정비(즉 비용이 많이 드는)에 맞게 계획을 수립할 수 있다는 것입니다.
최신 기술의 연결성, 기계 수준 데이터 및 탁월한 분석 기능이 제공되지만 상태 감시 시스템의 결과를 해석하기 위해 데이터 전문가가 될 필요는 없습니다. 수집한 데이터가 나타내는 내용을 모두가 이해할 수 있도록 데이터를 표시하는 방법 그리고 더 중요하게는데이터를 공유할 수 있는 직관적이고 쉽게 이해할 수 있는 방법을 알아야 합니다. 다행히 System 1은 동급 최강 수준의 시각화 도구를 제공합니다. HMI Builder를 사용하면 기본 제공되는 라이브러리를 사용하여 전체 플랜트 시스템을 그래픽으로 표현할 수 있습니다. HMI 보기는 운영 상태를 그래픽으로 보여주므로 사용자가 우선 순위가 높은 설비에 집중할 수 있도록 결과를 쉽게 구성할수 있습니다.
수집된 모든 데이터는 시각화를 위한 System 1 플로팅 작업 공간 내에서 열람 및 조작할 수 있으므로 사용자는 많은 데이터를 살펴보지 않고도 기계 상태 문제를 빠르게 진단할 수 있습니다. 다양한 플롯 유형과 직관적인 시각화 도구를 통해 모든 이상을 신속하게 식별할 수 있으며 지능적인 데이터 기반 실행 계획을 작성하여 지속적인 기계 상태 및 운영 효율성을 보장할 수 있습니다.
연결성, 분석 및 시각화와 관련하여 논의한 세 가지 주요 문제 외에도, 조직의 디지털 혁신을 추진할 때 고려해야 할 영역이 있습니다. 이들 영역은 주요 문제에 준하는 중요성을 가집니다.
현대의 많은 플랜트는 다양한 종류의 데이터를 통해 설비의 유지보수를 효율적이고, 정확하게 수행할 수 있는 능력과 경험을 갖춘숙련되고 신뢰할 수 있는 전문가가 부족하다는 문제에 시달리고 있습니다. 이러한 전문가들이 없지는 않지만, 개별 플랜트에 모두배치할 수는 인력은 부족합니다. 또한 이러한 숙련된 전문가의 수는 증가하지 않고 있으며, 대부분은 은퇴를 앞두고 있습니다. 제조분야에서만 50%의 인력이 향후 10년 내에 은퇴할 것으로 예상되며 현재 신뢰성 전문가의 25%는 당장 은퇴할 나이에 이르렀습니다. 따라서 제조기업은 경험이 적지만 디지털 부문에 능통한 전문가를 유지관리 팀에 합류시키고 성공적으로 융합시켜야 합니다. 인간의 전문 지식은 여전히 복제하기 어렵지만 정확하고 적절한 데이터 규칙으로 뒷받침되는 직관적인 기술을 활용하면 분석 개발, 통찰력 기반 의사결정 및 원격 지원에 필요한 상황별 데이터를 개별 기계와 여러 위치에서 수집하고 중앙 관리 지점(또는 문제가 발생한 지점)으로 전송할 수 있습니다. 개별 기계 수준의 결과와 관련 플랜트별 데이터로 구축된 데이터 기반의 전사적인 통찰력으로 무장한 신뢰성 팀은 개별 설비, 플랜트별 문제 또는 전체 기업에 대한 현명하고 시기 적절하며 사전 예방적인 설비 유지보수를 더욱 자신있게 제시할 수 있게 됩니다.
지금까지 데이터를 확보하고 전체 기업 팀에 제공하는 방법에 대해 이야기했지만 이러한 수준의공유와 “자유”는 데이터를 안전하게 유지해야 하는 새로운 책임을 발생시키며 그 책임은 시간이지날수록 그 중요성이 커집니다. 디지털 혁신을 추구하는 조직에 있어 데이터 안전은 풀기 힘든 난제입니다. System 1은 초기 단계부터 보안성을 고려하였으며, 현재 및 차세대 솔루션을 활용하여 데이터에 액세스해야 하는 사람들에게 데이터를 자유롭게 제공할수 있도록 설계되었습니다. System 1은 외부 위협에 견딜 수 있을 뿐만 아니라 로컬 및 온라인 데이터베이스의 전체 백업 및 복구를 지원하므로 데이터 손실 시 신속하게 복구할 수 있습니다.
모든 변화에는 고유한 문제와 어려움이 따르지만, 현재 조직의 위치, 경쟁업체의 위치, 요구되는 미래의 조직 위치를 정확하게 고찰하면, 모든 기계의 상태 감시에 디지털 기반 접근 방식을 도입하는 조치가 유효하다는 점을 분명히 알게 될 것입니다. Bently Nevada의 파트너는 언제라도 디지털 혁신에 대해 논의하고 성공하도록 도와드리겠습니다. 기업 수준의 설비 감시부터 기계 수준의 데이터 수집에 이르기까지, 상태 감시 분야의 리더라는 Bently Nevada의 명성을 바탕으로 기업에 필요한 사항을 결정하고 필요한 도구와 전문 지식을 제공할 수 있습니다.
인용: “우리는 System 1으로 추세를 사전에 감지합니다. 또한 상태 기반 유지관리 작업을 예약하는 데에도 사용하고 있습니다. 일부 장비의 수명이 6년에서 10년으로 연장되었습니다.” - Invista
우리는 현재 극단적인 다운스트림 중단 시나리오에 처해 있으며, 이 상황은 미래지향적인 조직이 현재 조직의 공정을 전반적으로 개선하고 미래 생산 이벤트를 예상하여 현재 및 차세대 기술을 활용할 수 있는 방법을 살펴볼 수 있는 소중한 기회를 제공합니다.
System 1에 대해 자세히 알아보려면 다음의 자료를 사용하시기 바랍니다.
더 많은 정보가 필요하면 연락주시기 바랍니다.
Chris Kramm
Senior Product Manager - System 1
BIO
Chris is a Product Manager for System 1 at Bently Nevada. He has been involved in the introduction of new products and services for nearly fifteen years as a design engineer, project manager, product line manager, marketing manager and sales leader.