산업용 유압장치
재활용 산업의 예측 분석
TSR Recycling GmbH의 독일 하일브론 사업장은 Bosch Rexroth의 데이터 중심 분석을 이용해 잠재적인 중단 비용을 예방합니다. CytroConnect 디지털 서비스에 대한 비용은 빠르게 만회됩니다.
재활용 업체는 장비 가용성에 대한 의존도가 높습니다. 유압으로 움직이는 파쇄기나 스크랩 전단, 프레스가 고장 나기라도 하면 심각한 불이익으로 이어질 위험이 있습니다. 트럭이나 기차, 선박이 화물을 싣기 위해 하릴없이 기다려야 하는 경우 몇 천만 원에서 몇 억에 달하는 추가 비용이 발생합니다. 이러한 사태를 예방하기 위해 TSR Recycling GmbH는 Bosch Rexroth의 디지털 서비스 CytroConnect PREDICT를 이용한 대책 마련에 나섰습니다. 머신러닝을 이용한 규칙 기반의 데이터 기반 분석은 생산 중단 시간을 방지할 뿐만 아니라 유지보수 비용을 줄이고 장비 사용 수명을 연장해 줍니다.
TRS Recycling GmbH 하일브론 사업장의 고철과 철 처리
제품 품질과 에너지 효율 개선
1890년에 설립된 TSR Recycling은 노르트라인 베스트팔렌 뤼넨에 있는 재활용 기업으로 글로벌 직원 수는 4,100명입니다. 연간 철광석 1200만 톤, 석탄 500만 톤, CO₂ 800만 톤을 줄이며 성공적으로 운영 중입니다. 독일 하일브론 현장에서는 철금속과 비철금속을 처리합니다. 전단 및 프레스 부서의 기술 매니저인 Sebastian Bischof는 "높은 수준의 혁신과 전체 공정망의 뒷받침이 있어야 비로소 우리 제품의 산출량과 순도가 개선됩니다. 여기서 생산 기계의 예측 분석과 유지보수가 중요한 역할을 담당합니다."라고 말합니다.
CO₂ 배출과 생산 비용을 최대한 낮추기 위해 에너지 효율이 가장 뛰어난 솔루션을 찾겠다고 다짐한 TSR Recycling은 오랜 유압 파트너인 Bosch Rexroth의 예측 분석 솔루션을 선택했습니다. Sebastian Bischof는 "상세 시장 분석을 실시한 후 Bosch Rexroth 종합 패키지를 선정했습니다."라고 말했습니다.
데이터 분석 준비하기
TSR이 데이터 분석 준비에 처음 사용한 기계는 Metso의 스크랩 전단이었습니다. 물품 목록 작성과 필수 하드웨어 업데이트를 수행한 Hydrobar는 진델핑겐에 위치한 Rexroth 우수성 인증 파트너로, 프로세스에 꼭 필요한 시스템 부품과 적합한 센서를 갖추고 통합 게이트웨이가 포함된 DAQ 박스(데이터 획득)를 설치했습니다. DAQ 박스는 센서 데이터를 기록한 후 IoT 게이트웨이로 전처리를 거친 다음 암호화된 형식으로 클라우드에 전송합니다. 여기서 자가 학습 알고리즘의 도움을 받아 데이터 흐름을 확인하고 암호화하며 평가합니다.
학습한 비교 데이터와 측정치에 심각한 편차가 존재하는 경우 시스템이 이상치를 자동으로 인식하고 Rexroth에서 관리하는 전문가 팀에게 보고합니다. 그러면 전문가가 상황을 확인하고 TSR 담당자에게 예측 유지보수 사항을 권합니다. 결과적으로 TSR이 생산성 저하 없이 조치를 계획하고 준비할 충분한 시간이 확보됩니다. 이상치를 조기에 인식하고 교정하면 기계 손상과 예기치 못한 중단을 막을 수 있습니다.
스크랩 전단은 생산에 꼭 필요한 시스템 중 하나입니다. 규칙 기반의 데이터 중심 분석을 실행하면 중단 비용을 예방할 수 있습니다.
간단한 하드웨어 업데이트: 데이터 수집 후 클라우드로 보안 전송하는 Bosch Rexroth 통합 게이트웨이가 포함된 DAQ 박스
학습 단계 이후 추가적인 분석 개선
2021년 8월 운영에 돌입하기에 앞서 4주간 학습 단계를 거쳤습니다. 이 기간 동안 Bosch Rexroth 분석팀이 먼저 스크랩 전단에 적합한 모델과 매개 변수를 식별했습니다. 분석용으로 선택한 알고리즘은 지속적으로 개선되기 때문에 시간이 갈수록 예측은 더욱 정확해집니다.
Bosch Rexroth 서비스 세일즈 서포트의 수석 매니저인 Marcello Miceli는 "예측 분석을 실시하려면 전문성 수준이 높아야 합니다. 또한 거대한 익명 비교 데이터에서 엄청난 양의 데이터를 처리할 종합 신경망이 필요합니다. 일반 기업이 그런 솔루션을 자체적으로 만들기는 사실상 불가능합니다. 그래서 렌털 서비스로 이용하는 예측 분석은 많은 사용자에게 매력적인 솔루션이죠."라고 말합니다.
투명한 비용, 신속한 ROI
고장이 운영에 치명적인 영향을 미치는 대부분의 유압 응용 분야에서 CytroConnect PREDICT는 이용 첫 해 안에 충분한 값어치를 한다는 것을 Marcello Miceli는 경험으로 알고 있습니다. 유압 부품 고장으로 인한 실제 비용은 예비 부품 조달 시간에 따라 결정됩니다. Rexroth 전문가 Marcello Miceli는 이렇게 말합니다. "일반적으로 중단 예방 가치가 월간 비용보다 5배 이상 큽니다. 일 년에 한두 번만 중단을 예방한다 해도 몇 주, 몇 달 안에 기술 투자 효과를 보게 됩니다. 부대 비용도 고려해야 합니다. 예를 들어 오일 청결도를 모니터링하면 다른 부품의 손상도 예방할 수 있습니다."
이후 Bosch Rexroth 예측 유지보수 팀이 머신러닝 데이터를 평가하여 권장 유지보수 사항을 전달합니다.
재활용 사업에 예측 분석을 이용하자 예기치 못한 중단 시간을 예방하고 유지보수 작업이 감소하며 장비 가동 시간이 늘어났습니다. 또한 데이터를 이용해 지속적으로 생산을 개선할 수 있습니다.
유지보수 작업 감소
TSR 하일브론 사업장의 비용과 에너지 절감에 대한 최종 결론을 내리기에는 아직 너무 이릅니다. 그러나 Sebastian Bischof는 이미 성공 사례가 한두 가지 나왔다고 합니다. 기술 매니저 Sebastian Bischof는 "새로 도입한 시스템을 이용한 이후 고장 나면 큰일 나는 이상치 몇 가지를 조기에 식별했습니다. 예를 들어 마모된 밸브를 방치했을 경우 가까운 미래에 생산이 중단되었을 것이므로 주된 목표를 달성한 셈입니다."라고 말했습니다. "예측 유지보수는 예기치 못한 중단을 방지합니다. 하일브론 사업장의 유지보수 비용도 최소 수준으로 감소했습니다. 더 이상 유압 부품을 주기적으로 혹은 너무 이른 시기에 교체하지 않기 때문에 유지보수 담당자의 업무 부담이 줄었습니다. 덕분에 숙련공 부족 사태도 한결 나아졌지요. 그러는 한편 상태 정보와 예측 덕분에 에너지 효율과 장비 가동 시간이 늘어나 비용 절감으로 이어지고 있습니다." CytroConnect PREDICT는 스크랩 전단의 실린더와 펌프, 모터만 점검하는 것이 아니라 유압유 청결도와 탱크 매개 변수까지 모니터링합니다.
획득한 데이터를 이용해 생산을 더욱 개선하는 것이 Sebastian Bischof의 바람입니다. 그는 이렇게 말합니다. "특정 스크랩 유형에 특정 유압 데이터를 할당하면 프로세스를 분석하고 조정할 수 있습니다. 장점이 많기 때문에 결과에 대단히 만족합니다. 이처럼 긍정적인 인상이 올바른 방향이었다고 입증된다면, 우리는 Bosch Rexroth 예측 유지보수 시스템을 이용하여 더 많은 생산 시스템을 개조할 계획입니다."