공정 제어 알람의 목적은 자동화를 통해 작업자가 공정을 모니터링 및 제어하고 비정상적인 상황에 대해 경고하도록 하는 것입니다. 적절한 공정 알람 관리는 신중한 계획이 필요하며 제어 시스템의 전반적인 효율성에 큰 영향을 미칩니다.
수신되는 공정 신호는 지속적으로 모니터링되며, 특정 신호의 값이 비정상 범위로 이동하면 시각 및/또는 청각 경보로 작업자에게 해당 상태를 알립니다. 이는 당연해 보이는 단순한 개념이지만, 안타깝게도 제어 시스템의 알람 구성에 충분한 주의를 기울이지 않는 경우가 많습니다.
이 게시물에서는 제조업에서 사용할 수 있는 공정 알람 히스토리를 살펴보고, 효과적인 공정 제어를 위해 알람을 구성할 수 있는 모범 사례에 대해 설명합니다.
초기 공정 알람 관리
디지털 공정 제어를 도입하기 이전에는 각 알람 표시기마다 전용 램프와 일부 물리적 배선이 필요했습니다. 이는 곧 다음을 의미합니다.
- 필요한 노력을 기울여야 했기 때문에 특정 알람의 필요성을 면밀히 조사하여 총 알람 수를 다소 제한했습니다.
- 일단 알람이 설치되면 운영자는 영구적인 ‘집’을 갖게 되어 그 위치와 의미에 익숙해질 수 있었습니다.
디지털 알람의 도입
제어 시스템이 디지털화되면서 알람의 생성 및 표시 방식이 크게 바뀌었습니다. 먼저 ‘전통적인’ 제어 패널의 크기가 몇 평방 피트 단위였다면, 디지털 제어 시스템 HMI(휴먼 머신 인터페이스)는 몇 대의 컴퓨터 모니터로 구성되어 평방 피트 대신 평방 인치 단위로 더 적절하게 측정된 영역에 공정을 표시합니다.
둘째로 알람 이벤트 생성은 일부 소프트웨어를 재구성하기만 하면 되는 간단한 문제였습니다. 단일 공정값에 여러 수준의 알람(하이 및 하이하이, 로 및 로로)을 쉽게 할당할 수 있었습니다. 이로 인해 처리 가능한 공정 알람 알림의 수가 증가했습니다.
마지막으로 알람이 활성화되면 공정 도식 화면에서 아이콘 또는 깜박이는 텍스트로 표시되고, 대규모 디스플레이 화면 컬렉션의 어딘가에 있는 전용 알람 목록에 기록되었습니다. 하지만 알람이 표시될 때 기존의 물리적 램프처럼 위치가 일관되지 않고 의미가 직관적이지 못했습니다.
디지털 알람의 딜레마
디지털 알람 시스템은 단일 알람과 경미한 장애에는 적절히 잘 작동했습니다. 그러나 주요 장애의 경우 시각적 공간이 제한되어 있고 각 알람을 읽고 일일이 확인해야 하기 때문에 짧은 시간 내에 많은 수의 알람을 인지하고 적절히 대응해야 하는 병목 현상이 발생했습니다.
예를 들어 대형 인덕션 팬의 윤활 펌프와 같이 공정의 중요한 구성 요소에 고장이 발생하면 짧은 시간 동안 알람이 ‘홍수처럼’ 발생할 수 있습니다. 알람의 첫 번째 파동은 즉각적인 고장, 낮은 윤활유 압력, 낮은 윤활유 흐름, 높은 베어링 온도와 관련이 있습니다.
두 번째 파동은 팬을 차단하는 인터록, 높은 입구 압력, 낮은 공기 흐름, 낮은 다운스트림 압력과 관련이 있습니다. ID 팬이 없으면 업스트림 보일러가 곧 가동을 멈추고 수많은 알람이 발생하기 시작하며, 보일러가 작동하는 공정에서 문제가 발생할 가능성이 높습니다.
ASM 컨소시엄
여러 심각한 산업 사고를 분석한 결과, 사고의 심각성을 높이는 주요 원인은 압도적으로 많은 경보로 인해 작업자가 적시에 이해하고 적절히 대응할 수 없었기 때문인 것으로 나타났습니다. 이러한 연구 결과에 따라 1992년에 Honeywell과 여러 석유 및 화학 제조업체들로 구성된 컨소시엄이 알람 관리 또는 더 일반적으로는 비정상 상황 관리 문제를 연구하기 위해 설립되었습니다.
ASM 컨소시엄은 미국 국립표준기술연구소의 지원을 받아 작업자 상황 인식, 작업자 효율성 및 알람 관리에 관한 일련의 문서를 연구하고 개발했습니다. 그 이후로 영국의 EEMUA(Engineering Equipment and Materials Users Association), 미국의 ISA(Instrument Society of America) 등 여러 다른 산업 그룹과 전문 기관에서도 알람 관리 문제를 조사하고 모범 사례 백서를 발표했습니다.
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공정 알람 관리: 모범 사례
이 공정 알람 관리 모범 사례 문서의 핵심 메시지는 디지털 제어 시스템의 알람 부분도 나머지 제어 시스템과 마찬가지로 세심한 주의와 설계를 통해 함께 구성해야 한다는 것입니다. 단순히 수신되는 각 공정 변수에 상한과 하한을 할당하고 이를 정상이라고 부르는 것은 적절하지 않습니다. 알람 시스템의 유용성과 효과를 향상시킬 수 있는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 어떤 방법은 구현하기가 다소 간단한 반면, 어떤 방법은 더 복잡하고 더 많은 노력이 필요합니다.
1. 계획
기존 시스템을 설계하거나 평가할 때는 각 알람을 먼저 살펴보시기 바랍니다. 알람이 정말 필요한지, 올바르게 설정되어 있는지 평가하세요. 예를 들어 펌프 모터에는 모터가 멈추면 작동하는 알람이 있을 수 있습니다. 그러나 펌프의 다운스트림에 유량 센서가 있고 이 펌프에 알람이 있는 경우 펌프가 정지하면 두 개의 알람이 등록됩니다. 공정에 미치는 실제 영향은 유량 손실이므로 해당 알람은 유지하고 모터 고장 알람은 제거하는 것이 좋습니다.
2. 우선순위 지정
알람은 우선순위를 정해야 합니다. 일부 알람은 안전과 관련이 있으므로 그 중요성을 강조하는 방식으로 작업자에게 제공해야 합니다. 우선순위가 높은 알람은 전용 알람 디스플레이에서 고정된 위치에 표시해야 합니다. 이를 통해 작업자는 알람을 즉시 인지하여 위급한 상황에 대응할 수 있습니다. 공정이 중단되는 동안 계속 늘어나는 알람 스크롤 목록에만 표시되는 특정 알람을 읽고, 이해하고, 신속하게 대응하기란 매우 어렵습니다.
속도 감소 카테고리는 목표(최대) 속도 이하로 실행할 때 발생하는 손실을 포착합니다. 성능 계수 계산에서 올바른 속도 목표를 사용하는 방법에 대한 자세한 내용은 성공적인 OEE 구현을 위한 6가지 원칙을 참조하세요.
3. 그룹화 및 숨김
필요한 알람을 정확하게 식별하고 우선순위를 지정하는 것은 도움이 되지만, 이러한 기술만으로는 위기 상황이 발생했을 때 급증하는 알람을 막을 수 없습니다. 표시되는 위기 알람의 수를 크게 줄이려면 알람 그룹화 및 알람 숨김과 같은 방법이 필요합니다. 위의 ID 팬 예시에서 언급했듯이 하나의 장애 지점이 여러 가지 비정상적인 공정 상태를 유발하여 여러 개의 알람을 발생시킬 수 있습니다.
이러한 패턴을 예측하여 상황을 보다 정교하게 처리하는 제어 로직을 만들 수 있습니다. ID 팬의 경우 팬의 입구 압력이 높아져 출구 유량이 감소하면서 작업자가 처리해야 하는 수십 개의 개별 알람이 한꺼번에 몇 초 내에 표시되는 것보다 ‘팬 다운’이라는 가상 알람을 표시하는 것이 좋습니다. 작업자가 개별 알람을 종합하여 팬이 다운되었음을 추론하는 동안 업스트림 보일러의 작동이 중단될 수 있습니다.
팬 손실에 대한 간략한 알람 한 번으로 운영자가 보일러에 조치를 취하고 팬이 복구될 때까지 보일러 가동 속도를 낮출 수 있다면 이상적일 것입니다. 모든 알람은 여전히 진단 및 문제 해결을 위해 시스템에 등록되지만, 작업자에게는 관련 정보만 압축적으로 표시됩니다. 이러한 유형의 그룹화 및 숨김은 수동으로도 수행할 수 있습니다. 가끔 오프라인으로 전환되거나 우회되는 공정 유닛이 있는 경우 해당 유닛의 작동과 관련된 모든 알람을 그룹화하여 숨기는 것이 좋습니다. 작업자가 유량이 없는 것으로 알고 있는 라인에서 유량 부족 알람을 계속 인지할 필요는 없습니다.
4. 인적 관리
알람 관리에서 가장 중요한 부분은 아마도 시스템을 실제로 관리하는 사람일 것입니다. 시스템이 어떻게 설계되었든, 시스템을 사용하는 작업자에게 시스템의 의도와 사용법을 명확하게 전달해야 합니다. 알람 사용 및 대응 방법에 대한 작업자 교육은 독창적인 시스템 설계만큼이나 중요합니다. 공정 알람 관리는 지속적인 노력이 필요하며, 작업자가 시스템을 사용하면서 피드백을 받으면 개선 사항을 설계에 반영할 수 있습니다. 시스템을 주기적으로 감사하여 고장 지점과 개선이 필요한 부분을 찾아야 합니다. 공정이 변경되면 알람 구성도 변경해야 합니다. 알람 시스템에 지속적으로 관심을 기울이면 시스템을 더욱 견고하게 만들고 심각한 공정 관련 사고를 방지하는 시스템을 구축할 수 있습니다.
예상되는 변화
공정 알람을 적절하게 구성하고 유지하려면 신중한 계획이 필요하며 제어 시스템의 전반적인 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 공정 알람 관리 모범 사례에 따르면 디지털 제어 시스템의 알람 부분은 나머지 제어 시스템과 마찬가지로 세심한 주의와 설계가 이루어져야 합니다.
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