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특수 화학제품의 제조 우수성 실현을 위한 혁신과 성장

특수 화학제품 시장은 심화되는 기업 간 경쟁, 고객의 다양한 요구 사항 등 여러 요인으로 인해 수익 악화가 우려되는데. 이에 공정 산업용 소프트웨어 및 서비스 전문기업인 아스펜테크(AspenTech)의 아스펜테크 에릭 코프먼(Eric Kaufman) 산업 마케팅 디렉터와 권오정 기술담당 이사가 제조 우수성 실현을 위한 요소를 소개한다.

Oil Refinery factory

어디에서나 손쉽게 찾아볼 수 있는 특수 화학제품은 건설, 자동차, 전자, 농업과 같은 다양한 시장으로 진출하면서 낙관적인 시장 전망을 보여주고 있다. 시장조사기관인 글로벌 마켓 인사이트(Global Market Insights)에 따르면 특수 화학제품 산업 시장의 규모는 2015년 8,500억 달러를 넘어섰고, 연평균 4.5% 성장률을 기록하며 2024년에는 1조 2,730억 달러에 이를 것으로 전망된다.

산업의 주요 발전 요인으로는 인구 증가, 생활 수준의 향상, 탄탄한 시장의 성장세 등을 들 수 있다. 특히 아시아·태평양 지역은 지역 내 화학제품 생산업체들이 일반재 중심의 포트폴리오를 고수익의 특수 화학제품으로 보완함에 따라, 전망된 기간 동안 연평균 6.5%가 넘는 성장률을 기록하며 가장 높은 성장세를 보여줄 것으로 예측된다.

하지만 전망이 밝기만 한 것은 아니다. 더 많은 생산업체들이 특수 화학제품에 뛰어들면서 경쟁이 심화되고 있으며, 시장의 요구 사항이 많아지고 규제가 엄격해지면서 수익이 악화되고 있기 때문이다. 이에 따라 생산업체들은 변화를 통해 차별화를 꾀하고 있으며, 고객의 충성도를 확보하고자 각 고객에게 특화된 상품과 서비스를 제공하는 방향으로 나아가고 있다. 이러한 차별화 경쟁으로 인해 운영 측면의 복잡성은 꾸준히 증가하고 있다.

제조 우수성을 견인하는 여섯 가지 요소

많은 생산업체들이 깨닫고 있는 사실은 ‘지금의 제조 관행으로는 고객 친화적 비즈니스 모델에서 요구하는 복잡성을 지원할 수 없다는 것’이다. 현재의 제조 관행은 긴급 주문 또는 다양한 고객 요구 사항을 고려한 주문들로 인해 생산 계획의 변동성이 크고, 현장의 운전 및 운영 상황에 대한 가시성은 낮으며, 고객 요구에 대응하는 유연성은 부족한 상황이다. 이러한 문제를 성공적으로 극복하기 위해서는 기존의 여러 우수 사례들을 참조하여 끊임없이 제조 우수성(Manufacturing Excellence)을 추구하고, 기술 중심의 혁신을 실행해야 할 것이다.

제조 우수성을 견인하는 여섯 가지 요소
제조 우수성을 견인하는 여섯 가지 요소

lever 1 고객 성과 향상

최종 사용 제품의 품질 및 성능은 특수 화학 제품 생산업체의 성공을 가늠하는 궁극적인 지표다. 또 판매 가격 인상을 위한 하나의 요인이 될 수 있으며, 고객 충성도 증대에도 영향을 미친다. 많은 생산업체가 공통적으로 겪는 문제는 제품 품질의 변동성이다. 선도적인 생산업체들은 우수한 제조 기법 및 사례를 다양하게 적용하면서 품질 변동을 줄이고, 제품의 성능을 향상시켜 왔다.

실시간 품질 모니터링(Real-Time Quality Monitoring)은 측정값과 추론값을 조합하여 제품 품질 KPI를 지속적으로 계산 및 관리하게 한다. 골든 배치 프로파일링(Golden Batch Profiling)은 현재 배치 운전 궤적과 표준 운전 궤적을 실시간으로 비교해 보여준다. 절차 및 레시피 제어(Procedural and Recipe Control)는 주문이 전달되는 시점부터 최종 제품이 완성될 때까지 필요한 운전 단계별 상세 업무 활동 과정을 자동화한다.

아스펜테크의 제조 실행, 공정 제어, 자산 성과 관리 솔루션으로 구현되는 우수 사례들 및 기술을 이용한 생산업체들은 제품의 품질을 10~20% 향상시킬 수 있었다.

lever 2 고객 응답성 향상

고객 주문에 대한 높은 수준의 응답성은 강력한 차별화 요소 중 하나다. 하지만 많은 생산업체들이 주문의 불확정성 및 변동성, 긴급 주문 등 응답성을 가로막는 장벽에 직면해 있다. 모델 기반 스케줄링(Model-Based Scheduling)은 응답성을 향상시키는 최선의 방안으로, 공장 내 설비 모델을 이용하여 주어진 미래 시간 범위까지 생산 시나리오에 따른 생산 가능성, 경제성을 평가하고 생산 스케줄 확정을 자동화한다.

리소스 공유 최적화(Resource Sharing Optimization)는 생산 라인 간의 장비 및 리소스를 공유하는 최적의 방법을 결정한다. 스케줄 디스패치 자동화(Schedule Dispatch Automation)는 일정이 정해진 주문의 세부사항을 실시간으로 작업자에게 제공해 준다. 아스펜테크의 생산 스케줄링 및 제조 실행 솔루션을 통해, 생산업체들은 온타임 주문 이행을 8~12% 향상시킬 수 있었다.

lever 3 자산 운영 효율 향상

공장 설비의 효과적인 이용은 제조 성과, 고객 만족, 수익성에 영향을 미친다. 예기치 못한 가동 중단이나 일정하지 않은 설비 가동률은 설비의 종합적인 효율을 떨어뜨린다. 이를 개선하고 설비 효율을 향상시키기 위해 아스펜테크의 솔루션은 KPI 값을 실시간으로 계산해 보여주는 실시간 KPI 모니터링(Real-Time KPI Monitoring)을 지원하고 있다.

신뢰성 및 가 용성 모델링(Reliability and Availability Modeling)은 개별 설비의 신뢰성과 가용성을 바탕으로 설비적 문제가 발생할 경우 전체 설비에 미치는 영향도를 평가한다. 예측 및 처방분석(Predictive and Prescriptive Analytics)은 설비의 고장을 예측하고 이를 피할 수 있도록 사전에 취해야 하는 처방을 제공한다.

모델 기반 스케줄링 및 리소스 공유 최적화는 사전 스케줄링 과정에서 설비 이용률 저하 가능성을 판단하고 이를 해결하기 위한 방안을 제시한다. 아스펜테크의 자산 성과 관리, 제조 실행, 생산 스케줄링 솔루션으로 생산업체들은 전체 장비 효과와 조업 시간(on-stream time)을 2~4% 향상시킬 수 있었다.

lever 4 생산 처리량 증가

대부분의 제조업체는 생산량을 높여야 한다는 압력에 끊임없이 직면한다. 하지만 배치와 연속 생산에서 운전 조건의 잦은 변동은 ‘최적으로 입증된’ 생산량을 일관되게 얻는 데 걸림돌로 작용하며, 생산량 증대를 제한한다.

실시간 공정 모니터링(Real-Time Process Monitoring) 우수 사례의 경우, 측정값과 추론값을 조합하여 해당 정보를 제공하고 배치 완료를 추적함으로써 배치 사이클 시간을 최소화한다. 골든 배치 프로파일링은 배치 간 일관성을 유지할 수 있도록 도와준다. 절차 및 레시피 제어는 공정 시동, 셧다운, 품종 전환 시에도 지속적이고 표준화된 방법으로 제조를 실행할 수 있도록 돕는다.

첨단 공정 제어(Advanced Process Control)는 전체 공정 단위에서 발생하는 다양한 변수의 복잡한 상호작용을 통합적으로 관리하여 연속 공정에서 운전 변수의 변동성을 최소화한다. 예측 및 처방 분석은 조업자가 운전 데이터만으로는 확인할 수 없는 공정 문제를 식별하는 데 도움을 주고 있다. 아스펜테크의 제조 실행, 첨단 공정 제어, 자산 성과 관리 솔루션으로 구현되는 우수 사례들을 통해 생산업체들은 생산을 증가시켰다.

Petrochemical oil refinery plant at night

lever 5 운영비 절감

제조 생산성 개선을 위해서는 에너지 소비, 원재료 수율 향상, 유지보수 등과 같은 제조 경비 지출을 지속적으로 절감할 필요가 있다. 생산업체들이 공통적으로 직면하는 문제는 이러한 주요 원가 요소에 대한 성과가 날마다 또는 배치마다 다르다는 것이다.

절차 및 레시피 제어 사례는 원재료와 에너지를 보다 일관되게 이용할 수 있도록 한다. 실시간 에너지 모니터링(Real-Time Energy Monitoring)은 에너지 소모에 대한 지속적인 가시성을 제공해 에너지 효율을 극대화한다. 배치 KPI 보고서 생성은 배치별 운전 성과 결과를 제공하므로 운전 성능을 개선하는 데 용이하게 활용할 수 있다. 첨단 공정 제어는 수율을 높이고 에너지 소모를 줄이며, 예측 및 처방 분석은 유지보수 비용 절감을 돕는다.

아스펜테크의 제조 시행, 첨단 공정 제어, 자산 성과 관리 솔루션으로 구현되는 우수 사례를 통해, 생산업체들은 운영비를 2~5% 절감할 수 있었다.

lever 6 지속 가능한 컴플라이언스 달성

일부 특수 분야에서는 문서화된 절차적 컴플라이언스가 필수 요건으로 자리잡고 있다. 생산업체들이 직면하는 공통 문제는 이러한 컴플라이언스 작업에 많은 시간과 노력이 들어가는 탓에 제품 출하가 지연되는 경우가 많다는 것이다.

전자 배치기록(Electronic Batch Record)은 배치 운전과 관련된 모든 생산 정보의 수집을 자동화하며, 확립된 절차와 규격에 맞춰 결과를 조정한다. 제품 이력(Product Genealogy)은 전체 제조 과정에 걸쳐 원재료에서부터 최종 완성품이 패키지에 담길 때까지 제품을 추적한다.

절차 및 레시피 제어, 골든 배치 프로파일링, 배치 KPI 보고서 생성 또한 제조 일관성을 향상시켜 컴플라이언스를 용이하게 해준다. 아스펜테크의 제조 시행 솔루션으로 구현되는 우수 사례들을 통해, 생산업체들은 컴플라이언스에 대한 부담을 덜고 보다 신속하게 제품을 출하할 수 있었다.

갈림길에 선 특수 화학제품 생산업체

생산업체는 제조 관행을 혁신하여 고객 친화적 비즈니스 모델에서 증가하고 있는 운영 상의 복잡성을 해결해 나가야 한다. 생산업체의 혁신성은 갈수록 경쟁이 치열해지는 특수 화학제품 시장의 고객 만족, 시장 점유율, 수익성에 영향을 미칠 것이다.

앞서 살펴본 여섯 가지 요소는 제조 우수성이라는 목표를 달성하고 제조 성과를 개선하기 위한 단계별 로드맵을 제시하는 데 활용될 수 있다. 각 요소들은 이미 현장에서 활용되고, 검증을 받은 기술들이다. 실제로 현재 다우케미칼(DowChemical), 바스프(BASF), 듀폰(DuPont), 이네오스(INEOS), 사빅(SABIC), 에보닉(Evonik)과 같은 선도적인 생산업체들이 아스펜테크의 솔루션을 활용해 제조 성과를 높이고 있다.

About 송해영 기자

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