풍력 발전 회사, 결빙 문제의 근원에 도달

262피트 높이의 풍력 터빈은 바람이 일정하게 불어 세 개의 강력한 블레이드를 웅장하게 회전하여 24시간 동안 750가구에 전력을 공급할 수 있는 깨끗하고 재생 가능한 전기를 생성합니다. 산들 바람이 얼음, 얼어붙은 비, 눈, 심지어 얼어붙은 안개와 결합된 몰아치는 바람으로 바뀌면 풍속과 힘을 측정하는 터빈의 풍속계가 얼어붙어 Clipper Windpower와 같은 풍력 발전 회사에 비용이 많이 드는 가동 중지 시간을 초래할 수 있습니다.

Clipper Windpower 정보
캘리포니아 카핀테리아에 본사를 두고 있는 Clipper Windpower는 풍력 에너지 기술, 풍력 터빈 제조 및 풍력 프로젝트 개발에 종사하는 빠르게 성장하는 회사입니다. Clipper는 미국, 덴마크 및 영국에서 850명 이상의 직원을 고용하고 있습니다. 제조 작업의 중심에는 2006년 3월 아이오와주 Cedar Rapids에서 작업을 시작한 ISO 9001 인증 제조 및 조립 시설이 있습니다.

터빈 가용성 향상을 위한 품질 향상
Clipper의 첫 번째 풍력 터빈이 아이오와 북서부, 일리노이주 서부 및 버팔로 인근 뉴욕 서부에서 가동되면서 2007-2008년 겨울은 강우와 안개로 인해 풍속계 장치가 고장나게 되면서 세차고 빠르게 강타했습니다. 풍력계 없이 타워가 계속 작동하는 동안 바람을 가장 효과적으로 이용하기 위해 153피트 블레이드를 이동하는 방향에 대한 지침은 없었습니다. Clipper는 처음에 소프트웨어 업그레이드를 통해 문제를 해결하려고 시도했지만 곧 추가 풍속계가 정지되기 시작하여 문제가 더 복잡해지고 터빈 가용성에 영향을 미쳤습니다.

사용할 수 있는 빠른 솔루션이 없고 매일 영향을 받는 풍속계의 수가 증가함에 따라 Clipper는 DMAIC(6시그마 정의, 측정, 분석, 개선 및 제어) 문제 해결 프로세스의 필수적인 부분인 근본 원인 분석(RCA)을 시작했습니다. 엄격한 DMAIC 접근 방식은 문제 식별에서 시작하여 오래 지속되는 솔루션 구현으로 끝나는 팀이 따라야 하는 단계를 정의합니다. 잠재적인 RCA 프로젝트를 평가하기 위해 Clipper의 Cedar Rapids 공장의 현장 품질 보증/지속적 개선 관리자인 Mike Trueg는 안전, 품질 및 터빈 가용성의 영향을 측정하는 매트릭스를 사용합니다.

ASQ 선임 회원인 Trueg는 "이 프로젝트의 경우 터빈 가용성에 큰 영향을 미치기 때문에 점수가 기준을 충족했습니다."라고 말했습니다.

기상 관련 풍속계 문제를 해결하기 위해 RCA 프로젝트가 승인되었습니다. 프로젝트 목표는 다운타임과 터빈 가용성 감소로 이어지는 풍속계 고장의 근본 원인을 식별하는 것이었습니다. 프로젝트 팀은 다음 겨울 시즌이 시작될 때까지 실행 계획을 세우고 시정 조치를 시행하는 임무를 맡았습니다.

DMAIC 접근 방식 준수
이 RCA 프로젝트의 팀원을 선택하는 것은 다소 어려웠다고 프로젝트의 공동 리더였던 Ellen Sennett는 회상합니다.

Clipper에서 2년 간 근무한 Sennett는 “전기 문제에 대한 경험이 있는 사람들과 함께 시작했습니다. 그 이후로 문제가 있는 것 같았습니다.”라고 말했습니다.

그림 1의 표와 같이 모두 7개의 이해 관계자 영역이 개선 팀에 표시되었습니다.

그림 1

모든 팀 구성원이 프로젝트의 모든 단계에 참여하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 근본 원인이 식별되면 공급업체 담당자가 합류했습니다. 팀은 그림 2에 설명된 단계를 수행했습니다.

그림 2

문제 정의
초기 기상 관련 고장 직후, 회사는 악천후로 인해 터빈이 오프라인 상태가 될 때마다 데이터를 수집하기 시작했습니다. 이 초기 데이터 수집은 RCA 프로젝트의 헌장으로 이어졌습니다.

문제를 수량화하기 위한 측정
수집된 데이터에 따르면 겨울 기상 조건이 가혹했지만 강수량과 온도가 모두 공급업체의 풍속계 사양 범위 내에 있었습니다. RCA 팀은 문제와 근본 원인의 인식된 측면을 수량화하기 위해 SIPOC(공급자-입력-공정-출력-고객) 매트릭스를 개발했습니다. 장비 고장의 가능한 근본 원인을 찾아내기 위해 그들은 또한 추가 연구를 위해 45개 항목을 생성한 피시본 다이어그램을 완성했습니다. 다음으로, RCA 팀 구성원은 가장 가능성 있는 범인에 초점을 맞추기 위해 원인 및 결과 매트릭스에 잠재적 원인을 입력했습니다. 매트릭스 도구를 통해 팀은 FMEA(고장 모드 및 영향 분석)를 위해 잠재적 원인을 9개 항목으로 줄일 수 있었습니다.

근본 원인 파악을 위한 데이터 분석
Sennett와 그녀의 팀의 다음 단계는 FMEA에서 가장 높은 위험 우선 순위 번호로 잠재적 원인을 다루는 데이터 수집 계획을 개발하는 것이었습니다. 가열 회로 배선 작업 지침에 대한 부적절한 교육부터 풍속계의 트랜스듀서 캡 가열 문제에 이르기까지 13가지 FMEA 잠재적 원인에 대해 수행된 테스트에서 데이터가 수집되었습니다.

데이터 수집 및 풍속계 테스트 후, RCA 팀은 공급업체의 가열 회로 설계가 광고된 사양을 충족하지 않는다는 결론을 내렸습니다. 이 실패로 인해 Clipper의 애플리케이션을 위한 가열 회로가 충분하지 않아 회사의 풍력 터빈에 날씨 관련 오류가 발생했습니다.

Sennett은 풍속계 공급업체가 자사 제품이 약속한 대로 현장에서 작동하지 않는다는 사실을 인정하는 것이 정말 어려운 일이었다는 것을 기억합니다. 결국 현장의 데이터와 RCA 프로젝트가 공급업체를 설득했습니다. 돌이켜 생각해보면 그녀의 팀이 좀 더 일찍 공급업체를 프로젝트에 참여시킬 수 있었을 것입니다.

그녀는 "공급업체가 우리와 함께 DMAIC 단계를 거쳐 근본 원인을 찾아내서 문제가 있다고 말하는 대신에 그 근본 원인을 발견하게 하는 것이 유익했을 것"이라고 말했습니다.

솔루션 식별 및 구현
팀은 근본 원인을 파악하고 일련의 겨울 날씨 시뮬레이션 검증 테스트를 통해 풍속계의 가열 회로 개선 사항을 평가하기 시작했습니다.

Trueg는 교체할 405개의 장치가 있는 데이터 분석이 매우 중요했다고 보고합니다. 우리는 이러한 모든 사이트를 수정한 다음 다시 수정해야 하는 것을 원하지 않았습니다."

결빙/동결 비에 대한 군사 표준 810F 섹션 521.2에 따라 Clipper 팀은 개선된 풍속계를 위한 3개의 프로토타입 성능을 분석하기 위해 3회의 실험실 테스트를 지시했습니다. 첫 번째 새 프로토타입은 시뮬레이션된 겨울 조건으로 인해 얼음이 축적되어 풍속계가 빠르게 고장났기 때문에 즉시 거부되었습니다. 두 번째 프로토타입도 마침내 세 번째 버전이 실험실의 극한 기후 조건을 견디기 전에 실패했습니다.

테스트가 완료되면 팀은 실행 계획을 만들었습니다. 계획 목표는 2010년 3월 30일까지 전국에 있는 405개의 터빈 각각에 있는 모든 풍속계를 새로 설계된 버전으로 교체하는 것이었습니다.

개선 확인을 위한 제어
실험실 테스트를 기반으로 한 가열 회로 개선 외에도 몇 가지 다른 제어 기능이 도입되었습니다.

<울>

판매자는 3일간의 난방 시스템 연소 테스트를 통해 제품을 100% 검사합니다. 이렇게 하면 결함이 있는 제품이 배송되지 않습니다.

모든 풍속계는 기능을 검증하기 위해 제조 시설의 터빈 제어 장치로 테스트됩니다.

새로운 풍속계 디자인은 또한 정션 박스에 한 방향으로만 연결할 수 있는 커넥터를 통합하여 현장에서 잘못된 배선을 제거합니다.

배선은 커넥터를 설치하는 작업자를 위해 색상으로 구분됩니다.

대자연에 맞서는 새로운 디자인
현장 테스트가 2008-2009년 겨울 늦게 시작되는 동안 Clipper는 개선 계획의 효과를 확인하기 위해 테스트를 2009-2010년 겨울로 이월하는 것이 중요하다는 것을 깨달았습니다. 다시 한 번, 대자연은 시속 40~50마일의 바람, 0.5인치의 얼음, 4~8인치의 눈, 영하 15도 이하의 기온이 다양한 지역에서 보고됨에 따라 겨울 트릭의 전체 가방을 던져 협력했습니다. 풍력 발전 단지.

이러한 조건에도 불구하고 Clipper는 1.6%의 고장률로 2개의 기상 관련 풍속계 문제만 기록했습니다. Clipper는 곧 두 가지 오류가 공급업체 조립 팀 문제로 인해 발생했으며 RCA 프로젝트에서 생성된 개선 사항과 직접적인 관련이 없다는 것을 발견했습니다. 개선 및 제어가 확인되면서 RCA 프로젝트가 공식적으로 종료되었습니다.

RCA 팀은 기상 관련 고장을 줄이기 위한 개선 단계에 대한 프레젠테이션을 통해 DMAIC 프로세스 전반에 걸쳐 터빈 고객에게 정보를 제공했습니다. 팀원들은 주요 고객과 함께 전체 DMAIC 프로세스를 살펴보고 근본 원인을 파악한 방법과 시정 조치를 시행할 계획에 대해 설명했습니다. Sennett는 Clipper의 많은 고객이 식스 시그마 도구에 익숙하기 때문에 RCA 프로세스가 그들이 보고 싶어하는 문제 해결 유형이라고 덧붙였습니다.

"이 프로세스는 (고객) 우리가 근본 원인을 찾는 데 시간을 할애하고 훈련된 사람들을 사용하여 처음부터 올바른 방법으로 [시정 조치]를 수행하고 있다는 것을 알기 때문에 고객 만족에 도움이 됩니다."라고 Sennett가 말했습니다.

이 RCA 프로젝트의 혜택을 받은 것은 외부 고객만이 아니었습니다. 아이오와주 Cedar Rapids 시설에서 터빈을 제어하는 ​​Clipper의 원격 모니터링 파견 센터의 직원은 악천후 동안 더 적은 수의 터빈에 주의를 기울여야 하기 때문에 작업량이 감소하는 것을 보았습니다.

Sennett은 이 RCA 프로젝트와 그 뒤를 이은 다른 프로젝트가 Clipper의 직원들이 보다 능동적으로 생각하고 문제가 함대 전체에 문제가 되기 전에 해결하는 데 도움이 된다고 믿습니다.

Sennett는 "우리의 목표는 보다 예방적이며 실패가 시작되기 전에 상황을 살펴보는 것입니다. 식스 시그마 프로세스를 사용하면 구현 전에 초기에 결함을 더 잘 설계할 수 있습니다."라고 말했습니다.

품질 문화 구축
Trueg와 Sennett는 모두 내부 테스트 및 회사의 공급업체 기반 확장과 같은 주요 문제에 눈을 뜨게 한 이 RCA 프로젝트를 높이 평가합니다. 이 개선 프로젝트의 결과로 Clipper는 단일 소싱으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 문제를 방지하기 위해 새로운 공급업체를 도입하는 계획을 세웠습니다.

"또한 여기 제조 현장에서 테스트를 개발했습니다. 따라서 품질 문제가 있는 경우 잠재적으로 고장을 일으키거나 교체 부품이 필요한 무언가를 현장에 보내기 전에 테스트할 수 있습니다."라고 Trueg가 말했습니다.

Sennett는 일부 팀원이 처음에는 DMAIC 프로세스에 회의적이었지만 구조화된 프로세스가 없으면 사람들이 문제와 관련 없는 불필요한 데이터를 수집하는 경향이 있음을 인식하여 각 단계에 시간을 들이는 것의 중요성을 빠르게 배웠다고 말했습니다. 몇몇 팀원들은 이 프로젝트를 진행하면서 프로세스 개선에 대한 더 많은 정보를 얻고자 하는 관심을 갖게 되었고 추가 교육과 Six Sigma 그린벨트 인증을 받을 수 있는 기회를 요청하게 되었습니다.

Trueg는 RCA 팀에서 근무한 후 Clipper 직원의 변화에 ​​놀랐습니다. "데이터를 통한 문제 해결에 대한 태도와 초점은 Clipper 문화의 강력한 부분입니다."

추가 정보:

<울>

Sennett와 Trueg는 프로세스 개선 활동을 안내하기 위해 Michael L. George, David Rowlands, Mark Price 및 John Maxey의 The Lean Six Sigma Pocket Toolbook, Lloyd Jaisingh의 Statistics for Utterly Confused의 책을 추천합니다.

근본 원인 분석 및 식스 시그마에 대한 추가 리소스를 찾으려면 www.asq.org/knowledgecenter의 지식 센터를 방문하십시오.

저자 소개
Janet Jacobsen은 품질 및 규정 준수 주제를 전문으로 하는 프리랜서 작가입니다. Drake University를 졸업한 그녀는 Iowa 주 Cedar Rapids에 거주하고 있습니다. 이 기사는 American Society for Quality(ASQ, www.asq.org)에서 제공했습니다.