대형 광산 운영을 위한 다중 기술 상태 모니터링 마스터하기

대형 광산 운영에서 다중 기술 상태 모니터링 프로그램을 관리하는 것은 이미 복잡한 유지보수 전략에 상태 모니터링 개념을 통합하는 데 필요한 문화적 변화가 요구되어 어려운 과제였습니다.

주요 과제 중 하나는 숙련된 유지보수 인력의 초점을 고장까지 운전(run-to-failure) 마인드셋에서 선제적 마인드셋으로 전환하는 것이었습니다.

또 다른 주요 과제는 새로운 업무 관행을 현재 워크플로 모델에 통합하는 것이었는데, 이 모델은 밀린 유지보수 항목에 큰 비중을 두지 않았습니다.

마지막으로, 감독자와 경영진에게 이것이 올바른 선택인 이유를 설득하는 것이 가장 어려운 과제 중 하나임이 입증되었습니다.

하지만 1년도 채 안 되어 극적인 결과가 실현되고 있습니다. 상태 모니터링 통계가 올바른 방향으로 추세하면서 유지보수 비용도 급격히 변화하고 있습니다.

초과 근무가 줄었고, 비계획 가동 중단이 크게 감소했습니다. 가장 좋은 점은 인력이 기계를 고치는 것에서 문제를 고치는 것으로 점점 더 집중하고 있다는 것입니다.

다중 기술 상태 모니터링 사례 연구

포 코너스 마인(Four Corners Mine)은 플로리다 주 레이클랜드(Lakeland) 남쪽 25마일에 위치한 대규모 노천 광산입니다. 포 코너스는 세계 13위 인산 비료 생산업체인 모자이크 코퍼레이션(The Mosaic Corporation)의 6개 광산 중 하나입니다. 포 코너스 마인은 연간 약 650만 톤의 인산암을 생산합니다. 광산에는 세 가지 구분된 영역이 있습니다:

• 드래그라인 운영: 전기 드래그라인으로 광물 채굴. 평균 50입방야드급 6대 운영.

• 필드 펌핑 시스템: 82대의 대형 2,000마력 펌프로 드래그라인에서 플로트 플랜트로 미가공 인산암(매트릭스) 이송. 약 70마일의 20인치·22인치 파이프.

• 플로트 플랜트: 수많은 컨베이어, 진동 스크린, 펌프, 로그 와셔로 인산암 세척과 잔해·불순물 분리.

전체 시설에 총 775대의 회전 장비가 있습니다. 포 코너스 마인에는 270명의 직원이 있으며, 그중 110명이 유지보수 부서 소속입니다.

포 코너스 마인은 3월에 다중 기술 상태 모니터링 프로그램 구현을 시작해 그 이후 매우 극적인 변화를 경험했습니다.

과제 이해

프로세스를 완전히 정착시키는 데에는 여전히 여러 큰 과제가 있습니다. 한 명 이상의 사람이 관여하는 모든 프로세스에서 사람 간의 관계가 지속적 성공에 중요한 역할을 합니다.

각 개인은 타인에 대한 신뢰 수준을 개발해야 하고, 그룹으로서 통합된 목적의식을 개발해야 합니다. 자격을 갖춘 인력 발굴과 유지도 큰 과제입니다.

광산 환경에서 일하고 싶은 상태 모니터링 인력 중 경험이 있는 사람은 매우 구하기 어렵습니다. 모두가 매일 함께 일하기 시작하면서 태도와 성격이 그룹의 효과성과 효율성에 주요 역할을 하기 시작합니다. 이 모든 기술 인력이 일하고 협력하게 유지하는 것은 어려운 과제일 수 있습니다.

핵심 과제 중 하나는 유지보수 그룹과 상태 모니터링 그룹 간 프로세스 이해를 개발하는 것입니다. 유지보수 인력은 상태 모니터링 프로세스를 이해해야 하고, 상태 모니터링 인력은 유지보수 프로세스를 이해해야 합니다.

각자가 상대방의 프로세스와 자신이 그 프로세스에서 어디에 적합한지를 완전히 파악하지 못하면 어떤 종류의 전진 모멘텀도 시작하기 어렵습니다.

마지막으로, 내부 그룹 정치가 전체 프로세스의 개선을 꺾는 큰 역할을 할 수 있습니다. 공로를 인정하지 않는 개인이 있으면 감정이 상할 수 있습니다. 반면, 변화 프로세스 리더들이 자주 칭찬하고 인정하면 모두가 가치 있다고 느껴 더 열심히 전진하게 됩니다.

성공에 대한 열망

어떤 프로세스의 성공에서 또 다른 핵심 역할은 강한 성공 열망입니다. 이는 포 코너스 마인에서 쉽게 볼 수 있습니다. 유지보수 매니저가 프로그램을 매일 굴러가게 하는 촉매제입니다. 매니저의 상태 모니터링에 대한 태도가 전체 유지보수 부서의 초점을 유지시킵니다.

유지보수 매니저 위, 기업 사무실에서도 프로그램 성공에 대한 열망이 보입니다. 상태 모니터링 프로그램의 혜택이 플로리다 중부 모자이크 운영의 전반적 재무 전략에 통합되었습니다. 프로그램은 안전, 비용, 가용성 영역에서 결과를 낼 것으로 기대됩니다.

안전 조치는 초과 근무와 콜아웃(call-out) 작업 감소로 영향을 받았습니다. 장인 인력이 계획된 생산 교대 중 고장 난 장비로 야간 호출되는 일이 줄면 부상 가능성도 줄어듭니다.

작업 시작 전 문제의 정확한 본질이 식별되면 장인들이 불필요한 시간과 노력을 문제 찾기에 쓰지 않아도 되어 부상 가능성이 줄어듭니다.

문제를 조기에 식별하고 추가 손상 전 교정함으로써 전체 수리 비용이 감소합니다. 이 모든 것이 비계획 가동 중단 감소, 즉 기계 가용성 증가로 합산됩니다.

그림 1. 기술 대 자산 순위 그래프.

다중 기술 프로그램

포 코너스 마인은 초기에 가능한 많은 상태 모니터링 기술을 채택해 자산의 실제 고장 모드 식별 가능성을 최대화하기로 결정했습니다.

진동 분석, 접촉 초음파 방출, 오일 분석, 기계적 적외선 열화상이 회전 기계 결함 식별에 선택되었습니다. 모터 회로 분석과 전기적 적외선 열화상이 전기 모터와 관련 개폐 장비의 고장 모드 식별에 선택되었습니다. 그림 1의 기술별 커버리지 비율 참조.

최고 가용 기술

모자이크 컴퍼니(The Mosaic Company)도 초기에 최고 가용 기술 투자가 최상의 결과를 보장할 것이라 판단했습니다. CSI 2130을 진동 분석 플랫폼으로 선택. 미크론(Mikron) 적외선 카메라를 열화상용으로 선택. UE 시스템즈 10,000을 접촉·공중 초음파 분석용으로 선택. 유서 깊은 PdMA MCE/Emax를 모터 회로 분석기로 선택.

그림 2. 통합 상태 보고서

웹 기반 보고

웹 기반 보고 플랫폼으로 모든 상태 모니터링 기술의 결과를 모자이크 인원에게 전달합니다. 웹 기반 보고 도구를 선택한 여러 이유:

• 고객 컴퓨터에 소프트웨어 설치 불필요
• 월드 와이드 웹 접근 가능한 모든 컴퓨터에서 접근 가능
• 다른 기술용 특정 하드웨어나 소프트웨어 플랫폼에 제한되지 않음
• 기술 추가/제거 시 쉽게 확장 가능

모자이크는 모든 수준의 감독자가 기계 결함 식별과 제거에 참여하길 원합니다. 결과적으로 모두 소프트웨어에 접근 가능합니다. 그림 2는 주어진 영역에서 식별된 모든 문제를 요약하는 보고서 예시입니다.

통합 워크플로

완전히 통합된 워크플로 모델이란 모자이크 인원과 얼라이드 신뢰성(Allied Reliability) 인원이 작업 식별과 완수에 동등한 소유권을 갖는 것으로 정의됩니다. 그림 3은 프로세스의 어느 부분에 누가 책임 있는지 빠르게 식별하도록 색상으로 구분된 워크플로 모델입니다. 이 통합 워크플로가 다음 혜택을 제공하기로 결정되었습니다:

• 모자이크와 얼라이드가 매일 상호작용
• 모자이크 인원이 프로세스 특정 부분의 소유권 가짐
• 기술자가 고객에게 문제의 기술적 측면을 알리는 것을 넘어 명확한 권고안 제시
• 최하위 수준 상호작용이 기술자와 장인 모두에게 학습 프로세스 생성
• "사후 확인(Post Check)"이 유지보수 수리 프로세스의 피드백 루프

기술자, 슈퍼바이저, 장인 간 관계… 성공에 필수적.

그림 3. 포 코너스 – 상태 모니터링 워크플로 모델

인력 교육

인력 교육이 프로세스를 지속시킬 중요한 기초 요소임에 동의했습니다. 포 코너스는 모든 유지보수 직원에 대한 P-F 간격 교육(그림 4 참조)에 상당한 노력을 기울이고 있습니다. 또한 기술 친숙화도 주요 주제였습니다.

최전선 슈퍼바이저와 장인들이 다양한 상태 모니터링 기술과 작동 방식을 인식하게 하는 것이 수용성 확보의 핵심 요소로 여겨졌습니다. 신뢰성 엔지니어들이 월간 "런치 앤 런치(lunch and learn)" 세션을 진행해 샌드위치를 먹으며 핵심 프로그램 요소와 기술 시연을 논의합니다.

그림 4. P-F 간격

전담 집중

전담 집중 없이는 목표를 놓치기 쉽습니다. 이를 방지하기 위해 포 코너스는 신뢰성 엔지니어 시간의 상당 부분을 프로세스 감독에 전담시켰습니다.

목표는 유지보수 참여와 인식을 유지하면서 동시에 유지보수 부서와 얼라이드 신뢰성의 결과와 성공을 측정하고 벤치마킹하는 것입니다. 성공은 주간 회의에서 의도적으로 축하하고, 실패는 명확히 식별하고 근본 원인을 제거합니다.

그림 5. MTBF – 모터 고장 (2005)

끊임없는 개선

전체 프로세스는 끊임없는 개선 태도로 가득 차 있어야 하며, 포 코너스에서 그러합니다. 유지보수 매니저는 항상 더 많고 더 나은 결과를 추구합니다. 신뢰성 엔지니어들은 항상 문제의 더 상세한 설명과 근본 원인 제거에 더 집중합니다. 이 초점 유지에 도움을 주기 위해 얼라이드 신뢰성이 월간 다수 측정 보고서를 포 코너스에 제공합니다.

• 전체 및 기술별 레드/옐로/그린 상태 항목 비율
• 구현된 상태 항목 비율
• 생성된 작업 지시서 수
• 경로 준수율
• 구현까지 평균 시간

현실적 측정 지표

다음은 2005년 3월 이후 포 코너스의 끊임없는 개선 태도와 상태 모니터링이 미친 영향을 보여주는 세 그래프입니다.

그림 6. 응급 작업 지시서 (2005)

그림 7. 필드 펌프 베어링 어셈블리 사용