개요
타타 스틸(Tata Steel)은 세계 최고의 철강 생산업체 중 하나입니다. 26개국에서 운영되고 있는 이 회사는 연간 3,400만 톤의 철강 생산 능력을 갖추고 있으며, 2021년에는 212억 달러의 매출을 기록했습니다.
타타 스틸은 우수한 환경 정책으로 산업을 운영하여 인도 최초로 ISO14024 기반의 CII Green Pro 인증을 받은 철강 제조업체입니다. 회사의 엔지니어들은 석회석 처리 시설의 효율성을 개선하기 위해 노력했으며 시뮬레이션 모델링을 사용하여 가능성을 확인했습니다. 그 결과 기계 작동 시간을 줄이고 비용을 절감했습니다.
문제
석회는 LD(린츠-도나비츠) 제강 공정에서 사용되는 가장 중요한 플럭스입니다. LD 공정은 엄격한 품질 관리와 안정적인 석회 공급을 요구하며, 이 때문에 타타 스틸은 석회 공장을 지속적으로 운영해야 합니다. 회사는 효율성을 높일 수 있다고 생각했고 석회 공장 중 하나에서 공정 최적화 프로젝트를 시작했습니다. 이 공장에는 생석회를 생산하기 위해 석회석을 하소하는 9개의 가마가 있었습니다. 석회석이 도착한 후 석회 가마에서 소성되기까지, 전체 석회석 운반 회로를 따라 진행되는 공정을 분석했습니다.
공장에서 석회석은 티플러(화차를 회전시켜 적재물을 비우는 장치)에 실려 컨베이어 벨트를 통해 1차 선별장으로 보내진 후 2중 데커 선별 공정을 거쳤습니다. 선별 작업 후 재료는 스토리지 빈으로 옮겨진 뒤 다시 서지 빈으로 옮겨졌습니다. 서지 빈에서 다시 단일 데커 선별 공정을 거쳐 계량 호퍼(Weigh Hopper)로 옮겨졌습니다. 스킵 버킷을 사용하여 재료를 위에서 가마로 떨어뜨렸습니다.
엔지니어들은 공급 회로가 충분히 활용되지 않으며 이를 계속해서 작동시킬 필요가 없다고 생각했습니다. 그에 따라 가동 시간을 줄일 뿐 아니라 공급 회로의 활용도를 극대화하기 위해 석회석 회수를 최적화하고 더 나은 일정을 수립하는 것이 목표가 되었습니다.
해결책
타타 스틸 엔지니어들은 다양한 가정 시나리오를 테스트하고 석회석 공급 회로의 활용을 이해하기 위한 모델을 개발했습니다.
시나리오 1
현장의 평균 현재 생산량은 공장 데이터에서 계산되어 시뮬레이션 모델에 입력되었으며, 이는 몇 가지 통찰력을 제공했습니다. 현재 속도로의 생산량은 단 한 번의 회수 교대로 쉽게 소화할 수 있었습니다. 모든 빈은 20%에서 100%의 용량을 유지하며, 야적장에서 스토리지 빈 회로까지 운영하는 것은 매일 한 번만의 교대로 충분했습니다.
시나리오 2
다음 시뮬레이션 실험의 목적은 회로의 병목 현상을 찾는 것이었습니다. 애니로직의 모델링은 빈 2의 용량과 WF(Weigh Feeder: 계량 피더) 3과 4가 공급 회로의 병목 현상의 원인이라는 것을 확인하는 데 도움이 되었습니다.
시나리오 3
또한 모델 개발자들은 서지 빈의 회로 제약 및 활용도와 관련하여 가능한 최대 생산량을 결정하길 원했습니다.
빈 2의 재고를 사용 가능한 서지 빈들에 옮길 수 있었으며, 이로써 빈 2는 더 이상 제약 조건이 되지 않았습니다. 이것은 교대 근무가 시작될 때 서지 빈에 여유 공간이 있는지에 달려 있었습니다. 그 결과 생산량은 증가했지만 서지 빈의 적재 용량으로는 6시간 동안의 생산만이 가능했습니다. 그 후, 빈들은 다시 채워져야 했습니다.
시나리오 4
모델을 사용한 완충 재고 분석을 통해 공장은 빈 2, 빈 3 및 빈 4에서 유지해야 하는 최소 재고 수준을 얻을 수 있었습니다.
회사가 초기 재고에 대해 최소 400톤 용량의 서지 빈을 활용하는 경우 빈 2의 제약 조건은 가마 1-6에 더 이상 문제 되지 않았습니다. 이 경우 가마 1-6에서 전체 용량을 생산하는 것이 가능할 것입니다.
가마 7-9에서 생산하기 위한 충분한 완충 재고는 2교대로 유지될 수 있었습니다. 그러나 고장이 발생할 경우를 대비해 가마 1-6에서의 생산을 2교대로 하기에는 빈에 있는 최소 가용 재고가 충분하지 않았습니다.
시나리오 5
타타 스틸의 엔지니어들은 회로의 완충 재고를 이해하고 충분한 수준을 결정하기 위해 일정을 테스트했습니다. 그들은 일일 생산 운영을 위한 최적의 전략을 개발했습니다.
스토리지 빈에서 서지 빈으로의 운송은 8시간과 6시간의 두 기간 내에 수행될 수 있었습니다. 그런 다음 하루에 10시간 동안 이 회로 운영을 중단하여 전력을 절약할 수 있었습니다.
결과
애니로직을 사용한 시뮬레이션은 타타 스틸이 공급 회로의 활용도를 극대화하는 데 도움이 되었습니다. 모델링 덕분에 그들은 5가지 실험을 수행하여 기계 작동 시간을 줄이고 전기 관련 비용을 절감할 수 있는 유리한 공장 운영 일정을 개발했습니다. 이후 전문가들은 전력 소비 절감액과 일일 비용 절감액을 계산했습니다.
2021 애니로직 컨퍼런스1에서 타타 스틸이 발표한 이 사례 연구에 대한 동영상을 시청해보세요.
