계측신뢰성 확보를 통한 공정능력 향상 삼성코닝㈜ 소 성 신
측정시스템이란 어디까지 일까??? Sensing Area Control Area IMAS 지시유량 확인 정확도±정밀도 ㎥/hr Transmitter S/W - DCS 입력부 A/D Converter 지시부 Filter Time 출력부 Dead Band Controller 4 ~20mA 4 ~20mA Drive Motor 0 ~ 100% Valve Sensing Area Control Area
YOU CAN’T MEASURE, YOU CAN’T CONTROL ! 1. 측정시스템 분석목적 실제 프로세스의 산포를 다루기 위해서 계측 시스템에 의한 산포를 먼저 파악하고 프로세스 산포와 분리한다. 현재 또는 새로운 측정 시스템의 평가 하나 또는 그 이상의 측정 시스템 능력의 비교 조정이나 수리 후의 측정 시스템의 비교 측정오차에 의해 발생하는 변동수준을 파악해서 실제 공정능력을 결정 YOU CAN’T MEASURE, YOU CAN’T CONTROL !
2. 측정시스템분석의 Key !! 차별력 (Discrimination) 정확성 (Accuracy) 치우침 Bias 직선성 Linearity 안정성 Stability 정밀성 (Precision) 반복성 Repeatability 재현성 Reproducibility
2-1. 차별력 - Discrimination 계측시스템이 측정할 수 있는 소수 자리수. 측정 눈금은 제품 스펙이나 프로세스 산포의 10분의 1정도가 되어야 한다. 좋지 않은 차별력 1 2 3 4 5 우수한 차별력 1 2 3 4 5
2-2. 정확성 - Accuracy 치우침(Bias) - 모든 계측치의 평균값과 참값과의 차이 - 양을 나타내는 도구는 일관되게 목표치를 이탈해 있다. - 체계적인 오차나 조정 (offset) 안정성(Stability) 선형성(Linearity) ※ 참 값(Standard) - 이론적으로 올바른 값, 측정표준 - 국제표준 : NIST=KRISS=NPL=PTB=CSIRO=NRLM - 국가표준 : 국가교정기관, 공인시험기관, 공인검사기관, 표준물질인증기관 - 산업표준 : 업체별 교정담당부서
MS= 계측시스템, rpt = 반복성, rpd = 재현성 2-3. 정밀성 - Precision 계측시스템의 총 산포 - 반복해서 얻은 측정값의 자연적인 산포를 측정한 것 반복성 - 동일조건 재현성 - 변한조건 판별지표 – Gage R&R - %R&R : %Contribution - P/T : %Tolerance - No. of Distinct Category MS= 계측시스템, rpt = 반복성, rpd = 재현성
3. 공정능력 구성 요건 Best Set-up 선정 운전 : Set-up 유지 Set-up 결과분석 공정산포 Cpk관리 원료 In-Put 산포 Control Plan 설비 설계 산포 Set-up Sheet P&ID 공정산포 Utility In-Put 산포 Check Sheet 공정산포 Multi_vari Cpk관리 운전 : Set-up 유지 계측기 산포 교정 불확도 S/W+H/W 산포 시스템 불확도 측정산포 Set-up 결과분석 작업자 산포 MSA 계측방법 산포 작업지도서
4. 계측신뢰성 분석 Procedure ①설계도면 확인 ②Mechanism 분석 ④MSA실시 ③핵심인자선정 압력 유량 온도 1port 2port 3port 4port Right Left 5port Pumping L/N Motor Valve Burner Converter DCS IMAS Postioner Psitioner Strainer Regulator OILT2 OILT1 BCOT OP1L OP1R Storage Heating OPOUT OPIN BC1PT ROUT BCTL ①설계도면 확인 ②Mechanism 분석 ④MSA실시 ③핵심인자선정 ⑤Bottle Neck 파악 ⑥개선/표준화 X1- 가열 전/후 Oil 온도 X2 - Pumping 전/후 Oil압력 X3 - Oil Set-up vs. 실사용량 X4 - Port Oil 압력 1port Right Motor Positioner 교체 - Motor Positioner PID 현실화 오일관리 표준 제정 수입검사, 저장Tank청소
4-1. 계측 Mechanism 분석 첨가제 Heating (Steam) 유조차 저 장 #A Tank 1차 Pumping 2차 ■ 첨가제 혼합 비율은 ? 8000:1 ■ 어디에서 혼합하나? 유조차에서 ■ 첨가제가 오일과 반응하지 않을까? 첨가제Lot관리는? ■ 왜 첨가제를 넣지? SOx와 Nox 저감? 넣기전/후 TMS Data 비교 ■ 첨가제가 Burner Tip 막힘 원인제공자? ■ Pumping 압력은? Spec : 30±5㎏f/㎠, 실 제 : 36 ■ 30㎏f/㎠까지 승압 이유? 완전 연소를 위해... ■ Port별 공급압력은? Spec :20±3㎏/㎠, 실 제 : 1P-26, 2P-28, 3P-23, 4P-17 ■ Main Oil공급량은? ■ 각Port별 Oil사용량은? ■ Main Oil공급량 ＝ Σ(Port별 Oil사용량) ■ Pumping 압력은? Spec’ :8㎏/㎠, 실제 8㎏/㎠ 첨가제 Heating (Steam) Converter DVM Valve DCS 온도 온도 압력 유량 압력 L/N Motor 유조차 저 장 #A Tank 1차 Pumping 2차 Heating 2차 Pumping 1port 2port 온도 저 장 #C Tank 1차 Pumping Valve 3port 유량 압력 L/N Motor Drive Motor 4port ■ Tank내 Oil의 온도는? 85~90℃ ■ Tank내 Oil의 성분은 검사하는가? × ■ Tank내 Oil의 재고량은 일정한가? × Indicator Converter 수동 Set-up 공정용 Steam Indicator ■ 유조차는 몇 ℃의 Oil을 저장Tank에 공급? 65~67℃ ■ 어느 Tank에 보충하는가? → A,C중 재고가 부족한 Tank ■ 수입검사를 하는가? → Lot간 산포 확인을 위한 시험성적서 Left Motor Positioner DCS Right Motor Positioner ■ 가열된 Oil의 온도는 ? Spec’:100℃±5℃, 실제:103℃ ■ 스팀 공급압력 4㎏/㎠(포화증가 온도 151 ℃) → 151℃정도여야 Oil 온도가 103 ℃인가? ■ 가열 이유? 적정 점도 → 연소 효율향상 ■ 사용(85~95℃)도중 유조차(65~67℃)가 오일을 보충하는 경우, 1차 온도가 변하므로, 2차 가열온도의 변화를 막기위해 취하는 조치는? Steam 압력 Control? Auto & Manual로 가능 ■ Tank에 저장된 Oil 성분＝ 최종 공급되는 Oil 성분? → 최종Oil의 공급량 산포? 제어정밀도 5ℓ,→ ±1ℓ 타공정도 L/N Drive Motor System제어 ■ Tank에 저장된 Oil Particle＝ 최종 공급되는 Oil Particle ? → Burner Tip 막힘 원인제공 가능성은? → Burner Tip 교체/청소 주기? 교체:30일,청소:2회/조
4-2. 계측시스템 구성도 확인 1~5vDC DVM KONICS KN-2210 50512027 TIO-0019 FIC 23CA501 4 ~ 20mADC 23CA503 AC110v On-off Slide-wire/0~1kΩ Motor Positioner SHIMADEN EM1000 108910026 DCS Moniter 지 시 Control Block Peer Way 통신 0~30mvDC #41 Rear Ave' S-type T/C 3A Converter KN-6100 50502506 TIO-0167 3B 3BS 470Ω 220Ω 330Ω
4-3. 관리대상 계측시스템 List_up
4-4. 단위 계측기 정기 교정검사
4-5. 계측시스템 정기 점검 실시
4-6. MSA – 중심치/산포 비교 ■ Right측 유량 계측시스템 점검/교정 432 GAS 1port 유량 ■ 중심 비교(Set-up 439㎥/hr) Left/Right 7㎥/hr 상향조정 필요 ■ 분산 비교 Right Firing시 산포가 큼 GAS 1port 압력 ■ 중심 비교 Left를 3㎏f 상향조정 필요 ■ 분산 비교 Right산포 ＝ Left산포 ■ Right측 유량 계측시스템 점검/교정 - 유량 T/R, Converter, Motor Positioner, L/N Drive Motor, Valve - Motor Positioner Out-put 안정도, PID제어변수 ■ Left측 압력 T/R 점검/교정
4-7. 개선효과 파악 – 일간 평균 Glass Loss 분 류 C/R후(개선 전) 1차 개선 2차 개선 개선 후 기 간 02/8/11~02/11/30 02/12/1~03/1/31 2/1~3/8 3/9~4/18 평균 G/L 18.0% 17.4% 16.6% 14.3% St_Dev 1.7% 1.6% 1.5% 1.1%
5. 계측시스템의 감사조건 문서화된 검사 / 계측 방법인가 ? 세부적인 프로세스 맵이 마련되어 있는가? 구체적인 계측시스템과 계측셋팅이 설정되어 있는가? 훈련 및 인증을 받은 작업자가 있는가 ? 계측 보정은 적당한 때에 스케줄에 따라 실시되는가 ? 정확성을 추적하는가? R&R을 추적하는가? 치우침을 추적하는가? 직선성을 추적하는가? 차별력을 추적하는가? 납품업자나 고객과 적합한 상관관계가 있는가 ?
6.반드시 관리되어야 할 항목 계측기의 종류, 제작회사정보, 구입일, 구입가격 측정범위, 측정단위, 정확도 사용위치, 보관위치 교정절차서 문서번호 현상태 : 이용가능, 불출, 파손, 수리중, 교정중, 폐기 계측기 이력, 교정주기, R&R 평가주기 R&R 평가절차서 문서번호 과거 R&R 평가를 위한 측정데이터 및 평가결과 Model Number, Serial Number 소유자 : 회사, 개인, 임차
7. 향후 측정산포 개선을 위한 방향 Measurement Variation 작업표준 설비표준 설계표준 Equipment Work Methods Ease of Data Entry Operator Training Mechanical instability Calibration Frequency Wear Maintenance Standard Electrical instability Sufficient Work Time Standard Procedures Algorithm instability Operator Technique Measurement Variation Calibration Uncertainty Humidity Degradation of Chemicals Cleanliness In-homogeneities Vibration Sample Integrity Line Voltage Variation Diluent Variation Temperature Fluctuation Materials Environment 계측표준 설비관리표준
The Building Blocks of Mutual Recognition Agreement REGULATORY MRAS Product Certification Product Certification Accreditation System Accreditation System VOLUNTARY MRAS Quality System Certification Quality System Certification Inspection, Testing, Calibration Inspection, Testing, Calibration National Measurement System National Measurement System International Equivalence (Comparability) Country A Country B The Building Blocks of Mutual Recognition Agreement