인더스트리 4.0과 공구 관리

공작물을 효율적으로 제조하기 위해서는 공정을 포괄하는 정보 교환이 필요하다. 이때 공구 관리가 중요한 역할을 하는데, 공구가 없다면 생산이 중단되기 때문이다.

 안드레아 길후버(Andrea Gillhuber)

 인더스트리 4.0의 기본 조건은 상호 운용성과 통신을 들 수 있다. 포괄적이고 열려 있는 정보 교환 없이 4차 산업 혁명은 실현될 수 없다. 공작물을 효율적으로 제조하려면, 프로세스를 포괄하는 정보 교환이 필수이다. 데이터를 모으고 교환하고 평가해야 하는데, 키워드는 „빅 데이터 분석“이다.

제조 산업에서 프로세스는 에너지 면에서, 경제적인 면에서 그리고 시간적으로 가장 큰 최적화 잠재력을 가지고 있다. 생산성을 높이는 데에는 다양한 접근 포인트가 있다. 설계에서는 공구, 재료 등 개선된 입력 데이터를 통해 계획 단계부터 생산성을 개선할 수 있다. 작업 단계에서는 프로세스 관리 소프트웨어를 통해 기계와 생산 시스템의 가동 정지시간을 최소화할 수 있다. 프로세스가 최적화되면 에너지 소비도 줄어든다. 공회전 과정에서 기계를 정지시키거나 슬립 모드로 전환할 수 있다. 저장은 되어 있지만 효율성 증대 잠재력 차원에서 분석하지 못한 데이터도 무한한 잠재력을 품고 있다.

 소프트웨어를 통한 지원

이론상으로 제조 설비의 최적화 잠재력을 식별하는 것은 어렵지 않다. 하지만 실제로 전체 제품 라이프 사이클을 따라 확장되는 이러한 잠재력을 끌어내는 것은 쉽지 않다. 중소기업들에게는 구체적인 솔루션과 측정 가능한 부가 가치가 중요하다. 프로세스를 자동화하고, 역량을 높이고, 에너지는 절감하고 비용을 낮추면서, 현재 있는 인프라를 단계적으로 개선해야 한다.

이와 관련하여 다양한 프로그램들이 제공되고 있다. 절삭가공에서 소프트웨어는 중요한 역할을 한다. 이 소프트웨어는 제품 주문에서 공작물 설계와 시뮬레이션, 생산과 완성 제품의 납품에 이르는 모든 생산 단계에 통합 관리한다. 가치 창출은 프로세스가 모든 데이터를 전체적으로 관리할 수 있을 때 달성된다. 여기에는 절삭 공구, 시험 수단 및 시험 장비와 같이 제조 중 가공 수단의 모든 데이터가 포함된다.

공구 연결하기

공작물을 효율적으로 제조하려면, 처음부터 공정을 포괄하는 정보 교환이 필요하다. 정보는 고객 주문에서 시작되는데, 제품의 유형과 수량이 파악되고, 납품 기한과 목적지가 정해진다. 주문은 대체로 PLM/CAD 시스템으로 전달되고 이를 근거로 작업이 시작된다. 제조 작업을 효과적으로 계획하려면, 처음부터 공구를 잘 선택해야 한다.

Walter와 같은 유명한 공구 제조사들은 설계 단계에 추후의 공작물 가공을 고려하고 3D 모델과 공구의 매개변수를 제공한다. 원하는 공구를 사용할 수 있는지, 공작기계의 매거진이나 창고를 점검한다. NC 프로그래밍에서는 각 재료에 맞는 공구가 로딩되고, 머시닝 절차가 시뮬레이션되고, 이후 제조가 시작된다. 다양한 제조사들의 공구 관리 소프트웨어가 있다. 이 가운데 하나는 Sandvik 그룹의 자회사이며,절삭 분야의 TDM (Tool Data Management, 공구 데이터 관리) 공급 업체인 TDM Systems이다. 이 TDM 시스템은 다양한 온라인 플랫폼을 위해 개방되어 있으며, 공구 데이터와 제조 데이터를 기록하고 전달한다.

 공구 라이프 사이클 관리

TLM Systems는 TLM (Tool Lifecycle Management, 공구 라이프사이클 관리)프로그램으로 최적의 공구 계획, 공구 제공을 통한 프로세스를 최적화한다. 이 소프트웨어는 계획, 제조의 모든 단계를 포함한다. 소프트웨어는 공구 데이터와 공구 그래픽을 파악하고 CAM 절차와 시뮬레이션 절차를 제공하며, 동시에 이를 공구 사이클에 적용한다. 특히 ERP, PLM 및 MES의 연결 요소로 기능한다. 이 소프트웨어는 기계와 창고의 공구 재고와 상태에 대한 정보도 함께 제공한다. 순환되는 재고와 창고를 체크하여 재고를 효과적으로 줄이고, 제조 상황에 맞추어 주문할 수 있다.

이 소프트웨어는 공작물 설계와 시뮬레이션에 사용하는 모든 공구를 목록으로 정리하고 공구 수명과 상태를 고려하여 집계하고 다음 단계에서 가공 기계를 선택하여 필요한 공구를 제공하고 필요한 공구는 제조사에 주문하고 기록한다.

TLM에는 공구 측정기능이 포함되어 있다. TDM Systems는 사전 설정된 시스템 제조사들과 함께 작업한다. 이 시스템은 측정 절차 시 각각의 완성 공구에 대해 TMD에 저장된 규정 매개변수를 이용하여 실제 값을 측정한다. 실제 생산에서 얻은 값은 계획 공정에 제공하고 기계에 전달된다. 공구 상태의 투명성을 통해 셋업 시간을 단축하고, 기계 다운타임을 최소화할 수 있다.

공구 제조사와의 협업

공구 데이터는 다양한 공구 관리 솔루션을 이용하여 조정 장치에 제공된다.

공구를 지속적으로 사용하고 정기적으로 배치하고 다시 주문하는 일련의 과정에서 소프트웨어의 장점이 발휘된다. 유명 공구 제조사는 고객을 지원하기 위해 TDM Systems과 협력 관계를 맺었다. 이 제조사는 출력 및 조정 시스템을 TDM Systems의 공구 라이프사이클 관리에 연결하고, TDM Systems을 이용하여 물류와 서비스에서 지원하고 TDM 어플리케이션에 인터페이스를 통해 공구 규정 데이터를 교환하고 측정한 실제 공구 데이터를 다시 기록할 수 있다. 고객이 전문적인 공구 관리를 할 수 있도록 돕고 있다.

마팔의 C 파트 c-Com의 라이프사이클 관리 구조

공구 제조사는 TDM Systems와의 협력 외에 SAP 및 다른 파트너들과 함께 C 파트의 자체적인 라이프사이클 관리를 개발하였다. SAP-Hana 클라우드 플랫폼을 기반으로 c-Com과 함께 공구의 효율적 취급 및 공구 관련 데이터를 위한 자체 솔루션을 개발하였고, c-Com의 베타 버전을 지난 해에 AMB박람회에서 소개하였다. 고객과 공급자는 투명하게 정의된 규칙과 액세스 권한을 기반으로 오픈 플랫폼에서 관련된 모든 공구 데이터를 관리하고 공유할 수 있다. 협력을 위한 데이터는 항상 최신 상태이다. 데이터는 플랫폼에서 사용자 수와 상관없이 데이터 오너에 의해 관리된다. 필요한 정보는 언제든지 그리고 모든 장소에서 권한을 가진 사용자에게 제공한다. 이 플랫폼을 이용하여 기업들은 각기 다른 곳에서 제작한 동일한 가공물의 가공 매개변수와 공구 등 자체 환경 내에서 적용된 기술적 솔루션을 비교할 수 있다. 따라서 표준화 및 벤치마킹 전략이 지원되고 재고량과 구매 전략을 최적화할 수 있다. 구매와 생산 간 상호작용 그리고 구매와 납품업체 간 상호 작용을 단순화할 수 있다. 또한 납품업체들은 c-Com을 통해 목적에 부합하는 새로운 서비스를 제공할 수 있다.

인더스트리 4.0과 공구

Coscom의 Tooldirector VM와 기계/디지털 측정 유닛인 조정 장치 간의 네트워킹과 데이터 통신

공구 관리 소프트웨어의 또 다른 제조사로 Coscom이 있다. 이 업체는 제조 공정을 디지털화하면서 자사의 공구 관리 Tooldirector VM 공구 데이터 프로세스에 공구 조정 장치를 통합하였다. 이 NC 프로그래밍에서는 전체 공구 그래프 및 규정 데이터와 같은 공구 사용 매개변수 그리고 절삭 기준점이 형성된다. 절삭 기준점은 사용자에 따라 CAD/CAM 프로그래밍에서 변하는 경우가 많다. CNC 머신에서 공구가 작동하기 위해서는 절삭 기준점의 정확한 위치에 도달해야 한다. 사전 설정 장치에서 실체 측정 절차를 위해 중앙 공구 데이터 뱅크가 공구에 지정된 측정 프로그램 정보와 적절한 스케일 값, 포커싱 값을 제공한다. 모든 매개변수는 구체적인 토탈 공구 정보로서 사전 설정 장치에 전달되어, 공작물을 정확하게 가공할 수 있고, 가상의 기계에서 검토한 시뮬레이션 결과를 실제 머시닝에서 보장할 수 있다.

Coscom의 솔루션에서 Tooldirector VM은 사전 설정 장치의 중앙 데이터 소스의 역할을 한다. LAN을 이용하여 필요한 설정 정보와 측정 정보를 측정장치에 전달한다. 모든 시스템은 주문 절차에서 제품 제조에까지 이르는, 디지털화된 생산으로 정보가 투명하고 효율적으로 유입되게 하는 것이 목적이다. 데이터는 중앙에서 제공되고 관리되며, 데이터 흐름은 보장된다.