NC 시뮬레이션을 통해 네트워크화된 생산

CNC 제조사들은 여러 경쟁에서 자신의 위치를 확보하기 위해, 연속적이고 네트워크화된 생산 프로세스를 적용하고 있다. 물리적세계와 가상세계를 서로 연결하기 위한 시뮬레이션 기술이 결정적인 요소를 제공하고 있다.

니콜라 하우프트만(Nicola Hauptmann): Wordfinder 에이전시 에디터

정보기술과 통신기술을 이용한 생산현장에서 인더스트리 4.0은 아직까지는 먼 미래의 일이다. 머시닝 기술분야의 제조업체들은 CNC 가공에서 복잡하고 연속적인 디지털화 문제에 직면해 있다. 기업들은 고객들의 개별주문이 증가하면서, 생산에 유연성이 더욱 필요해졌고, 동시에 경쟁과 비용적 측면에서 지속적인 압박을 받고 있다. 이 프로세스에서 분명한 것은, CAD지원 설계와 CNC 제조 간에 매체 단절이다.

■ CAM 데이터를 바탕으로 생성된 프로그램은 수동으로 신택스 오류가 있는지 점검하고 수정하며, 여러 차례 워크스루를 필요로 한다.

■ 기계조작을 위한 지침이 인쇄매체로 제공되고, 셋업 과정에 시간이 많이 걸리며, 기계는 잠시 생산을 중단해야 한다.

■ 장비 시운전 시 억제된 속도로 작동하여 우려되는 값비싼 공구 충돌을 피할 수 있다.

Festo는 인더스트리 4.0의 의미에서 공장과 프로세스 자동화를 위해 통합된 접근법을 추구하고 있다. 이때 기술, 사람, 교육을 균일하게 적용한다.

보호막으로 둘러싸인 기계에서는 가공공정을 자세히 볼 수 없기 때문에 리스크는 완전히 배제할 수 없다. Festo의 Global Production IT 마르코 메르헤는 문제점을 잘 알고 있었다. “4면의 가공과 5개의 구성요소가 있는 클램핑 타워에는 20개의 공작물이 있습니다. 이 가공물들은 가공영역에서 순차적으로 처리됩니다.“ Festo는 300,000명 이상의 고객에게 자동화 기술을 제공하고 있다. 연간 약 15,000개의 맞춤형 고객 솔루션을 제공하고, 샤른하우젠 공장에서는 인더스트리 4.0 기술을 테스트하고 있다. Festo는 8년 전부터 제조부문에서 “디지털 제조” 프로젝트를 시작하였다. NC 제조업체는 경쟁력을 유지하기 위해 네트워크화된 연속적인 프로세스에서 물리적 설계뿐만 아니라 가상설계와 프로그래밍 그리고 시뮬레이션을 활용할 수 있게 되었다.

가상기계에서 시뮬레이션

시뮬레이션 소프트웨어를 공급하는 Spring Technologies의 Ncsimul Machine는 이러한 요구를 충족하고 있다. 소프트웨어 공급업체들은 지난 몇 년 동안 인더스트리 4.0에서 소프트웨어의 역동적인 발전으로 스마트 팩토리로 가는 길을 제시하였다.

충돌을 방지하고 설치시간을 줄이는 것이 관건이었다. 시뮬레이션을 통해 가상머신에 정확한 공구데이터를 입력하여 충돌을 사전에 방지할 수 있다. 또한 가공 프로그램을 최적화하여 가공시간을 단축할 수 있다. 대규모 생산현장에선 공작물 당 몇 초의 시간이 생산성 증대에 큰 영향을 준다. 고객별 주문을 빠르고 유연하게 구현하기 위해 시뮬레이션을 활용할 수 있다. 긴 셋업 시간을 줄일 수 있고, NC 코드의 수정, 용지인쇄, 수동검사도 필요 없다. 시뮬레이션된 편집 프로그램은 3D 영상을 자동으로 생성한다. 프로그래머와 기계운영자는 컴퓨터와 터치패드를 통해 기계내부의 공구 움직임과 전체 가공절차를 3D 시뮬레이션을 통해 추적할 수 있다. 시간과 비용 그리고 기계 셋업 시 편의성 외에 생산 네트워킹을 위한 전제 조건이 만들어진다. 개별 프로그램과 기계 운영자의 노하우가 디지털화된 형태로 전체 회사의 노하우로 저장되고 공유할 수 있다. “자동으로 생성된 NC 프로그램은 다른 공장이나 납품업체에도 전송할 수 있습니다. 회사 경계를 넘어 전송에 사용할 수 있는 디지털 데이터 허브가 생기는 샘입니다.“ (헤르베르트 쇤레, Spring Technologies 독일어권 지역 총괄 매니저)

가상 기계에서 시뮬레이션을 통해 공구 데이터를 정확하게 입력하면 사전에 충돌을 방지할 수 있다.

Spring Technologies는 최근 시뮬레이션과 더불어 한 번의 클릭으로 기계 변경을 허용하는 ‘Ncsimul4CAM’을 출시하였다. Ncsimul4CAM은 다양한 CAM 시스템의 데이터, NC 코드, APT 데이터와 CL 데이터를 읽을 수 있다. “당사의 소프트웨어는 일종의 변환기입니다. 기존의 NC 프로그램을 외부 포스트 프로세서 없이 새로운 타입의 기계에 자동으로 적용할 수 있습니다.”(헤르베르트 쇤레) 유연한 생산이라는 의미에서 전체 NC기계를 관련된 시스템으로 옮길 수 있다. 아직 다음 단계인 기계 상호간의 자기 조직화까지는 갈 길이 멀다. 하지만 Festo는 좁게 정의된 범위, 즉 두 기계에서 개별생산을 하는 상위 컨트롤 시스템과 프로그램 생성 테스트를 이미 시작하였다.

공구 데이터를 위한 플랫폼

제조업체는 데이터를 공급하는 공구 데이터용 플랫폼으로 시간을 절감할 수 있고, 데이터를 전자기록 형태로 자체시스템에 기록할 수 있다. 충돌이 발생하지 않는 최적화된 머시닝 프로그램의 생성은 정확한 공구 데이터에 의해 좌우된다. 공구 데이터를 확보하는 것은 비교적 복잡한 일이다. 많은 제조업체가 온라인 라이브러리를 보유하고 있지만, 이들 라이브러리는 모두 개별적으로 처리해야 한다. 첫 번째 클라우드 포털을 사용하면 이 작업이 훨씬 수월해진다. 데이터 레코드 자체를 수집하고 관리하는 것은 시간이 많이 드는 일이다. Spring Technologies는 단순하고 지능적인 임포트 기능을 위해 자체 공구 관리시스템을 만들었으며, 제조사를 뛰어넘는 플랫폼으로 이에 대한 해결책을 제공한다.

디지털화는 연속적인 프로세스가 필요하다. NC 시뮬레이션이 이를 위한 초석이 되고 있다.

슈테파니 미헬(Stefanie Michel), C-테크닉스 에디터