AGV(무인 운반 시스템)가 제조업 생산성을 높이다

전세계적으로 선도적인 PCB(인쇄회로기판) 제조업 공장에는 생산에 이용되는 재료를 긴 경로를 이동하면서 층을 오르내리기도 하고 롤러 셔터와 보안 출입구를 지나야 한다. 이전에는 직원들이 카트를 이용하여 재료를 옮겼지만 이제는 AGV가 이를 대신한다.

페터 켐프트너(Peter Kemptner): PeterKemptnerMachtMarketing 대표

산업 자동화, 전기 이동성, 무인 이동성, 통신, 의료 분야를 막론하고 여러 분야에서 네트워킹과 디지털화가 진행되고 있다. 이를 위한 전제 조건으로 강력한 성능의 서버와 스토리지 시스템이 필요하다. 한편으로 사물 인터넷을 형성해야 할 모든 사물에 소형화된 컴퓨터 시스템과 전자 장치가 포함된다. 이 모든 전자 시스템의 핵심을 형성하는 것이 바로 PCB이다. PCB는 전자 구성품의 핵심을 이루며 여러 부품들이 장애 없이 작동할 수 있도록 연결한다.

두 개 레벨에 걸친 긴 경로

PCB 제조에서 핵심 공정은 유압 프레스를 이용하여 최대 32개 층을 하나의 조밀한 조립품으로 압축하는 것이다. 이 코어 레이어는 이전에 PCB 제조사의 본사가 있는 공장 두 곳에서 분리되어 생산되었지만 이제는 한 곳에서만 이루어진다. 프레스가 두 공장의 요건을 커버할 만큼 우수해졌기 때문인데, 넓은 공장에서 한 곳에 집중하면서 코어 레이어가 긴 거리를 이동해야 했다. 패키지 별로 자체적인 매거진에 담겨 운반 카트에 적재되는 곳에서 프레스가 작업하는 현장까지는 약 230m의 거리가 되었다. 또한 2개의 스테이션은 서로 다른 층에 위치하고 있어, 인력 투입과 공정 안전 측면에서 매우 불리한 상황이었다. 직원들이 완성된 제품을 확인하고 이를 카트로 운반해야 했고, 운반 절차 중인 20분은 완제품 검사와 생산 활동이 감시되지 않는 생산성 하락의 요인이 되었다.

생산 시간과 동시적으로 운반하다

AGV가 장애물을 감지하고 경우에 따라 정지할 수 있도록 효율적인 안전기술을 갖췄다.

긴 거리로 인해 고정적으로 설치된 공급 시스템은 적합하지 않았고, 제품으로 가득 찬 매거진 운반은 기존 통로로 이용해야 했다. 이에 이 PCB 제조사는 해외의 자매 회사에서 오스트리아 DS Automotion의 무인 운반 시스템에 대해 긍정적인 경험이 있었다는 것을 알게 되었다. 이는 생산 시간과 동시 운반의 요건을 충족하고 생산성을 높일 수 있다는 의미였다. 이전에 적합한 솔루션을 제공하기 위해 다른 사내 물류 어플리케이션 제조사들 외에 Linzer AGV 전문업체를 의뢰 했을 때에도 층이 다른 문제는 해결되지 않았었다. 유일한 방법은 사람들이 지나가거나 사람이 운전하는 포트리프트가 통로로 사용하는 엘리베이터였다.

„당시 우리는 최대 약 100kg의 하중을 감당하는 소형 클래스의 무인 운반 차량 Sally를 소개했습니다. 이 차량은 인더스트리 4.0이라는 도전 과제에서 다양한 기계와 작업 스테이션 사이에서 유연한 연결 요소의 역할을 하도록 만들어졌습니다.“ (에바 헤르텔 무르가, DS Automotion 제품 매니저)  콤팩트한 유닛 Sally는 이러한 운반작업에 적합하였다. 그 크기가 자재 운반 요건에 잘 맞았고 복도에서 사용할 수 있으며, 이동하는 차량이 있으면 우회가 가능하여 사람과 다른 차량과도 함께 사용할 수 있다. 이 차량은 안전기술이 탑재되어 충돌을 예방하고 장애물 앞에서 정지하도록 프로그램이 되어 있었다. Sally는 Slam(자신의 위치를 계측하며 주변 지도를 작성하는 기술)을 통한 건물 윤곽을 바탕으로 이동하기 때문에 추가의 장착물 없이 긴 거리를 이동할 수 있으며, 표준 롤러 셔터를 열거나 엘리베이터를 요청할 수 있는 기능이 탑재되었다.

중요한 자동화 단계

AGV가 엘리베이터에서 완전히 내릴 때까지 다른 AGV는 측면에서 기다리다 엘리베이터로 이동한다.

Sally가 메카트로닉 인터페이스를 이용하여 다양한 운반작업에 적용할 수 있다는 점도 프로세스 개발자들의 요건에 부응했다. „이 차량은 고정된 운반 시스템에 직접 도킹하기 위해 롤러 컨베이어와 커플링을 갖추었습니다. 정확한 위치 결정을 위해 바닥의 자석을 이용합니다.“ (에바 헤르텔)

로딩 또는 언로딩 후 주행 명령은 이송 스테이션의 조작 단말기를 통해 이루어진다. 이 PCB제조사는 DS Automotion이 전자동 자재 운반 솔루션을 제공할 수 있음에도 높은 수준의 자동화를 선택하지 않았다. 프로세스 개발자들은 이어지는 다음 단계에 자신들의 경험을 접목하기 위해 새로운 단계에 천천히 접근하고자 하였다. 프로세스 개발자들은 회사 안에 많은 유사한 운반 업무들이 있음에도 불구하고, Sally 3 대와 수동 운반 수단을 이용하여 코어 레이어를 프레스로 운반하도록 하였다.

컨트롤 시스템 DS Navios Freeguide는 고객의 컴퓨터에 설치되었다. 이 컨트롤 시스템은 두 개 층을 이동하는 코스에서 엘리베이터를 호출하기 위해, 버스 커플러를 이용하여 리프트 컨트롤러와 연결된다. Sally 하나가 리프트를 타면 다른 하나는 측면에서 기다리고, 하차를 마치면 다시 이동하게 된다. 엘리베이터와의 통신은 엘리베이터 제조사와 협의하고 소프트웨어 측면에서 여러 롤러 셔터와 방화 도어를 취급하는데 작동개시까지 수 주 밖에 걸리지 않았다.

확장 사전 프로그래밍

공장 입구에는 보안을 위한 출입 차단장치가 있다. 하지만 AGV는 이를 통과하기 위해 차단장치와 통신한다.

이런 과정에서도 변화가 계속해서 일어나기 때문에, 무인 운반차량이 작동을 개시한 지 얼마 되지 않아 수정이 필요했다. 공장의 보안을 높이고 권한이 없는 인력과 위험한 구역으로 출입을 막기 위해 차단장치를 설치하였다. 하지만 Sally도 이 차단장치를 지나야 했고, 출입 차단장치와의 통신이 필요했다.

일련의 과정에서 이 무인 운반 시스템은 고객을 만족시키고, 최근 시스템 확장을 위한 절차에 들어 갔다. 첫 번째 단계에서 압축된 PCB를 2개의 다른 가공 스테이션으로 운반하던 것을 기존 시스템에 통합하였다. 대략 200m의 구간과 다른 층의 두 번째 리프트가 확장되었다. 이 과정에서 롤러 컨베이어 구간도 통합되었다. 이제 이 롤러 컨베이어로 로딩과 언로딩 스테이션에서 자재 이송이 가능하다. 이어지는 다음 단계에서는 하중이 있는 제품을 다루는 큰 차량을 포함하게 될 것이다. „DS Navios Freeguide는 다양한 차량을 AGV 시스템에 통합할 수 있고, 이러한 요구 사항을 기존 시스템에 매핑할 수 있습니다.“(에바 헤르텔 무르가)