장비 교체 시간과 오류를 단축하는 어시스턴스 시스템

과거에 유압 컴포넌트를 제작하려면 밸브 블록의 조립 과정에서 여러 스테이션을 수작업으로 처리했었고, 여기에는 종이로 된 사용 설명서를 이용하였다. 그로 인해 긴 처리 시간과 오류가 많이 발생했다. 따라서 제조 프로세스를 보다 효율적으로 형성하기 위해서는 간단하게 설치할 수 있는 어시스턴스 시스템을 필요했다.

 

말테 짜프(Malte Zapf): Armbruster Engineering GmbH & Co. KG

 

현재 제조 공장들은 자동화에 더 많은 투자를 하고 있다. 독일 ZVEI(전자기술산업 협회)에 따르면 2016년 독일의 자동화 산업은 2.2% 성장하였고 493억 유로의 매출을 달성하였다고 한다. 제품은 소량과 특수 제작 수요가 늘어나고 있어, 업체들에게는 큰 도전 과제가 되고 있다. „어셈블리를 여러 적용 사례에 맞게 구상하였다고 해도, 모델들의 형태와 제조 프로세스가 서로 다른 경우가 많아, 특정 생산을 위한 기계나 시스템을 구매하는 것은 채산성이 없습니다.“(헤닝 포글러, Armbruster Engineering GmbH 대표)

시스템에서 자주 발생하는 장비 교체와 프로그래밍은 대부분 제조사 전문가들을 통해 이루어진다. 이로 인해 기업들의 작동 중지시간이 길어지고, 자신들의 독립성도 결여되었다. 대부분의 제조 공장에서 외부 전문가의 노하우에 의존하다 보니 리스크가 발생하고 비용이 많이 들었다. 이 같은 현상은 자동차 분야는 물론이고 공구 기술, 구동 기술, 의료 기술 등 전 산업 분야에서 발생한다. 지금까지는 제품을 안전하게 수동으로 제작하기 위해 간단하게 취급하고 비용이 저렴한 솔루션이 거의 없었다. ”생산 개수가 작은 경우 생산 설비의 높은 유연성이 중요합니다. 이런 경우 사람이 기계보다 더 우수하고 빠르게 일할 수 있습니다. 그러나 자동화 생산과 비교하면 오류율이 현저히 높게 발생합니다.“(헤닝 포글러)

 

수동 조립은 시간 손실이 많다

어시스턴스 시스템은 대체로 올인원 PC에 나타나는 어시스턴스 소프트웨어와 2D 스캐너 그리고 픽 투 라이트 디스플레이로 구성된다.

고객과 협력하여 드라이브 및 컨트롤 기술을 바로 장착할 수 있는 솔루션을 개발하고 생산하는 Krefelder Fluitronics GmbH에서도 수많은 부품을 부분적으로 수동 조립한다. 밸브 블록 조립에는 크기가 각기 다른 컨트롤 블록을 연간 45,000개 생산하고 그 변종은 200개가 넘는다. 그 가운데 40 여 개의 제품은 생산 개수가 많아 라인 조립을 하기에 적합하다. 새로운 모델들에 대해서는 지금까지 매번 인쇄된 조립 설명서를 사용하였고, 직원들이 제품 교체 전에 설명서를 꼼꼼히 공부해야 했다. 이는 시간을 많이 걸릴 뿐만 아니라 (무리 없이 생산하기까지 평균 대략 일 주일이 걸렸다) 설명을 잘못 이해해서 발생하는 오류를 막지 못했다. 이런 오류는 대부분 품질 검증 단계에서 발견되기 때문에, 다시 분해해야 하는 불합리한 일이 반복되었다. 또한 작업 설명과 분해 조립을 포함하여 평균 1 ~ 3 페이지가 넘는 제품에 대한 작업 계획서를 작성하는 데에도 평균 3 ~ 4주가 걸렸다.      

             결과적으로 설계와 작업을 준비하는 직원들에게는 큰 부담으로 돌아왔다. 주문을 적시에 높은 품질로 실행하는 데에 가치를 두는 기업에게는 이러한 시간 지연이 큰 과제였고 빨리 해결해야 할 문제로 대두되었다. 이런 이유로 Fluitronics GmbH의 생산 엔지니어인 스테판 조르제비치는 밸브 블록 조립과정을 효율적으로 형성하기 위해 일련의 작업 어시스턴스를 찾아나섰다. „Elam 시스템은 이미 15년 전부터 시장에서 구할 수 있었습니다. 이 시스템은 거의 모든 분야를 막론하고 회사의 조건에 맞추어 개별적으로 조정할 수 있으며 언제든지 확장할 수 있는 지능적이고 유연한 조립 플랜트용 어시스턴스 시스템입니다.“ (포글러)

얼마 전까지 Armbruster Engineering은 설치와 사용 설명을 회사 내에서 자체적으로 실시하였다. 그러나 시간이 경과하면서 고개들은 Elam 사용자 미팅 범위 내에서 이 업체가 직접 자체적으로 설치하기를 원해 Armbruster Engineering은 새로운 방법을 모색하였다. „점점 많은 기업들이 자기 회사 안에서 자신들의 노하우를 지키고 제3자에게 공유되지 않도록 노력하고 있습니다. 따라서 시스템 공급자로부터의 독립성을 요구하고 있습니다. 우리 회사의 어시스턴스 시스템과 같은 솔루션을 회사 내부의 요구 사항에 맞추어 개별적으로 조정하고 가능한 쉽게 변화에 맞게 설정할 수 있어야 합니다. Fluitronics도 이 점을 중요하게 생각했습니다. 시스템을 어떻게 연결할지를 직원들이 스스로 결정하는 것이 가장 좋습니다.“(포글러)

 

컨피규레이터를 이용하여 자사에 맞는 스타트 패키지를 쉽고 빠르게 선택할 수 있다

수동 조립 라인의 작업 흐름을 개선하고 오류를 낮추기 위해 Armbruster Engineering이 어시스턴스 시스템 Elam을 개발하였다. 저렴한 스타터 버전인 Elam Start로 고객이 직접 설치하고 간단하게 회사 요건에 맞게 조정할 수 있다.

Armbruster Engineering은 고객들이 어시스턴스 시스템을 십게 도입할 수 있도록 Elam Start를 개발하였다. Elam Start를 이용하면 간단하고 빠르게 조립 스테이션에 어시스턴스 시스템을 연결할 수 있다. „우리가 잠시 설명하면 해당 회사가 직접 시스템을 설치하고 자신들의 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 이 시스템은 보편적으로 사용할 수 있기 때문에 그 회사가 어느 산업 분야에서 해당하는지는 중요하지 않습니다.“(포글러) Armbruster Engineering은 콤팩트한 Elam Start에 필요한 컴포넌트를 쉽게 선택할 수 있도록 컨피규레이터를 자사 웹사이트에 제공하고 있다.

대체로 어시스턴스 시스템은 올인원 PC에 나타나는 어시스턴스 소프트웨어와 2D 스캐너 그리고 픽 투 라이트 디스플레이로 구성된다. 필요한 경우 스크류 드라이버와 프린터를 연결할 수 있다. Elam Start는 최대 3개까지 네트워크로 연결할 수 있고 수동 작업장에 사용할 수 있다. 여기서 모듈 원칙이 중요하기 때문에, 이 시스템은 언제든지 완전한 복합 시스템으로 변경할 수 있고 높은 유연성을 가지고 있다.

 

상당 부분 자체적으로 설치할 수 있는 어시스턴스 시스템

Elam 시스템은 회사 조건에 맞추어 유연하게 조정할 수 있다. 따라서 조립 및 장착 지원뿐만 아니라 피킹에도 적합하다.

높은 유연성과 비교적 낮은 구매 비용이 결정적으로 작용하였다. 바로 이 점이 조르제비치가 Armbruster Engineering의 접근법을 선택할 수 있었다. 따라서 Fluitronics 먼저 밸브 블록 영역 중 조립과 장착이 이루어지는 3개의 수동 작업장을 위해 Elam 스타트 패키지를, 포장 영역에는 어시스턴스 시스템을 선택하였다. 조르제비치는 설치하기 전에 Armbruster Engineering 현장에서 시스템을 직접 설치하는 교육을 받았다. „스크류 드라이버 브래킷과 PC 브래킷과 고정 장치만 설치하면 됩니다. 그 외 배선은 우리가 직접 설치했습니다.“ (조르제비치) Fluitronics의 숙련된 팀은 이 시스템을 문제 없이 설치할 수 있었고 Elam Start는 원하는 대로 빠르고 간단하게 구성할 수 있었다.

             스캐너와 픽 투 라이트 디스플레이 설치를 포함하는 하드웨어 교육 외에 직원들은 어시스턴스 시스템의 조립 설명서를 다룰 수 있도록 소프트웨어 교육을 받았다. 소프트웨어에는 단계 별로 새로운 조립 설명서를 작성하도록 이끄는 마스크가 저장되어 있다. 이를 위해 특별한 프로그래밍 지식이 필요 없다. 그럼에도 문제가 발생한다면, Armbruster Engineering 담당 직원과 원격 정비로 언제든지 전화로 상담할 수 있다.

             Fluitronics는 시스템 설치에서 작동 개시까지 2주 정도 걸렸다. 이제 3개 스테이션에서 Elam Start가 완전히 조립을 지원한다. 또한 조립할 부품의 자재 흐름이 Elam Start로 제어된다. 이전에는 매끄러운 조립을 유지하기 위해 여러 직원들이 조립할 부품에 대한 포괄적인 노하우를 갖고 있어야 했지만, 현재는 개별 컴포넌트에 대한 사전 지식이 없어도 5분 안에 처리할 수 있게 되었다. 조르제비치와 그의 동료들은 집중적으로 교육을 받았고, 다른 직원 두 명이 Elam 시스템에 배치되어, „직무간 훈련“으로 기존 시스템에서 변경을 실행하고 절차를 직접 작성할 수 있게 되었다. 이제 조립과 장착 작업에는 디지털 작업 지침서를 사용하며, 이 작업 지침서는 개별적인 프로세스 단계를 보여주어 최단 시간에 소프트웨어로 만들 수 있다. 추가적인 지원을 위해 어느 구획에 필요한 컴포넌트가 제공되는지를 스캔 후 그림, 텍스트, 픽 투 라이트 시스템으로 작업자에게 정확하게 보여준다. 따라서 잘못된 부품을 장착하는 등 조립 오류를 상당히 배제할 수 있다.

             이에 필요한 설명서도 3 ~ 4일 안에 작성할 수 있게 되었다. 이를 위해 조르제비치가 효율적으로 작동하는 자체 시스템을 개발하였다. 또한 이 시스템은 Fluitronics 고객에게 높은 투명성과 우수한 추적성을 제공한다. „우리가 이 어시스턴스 시스템을 이용하여 첫 제품을 조립하던 날, 우연히 대형 고객이 우리 회사를 방문하였습니다. 마침 그 고객은 어시스턴스 시스템을 매우 인상 깊게 지켜봤습니다.“(조르제비치)

             Fluitronics의 직원들도 이 시스템에 매료되었다. „Elam Start를 사용하면 손쉽게 조정 가능하며, 이를 위해 생산을 중단할 필요가 없습니다. 우리는 조립 라인에서 약 15가지의 제품을 생산하는데, 생산 중에 계속해서 변화가 생겨도 물 흐르듯이 긴 준비 시간 없이 전환이 이루어집니다.“(조르제비치) 조르제비치는 시스템을 생산에 맞추어 조정하는 데에 관여한다. 이 과정에서 Armbruster Engineering과 긴밀하게 협력하고 있다. 다음 단계는 다른 프로세스를 자동화할 계획이다.

MM 자동화 스케치

ŠKODA가 운반 로봇을 사용한다

Škoda가 브르흘라비 컴포넌트 공장에서 Omron의 스스로 학습하는 AGV(자율 운반 로봇)을 사용한다. 이 로봇은 공장 내 자신의 경로에서 장애물을 감지하고 실시간으로 주변의 정보를 자신의 경로 계획에 포함시킬 수 있다. 필요한 경우 언제든지 가장 빠른 목적지에 도달하기 위해 경로를 바꾼다.

EPSON 대회용 로봇

Epson이 최대 3대의 대회용 로봇을 사용하는 경연을 시작하였다. 로봇(Scara 또는 6축)을 사용하는 프로젝트를 제출하면 참여할 수 있다. 제출 내용은 혁신성, 노하우, 로봇의 특이한 용도, 지속 가능성을 기준으로 평가된다.