인더스트리 4.0과 Mahr 측정 기술

인더스트리 4.0 시대에 공작기계와 측정 기계 그리고 물류설비와 같은 장비 일체와 관리자들은 모두 완벽한 쌍방향 통신이 가능해야 한다. 이를 위해 기계와 기계 및 기계와 인간이 서로 이해할 수 있는 동일한 신호를 주고받아야 한다. 전 세계 정밀 측정 시장을 선도하고 있는 독일의 Mahr 그룹은 인더스트리 4.0시대에 측정장비를 생산공정 전반에 접목시키기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다.

마하가 전문으로 생산하고 있는 측정장비는 진원도 측정기, 기어 측정기, 샤프트 측정기, 형상/거칠기 측정기, 광학측정기 등 매우 다양하며, 다양한 정밀 장비 생산을 바탕으로 컴퓨터 기반의 장비뿐만 아니라 인디케이터, 마이크로미터, 캘리퍼스 등 수공구의 인더스트리 4.0 통합을 위한 연구를 동시에 진행하고 있다. 인더스트리 4.0 수공구 통합 연구는 마하의 생산부서장인 Mr. Jens와 Böhme & Weihs 사의 CASQ-it 측정 관리 매니저가 참여하고 있으며, 이번 연구의 목적은 ‘측정값의 100% 투명성과 추적성 구현’에 있다.

인더스트리 4.0에 디지털 인디케이터, 캘리퍼스, 마이크로미터를 통합시킬 수 있을까?

이는 “인더스트리 4.0에 수공구 데이터 전송 방안에 대해 논의가 왜 적었을까?”라는 근본적인 질문에서 찾을 수 있다. 최근 들어 품질관리 면에서 소위 지능형 네트워크라고 불리는 디지털화가 두드러지게 증가하고 있다. 하지만 소수의 측정 관리자만 컴퓨터를 기반으로 하는 측정장비에 대해 알고 있을 뿐, 대부분은 해당 기술이 수공구에 적용될 수 있다는 생각을 하지 못하고 있다.

SPC (Statistical Process Control) 적용 예시: 측정 데이터를 작업자의 개입이 최소화된 상태에서 컴퓨터로 자동 송신하고 데이터를 분석하여 효과적인 공정 관리가 가능하다.

수공구는 측정기 관리의 일환으로 지능적 네트워크 방식을 사용하는 데이터 교환 기회를 왜 얻지 못하고 있을까?

CMM과 같은 하이테크 측정장비들과 다르게, 수공구는 제한된 범위 안에서 통신을 하기 때문이다. 수공구는 PC에 측정값만 전송할 뿐, 지능적 네트워크에 정보를 추가로 전달하지 않기 때문이다. 다시 설명하면 수공구는 측정기 ID와 같은 측정기 고유한 정보나 유용하게 쓸 수 있는 다양한 정보를 공유하지 않는다. 하지만 마하가 진행하는 합동 연구과제는 수공구를 이용하여 측정한 제품의 측정 결과뿐만 아니라 측정 기기 ID(일련번호)까지 자동으로 품질관리 소프트웨어로 전송할 수 있다. 마하의 최신 무선 통신 기술을 활용하면 측정기 사용의 효율을 높이고 측정 정보의 추적까지 보장할 수 있다.

수공구의 측정 결과 추적성 연구 프로젝트를 시작할 경우 어떤 기술적인 과제가 있을까?

프로젝트 초기에는 수공구가 CAQ로 전송하는 데이터에 공구의 ID를 포함되지 않았으며, 단지 제품의 측정값만 포함되는 것이 문제였다. 측정 데이터가 수공구의 ID를 기지고 있지 않으면 측정 결과의 완전한 추적이 불가능하다. 따라서 캘리퍼스를 여러 워크스테이션에서 사용하거나 다른 부서와 공유하여 사용하는 경우 측정 작업의 신뢰도를 위해 측정 시트에 측정기 ID가 명시되어야 하며, 품질 경영 차원에서 측정값뿐만 아니라 측정기 ID를 추가적으로 기록해야 한다. 하지만 과정이 상당히 복잡하기 때문에 많은 측정 작업자들이 상근하고 있는 회사가 아니면 이를 수행하기에 어렵다. 이런 경우 마하의 기술을 활용하면 마하의 데이터 통신 기능을 내장한 수공구가 CAQ 소프트웨어로 측정값뿐만 아니라 측정기의 일련번호까지 전송할 수 있다. 또한 이 ID 전송 기능 추가로 측정값의 100% 투명도를 보장할 수 있다. 또한 측정기에 결함을 발견하는 즉시 측정 데이터의 추적성과 유효성 문제를 해결할 수 있다.

좌측부터 시계방향: 무선 데이터 통신 기능을 탑재한 마하의 수공구 – 디지털 마이크로미터, 인디케이터, 캘리퍼스, 내장형 칩으로 무선 송수신이 가능하며, RF 무선 주파수 방식을 사용하여 100%에 가까운 데이터 전송률로 효과적인 통계적 품질관리가 가능하다.

측정기 ID 전송과 같은 새로운 기능이 추가된 수공구를 어떻게 사용할 수 있을까?

추적성을 가진 데이터를 이용하면 자칫 불량품으로 인해 고객으로부터 클레임이 들어올 경우, 회사의 부품 검증 프로세스를 단순화할 수 있다. 또한 측정값뿐만 아니라 고유한 ID를 전송할 경우 게이지 관리가 좀 더 수월해진다. 측정기 상태가 불안정하거나 수공구에 결함이 발생한 경우에도 완전한 성능의 장비만 구분하도록 측정 작업을 제어할 수 있고, 측정기 교정 주기도 유용하게 사용할 수 있어, 측정기 ID가 자동으로 CAQ 시스템으로 전송되고 교정 날짜가 임박했음을 알 수 있다. 향후에는 측정기가 ID뿐만 아니라 마지막 교정 일자와 차기 교정 일자를 관리자에게 알려주도록 확장할 계획이다. 디지털화와 인더스트리 4.0의 기술이 계속 발전함에 따라 측정기와 CAQ 소프트웨어 간 통신이 더욱 강력해질 것이다. 또한 인더스트리 4.0 및 디지털화라는 키워드는 국제표준이 아직 없기 때문에 많은 제조회사에서 비판적인 시각으로 바라볼 수 있다.

지능형 측정 기기 통신 기술을 누릴 수 있는 업체는 어느 규모이며, 지능형 네트워크를 이루기 위한 전제조건은 무엇일까?

마하의 답변은 수공구의 향상된 데이터 통신 기능을 모든 회사에 적용할 수 있다는 것이다. 다시 설명하면 마하가 공동으로 연구개발한 이 솔루션은 모든 회사에 적용할 수 있다. 마하에서 출시되는 대부분의 수공구들은 필수 인터페이스를 가지고 있으며, 이 솔루션은 CAQ 관점에서 이미 CASQ-it에 통합되어 있고, 고객의 경우 CASQ-it 버전 Q10.2를 사용할 수 있다. 마하의 수공구 ID 전송 기술은 시스템 확장을 위해 측정기 구매 시 추가 옵션이 아닌 기본 사양으로 제공될 예정이다. 향후 모든 휴대용 측정기 종류는 USB 인터페이스 MarConnect 또는 무선 통신 기능 내장 시스템을 통해 측정기의 ID와 측정값을 전송하게 된다.