작업대 조립용 디지털 도우미

수동 생산을 디지털화하는 것만으로 생산성을 최대 30%까지 향상시킬 수 있다? 언뜻 들으면 꿈같은 이야기이지만, 디지털 어시스턴트 시스템은 이미 현실이 되었고, 모든 중소기업에도 해당된다.

티모 헹켈만(Timo Henkelmann): Elabo GmbH

핵심 내용

  • 새로운 조립 시스템은 소량의 특수 제품을 제작하는 조립 워크스테이션에서 큰 효율성을 보장한다.
  • 각 작업자가 하나의 특정 작업 단계만 수행하는 모듈식 조립 시스템을 사용하면 작업장을 짜임새 있게 설계할 수 있다.
  • 디지털 지원 시스템은 작업자의 작업 준비를 돕고 프로세스 단계를 안내한다.

이제 수동 생산 인더스트리 4.0이 중소 제조 업체에서도 구현되는 사례가 점점 늘고 있기 때문에 더 이상 미래의 꿈이 아니다. 특히 국제적으로 활동하는 제조업체는 글로벌 경쟁으로 인해 프로세스를 지속적으로 최적화해야 하는 상황에서 많은 생각을 하게 한다. 중소 제조 기업이 지속적인 경쟁 상황으로 인해 프로세스를 간소화하고 현대화해야 하는 경우, 디지털 혁신을 시작하는 기회로 삼아야 한다. 아직 아날로그 작업 환경과 종이 도면이 우세하지만, 조립 라인은 디지털화를 진행해야 한다.

디지털화가 옳다는 것은 이미 오래전부터 성과로 입증되었다. 경험에 의하면 이미 표준화되고 일반화된 프로세스라도 장기적으로 디지털화의 이점을 누릴 수 있다. Elabo Elution과 같은 스마트 산업 소프트웨어 솔루션은 이러한 프로세스를 더욱 빠르게 진행하는 동시에 작업자들이 더욱 편안하게 작업할 수 있도록 돕는다.

디지털화의 이점은 소량 배치로 복잡한 특수 제품을 제조하는 특수 생산 영역에서 더욱 분명하다. 이러한 생산 영역에 Elabo 소프트웨어를 사용한다면 일관적인 효율성과 작업 편의성이 증가한 새로운 조립 시스템을 구축할 수 있다. 결과가 이를 증명하고 있다. 예를 들어, 드라이브 구성 요소의 특수 생산 파일럿 프로젝트에서 최대 30%의 생산 증가가 달성되었으며, 도구 비용과 품질 보증에 들어가는 수고는 감소한 것으로 나타났다.

종이로 된 디자인 도면이 아직 지배적인 어셈블리 워크 스테이션에 디지털화 프로세스를 도입할 수 있다.

특수 제작이 생산성을 떨어뜨린다

이러한 비약적인 도약이 어떻게 가능한지 이해하려면 많은 특수 생산 영역의 전형적인 구조를 살펴보는 것이 도움이 된다. 작업대 어셈블리는 다양한 기본 유형의 제품만 전용으로 취급하는 여러 세그먼트로 나뉜다. 원칙적으로 모든 기술자가 지정된 각각의 특수 모델을 조립할 수 있도록 모든 워크스테이션이 준비되어 있다. 따라서 모든 조립 테이블에서 전체 스펙트럼의 구성 요소와 도구를 사용할 수 있다. 이는 개별 작업자가 안전한 조립을 위해 특정 범위의 맞춤형 제품을 전문으로 한다 해도 변하지 않는다. 이후 조립 작업자는 자신의 작업장 장비로 완전히 처리할 수 있는 주문을 받는다. 예를 들어 도면 형식의 필수 정보는 핀 보드에 ​​부착된 종이에 제공된다.

이러한 컨셉트는 부분적으로만 효과적인 것으로 입증되었다. 조립 테이블은 어수선하고 혼란스러우며, 필요하지 않은 여러 장비와 도구가 섞여 있어 많은 공간을 차지한다. 특수 보조 장치를 함께 사용하는 경우, 이를 찾는 데 시간이 많이 걸리기도 한다.

한편, 조립 공정에서 생산을 조직화하는 데에 다음과 같은 어려움이 있다.

• 자격을 갖춘 작업자에게 프로젝트를 할당하는 것이 쉽지 않다.

• 종이 설명서를 따르는 데에 불편함이 있다.

• 변형이 많기 때문에 일상적인 프로세스가 없다.

이로 인해 특수 생산 영역의 직원 훈련, 특히 신입 교육에 많이 투자해야 한다.

이는 궁극적으로 생산성에 부정적인 영향을 끼친다. 또한 개별 작업 단계의 구현이나 조립 프로세스의 전체 기간을 안정적으로 추적할 수 없기 때문에 품질 보증의 단점이 된다. 결과적으로 조기에 오류를 식별하기가 어려워 품질 보증은 주로 프로세스의 최종 단계에 중점을 두어야 하기 때문에 초기 단계에서 오류를 감지하면 피할 수 있는 오류 비용이 높아질 수 있다. 이러한 상황에서는 프로세스 런타임과 프로세스 노력의 정확한 측정 또는 기록이 거의 불가능하다.

모듈식 어셈블리 스테이션에서는 각 기술자가 제품을 전체적으로 조립하지 않고 따라서 워크 스테이션을 보다 경제적으로 설계할 수 있다.

디지털 작업자 지원이 적용된 새로운 조립 시스템

이러한 공정 결함을 없애기 위해 특수 생산 영역의 구조조정을 권장하는 경우가 많다. 여기에서 첫 번째 접근 방식은 특수 세그먼트의 개념을 균일한 모듈식 조립 시스템으로 대체하는 것이다. 이러한 대체 시스템에서 작업자는 더 이상 완전한 주문을 받지 않고, 대신 개별 어셈블리를 조립한 이후 제품을 다음 모듈 영역으로 전달하기만 하면 된다. 따라서 개별 워크스테이션에 훨씬 경제적으로 도구와 장비를 비치할 수 있어 경우에 따라서는 작업대 수를 줄일 수도 있다.

하지만 생산성의 가장 큰 도약은 수동 생산의 요건에 맞게 조정된 디지털 지원 시스템을 사용하여 달성할 수 있다. 예를 들어, Industry 4.0 소프트웨어 Elution은 작업 준비를 통해 생산 영역의 모든 직원에게 모든 조립 단계에 단어와 이미지로 안내하는 디지털 작업 계획을 제공하는 동시에 각 작업 단계를 자동으로 문서화할 수 있다. 필요한 정보는 항상 적시에 제공되므로 진행 중인 프로세스의 방향을 개선하고 오류를 방지하는 데 도움이 된다. 로그 기능은 상세한 프로세스 시간 기록과 완전한 제품 이력 파일 생성을 지원하며, 이를 통해 특히 DIN EN ISO 9001에 따른 품질 관리에서 문서화 의무를 이행할 수 있다.

이러한 접근 방식은 회사 자체 서버에서 호스팅되는 SQL 데이터베이스를 기반으로 한다. 작업 준비 부서는 소프트웨어의 입력 마스크를 통해 이 데이터베이스에 제품 조립에 필요한 모든 정보를 저장한다. 이는 디자인 계획, 회로도, 테스트 계획으로 사진, 그래픽, 도면 또는 동영상일 수 있다. 또한 필요한 경우 여러 언어와 여러 기술 수준으로 개별 조립 단계에 대한 개별 텍스트 지침을 저장할 수 있다.

작업 준비 부서는 이 데이터 풀에서 각 제품 및 각 담당 직원에 대한 관련 디지털 작업 지침을 생성하고, 이 디지털 작업 지침은 영구적으로 저장되고, 언제든지 다시 변경할 수 있다. 예를 들어, 정교한 변형 관리를 통해 전형적인 어셈블리 조립 단계를 고정된 지침 블록으로 통합하고, 이 블록을 임의로 재구성할 수 있다. 이러한 방식으로 거의 무제한의 제품 변형을 제한된 수의 기본 데이터 세트로 처리할 수 있다. 또한 주문별 작업 계획을 변형 관리를 통해 각 워크스테이션에 할당할 수도 있다.

드라이브 구성 요소를 특수 제작하는 경우와 같이, 작은 크기의 배치를 생산하는 경우에, 디지털 조립 시스템을 사용하여 생산성을 확실하게 높일 수 있다.

소프트웨어에 측정기를 통합한다

사용자가 사용할 수 있는 추가 옵션이 많기 때문에 소프트웨어의 가능성은 훨씬 더 높아진다. 측정 및 테스트 시스템과 기타 기술 장치를 소프트웨어에 통합할 수 있어, 이를 통해 측정 데이터를 자동으로 문서화할 수 있다. 이후 조립 계획에 특정한 자동 측정 장치 매개변수화도 가능하다. 또한 기본 액세스 승인과 워크스테이션 구성에서 작업 공간, 자재 공급 및 ESD 보호에 이르기까지 전체 워크스테이션 시스템을 소프트웨어에 통합할 수 있다. 이는 개별적으로 적합한 높이 조정과 작업 테이블의 조명이 각각의 조립 단계에 맞게 구현할 수 있음을 의미한다.

하지만 소프트웨어를 최적으로 사용하기 위해서는 명확한 구현 전략과 이를 지속적으로 추구해야 한다. 이러한 체계적인 접근 방식은 프로세스를 디지털화하여 단기간에 생산성과 품질의 증가를 달성하기 때문에 프로세스에서 빠르게 성과를 거둘 수 있다. 그 외 다른 결과로는 정보와 프로세스 관리가 개선되고, 처리 시간은 단축되며, 검증 비용뿐만 아니라 오류율이 감소하고, 프로세스 런타임을 정확하게 기록하여 전체 제품 수명 주기 파일이 생성된다. 공구 비용 면에서도 장점이 있다. 공정 효율이 높기 때문에 일반적으로 필요한 공구가 줄어들고 공구 검색과 전체 공구 재고의 관리와 유지 보수에 필요한 노력도 줄어든다.

디지털 지원 시스템에 신중하게 진입하기

이러한 장점을 빠르게 활용하는 것이 좋아 보이더라도 디지털화는 단계를 잘 계획해야 한다. 초기에는 디지털 지원 시스템을 작고 명확하게 정의된 영역으로 사용을 제한하여 인더스트리 4.0으로 부드럽게 진입하는 것이 좋다. 이상적으로는 모든 운영 제조 프로세스를 즉시 변환하지 않고 선택한 제조 부문에서 디지털 변환을 먼저 테스트하고 최적화해야 한다. 신중한 접근 방식은 진입에 어려움이 있는 경우, 많은 운영 프로세스가 영향을 받는 것을 방지한다.

특히 초기 단계에 기술 파트너와 아이디어를 지속적으로 교환하여 초기 경험을 평가하고 초기 단계에서 발생하는 약점을 식별하고 제거하는 것도 매우 중요하다. 기술 파트너의 권장 사항을 일관되게 적용한다면 중소기업의 디지털화 장애물은 절반 수준으로 줄어들 것이다.