□ 스마트 공장의 특징

 

  조립 가공 업계는 하층 제조 단계에서의 생산 공정 복잡성 때문에 자동차, 밀링, 평삭, 제분, 제련, 리베팅, 용접과 같은 방면에서 생산설비 스마트화에 대한 요구가 높고, 이에 대한 투자 또한 활발함. 특히 장비제조업, 가전제품, 자동차, 기계, 모형, 항공우주 그리고 전자제품 등의 제품은 모두 스마트화를 필요로 하고 있음.

 

  이러한 이유에서, 중국제조2025 와 인더스트리 4.0 관련 CPS의 지원 아래 조립 가공 업계는 생산 설비의 네트워크화, 생산데이터 가시화, 페이퍼리스 생산, 생산과정 투명화, 생산현장 무인화 등의 첨단 기술 응용을 이뤄내야 하고, 수평/수직 그리고 end to end 통합으로 양질, 고효율, 저소모율, 청결, 유연한 생산 시스템을 이뤄내어야 함.

 

  스마트 제조의 핵심 목적은 제품의 가치공간을 넓히는 것인데, 설비 자동화와 제품 스마트화에 집중하여야 함. 또한 생산 효율과 제품 효능의 제고를 통하여 가치 성장을 이뤄내야 함.

 

1. 디지털 설계 플랫폼

 

  PLM 전문지식 데이터베이스를 이용하여 디지털 모델을 빠르게 구축하고 스마트화 제품 설계와 파라미터(매개 변수) 모델링 및 CNC 가공 공정 관리를 진행함; 수치제어 프로그래밍 직원은 자신의 컴퓨터에서 프로그래밍을 진행할 수 있고 수치 제어 프로그램을 DNC서버에 업로드 할 수 있으며, 설비 조작 직원은 설비 제어기를 통해 생산현장에서 필요한 프로그램을 다운받을 수 있음. 일을 마친 후 DNC 네트워크를 통해 수치 제어 프로그램을 본래 서버로 되돌릴 수 있음. 또한 프로그램 관리직원과 공정직원은 관련 자료를 비교하고 분류하여 모든 생산과정의 네트워크화 관리를 실현함.

 

2. 디지털 제조 플랫폼

 

  ERP와 스마트공장 통합 응용을 이용하여 계획, 생산, 자원이 긴밀하게 연결되게 함. 이를 통해 의사결정자와 각 부문 관리자가 가장 빠른 시간 내에 생산현장의 변화를 통제하고 대응 방안에 대해 정확한 판단과 결정을 내릴 수 있게 함. 또한 생산계획을 합리적이고 빠른 수정이 가능하게 하며, 순조로운 생산 과정과 충분한 자원 활용을 보장함.

 

3. 가시화 응용 플랫폼

 

  이러한 데이터들을 이용하여 설비 부팅 속도, 주축 운영률, 운행률, 고장률, 생산률, 설비종합이용률(OEE), 부품합격률, 품질백분비 등을 포함한 많은 형식의 분석을 가능하게 함. 먼저, 생산 공정 개선 방면에서 생산과정 중 사용되는 이러한 빅데이터는 모든 생산 공정을 분석할 수 있게 하고, 매 단계가 어떻게 진행되는지 이해할 수 있게 함.

 

□ 조립 가공 업계 스마트공장의 연결과 자동화

 

1. 현장 설비 계층

 

  주요 기능은 현장 설비들을 연결시키는 것임. 현장 설비의 예로는 분포식 I/O, 센서, 구동장치, 집행기관 그리고 개폐설비 등이 있음. 현장 설비의 제어와 설비간의 연쇄적 제어를 실현함.

 

2. 작업현장 감독 계층

 

  작업현장 감독 계층은 단원 계층이라고도 불리는데, 작업현장의 주 생산설비 간의 연결, 생산설비 상태의 온라인 감독, 설비 고장 경고 및 유지 등의 업무를 담당함. 또한 생산 통계, 생산 조절 등의 기능도 있음.

 

3. 공장 관리 계층

 

  작업소는 허브와 작업현장 사무 관리 네트워크의 연결을 통해 작업현장에서 생산 된 데이터를 작업현장 관리 계층으로 보냄. 작업현장 관리 네트워크는 공장의 주요 네트워크 중 하나로 공장의 백본 네트워크와 연결하여 작업현장 데이터를 공장 관리 계층으로 수집시킴.

 

□ 용요우(用友)㈜의 경량화 응용 모델을 기반으로 하는 조립 스마트공장 솔루션

 

  관련 모델 어플리케이션을 현장의 휴대용 단말기, 산업 정보 처리 제어 태블릿에 설치하여 기계의 생산정보 수집, 기계 상호연결을 실현함. 또한 데이터전송과 통제를 통해서 생산 효율성을 극대화시킴.

 

1. 직렬 포트: 사용하는 설비의 종류 – 마이크로미터와 같은 디지털 측량기/전자 저울, 각도계와 같은 측정기/직렬포트 통신을 지원하는 가공 설비와 생산라인

 

2. TCP/IP: 사용하는 설비의 종류 – CNC와 같이 네트워크 통신을 지원하는 가공설비/로봇

 

3. PLC: 사용하는 설비의 종류 – 반자동 생산설비/자동화 생산라인

 

4. 데이터베이스/API: 사용하는 설비 및 시스템의 종류: 스마트 검사기/WMS, AVG와 같은 물류 창고 시스템/DCS와 같은 설비 제어 시스템

 

5. 통합 클라우드: 사용하는 설비 및 시스템의 종류: 스마트 가공설비/스마트 센서 시스템/IOT설비

 

  조립 가공 업계의 스마트 생산현장은 생산주기에 맞춰 데이터를 수집하는데, 어떤 절차가 기준 공정에서 벗어나면 경고신호가 발생하고 빠르게 이에 대응할 수 있음. 또한 빅데이터 기술을 이용해서 제품의 생산과정에 대해 가상 모델을 구축하고 생산 공정을 최적화 할 수 있음.

 

□ 치아오싱(侨兴) 기업의 스마트공장 사례

 

  샤먼(厦门)에 위치한 치아오싱은 1988년 4월에 설립되었고, 리엔지에(连捷) 기업에 속함. 탄소섬유 복합재료 제품의 연구개발과 제조를 전문으로 함. 세계적으로 유명한 브랜드에 각종 고급 탄소섬유 복합재료 제품을 제공하고, 주요 제품으로는 테니스 라켓, 배드민턴 라켓, 자전거 프레임, 야구 배트 등이 있음.

 

  용요우(用友)의 스마트공장 솔루션은 치아오싱의 스마트제조 전환을 아래의 여러 방면에서 도왔음.

 

1. 스마트 수집: 라켓의 손잡이 RFID 라벨을 삽입함으로써, 매 공정의 라켓 매개 변수에 대한 자동 수집을 실현함. 현장에는 700개 이상의 RFID 메모리 카드 리더기, 170여개 공업용 태블릿, 20여개의 스마트 휴대용 단말기, 30개의 스마트 인쇄기 등의 설비가 인간, 물건, 시스템과 상호 연결 되어있음.

 

2. 품질관리: 품질 관리 기록 시스템에 불량한 것이 포착되기만 하면 시스템은 자동으로 해당 정보를 불량품 기록 시스템에 기록하고 상응하는 규정에 따라 해당 제품을 처리함.

 

3. 스마트 오류 방지: 생산, 물류, 품질검사의 세 가지 단계에서 시스템 이상 경보와 오류 방지 처리를 통해서 효과적으로 오류 정보를 알려줌으로써 해당 오류가 이후의 공정에 큰 영향을 끼치게 하는 것을 방지함.

 

4. 가시화 감독 및 분석: 빅데이터 스마트 분석 시스템을 통해 생산현장에서 수집한 데이터 정보를 분석하여 생산 계획, 생산 감독 및 제어, 품질을 파악함.

 

 

(출처: 지능제조망)