과 제

•  현대의 어셈블리 플랜트를 위해 유지보수성과 성능뿐 아니라 미래 요구사항에 대한 적응성을 높이는 스마트한 오버헤드 버퍼링 리니어  이송 시스템 설계
솔루션

• MagneMotion QuickStick 시스템
결 과

• 다중 모델 어셈블리 방식을 효율적이게 한다

• 사전 설계 솔루션으로 쉬운 구성이 가능하다

• 구성요소의 수를 최소화하고, 유지보수를 간소화한다.

• 모듈식 설계로 인해 유연성이 향상된다.

독립형 카트 기술(Independent Cart Technology)을  기반으로 하는 새로운 KUKA 시스템은 어셈블리 버퍼링 문제를 해결하고, 유연성을 제공한다.
어느 차체 공장에서도 서브어셈블리를 A지점에서 B지 점으로 정확하고 효율적으로 옮기는 것이 매우 중요하다. 그러나 최적의 처리량을 달성하는 것은 단지 속도 문제 만은 아니다. 다른 시스템의 생산을 지연시키지 않으면서 일부 시스템의 다운타임을 수용할 수 있는 이송 전략이 필요하기 때문이다.
KUKA Systems의 첨단 기술 이사인 케빈 로렌스(Kevin Laurence)는 “제조는 완벽하지 않습니다.”라고 말한다.
그는 “부품이 일정한 속도로 한 곳으로 들어왔다가 다른 곳으로 나가는 것은 불가능하다. 도중에 생길 수 있는 문제가 너무 많습니다.”라고 이야기한다.
버퍼링 존은 이 문제를 해결하고 플랜트가 잠재적인 방해물에도 불구하고 처리량 목표를 달성할 수 있도록 한다. 버퍼링 존은 누적되는 컨베이어에 따라 한 시스템이 다른 시스템에 일정한 속도로 공급하도록 하고, 라인에서 소비가 둔화되거나 중단되면 생산 중인 시스템의 결과물을 보관한다.
하지만 최근 몇 년간 차체 공장이 혼합 모델 어셈블리 로 전환하고, 더 많은 서브시스템용 생산을 맡기 시작하면서 기존 버퍼링의 한계가 드러나는 경우가 많았다.
“이러한 버퍼링 시스템은 원래 의도를 벗어날 정도로 커졌습니다.”라고 로렌스는 설명한다. “플랜트의 지속적 인 가동을 유지해야 하는 시스템에 필요한 민첩성이 부 족했기 때문에 다운타임 자체가 발생하기 쉬웠습니다.”

현대화 공장을 위한 더 나은 접근법
현대 어셈블리 플랜트의 현실을 해결하기 위해, KUKA Systems North America는 최근 KS BOLT 버퍼링 오 버헤드 리니어 이송 시스템을 개발했다. KUKA Systems North America는 세계적인 자동차 생산 시스템 제공 업체이며, 독일에 본사를 두고 있는 KUKA AG에 소속 되어 있다.
KS BOLT 시스템은 기존의 “오버 언더” 컨베이어 구성 과 뚜렷이 대조적이다.
마찰식 컨베이어링을 사용하는 기존 버퍼링과 달리 KS BOLT는 로크웰 오토메이션 회사인 MagneMotion® 의 독립형 카트 기술에 의존하고 있다. 이 시스템은 Quick Stick® 지능형 컨베이어를 특징으로 한다.
리니어 모터와 내장형 모터 컨트롤러로 구성된 Quick Stick 시스템은 루프형 트랙에서 별도의 캐리어를 독립적으로 제어할 수 있도록 통합 위치 감지 기능을 사용한다. 가속, 감속, 속도 및 위치는 프로그래밍이 가능하다.
 
임베디드 인텔리전스(Embedded Intelligence)의 힘
로렌스는 “리니어 모터 기술이 있기 때문에 KS BOLT 는 매우 스마트한 시스템입니다.”라며 “위치 센서가 모터 에 포함되어 있기 때문에 각 캐리어와 각 부품이 어디에 있는지 언제든지 정확하게 파악할 수 있습니다.”라고 이야기한다.
반면에 기존의 컨베이어는 벨트 상의 팔레트 움직임을 모니터링하기 위해 외부 근접 센서에 의존하지만, 개별 페 이로드를 제어하거나 추적할 수 없다. 또한 기존 컨베이 어는 한 방향으로만 작동하는 반면, KS BOLT는 양방향 으로 움직인다.
로렌스는 “양방향 기능은 생산 시스템과 소비 시스템이 비동기화 되었을 때 특히 유용하다. 지능형 시스템이 모 든 부품의 소재를 항상 파악하고 있기 때문에 적합한 모 델을 필요에 따라 자동으로 독립적으로 이송할 수 있습 니다.”라고 설명한다.
KS BOLT는 다중 모델 플랜트에서 적절한 시퀀싱을 용이하게 하는 효율적인 솔루션이기도 하다. 많은 플랜 트는 각 차량의 올바른 부품 시퀀싱을 위해 별도의 컨베 이어 시스템이 포함된 선택 뱅크를 통해 각 모델에 맞는 부품들을 이송한다.
“어셈블리 플랜트는 선택 뱅크와 별도의 컨베이어를 하나의 KS BOLT 시스템으로 대체할 수 있습니다. 이 시 스템에는 우수한 추적 기능이 있기 때문에 가능한 것입 니다.”라고 로렌스는 말한다.

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보다 적은 구성요소로, 손쉬운 유지보수
모듈형 디자인이 특징인 KS BOLT 시스템은 유지보수도 수월하다. “본질적으로 KS BOLT 시스템에는 구성요소가 매우 적기 때문에 잘못될 수 있는 요소가 거의 없습니다.”라고 로렌스는 이야기한다.
KS BOLT는 압출 알루미늄 트랙과 고체 상태 Quick Stick 리니어 모터 기술, 제로 유지보수 캐리어 및 롤러 클러스터 휠 어셈블리를 포함한다.
로렌스는 “리니어 모터의 상태는 예방적 유지보수를 위 해 전력 변화에 대해 독립적으로 모니터링됩니다.”라며  “가끔 모터를 반드시 교환해야 하는 경우가 발생하는데, 이런 경우 KS BOLT는 제어시스템을 통해 알람을 제공합니다.”라고 말한다.
그리고 롤러 클러스터나 휠을 수리해야 하는 경우, 시스템은 문제가 있는 캐리어를 정확하게 안내한다. 이 시 스템은 마찰식 시스템과 달리 트랙 밖에서 수리 가능한 구성요소에 쉽게 접근할 수 있다.

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미래를 위한 준비
아마 KS BOLT의 진짜 장점은 다양한 산업 애플리케 이션과 미래의 제조 요구사항에 맞게 적용할 수 있다는 점이다.
로렌스는 “이 시스템은 자동차 어셈블리 플랜트에 국 한되지 않는다는 점을 기억하십시오. 다양한 시나리오에 맞는 이상적인 선택입니다.”라고 말한다.
산업과 관계 없이, 미리 엔지니어링한 모듈식 설계를 통해 고객은 쉽게 더 많은 트랙 섹션을 추가하거나, 다른 애플리케이션에 맞게 트랙 구성을 변경할 수 있다.
로렌스는 “역사적으로 버퍼링 컨베이어는 소모품이었습니다. 새로운 플랜트나 애플리케이션에는 새 시스템이 필요했습니다. 우리는 이러한 사고 방식을 바꿨습니다. 우리는 KS BOLT가 고객이 필요로 하는 마지막 컨베이어 라고 생각합니다.”라고 설명한다

선두적인 포장기계 제조업체 장비 엔지니어링 시간 대폭 단축

-인도의 보쉬 패키징은 로크웰오토메이션솔루션으로 장비 제조 시간을 단축

보쉬 패키징(Bosch Packaging)은 식품 및 제약 분야에서 포장 솔루션을 제공하는 글로벌 선두 기업이다. 인 도 보아에 위치한 이 기업은 주로 제빵 및 제과업계에 수평 형태의 피딩 및 밀봉 장비를 공급한다. 보쉬 패키징은 완전한 R&D 시설, 엔지니어링 및 사후 지원, 첨단 기술로 장비를 구축하는 정교한 조립 라인을 갖춘 고아의 포 장 공장에서 지속적으로 증가하는 인도 포장 시장의 수요를 충족하고자 했다.
보쉬 패키징은 광범위한 제품과 글로벌 전문성 기반으로, 다음과 같은 맞춤형 기계 및 장비와 완전한 라인  솔루션을 공급한다.

• 제품 피딩 시스템     

• 흐름 포장 라인

• 취합기

보쉬 패키징의 엔지니어링팀은 빡빡한 일정 내에 대형 프로젝트를 완수하고, 라인 솔루션을 공급해야 하는 등 정해진 목표를 달성하기 위해 지속적으로 도전과제에 직면하고 있다.

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도전과제
맞춤형 라인 솔루션의 경우, 제품을 하향의 포장 라인으로 공급해주는 제품 배분 시스템(PDS)을 설계해야 한 다. 이러한 시스템을 설계하는데 소요되는 시간이 프로젝트를 정시에 완수할 수 있을지를 판가름한다. 가장 큰 문제는 유사한 다른 프로젝트에서 다시 사용될 수 있는 공통적인 엔지니어링 솔루션을 포함시키는 것이다.
맞춤화된 프로젝트의 요구사항은 다음과 같이 다양하기 때문에 문제가 발생한다.

1. 다양한 라인 속도

2. 하향 흐름에 위치한 포장 라인의 수 변동

3. 제품 배분 시스템에 자동화 적용 시 IP 보호
기존의 자동화 솔루션이 이러한 요구사항을 해결해주기는 했지만, 각 프로젝트에 장시간의 엔지니어링 시간이 소요되었고, 다양한 프로젝트에서 애플리케이션 코드의 일관성을 유지하는 것이 어려워 유지 및 관리하는데 지 장이 있었다.
또 다른 문제는 설치 시간이 오래 걸린다는 것이다. 이러한 단점은 MODBUS 통신 네트워크에 존재하는 다수 의 노드(드라이브)에서 데이터를 처리하는데 한계가 있었기 때문이다.

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솔루션​
보쉬 패키징은 맞춤화된 라인 솔루션 하나에 자동화 시스템을 구현하기 위해 로크웰 오토메이션과 협력했다. 로크웰 오토메이션의 애플리케이션 전문가들은 보쉬 패키징의 엔지니어링 팀과 세부적인 대화를 거쳐 심도 있는 분석을 수행하였다. 이를 통해 제품 배분 시스템을 구축하면서 직면하는 문제들을 표면화시켰고, 보쉬 패키징이 달성하고자 하는 시스템의 광범위한 정의를 수립했다.
<PDS를 위한 제어시스템의 KPI>

1. 변동성과 가능성을 고려한 설정 가능한 솔루션 설계

  • 주요 컨베이어 라인의 속도와 하향 포장 라인의 수

  • 햐향 포장 라인 속도와 중단

  • 포장 라인에 대기 시간 포함

  • 라인 속도에 기반(가변 속도 드라이브 또는 모션 기반)한 아키텍처의 확장성

2. 템플릿에 애플리케이션 코드 캡슐화

  • 애플리케이션 라이브러리 생성 및 섹션 전반 제어, 장비제조업체가 선택을 통해 코드 설정 가능

  • 모듈형 코드 구조를 도입하여 코드의 재사용성 보장 및 다양한 맞춤형 변수 제공

  • 애플리케이션별 함수 블록 생성(애드온 명령어)

3. Studio 5000 Logix Designer®에 포함된 다양한 수준의 보호 기능으로 애플리케이션 코드의  IP 보호 보장 

4.  다양한 혜택을 활용하고 미래를 위한 기반을 마련할 수 있도록 강력한 통신 네트워크 도입(Ethernet/IP) 

: Ethernet/IP는 업계의 표준으로 업계 전반에서 보편적으로 사용된다.

 정해진 목표를 달성하기 위해, 로크웰 오토메이션은 다음 제품으로 구성된 솔루션을 제안했다.

  • CompactLogix™ L3 컨트롤러

  • Ethernet/IP 포트 및 안전 토크 차단(Safe Torque Off)이 포함된 PowerFlex® 525 AC 인버터

  • 분산 IO의 POINT I/O™ 제품군

  • Stratix® 이더넷 스위치.

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결 과
로크웰 오토메이션의 애플리케이션 엔지니어들은 보쉬 패키징의 엔지니어링 팀과 협력하여 이들이 직면한  모든 도전과제를 해결하는데 도움을 줄 솔루션을 설계했다.

  • 광범위하게 사용되는 글로벌 표준인 ISA-S88을 기반으로 모듈형 코드 도입

  • IO, 인버터 & HMI에 단일한 Ethernet/IP 네트워크 사용 

  • 진단 기능 강화

  • 설치 및 시운전 시간 감소 및 제품의 시장 출시 가속화

  • PowerFlex 525 인버터에 포함된 자동 드라이브 복구(ADR) 기능으로 컨트롤러의 파라미터를 자동  설정함으로써 드라이브 장치의 교체 간소화

  • 애플리케이션 IP 보호, 교육 간소화, 유지보수 코드 일관성 확보
 인도 고아에 기반을 둔 보쉬 패키징은 유사 프로젝트의 평균 시간 대비 엔지니어링 시간을 50% 감소하고, 아키 텍처를 획기적으로 간소화했다. 보쉬 패키징은 또한 최신 솔루션을 통해 미래를 위한 경쟁력을 확보하고, 커넥티 드 엔터프라이즈를 실현할 수 있게 된 것에 대단히 만족하고 있다.