체결 기술 4.0 - 분산 지능을 이용한 유연하고 투명한 생산

이동식 시설 모듈을 실현하면 생산 주기는 물론 응답 시간까지 짧아질 수 있습니다. 여기에 지능형 무선 체결 공구를 결합하면 특히 변동성이 심한 시장에서 발생하는 문제점들에 대응하여 높은 유연성 및 생산성과 같은 절대적인 이점을 갖게 됩니다. 이 글은 Bosch Rexroth Nexo 무선 너트 러너 같은 지능형 배터리 공구가 체결 적용 분야에서 어떻게 효율성 높은 다목적 생산 현장을 가능하게 하는지에 대해 다룹니다.

예전에 자동화 시스템을 설계할 때는 분산 지능을 이용한 탑다운 방식으로 다운스트림의 모든 생산 시스템을 제어했습니다. 일반적으로 그러한 시스템의 상위는 PLC 라인으로 구성되어 PLC 스테이션과 통신했고, 이는 다시 개별 생산 시스템과 통신했습니다. 체결 시스템의 경우 당시 이러한 시스템은 체결 제어장치로 구성하여 개별 채널에서 정보를 모으고 지시했습니다. 당연히 이러한 시스템의 설정 과정에는 엄청난 양의 리소스가 수반되었기 때문에 쉽게 변경할 수가 없어 유연성이 저하됩니다. 다만 동일 제품을 대량 생산할 수 있다는 것은 장점입니다.

그러나 4차 산업 환경에서는 배치 크기 한 개까지 유연성을 요구하는 경우도 많습니다. 효율적으로 변화를 처리하는 방법은 국소적으로 가능한 한 많은 논리적 의사결정을 만드는 것입니다.

탑다운 방식 대신 국소적 분산 지능을 갖도록 허용하면 생산 현장에서 요구하는 다양한 변수가 라인 유입 시점에 처리됩니다. 바코드 스캐너와 같이 국소적으로 추가 가능한 지능과 즉석에서 논리 결정을 처리하는 국소적 제어장치를 결합하여 복잡한 문제를 해결하는 효율적이고 유연한 솔루션이 탄생합니다.

Nexo가 통합 바코드 스캐너와 통합 제어장치를 결합하여 실제 생산 문제를 해결한 예시가 아래 실제 사례로 소개되어 있습니다.

어떤 고객이 4개의 제품을 만들어야 합니다. 각 제품마다 M8 볼트로 체결하는 작업이 12가지, M6 볼트로 체결하는 작업이 18가지입니다. 이 고객은 비용을 최소화하기를 원하며 제어장치와 추가 바코드 스캐너가 제각각인 여러 공구보다는 공구 하나로 모든 작업을 해결하기를 바랍니다.

그리하여 M8와 M6 볼트를 모두 포괄하는 토크 범위를 가진 Nexo 모델을 솔루션으로 제시했습니다. 조임 용도로 설계된 이 Nexo 너트 러너는 조임 연결부(볼트) 식별을 위해 통합 바코드 스캐너를 갖고 있는 제품이었습니다. 논리 결정 외에도 조립 부품의 유형과 일련번호를 문서에 첨부하면서 가치 흐름이 증가하였습니다.

이 접근방법, 즉 국소적으로 논리적인 결정을 위하여 바코드 스캐너를 갖춘 Nexo 제품을 선택한 결과 업스트림 PLC를 재프로그래밍 및 구성할 필요 없이 복잡한 작업에 유연성과 효율성이 증대되었습니다.

Nexo 제품을 사용하는 이점은 여기서 그치지 않습니다. 많은 조립 환경에는 라인 밸런싱 이 필요합니다. 즉, 생산 흐름을 효율적으로 만들기 위해 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 조립 작업을 이동해야 하는 경우가 잦습니다. 체결 공구가 수반되는 라인 밸런싱의 경우, 관련 제어장치가 있는 체결 시스템에서 기존 제어장치를 떼어내고 트레이와 그에 부착된 장치에서 케이블을 분리하여 이 모든 것을 새로운 장소에 다시 설치할 뿐만 아니라, 제어장치에 전원과 접지 및 통신 배선을 연결하며 새로운 공구 케이블을 놓고 매달아야 하는 경우가 있습니다. 무선 Nexo 너트 러너의 경우 새로운 조립 위치로 공구를 가져오기만 하면 되므로 매우 간단합니다. 케이블도 배선도 걱정할 필요가 없습니다. 거의 플러그 앤 플레이처럼 세련된 시스템입니다. 이보다 더 좋은 제조 방식은 없습니다.

Nexo 너트 러너는 안전에 필수적인 분야 에 사용되는 체결 시스템으로서, Bosch Rexroth의 다른 체결 제품과 마찬가지로 단순히 조여주고 작동과 관계된 토크 및 각도 값을 보고하는 데 그치지 않습니다. 무선 통신 기능을 갖춘 이 배터리 공구는 라인 제어 장치에서 신호를 받고 보내는 기능을 이용하여 생산 공정에 완전히 수직 통합된 여느 유선 시스템과 마찬가지로 작동합니다. 예를 들어 포카 요케 시스템에 완전히 통합되어 제로 결함 생산에 에 기여할 수 있습니다. 적합한 모수화를 통해 예상 부품이 실제 조립부에 있는지 확인할 수 있습니다. 예를 들어 체결 동작에서 와셔와 볼트를 결합해야 하는 경우, 잘못된(증가한) 각도 값으로 누락된 와셔를 확인할 수 있습니다. 또 다른 예로 스레드 길이가 잘못된 볼트를 들 수 있습니다.

지능형 Nexo와 바코드 스캐너를 결합하여 새로운 ID를 만들 수 있습니다. 이 ID는 여러 개의 단일 ID 입력값으로 구성됩니다. 이렇게 제품 조립부에 있는 ID 코드를 통해 다양한 부품의 스캔을 문서로 기록할 수 있습니다. 그러면 체결과 함께 이 ID 코드가 이 조립 용도의 최종 문서의 결과 부분이 됩니다. 그리고 추적 가능성 에 대해서는 체결 공정의 투명성이 더욱 높아집니다. 제품 결함이 발생할 경우 수집한 데이터를 검토하면 오류의 원인을 판단할 수 있습니다. 필요하다면 개별 항목 기반의 리콜도 가능하므로 리콜 수량이 감소합니다.

요약하면 필수 부품을 확인하고 적합한 순서에 사용되며 필요한 사양 이내에서 최종적으로 체결하고 다음 조립 스테이션으로 부품이 이동하기 전까지 볼트 하나도 놓치지 않는 방식은 중앙 집중식 PLC가 아닌 Nexo 제어 하의 지능형 무선 너트 러너입니다.