기계개발에서 보다 높은 효율을 얻기 위해선 전통적인 방식을 뛰어 넘거나, 자체적으로 효율을 증가시켜야 한다. 이러한 효율 증대는 가까운 미래를 보더라도 상당히 가치가 있다. 실사용자는 생산을 위해서 비용 절감을 생각하지 않을 수 없어, 기계 제조 산업에서 전체 비용을 줄이기 위한 요구가 커지고 있다.

과거에는 기계와 시스템의 효율을 증진시키기 위해 2가지 시각으로 접근해왔다. 하나는 매일 가동시킴으로써 기계 자체의 효율을 증가시키는 것이고, 다른 하나는 (가능성을 기반으로) 알맞은 기계 콘셉트를 효율적인 비용으로 개발해 빠르고 완벽하게 시운전하는 것이었다. 이외에 하나의 완벽한 생산 시스템으로 다중의 기계를 그룹 짓는 것이 논의되기도 했다.

요즘은 이러한 방법들이 기계의 개발과 구동, 그리고 시스템 공유 등을 적절하게 취합하는 것으로 초점이 맞춰지고 있다. 이것은 모든 개발의 목표로, 기계의 구동 수명과 같이 모든 측면의 효율로 중요한 부분이 됐다.

기계의 전체 효율은 초기 개발 단계에서부터 결정된다. 과거에는 시스템 설계자와 자동화 기술자로 나눠서 작업해 왔다. 시간에 대한 압박은 병렬적인 개발 업무를 요구하게 만들었다. 이러한 시뮬레이션은 과거의 클래식한 자동화 기계 분야에 새로운 방법을 제시했다.

[MATLAB/Simulink 시뮬레이션 툴.  새로운 생산 라인을 위해 존재하는 구조를 재사용하는 것은, 개발 공정을 놀라운 정도로 줄여준다. 동시에 기계 제조사들은 시뮬레이션에 의해 제공되는 모델 기반의 설계 덕분에 향상된 인식률과 최적화된 서비스로부터 이익을 볼 수 있다.]

시뮬레이션의 증가되는 안전과 비용 절감

시뮬레이션 기술은 개발 방법에 획기적인 변화를 가져왔다. 시뮬레이션 기법은 이전에 종종 기계 제조 분야에서 사용됐지만, 자동화 기술에서는 최근에서야 시작했다. 모델 기반의 소프트웨어 개발을 위한 자동 코드를 만들어 주는 MATLAB/Simulink와 같은 시뮬레이션 툴의 사용은, 실제 구동을 유추해 볼 수 있는 기회를 보다 향상시켜줬다. 기계의 기능적인 부분이나 시간적인 부분을 기계의 파트가 물리적으로 생산되기 전에 테스트할 수 있다. 이러한 기능은 단지 개발의 속도를 높이고 고객의 사전 수락 가능성을 보여줄 뿐만 아니라, 기계의 비용을 줄여준다. 비용이 비싼 프로토타입의 시험을 최소화시켜주고, 사용자의 지역에서 발생하는 개선비용을 없애준다. ‘Hardware-in-the-Loop’란 말은 전체 완성된 시스템에서 개별 컴포넌트를 테스트하는 것을 목적으로 한다. 이것은 개발진행을 나눠 시간을 절약하고, 임시 부착해서 하는 업무를 제거한다.

오늘날 대부분의 기계들은 대량 생산품이 아니다. 사전에 구현된 기능을 테스트하는 것이 기계의 생산성 면에서 매우 중요한 이유가 된다. 물리적인 제한의 명확성이 어떠한 기계 부분을 안전하게 희생 없이 치수를 만들 수 있게 했으며, 자동화의 가능성을 위해 계산할 수 있게 했다. 이러한 것은, 차례로 모터의 사이즈와 전력 전환 시스템의 컴포넌트를 보다 작게 만들 수 있게 한다. 그리고 보다 효율적인 전기적 결선 기술의 레이아웃 덕분에, 에너지 소비와 구매 비용을 줄일 수 있게 됐다. 시뮬레이션 모델은 단지 시운전 시간을 줄이는 것만이 아니라, 차후의 적용될 부분과 유지보수 업무의 시간을 줄여주기도 한다. 기계 제조사에서 이러한 수행 업무를 컴퓨터 모델로 우선 테스트할 수 있기 때문이다.

그러나 시뮬레이션 기술의 사용은 단지, 기계 개발동안 이익을 보는 것이 아니라, 실제 생산 진행에서도 얻을 수 있다. 예를 들면, 생산품의 측면 두께는 단지 과거에는 경험에 의해서만 결정됐지만, 현재에는 시뮬레이션 툴을 가지고, 어떠한 품질의 희생 없이 측면 두께를 최적화 할 수 있게 해준다. 이에 따라 제품 비용을 절감해 준다. 기계의 시뮬레이션으로 제조 시간을 관측할 수 있는 것으로 추가적인 이익을 제공한다. 검증된 노하우는 대략적인 평가보다 생산성을 계산해서 보다 좋은 근간을 만들어 준다.

[B&R의 자동화 제품군.]

저렴한 유지보수 비용

유지보수 분야에서 기계와 시스템 전체 효율을 증가시킬 수 있는 큰 잠재력이 있다. 기존의 기계 제조 분야에서 개별적인 시스템 부분에 대해 일어날 수 있는 것에 대해 방지하는 유지 보수는 개발의 초기 단계다. 그러나 요즘 B&R에서 제공하는 모든 자동화 컴포넌트는 모든 가능성에 대응한다. SDC(Service Diagnostics Center)는 이러한 분야에 대해 혁신적인 개발이다. 표준 웹 기술은 특별한 소프트웨어 없이도 질적인 진단 툴로서 어떠한 컴퓨터라도 접근할 수 있도록 한다.

이것은 저렴한 비용으로도, 빠른 스캔을 통해 많은 양의 구동 데이터를 기록할 수 있는 아날로그 모듈을 포함할 뿐만 아니라, 기본적으로 ACOPOS 드라이브 모듈의 구동 상태와 같은 모든 구동 상태에 대한 정보 로그를 통합해 로그 북에 기록할 수 있다.

결선 필요 없는 안전 기술

SafeLOGIC의 통합 안전 기술은 또한, 고정된 비용에 대한 감소할 수 있도록 해준다. 변화된 조건을 만족하기 위한 새로 장착되는 안전장치들은 비싸고, 어렵고, 때때로 심지어 불가능한 모험이라고 여겨졌다. 프로그램 가능한 안전 시스템은 이러한 것을 가능하게 해줬다. 생산 기계의 경제적인 사용 수명을 늘려 주기도 한다. 새로운 기계를 위해 이 기술은 필요로 하는 결선의 양을 줄여주었고, 과거에 고정된 회로의 Safety Logic에서 할 수 있었던 부분의 안전 시스템을 보다 유연하게 다룰 수 있도록 해줬다. 기계적인 안전 장비의 신호는 B&R의 경우에, POWERLINK라는 빠른 버스에 ‘Non-Safety-Related’ 신호를 같이 실어서 전송할 수 있게 됐다. 전체 자동화를 위해 하나의 개발 툴을 사용해 안전 로직을 프로그램하는 것은 고도의 통합 기술을 반영한 것이다.

[SafeLOGIC 통합 안전기술.  통합 안전 기술은 간단히 안전 기능을 프로그램하는 것으로 시간과 비용을 절감해 준다.]

진보된 드라이브 기술 사용으로 에너지 절약

일반적인 생산 공정이 멈추었다 진행했다한다면 업데이트된 드라이브 시스템을 고려하는 것이 큰 이익을 가져다준다. 공익사업을 하는 회사들은 최대 전력을 측정해 회사 공급 전력을 계산한다. 낮은 ‘총 역률’을 가진 전기 드라이브는 숨겨진 비용을 가져다 줄 수 있다. 물론, 현대의 드라이브 기술은 전통적인 시스템보다 구매하는 것에 대해서는 더 비싸게 구매할 수 있다. 그러나 이상적인 총 역률, TPF=1은 구동 비용을 줄일 뿐만 아니라, 기계 연결과 메인 연결의 면적을 최적화하는 것을 도와준다.

오늘날 전기 드라이브에 의해 제공되는 높은 수준의 수행 능력 덕분에, 유압 드라이브를 전기 드라이브로 교체하는 것은 이익을 가져다준다. 이러한 드라이브는 높은 정확성, 조정 가능한 전력 레벨을 제공하고, 필요로 하는 에너지만 사용한다. 통합된 모터 드라이브 기술을 가지고 유압 펌프를 제어하는 것도 상당한 절약을 가져다 줄 수 있다.

수익성 주요 요소로써 완벽한 솔루션

효율적인 생산 기계와 시스템을 위한 가장 큰 효과는 완전하고 통합된 개발을 가져다주는 것이다. 기본적인 기계의 구조에서 부터 최신의 생산 공정으로 모든 것이 적용되는 것이다. B&R은 고객에게 Automa tion Studio와 SDC 툴과 같이 독립된 플랫폼의 검수 옵션을 제공한다. 물론 이것은 또한 전기-기계 도면을 위해, 타사의 CAD/CAE/CAM 시스템의 양방향 인터페이스를 포함하고 있다. 이것은 한 번 생성된 설계와 자동화 프로그램이 추가적인 프로그램 없이 각각의 하드웨어에 쉽게 통합될 수 있기 때문에, 생산 기계를 모듈화 되도록 향상시켜 준다.

[월간 FA저널 ()]

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