상태 감시, 생산 라인에서 쏟아져 나온 기록

[B&R산업자동화 제공] 스코다의 이야기는 1895년 12월에 시작됐다. 당시 열광적 사이클 애호가인 기계공 바클라프 라우린(Václav Laurin)과 서적 판매원 바클라브 클레멘트(Václav Klement)는 두 명의 이름을 따서 라우린앤드클레멘트(Laurin and Klement)라는 이름의 소규모 자전거 생산 공장을 설립했다.

그들은 4년 후에 슬라비아(Slavia)라는 브랜드로 오토바이를 생산하기 시작했다. 이것은 중부 유럽 최초의 오토바이 공장이 됐다. 라우린앤드클레멘트는 1905년부터 자동차를 생산하기 시작해 그의 최초 모델인 Voiturette A로 곧바로 성공을 거뒀다. 이 회사는 1924년에 기계 제작업체 스코다와 통합했다. 스코다는 1991년에 폭스바겐(Volkswagen) 그룹의 일부가 됐다.

도장 공장의 전처리(Pretreatment) 라인은 길이가 250미터다. 1분당 11미터의 속도로 매 37초마다 한 개의 차대가 라인을 떠난다. 이것은 하루 24시간 연중무휴로 계속된다. [사진=B&R산업자동화]

결함의 제거와 생산성 향상
스코다의 생산은 자동화와 로봇을 특히 중시했다. 생산성을 더욱 높이기 위해 회사는 예상되지 않은 정지 시간으로 인한 고비용 발생을 방지하기 위해 잠재적 결함의 조기 검출을 가능하게 하는 기술을 찾고 있었다. 자동화 전문 기업 B&R은 이 회사가 찾고 있던 것을 갖추고 있었다.

도장 공장 마렉 멜칵(Marek Melák) 유지보수 관리자는 “도장 공장은 자동차 공장 전체에서도 가장 중요한 부분 중 하나며 이것은 병목 현상 가능성으로 인해 제조 프로세스에서 핵심적 단계다”라며, “우리는 1996년 이후 최신 기술의 이용을 통해 지속적으로 처리 용량을 증대시켜 왔으며 수동 스프레이 건 대신에 현재 로봇을 이용해 도장 작업을 할 수 있다”고 말했다. 이어 그는 “현재 로봇은 184대이며 운반 벨트의 제어에도 많은 주의를 기울이고 있다”며, “벨트가 1분만 정지해도 비용이 엄청나다”고 강조했다.

도장 공장의 전처리(Pretreatment) 라인은 길이가 250미터다. 1분당 11미터의 속도로 매 37초마다 한 개의 차대가 라인을 떠난다. 이것은 하루 24시간 연중무휴로 계속된다. 스프로켓은 컨베이어 시스템의 긴요한 요소이기 때문에 전처리 라인이 계속 운전 상태를 유지하도록 이것을 감시하는 것이 중요하다. 그런 이유로 스코다는 컨베이어 벨트 감시에 대한 특별한 전문 지식이 있는 동반자를 찾고 있었다. 계약은 체코 공화국 보후민(Bohumín)에 위치한 DIF와 체결됐다. 이 회사는 광학 측정 시스템과 진동 진단 전문 업체이다.

도장 공장 상태 감시
DIF는 기존 기술을 기반으로 해 B&R의 APROL ConMon을 이용하는 솔루션을 제시했다. 통신 시스템은 도장 공장의 기존 네트워크에 연결될 예정이었다. 그러므로 진단 데이터는 다른 경쟁자들의 구조와는 달리 여분의 네트워크 없이 X20 컨트롤러와 Automation PC 900 산업용 PC 사이에서 교환될 수 있다. 또 다른 핵심적 요건은 보안이 갖춰진 IP 주소의 수량이었다.

B&R 솔루션을 이용한다면 100개의 측정 지점에 대해 PC와 컨트롤러 사이에 데이터를 교환하기 위해 단 한 개의 IP 주소만이 필요할 것이다. 제어 시스템은 실시간 이더넷 파워링크를 통해 진단 세션 사이에서 통신한다. 이와 비교해 제안된 다른 솔루션들은 각각 네 개의 측정 지점마다 한 개의 IP 주소를 필요로 한다. 이 점과 그 밖의 요인들로 인해 ŠKODA는 B&R이 올바른 동반자가 될 것이라는 확신을 갖게 됐다.

제어 시스템은 실시간 이더넷 파워링크를 통해 진단 세션 사이에서 통신한다. 이와 비교해 제안된 다른 솔루션들은 각각 네 개의 측정 지점마다 한 개의 IP 주소를 필요로 한다. [사진=B&R산업자동화]

1분 당 11 미터의 속도로 매 37초마다 한 개의 차대가 라인을 떠난다. 이것은 하루 24시간 연중무휴로 계속된다. DIF는 도장 공장 전문가들에 의해 정의된 요건을 충족시키기 위해 컨베이어 벨트 감시를 중심으로 하는 솔루션을 개발했다.

DIF 라딤 팔크(Radim Falc) 상무는 “그것은 쉽지 않은 일이었다”고 회상했다. 이어 그는 “스프로켓의 회전 속도는 회전 당 23초인데 스프로켓이 느리게 돌더라도 진단이 어렵다”며, “당사의 유지보수 기사의 꼼꼼한 작업과 경험이 없었더라면 우리는 그러한 광범위한 프로젝트를 결코 완성하지 못했을 것이다”고 말했다.

전체 솔루션은 스코다, DIF 및 B&R 사이의 협력으로 개발됐다. 팔크 상무는 “우리는 여러 해 전에 산업용 환기와 컨베이어 시스템에 대한 진동 진단 시스템을 개발했을 때 B&R과 좋은 경험이 있었다”며, “이곳 스코다 공장에서는 공장 자동화를 위해 B&R의 APROL 시스템을 사용하고 있으며 도장 공장에서는 온라인 진동 진단을 위해 APROL ConMon 솔루션이 이용된다”고 말했다. 이어 그는 “이로 인해 우리는 제품 품질을 개선하고 시스템 가용성을 높이고 당사의 유지보수 비용을 현저히 감축할 수 있었다”고 말한다.

도합 366개의 진동 센서가 (가속도계) 생산 라인 전체에 설치되고 각각은 16개의 진동 파라미터를 측정한다. 데이터는 파워링크를 통해 Automation PC 900에 전송된다. 이것은 도장 공장의 가혹한 조건에서 결함을 예방할 수 있도록 한다.

팔크 상무는 “시스템은 베어링 손상의 초기 단계에서 높은 주파수의 진동 에너지 증가로 이어진다는 가정으로 작동한다”고 설명하며, “이 방식은 또한 윤활 문제나 컴포넌트의 재밍(Jamming) 문제를 검출하는 데도 효과가 있다”고 말했다.

이 프로세스에서 얻어진 정보는 영구적으로 저장되고 평가된다. 온라인 진단을 위한 하드웨어와 소프트웨어 기술은 모두 B&R에 의해 개발됐다. B&R 엔지니어들은 DIF로부터의 노하우에 의존하면서 소프트웨어를 진단 시스템에 적응시켰다.

B&R과 함께 계획 중인 신규 프로젝트
상태 감시 프로젝트 1년 후에 스카다의 멜칵 유지 보수 관리자는 “명확히 그들의 믈라다 볼레슬라프(Mladá Boleslav) 공장의 결과에 대해 만족하고 있다”며, “이 프로젝트 덕분에 당사 도장 공장의 스프로켓은 단 한 번의 결함도 없이 완벽하게 돌아가고 있으며 상태 감시에 대한 투자는 생산 용량의 현저한 증가를 통해 이미 회수됐다”고 말했다.

이어 그는 “우리는 하루 차대 수량을 2,180대에서 2,200대로 증가시켰으며 이미 환기 시스템에 대한 조기 경고 진단을 구현할 것을 계획하고 있다”고 강조했다.

[인더스트리뉴스 기자 (webmaster@industrynews.co.kr)]

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