한국미쓰비시전기오토메이션, e-F@ctory 모델라인으로 제조현장 스마트화 제안

한국미쓰비시전기오토메이션이 e-F@ctory 모델라인을 구축하고, 제조현장의 스마트화를 제안했다. 이 기업은 핵심 기술을 압축해 본 모델라인에 적용, 제조산업에 최적의 솔루션을 제시하고 있다. 특히 독자적인 기술 및 서비스를 접목시켜 제조업의 작업 개선에 힘쓰고 있어 주목받았다.

 

 

1. 제조현장의 스마트화 제안
한국미쓰비시전기오토메이션(이하 미쓰비시전기)이 산업통상자원부 산하 스마트제조혁신센터(이하 SMIC)에 e-F@ctory 모델라인을 구축했다. 이 기업은 첨단 기술과 노하우가 적용된 e-F@ctory 모델라인을 활용, 제조현장의 스마트화를 제안하고 있다.

지난 2019년 3월 SMIC와 한국 e-F@ctory 모델라인 구축에 관한 협악서를 체결했으며, 같은 해 5월 국내 e-F@ctory Alliance 파트너 기업과 공동으로 모델라인을 구축했다.

미쓰비시전기는 IT와 FA를 연계해 동일한 라인에서 변종변량 생산(매스커스터마이제이션), 합리적인 조정 제어, AI에 의한 예지 보전을 가능하도록 하는 한편, 엣지 영역을 강화한 IoT화를 추진해 현장 데이터 수집·분석·진단·피드백·IT·클라우드 연계까지 IoT 솔루션을 망라한 데모라인으로 스마트화 및 제조 IoT를 실현할 방침이다.

 

2. e-F@ctory 모델라인 구축

 

1) 스마트 공정의 열쇠 ‘엣지 컴퓨팅’
미쓰비시전기는 최신 IoT기술 및 FA와 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)을 기반으로 한 스마트제조 모델공장을 활용해 단계적 스마트화를 추진한다. 또한 리얼타임 데이터 수집을 통해 제조의 빅데이터를 실현하고, 고객정보, 주문정보, 자재정보와 같은 데이터를 반영해 합리적인 제조를 지원할 계획이다.

엣지 컴퓨팅 기술은 현장에서 가동 중 발생하는 데이터를 분석 및 진단, 이상 검출 시 즉각적인 피드백을 제공한다. 또한 인공지능 ‘유사 파형 인식 기술’을 통해 센서 등의 파형 데이터를 학습 및 인식함으로써 이상 징후 검지의 정밀도를 향상한다. 아울러 10종류 이상의 통계 기법이 탑재돼있어 요인을 신속히 분석, 생산 현장의 예방 안전이나 품질 향상에도 기여할 수 있다.

뿐만 아니라 AI나 통계 수법에 의한 데이터 분석, 진단을 알기 쉬운 조작화면으로 제공하기 때문에, 별도의 프로그램 없이 간단하게 실현할 수 있다는 장점이 있다.

 

2) 체계적 단계로 자동화 실현
키팅(Kitting) 작업 단계에서는 고객 주문정보에 따라 자재 포장을 실행한다. 협동로봇, 산업로봇, 3D 비전을 사용한 피킹을 자동화하고, 리니어 서보를 적용해 구동성 및 리드타임을 향상시킨다. 이후 레이저 커팅(Laser Cutting) 단계에서는 부자재에 고객 주문정보를 각인하고, 설비 현황에 따라 원자재 가공도 동시에 수행하게 된다.

레이저, 컨베이어, 반송 로봇으로 구성되는 이 시스템은 자동화 및 IoT 기술을 연계해 고객의 주문정보를 반영한다.

이어 머시닝 툴(Machining Tool) 단계에서는 레이저 각인이 완료되면, 자재를 받아 2차 정밀 가공을 수행한다. Work Probe에서 정밀 검사를 수행해 OK/NG 판정 후 결과 값을 엣지로 전송, 품질 이력을 관리하게 된다.

어셈블리 라인(Assembly Line)에서는 가동 상황에 따라 2가지 종류, 총 11가지의 제품을 생산한다. 뿐만 아니라 최신 로보틱스와 AI 기술(SmartPlus)을 적용한 정밀 조립, CC-Link IE TSN을 경유 가동, 품질, 설비, 에너지 사용량 등 대량의 현장 데이터를 MASTER로 실시간 전송한다. Cell, Inline 제조방식을 병행해 생산 현황에 따라 공정을 쉽게 변경할 수 있어, 작업의 효율을 더욱 높일 수 있게 됐다.

 

 

3) 효율적 검사로 완성도 높여
키팅-가공-조립의 각 공정에서 1차 검사를 수행하며, 출하 전 최종적인 검사를 진행한다. 이때 주문 정보와 제조의 동일 여부는 비전(Vision) 센서를 통해 검사하고, 품질은 레이저 변위 센서로 검사하게 된다.

검사 단계가 완료되면 생산 완료 제품 출하 준비를 진행하는 포장 공정을 작업하게 된다. 또한 실시간으로 수집 분석된 정보를 포함한 시험성적서를 동봉 및 검사한다. 이는 조립기와 같은 구조로 설계돼있어, 향후 유연한 설비 변경에도 상당히 효율적이다.

한편 자재 투입 시 최적의 리드타임을 확보하기 위해 생산/출하 현황 및 가동 상태 고려, 조립완료 상태에 따라 검사 포장으로 이동하게 된다. 미쓰비시전기는 로봇 및 비전을 적용한 반송 시스템을 구축하고, 고속 반송기의 경우 CC-Link IE Filed 통신을 내장한 파트너사의 로봇을 적용해 스마트한 전송 단계를 확보하기도 했다.

 

4) 패키지 ‘iQ Monozukuri’ 제안
FA 애플리케이션 패키지 iQ Monozukuri는 제조업 고객의 다양한 과제 해결과 효율적인 시스템 도입, 확장 및 운용, 보수가 가능한 시스템이다.

미쓰비시전기는 그간 파트너와 쌓아온 노하우 및 아이디어를 응축해, 공정, 용도, 장치별로 다채로운 애플리케이션을 선보였다. 이들은 신뢰성 높은 FA 제품을 중심으로 패키지를 구축, 효율적인 공정 체계를 마련했다.

 

 

3. 핵심 요소 기술을 살펴보다

 

1) 유연한 시스템으로 대응
미쓰비시전기는 커스터마이제이션(Customization)을 통해 고객의 니즈에 적합한 유연 다품종 생산을 지원한다. 전체 생산은 MASTER를 통해 관리되며, FA-IT 연계를 통해 고객 주문 정보부터 가동 정보를 실시간으로 파악하게 된다. 이로써 변종 변량 생산 및 합리적인 조종 제어를 실현할 수 있게 됐다.

또한 실시간 작업 감시를 통해 보다 유연한 제조(Flexible Manufacturing)에도 대응한다. 가공 및 조립 공정에 문제가 발생할 경우 MASTER는 설비 가동 이력과 현재의 생산 업무를 파악, 최적의 리드타임으로 계속적인 생산을 지시한다.

제조이력과 과정을 실시간 파악하는 과정 트레이서빌리티(traceability)에서는 고개 주문 정보로부터 자재 재고, 제조 정보, 출하까지의 일련의 내용을 살펴볼 수 있다. 추적 데이터는 MES(Manufacturing Execution System)를 통해 관리 가능하다.

2) 원격 및 에너지 관리로 효율 제고
미쓰비시전기가 제안하는 원격 관리(Remote Management) 및 에너지 관리(Energy Management)는 보다 우수한 통제 기술로 생산 현장의 효율을 높일 수 있는 방안이다. 사용자는 MASTER를 통해 현장의 가동 정보, 품질 정보, 에너지 정보 등 제조 전반에 걸친 상황을 원격 통합 감시 및 컨트롤할 수 있음은 물론, 공정 내 제조 설비별 에너지 사용량을 측정해 원가에 반영하고 가동 중의 전류 값을 실시간으로 측정할 수도 있게 된다.

특히 생산 중의 품질 데이터 감시 및 분석(Quality Management)에서 리얼 타임 데이터 분석을 통해 생산 제품을 실시간으로 파악, 균일한 품질을 유지할 수 있다. 현장 데이터는 OPC UA 통신으로 실시간으로 전송되기 때문에, 설비 가동 및 품질데이터를 관리하는 데 유리하다.

3) 신기술 접목해 생산성 향상

 

⋅ 로봇 및 빅데이터 활용
로봇(Robotics)을 비롯한 빅데이터(Big Data) 활용, 인공지능(AI), 트러블 슈팅(Trouble Shooting) 기술 역시 e-F@ctory 모델라인의 핵심 경쟁력이다. 이 시스템에는 ‘역각 제어 고속화 알고리즘’이 탑재돼있어, 센서가 감지한 데이터를 바탕으로 AI 기술을 활용해 상황에 따라 매개 변수를 신속하게 조정할 수 있다. 아울러 주위 온도 변화에 따른 미세한 변화를 SmartPlus로 보정해 불량률을 줄일 수 있음은 물론, 기존 로봇이 대체할 수 없는 영역까지도 대응할 수 있게 됐다.

빅데이터 활용 기술은 CC-Link IE TSN을 통해 제조 전반에서 발생되는 데이터를 실시간으로 수집, 엣지 컴퓨팅과 상위정보시스템(Cloud)으로 전송하는 방식으로 진행된다. 제조 전반에서 발생되는 데이터를 수집·분석·진단하고, 피드백 과정을 거치면서 생산성을 보다 높일 수 있다는 장점이 있어 제조현장에서 특히 주목하고 있는 상황이다.

 

⋅ 독자적 기술로 경쟁력 확보
미쓰비시전기는 신기술을 접목해 생산 현장을 개선하는 한편, 인공지능 브랜드로 독자적인 기술력을 선보이기도 했다. 지난 2019년 5월 AI 기술 브랜드 MAISART로 콤팩트한 AI 기반 기술 및 응용 기술을 전개했으며, 이와 같은 기술을 순차적으로 적용해 안전하고 확실한 제품을 확보했다.

또한 엣지 컴퓨팅 영역의 개방적인 소프트웨어 플랫폼 ‘Edgecross’를 활용, e-F@ctory를 강화하고 고객 생산성 향상에도 기여했다.

이는 클라우드로 보내야 할 데이터의 조사 및 변환에 따른 통신량 압축이 가능할 뿐만 아니라, 디바이스와 가까운 장소에서 데이터를 처리해 리얼 타임을 확보할 수도 있다. 필요 외에는 엣지 영역과 디바이스까지의 통신을 차단해 보안에도 더욱 신경쓸 수 있게 됐다.

트러블 슈팅(Trouble Shooting) 기술은 현장 FA 기기의 프로그램, 파라미터 등 엔지니어 자산을 미리 설정된 주기(시간, 요일, 일자)로 자동 백업, 신속하게 복귀할 수 있다는 점이 특징이다. 이는 라인정지 시간을 단축하고, 현장 설비제어반의 자동화 장비 및 설비의 전기 회로 설계 및 제작·시운전·유지보수에 필요한 각종 데이터 등을 자동으로 생성할 수 있다.

한편 미쓰비시전기는 다양한 파트너 기업과도 협력해, 최적의 모델라인 공정을 구현해냈다. 이들은 이번에 선보인 생산 공정과 독자적 기술을 기반으로, 제조업의 생산 체계 스마트화를 실현할 계획이다.