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자동화성공스토리 단백질 포장에서 증강현실(AR) 가치 증명

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 562회 작성일 22-12-14 15:15

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Maple Leaf Foods에서는 혁신적인 제휴를 통해 업계 선두 기업들과 함께 종합 설비 효율(OEE)과 직원 교육 및 유지 개선을 위한 시범(Pilot) 프로그램을 시작한다.


단백질 산업에서는 물가 압력이 상당하며, 숙련된 인력을 찾기 위한 경쟁이 치열하다. 육류 가금류 가공업체가 성공하기 위해서는 공장 설비를 통해 더 높은 가치를 얻고, 인력을 확보, 교육 및 유지할 수 있는 더 나은 방법을 찾아야 한다.
기업식 농업 분야 선두 주자인 Maple Leaf Foods는 이러한 도전 과제 해결을 위해 정면으로 대응하고 있다. Maple Leaf Foods에서는 특별한 제휴와 혁신적인 시범 프로그램을 통해 증강현실(AR)이 어떠한 방식으로 운영을 개선하였고, 해당 산업 부문 전체에 이익을 가져다 줄 수 있는지를 증명하고자 한다. 

캐나다 최대의 육류 및 가금류 가공업체인 Maple Leaf Foods는 미국과 아시아 지역에서도 사업을 운영하고 있다. Maple Leaf, Schneider’s 및 Greenfield Natural Meat, Co 등의 선도적인 소비자 브랜드를 통해 품질과 혁신에 대한 명성을 쌓았다.


성공을 위한 기반 구축

Maple Leaf는 AR 파일롯에서 패키징 라인 문제에 중점을 두고, 업계 선두 주자인 Harpak-ULMA Packaging, Rockwell Automation 및 PTC 3사와 제휴를 맺었다.

OEM Harpak-ULMA는 고객에게 스마트한 커넥티드 포장 장비 및 종단 간의 포장 라인을 제공하는 데 중점을 두고 있다. 이 회사는 로크웰 오토메이션의 제어 플랫폼을 기반으로 표준화되어 있으며, VuforiaⓇ 산업 AR 소프트웨어 등의 사전 통합 산업용 사물인터넷(IIoT) 솔루션을 위해 Rockwell Automation Strategic Alliance Partner PTC에 의존하고 있다.

“디지털 혁신을 통해 Maple Leaf가 세계적 수준의 생산성을 달성하도록 지원할 기회를 얻게 되어 매우 기쁩니다”라고 Harpak-ULMA Packaging의 CEO인 케빈 로치(Kevin Roach)는 말한다. “협력을 통해 우리는 AR 기술을 활용하였고, 탁월한 운영 효율을 촉진하는 새로운 패러다임을 정의할 수 있을 것으로 기대합니다.”

실제로 Maple Leaf에서는 시범 프로젝트의 성공을 측정하기 위해 생산성 중심의 기준을 수립했다.

OEE는 제조 생산성을 정량화하기 위한 최적의 표준으로 알려져 있다. OEE에 영향을 미치는 요인에는 더 나은 교육을 통한 인력 기술 향상, 더 적고 짧은 가동 중지 시간, 최초 품질 검수 통과율 향상 및 더 빠른 고장 복구 수리 시간(MTTR) 등이 있다.


‘설계 및 실험’ 접근 방식

시범 프로젝트에 참여한 4개 사는 ‘설계 및 실험’ 접근 방식을 채택했다. 첫 번째 단계에서 Harpak-ULMA는 포장 라인 성능을 실시간으로 자동 계산, 모니터 및 보고하는 자사의 내장된 OEE 애플리케이션을 구축했다.

그 다음으로 PTC AR 애플리케이션에 대한 전체 라이브러리를 구축하고, 자사의 장비 기반 AR 경험을 생성했다. AR은 풍부한 시각적 기반의 작업 지침과 교육 및 온디맨드 전문가 가이드를 제공한다.

대부분의 AR 사용자 경험은 실제 장비를 가상으로 나타내는 동적 모델인 장비의 디지털 트윈을 활용한다. 디지털 트윈을 사용하면 작업자가 장비와 상호작용하기 전에 실제와 같은 애니메이션을 통해 유지 보수 루틴이나 작업을 시뮬레이션할 수 있다.

또한 디지털 트윈을 사용하면 작업자가 작동 중인 장비 내부를 가상으로 확인할 수 있어 생산을 중단하지 않고, 구성요소의 위치와 상태를 식별할 수 있다.

“AR은 Maple Leaf Foods가 작업 측면에서 일선 작업자들에게 디지털 정보를 제공하는 이상적 방식이 될 것입니다”라고 PTC CEO인 짐 헤펠만(Jim Heppelmann)은 말한다. “이번 시범 프로그램을 통해 직원의 업무 만족도를 높이는 동시에, 생산성을 높일 수 있는 매우 큰 기회가 있음을 확인할 수 있을 것입니다.”

현장에 기술 전문가를 직접 배치할 필요성을 크게 줄여주는 내장된 실시간 원격 통신 및 협업 기술 또한 구축되었다.


조기 가치 증명

이번 시범 프로젝트는 포장 라인에서 AR 가치를 빠르게 보여준다. 예를 들어, OEE 애플리케이션에서는 교대 조별로 장비 가동 중지 시간과 우선순위가 높은 작업 항목을 식별하는 기계 자가 진단 보고서를 제공한다.

Harpak 팀은 원격 연결을 사용하여 이러한 보고서를 매일 모니터링하고, 발생 빈도가 높은 중단을 식별한 후 Vuforia Expert Capture를 사용하여 수정 루틴을 구축한다. 이 애플리케이션을 통해 OEM 전문가는 단계별 절차를 캡처하여 작업자가 실시간으로 액세스할 수 있는 AR 기반의 작업 지침으로 변환한다.

교육 및 장비 에러 진단과 관련하여 AR을 사용하면 작업자는 언제 어디서나 장비의 실시간 디지털 트윈을 보고 상호작용할 수 있다. 이는 OEM 전문가가 현장에 가지 않고도 장비 진단을 할 수 있음을 의미하고, 작업자가 공장에 투입되기 전에 효과적인 교육이 된다는 의미다.

Maple Leaf에 있어 AR 기반 교육은 긍정적인 결과를 보여준다. 예를 들어 시각적 측면이 매우 강력한 대화형 교육은 언어 장벽을 최소화하고, 인력 에러를 줄이며, 직원 이직률이 높은 환경에서 교육 주기를 줄이는 데 도움을 준다.

“다양한 중요 비즈니스 관행 전반에 걸쳐 효율성을 높이고, 결과를 개선하기 위한 이번 Maple Leaf의 AR 시범 프로젝트의 일원으로 참여하게 된 것을 매우 기쁘게 생각합니다”라고 로크웰 오토메이션의 CEO인 블레이크 모레(Blake Moret)는 말한다. “AR 기술이 교육 시간 및 작업자 오류에 미친 긍정적인 영향을 확인하는 일은 매우 고무적입니다.”

AR 기술은 OEM 지식에 손쉽게 접근해 외부 인적 자원이 해오던 복잡한 작업(예 : 포장 툴 재구축)을 수행할 수 있는 기술을 내부 직원에게 제공할 수 있다.

AR은 단계별 지침을 제공할 뿐 아니라, 필요한 경우 작업 완료에 대한 감사 작업을 수행한다. Maple Leaf는 시범 프로젝트에서 툴 재구축, 가동/종료 절차, 위생 프로토콜 등 준수 시행을 위해 세 가지 고 가치 활동에 중점을 두었다. 


여정을 통한 교훈

단백질 포장 시범 프로젝트는 계속 진행 중이며, 프로젝트에 참여한 4개 사는 앞으로도 지속해서 피드백을 수집하고, 개선하며, 프로그램의 향후 상용화를 평가할 것이다.

프로젝트를 통해 협업 팀은 투명하고 공평한 제휴의 가치와 애자일 관점에 대해 배웠다. 각 회사에서는 각자 특화된 기술을 제공한다. 파트너 간의 정직하고 열린 피드백과 활동을 변경하거나, 방향을 바꾸려는 의지가 성공에 있어 매우 중요하다.

무엇보다도 기술을 위한 기술은 실패로 가는 길임을 팀 전체가 인식한다. 모든 투자의 기초는 운영 및 재정적 가치를 제공하는 설득력 있는 비즈니스 사례에 기반해야 한다.

※본고는 로크웰 오토메이션 9월호 고객뉴스레터 내용이다.

독립형 무빙 카트 기술(ICT): 차세대 모터 제어
​독립형 무빙 카트 기술 솔루션은 기존의 로터리 체인, 벨트 및 기어를 제거하여 모터 제어를 한 단계 끌어올린다.

​산업용 로봇은 자동차 차체 공장에 널리 사용되고 있으며, 지난 50년간 생산성을 높이는데 큰 기여를 해왔다. 하지만 로봇 기술의 효율성은 차량 섀시를 이송하는 컨베이어 시스템의 역량으로 제한된다. 오늘날 많은 자동차 공장에서 비효율적인 이송 시스템은 성능을 개선하는 데 큰 걸림돌이 되고 있다.
 
기존 컨베이어 기술의 문제점

실제로 처리량과 유연성은 자동차 제조에서 일반적으로 사용되는 컨베이어 기술에 의해 제한된다. 기존 체인 컨베이어와 롤러 베드는 물론 팬 컨베이어 조차도, 보통 고정된 속도에서 고정된 피치로 작동한다. 이는 자동차 조립 공장에서 전체 이송 시스템이 지속적으로 전원이 공급되고, 동일한 속도로 작동한다는 것을 의미한다.
캐리어는 프로세스 단계 완료를 기준으로 특정 섀시를 가속하고 감속하거나, 정확하게 배치할 수 없다. 일부 시스템은 이동 장치 간의 ‘피치’, 즉 거리의 변동을 허용하지만, 대부분의 경우 다양한 모델 유형에 맞게 그 거리를 쉽게 수정할 수 없다.

또한 기존 컨베이어는 체인, 벨트, 롤러, 기어로 구성된 복잡한 기계 설계와 수백 가지의 마모 부품을 기반으로 하고 있다. 이처럼 크고 복잡한 솔루션은 수정하기가 어려울 뿐만 아니라, 유지 관리와 예기치 않은 가동 중단이 발생하기 쉽다. 가장 중요한 것은 기존의 마찰 기반 이송 시스템이 로터리 모터 기술에 의존하고 있다. 회전 모터는 선형 애플리케이션에 본질적으로 관성을 추가하고, 여러 기계 부품이 필요하게 만들며, 속도와 가속도의 개선을 제한한다.

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자동차 제조업체는 어떻게 조립 컨베이어 시스템의 성능을 개선할 수 있을까?

리니어 모터 기술에 기반한 독립형 무빙 카트 이송 시스템의 진보로 놀라운 성능 향상이 가능해졌다. 어떻게 가능할까? 리니어 모터 기술은 컨베이어 모듈을 종단 간 구성할 수 있도록 하여 전자 자기력을 형성하고, 기존 시스템보다 훨씬 빠르게 캐리어를 추진한다.

또한, 리니어 모터에는 접촉 또는 마모 부품이 없기 때문에 유지 관리가 최소화된다. 그러나 리니어 모터는 많은 장점 중 일부일 뿐이다. 지능형 모션 제어는 생산성, 유연성 및 지속가능성을 향상시키는 데 매우 중요하다.
자동차 업계를 위해 자동화 시스템을 공급하는 글로벌 기업 쿠카 시스템즈(Kuka Systems)에서 도입한 펄스(PULSE) 캐리어 컨베이어 시스템을 보면 알 수 있다. 자동차 차체 조립 라인용으로 설계된 이 컨베이어는 MagneMotionⓇ의 리니어 동기식 모터 기술을 사용한다.

내장된 위치 센서 및 제어 소프트웨어를 사용하여 트랙에서 각 캐리어를 독립적으로 제어할 수 있다. 가속, 감속, 속도 및 위치 모두 프로그래밍이 가능하다. 고정된 속도로 계속 이동하는 것이 아니라, 공장 단계가 완료되면 운반 차체 부분은 로봇 워크스테이션을 빠르게 지나갈 수 있다.

그 결과 기존의 마찰 기반 전달 시스템보다 에너지 효율이 높고, 30% 더 빠른 ‘피치리스(Pitchless)’ 시스템이 가능하다. 또한 속도가 향상되어 산업용 로봇과 다른 공정 장비를 더 많이 활용할 수 있으므로, 전체 시스템 설치 공간은 기존 시스템보다 훨씬 작다. 아울러 여러 모델 유형을 처리하도록 시스템을 자유롭게 구성할 수 있으며, 모듈형이기 때문에 비용 효율적으로 확장할 수 있다.

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독립형 무빙 카트 기술(ICT)이 차체 공장과 기타 자동차 분야의 사례들을 어떻게 혁신하고 있는지 알아보자.

​※본고는 로크웰 오토메이션에서 분기별 발행하는 Automation Today 최신 호(Issue72)의 내용이다.
 

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