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[현장적용사례] 빠른 차선의 생산, 사실상 완전 자동화된 차체 공장

95% 자동화율을 구축한 스웨덴 Oskarshamn 소재 스카니아(Scania) 차체 공장은 세계에서 가장 현대적인 차량 제조 공장 중 하나로 알려져 있다. 광범위한 분야까지 맞춤 제작을 지원한다.

조립 라인의 마지막 공정 부분에는 동일한 트럭 캡이 없다.

2016년부터 고급 제조업체인 Scania는 맞춤형 트럭 캡을 주문에 따라 조립해 왔으며 거의 독점적으로 288개의 로봇을 사용한다. Oskarshamn에 있는 Scania의 운전실 차체 생산 공장 관리자인 Marcus Holm은 실제 적용사례를 소개하면서 '프리미엄 제품은 프리미엄 공장에서 생산돼야 한다는 것이 제게는 아주 분명하다'라고 설명했다. '높은 수준의 자동화로 우수한 품질은 물론 작업자를 위한 우수한 작업 조건 및 인체 공학이 제공된다'고 했다.

[현장적용사례] 빠른 차선의 생산, 사실상 완전 자동화된 차체 공장 - 산업종합저널 FA
패널 부품은 공압 작동 장치에 고정되고 용접되며 CPX/VTSA 밸브 매니폴드(앞면 오른쪽)에 의해 제어된다. 그 사이에 개시인 Scania의 Evert Forsberg(왼쪽), Lars Kreutner(오른쪽), Festo의 Leif Lindahl(가운데)

로봇은 접합 스테이션에 패널 부품을 놓고 용접한다. 직원이 해야 할 일은 스테이션에 짐을 싣고 기계를 모니터링하는 것 뿐이다. 어쨌든 스웨덴 산업 보건 및 안전 규정에 따라 휴대용 용접 장비를 사용할 수 없다. 용접 도구가 너무 무거워지고 다루기 어려워지는 반면, 다른 한편으로는 방사선 때문에 용접 건과 작업자 사이에 최소 거리를 요구하는 산업 안전 지침이 있다.

조립 작업장에서 수동 용접을 금지함으로써 Scania는 두 가지 측면에서 이점을 얻었다. 자동화 기술을 최대한 활용하기 위해 Scania는 직원들이 로봇 및 자동화 기술을 사용하는 방법을 배우는 교육 부서를 설립했다.

Scania 프레스 공장 및 차체 공장의 자동화 및 전기 엔지니어(상단 사진 왼쪽) 에버트 포스버그는 'Festo의 사전 구성된 유형 CPX/VTSA 밸브 매니폴드를 선택했다. 이 매니폴드는 이더넷, 진단, 안전 및 산업 에너지 효율성의 이점을 제공한다'라고 전했다.

Scania에서 제작하는 모든 트럭의 무게는 16t이 넘는다. 이 회사는 소방 서비스 또는 폐기물 수거를 위한 특수 차량 제조업체로 명성을 쌓았다. 이러한 틈새 시장만해도 수십만 가지 변형이 있다.

Evert Forsberg는 '우리가 승용차 생산보다 훨씬 더 많은 트럭 맞춤형 옵션을 제공한다는 사실을 알면 사람들이 놀랄 것이다. 승용차 생산에서 모든 차량 유형에는 자체 조립 라인이 있다'라며 '반면에 Scania가 공급하는 모든 캡을 단일 조립 라인에서 조립한다'라고 말했다.

[현장적용사례] 빠른 차선의 생산, 사실상 완전 자동화된 차체 공장 - 산업종합저널 FA
Scania 차체 공장 Oskarshamn에서는 288대의 로봇이 트럭 캡을 함께 용접한다.

공장에는 맞춤형 차량의 대량 생산, 제어 기술, 진단 기능, 산업 에너지 효율성 및 안전 솔루션 덕분에 적응성 및 유연성과 같은 산업용 사물 인터넷의 많은 주요 기능이 있다.

Forsberg는 '모든 플랜트 제조업체를 위한 모듈식 표준화 개념이 있다'면서 결국 공장 운영자는 입증된 자동화 제품에 의존해야 한다고 강조했다. 또 다른 목표는 예비 부품의 불필요한 재고를 피하는것이다. 모든 패널 부품은 공압 작동 장치에 고정된 후 용접된다.

Forsberg는 '사전 구성된 Festo 유형 CPX/VTSA 밸브 매니폴드를 선호하기로 결정했다'라고 했다.

CPX/VTSA 밸브 매니폴드는 실제로 PROFINET에 대한 유일한 인터페이스이므로 별도의 배선이 필요하지 않다. 밸브 매니폴드는 자동화 플랫폼 CPX를 통해 진단 데이터를 제공하며 예측 유지보수의 일부로 시스템을 모니터링하는 데 사용할 수 있다.

프로젝트 관리자 Kreutner는 사례 발표집을 통해 '시스템 구성 요소가 고장나서 시스템 전체를 마비되기 전에 교체할 수 있다'라고 설명했다.

이에대해 Forsberg는 '밸브 매니폴드의 안전 개념에 깊은 인상을 받았다. CPX를 사용하면 다양한 압력 구역을 작동하고 개입이 필요할 때 영역을 배기할 수 있다. 모바일 패널을 사용해 영향을 받는 시스템 부품을 확인할 수 있으며 이는 건초더미에서 바늘을 찾는 것과 같아 전체 시스템에서 오류를 검색할 필요가 없다. 또한, 개별 시스템을 재가압하는 것이 전체 시스템을 시작하는 것보다 훨씬 에너지 효율적'이라고 밝혔다.

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간편한 작동을 위해 안전 펜스에 통합: MS 시리즈 압축 공기 처리를 포함해 용접 라인의 압축 공기 및 냉각수 공급을 위한 즉시 설치 가능한 완벽한 솔루션

정적 용접 건의 경우 Festo는 Scania 및 ABB의 사양에 따라 150개의 스폿 용접이 완료된 후 소위 tip dresser 라고 하는 전극 밀링 장치를 전극으로 가져오는 pivoted arm 을 개발했다. pivoted arm은 Festo DNCE 전기 실린더에 의해 정확하게 배치되며 EMMS 스테퍼 모터로 구동한다. 이 솔루션으로 Festo는 주기 시간을 절반 이상 단축했다.

그 이유는 용접 건 전극이 사용됨에 따라 무뎌지고 스폿 용접이 완벽하게 정확한지 확인하기 위해 약 150개의 스폿 용접 후에 밀링해야 하기 때문이다.

Festo의 Scania의 전 핵심 계정 매니저인 Leif Lindahl은 '전극 밀링은 무딘 연필을 깎는 것과 동일한 원리로 작동한다'라고 이해를 시켰다.

전극 밀링을 위한 Festo의 제어 캐비닛은 모터 컨트롤러 및 기본 로봇 컨트롤러와 통신하는 CMMS 모터 컨트롤러 및 CPX로 구성된다.

Lindahl은 '공장 운영자가 스폿 용접을 위해 전극을 올바른 위치로 조정하기 위해 밀링 후 로봇 셀에 더 이상 들어갈 필요가 없기 때문에 안전성도 향상됐다'라고 덧붙였다.

한편, Scania는 Oskarshamn에서 차량 제조의 새로운 시대를 열었다. 거의 완전히 자동화돼 있지만 여전히 단일 조립 라인에서 배치 크기 1까지 엄청난 유연성을 허용하기 때문에, 차체 공장은 이미 산업용 사물 인터넷을 향해 순조롭게 나아가고 있다. 새 공장은 선례를 남겼으며 Scania는 곧 브라질 상파울루에 있는 Scania 공장에 유사한 공장을 건설할 예정이다. [정리=김지성 기자]


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