선형 팔레트 시스템:수익성으로 가는 지름길?

향상된 소프트웨어로 선형 팔레트 시스템이 크게 향상되었습니다.

DMG Mori(Hoffman Estates, IL)의 최고 시스템 및 영업 책임자인 Adam Hansel은 다음과 같이 완벽하게 요약합니다. 자동화할 것인지 물어보십시오. 대답은 예입니다. 100%.” 그러나 어떤 종류의 자동화입니까? 그리고 어떤 기계와 프로세스가 있습니까? 다양한 회사에서 논리적인 대답은 여러 금속 절단 기계와 추가 작업을 통합하는 선형 팔레트 시스템입니다. 반면에 "논리적"이라고 해서 항상 "쉽다"거나 "걱정할 필요가 없음"을 의미하는 것은 아닙니다.

FMS와 팔레트 풀 시스템을 혼동하지 마십시오.

FMS(Flexible Manufacturing System)라고도 하는 기본 선형 팔레트 시스템은 중앙 보관 위치에서 공작물이 있는 하나 이상의 머시닝 센터의 로딩 및 언로딩을 자동화합니다. 공작물은 직선 레일을 따라 이동하며 추가 동작 축이 있는 차량에 의해 운반되어 작업물을 기계로 이동하고 테이블 위로 이동하고 완료되면 다시 밖으로 이동할 수 있습니다. 작업자는 개별 기계가 아닌 중앙 스테이션에서 작업을 설정하고 중앙 컴퓨터는 작업의 배포 및 실행을 제어합니다.

가장 일반적인 구성에서 공작물은 고정 장치에 볼트로 고정되고, 고정 장치는 다시 균일한 팔레트에 볼트로 고정됩니다. 이는 기계가 해당 표준 팔레트에 대해 구성되어 있는 한 모든 작업이 언제든지 모든 기계로 이동할 수 있기 때문에 시스템의 유연성을 최대화합니다. 선형 팔레트 시스템의 또 다른 주요 기능은 초기 설치 후 추가 공작 기계, 더 많은 저장 공간, 검사와 같은 비가공 작업을 포함하도록 확장할 수 있다는 것입니다. 일부 시스템에는 10개 이상의 머시닝 센터와 수십 개의 팔레트 선반이 3단계로 쌓여 있습니다.

따라서 선형 팔레트 시스템은 시스템 및 대형 기계 전문가인 Bob Baldizzi, Doosan Machine Tools America(Pine Brook, NJ)가 설명했다. “팔레트 풀 시스템에서는 기계 자체의 추가 소프트웨어가 시스템을 실행합니다. 일반적으로 어떤 프로그램이 풀의 어떤 팔레트와 연관되어 있고 해당 팔레트가 기계를 통과하기를 원하는 순서를 소프트웨어에 알려주는 것으로 제한됩니다. 그게 다야 제작 일정이 없습니다. 데이터 관리가 없습니다. 보고가 없습니다. 그것은 기계에 대한 더 큰 팔레트 시스템 확장일 뿐입니다.” 팔레트 풀 시스템은 일반적으로 원형 배열이지만 선형일 수 있어 혼란을 가중시킬 수 있습니다.

Fastems LLC(오하이오주 웨스트 체스터)의 사장인 David Suica는 "내가 본 팔레트 풀 시스템은 일반적으로 5~6개의 팔레트 모두에서 동일한 부품을 가지고 있습니다. “부품을 변경하려면 일반적으로 기계 내부의 툴링, 부품 프로그램 및 각 부품에 필요한 오프셋을 변경해야 합니다. 팔레트 풀은 동일한 부품의 시리즈에 적합합니다. 그러나 판매할 수 있는 수량으로 필요한 만큼만 만들고 싶다면 일반적으로 선형 팔레트 시스템이 더 나은 방법입니다.”

스핀들 활용률 90% 이상

상황은 다르지만 FMS 없이 스핀들 활용률이 50-60%를 넘지 않는 기계 공장은 없는 것 같습니다. 그리고 어떤 경우에는 격차가 훨씬 더 큽니다. Hansel은 "수동으로 공급되는 기계가 혼합되어 있는 경우 스핀들 활용도는 대부분의 경우 30% 이하일 것입니다. 클립보드에서 공작물 전환, 고정구 전환 및 많은 리소스를 효율적으로 예약하는 것은 불가능합니다." Suica가 설명했듯이 “기계의 가동 중지 시간의 대부분은 사람에 의해 발생합니다. 도구를 기다리는 중... 프로그램 파악 중... 도구 오프셋을 수동으로 펀칭합니다. 한 시간 동안 설정한 후에는 프로덕션에 다시 사용할 수 없습니다."

이것은 지난 몇 년 동안 선형 팔레트 시스템의 가장 크고 중요한 개선 사항인 소프트웨어를 나타냅니다. 어느 정도 모든 FMS 제공업체는 시스템 처리량을 최대화할 수 있는 용량 계획 소프트웨어를 제공합니다. Hansel은 일반적인 시나리오를 다음과 같이 설명했습니다. “몇 대의 기계, 각 잡지에 180개의 도구, 24개의 고정 장치 및 계약을 충족하기 위해 밖으로 나와야 하는 특정 작업이 있다고 가정해 보겠습니다. 특정 시간에 필요한 작업의 우선 순위 및 숫자와 같은 매개 변수를 설정합니다. 또는 자동차를 만들고 있다고 말합니다. 당신은 두 개의 차축과 세 개의 바퀴를 생산하지 않을 것입니다. 네 바퀴가 필요합니다. 따라서 소프트웨어에 로트 크기를 생성하도록 지시할 수 있습니다. 두 경우 모두 소프트웨어는 리소스를 적절하게 사용하여 필요한 제품을 얻는 방법을 자동으로 계산합니다. 적절하게 계획하고 고정 장치와 도구를 준비한 다음 소프트웨어가 작업을 수행하도록 하면 90-95%의 실행률을 완전히 달성할 수 있습니다.”

구직 상점에 적합합니다... 등

누가 FMS의 혜택을 받습니까? 어떤 상황에서는 작은 작업장에서 100,000개 이상의 부품을 만드는 작업에 이르기까지 모든 사람. Makino Inc.(Mason, OH)의 제품 라인 관리자인 John Einberger는 다음과 같이 말했습니다. 머시닝 센터에서 작업 설정을 수행하여 스핀들 활용도를 높일 수 있습니다.

"하지만 계절적 생산을 하는 사람들 사이에서 더 많은 생산량을 요구하는 신청도 있습니다."라고 그는 말했습니다. "예를 들어, 1년에 80,000개를 만들지만 3개월 동안만 만들고 다음 4개월 동안 변형 또는 다른 것을 실행한다고 가정해 보겠습니다. 레저용 차량 파워트레인 산업은 이러한 종류의 생산 계획에 적합합니다. 비수기에는 설상차를 판매할 때 보트 모터를, 보트를 판매할 때 스노모빌 모터를 사용하는 것처럼 시즌 중에 필요한 것을 만들고 있습니다. 우리의 FMS는 이러한 대용량 상황에서 고객에게 매우 유용한 도구였습니다.”

Hansel은 다음과 같이 덧붙였습니다. “5개 또는 6개의 다른 부품 번호를 실행하는 사람들이 선형 팔레트 시스템에 부품 번호를 넣는 것은 매우 일반적입니다. 그러한 시스템에 많은 중복성이 있기 때문입니다. 수평형에는 일반적으로 더 긴 교대조를 실행하기 위해 매거진에 중복 도구를 넣을 수 있는 대형 도구 매거진이 있습니다. 도구가 부러지거나 마모되면 다음 도구로 넘어갈 수 있습니다.” 반면에 Liebherr(미시건주 식염수)의 사람들은 주어진 팔레트의 모든 부품에 대한 주기 시간이 총 5분을 초과할 때 팔레트 처리 셀이 가장 비용 효율적이라고 지적했습니다. 그렇지 않으면 차량이 팔레트를 교체할 때까지 기다리는 데 시간을 낭비하게 됩니다.

Einberger는 이러한 시스템이 얼마나 인기를 얻었는지 설명하기 위해 Makino가 지난 20년 동안 북미에서만 575개의 선형 팔레트 시스템을 설치했다고 말했습니다.

수평만 있는 것이 아닙니다

두산의 Baldizzi는 "수평 기계에는 거의 항상 팔레트 교환기가 함께 제공되기" 때문에 전통적으로 선형 팔레트 시스템은 일반적으로 수평 머시닝 센터를 연결했습니다. “독립 설정에서 작업자가 기계가 작동하는 동안 부품을 로드 및 언로드하는 데 사용하는 로드 스테이션 영역에는 항상 두 번째 팔레트가 있습니다. 이는 크레인이 가공 사이클을 중단하지 않고 로드 스테이션 영역에서 로드 및 언로드할 수 있기 때문에 FMS의 이점입니다. 두산과 같은 제조업체는 현재 FMS에 연결할 수 있는 팔레트 교환기를 5축 기계에 장착하고 있지만 일반적인 수직형 머시닝 센터와 대부분의 5축 기계에는 없습니다.”

머시닝 센터의 유형을 혼합하는 것 외에도 다른 기능을 FMS에 통합하는 것도 가능합니다. 다른 빌더의 기계를 통합할 수도 있지만, 이 경우 Fastems와 같은 "비관론적" 자동화 회사와 협력하는 것이 더 나을 수 있습니다. 응용 프로그램, 칩에 쓰기 자동 도구 오프셋이 있는 Zoller, CMM, 세척 스테이션 및 디버 시스템이 모두 완전히 통합되어 있습니다.”라고 Suica가 말했습니다. "저희 소프트웨어는 도구 오프셋과 검사 데이터도 자동으로 관리합니다."

이러한 옵션 중 일부는 하나 이상의 스테이션에 로봇이 필요하거나 기존 FMS 차량을 레일 위의 로봇으로 교체해야 합니다. Einberger는 Makino가 후자의 하이브리드를 "일부 요구 사항, 주로 항공 우주 구조 분야의 요구 사항에 대한 답변으로 제공합니다. 이러한 고객 중 일부는 부품을 평평한 표면에 로드한 다음 하위 고정 장치를 가져와 수평 머시닝 센터에 로드할 수 있는 이점을 원하기 때문에 레일에 있는 로봇을 사용하여 부품을 기계에 자동 로드하기를 원합니다.

"이 접근 방식은 동일한 머시닝 센터 내에서 첫 번째 작업이 4축 작업이고 두 번째 작업이 5축 작업인 다중 작업 부품에서도 매우 유리합니다."라고 그는 말했습니다. "따라서 머시닝 센터의 팔레트 1은 서브플레이트의 부품을 수용하는 4축 삭제 표시가 되는 반면, 동일한 머시닝 센터의 두 번째 팔레트는 동일한 서브플레이트의 동일한 부품을 수용하는 5축 테이블에 있습니다. 후속 5축 작업. 철도 시스템의 로봇은 팔레트 처리 FMS와 개별 부품 처리 로봇 사이의 간격을 연결합니다.”

반면에 Baldizzi는 한 가지 유연성을 얻으면 다른 유연성을 잃게 된다고 경고했습니다. “우리는 수평에서 일부 기능을 수행하고 선삭 기능이 있는 5축 기계에서 다른 기능을 수행하는 것과 같이 다양한 팔레트에 적응해야 하는 요구를 보기 시작했으며 다른 팔레트가 필요합니다. 장점은 FMS에서 작업을 수행하는 데 필요한 이러한 모든 기계를 넣을 수 있다는 것입니다. 마이너스는 소프트웨어가 이 팔레트가 이 특정 시간에 이 특정 기계에서만 이동하도록 해야 하기 때문에 FMS의 유연성을 일부 상실한다는 것입니다. 반면에 FMS에 모두 동일한 여러 대의 기계가 있는 경우 팔레트에 볼트로 고정된 작업은 언제 어디서든 어떻게든 수행할 수 있습니다."

비용 및 과제

Einberger에 따르면 철도 시스템, 차량, 작업 세트 스테이션 및 팔레트 스토커 스탠드를 포함한 초기 FMS 비용은 고정 장치를 제외하고 주어진 머시닝 센터 비용의 약 2/3입니다. 따라서 처리량을 두 배로 늘리겠다는 약속을 감안할 때 이는 좋은 결과입니다. 그러나 Hansel은 "사람들은 팔레트가 많다는 아이디어를 정말 좋아하지만 때로는 고정 비용을 과소 평가합니다. 따라서 어떤 기계를 구입할지 결정할 때 실제 고정 비용이 포함되지 않는 경우가 있어 시스템을 완전히 사용하지 못할 수 있습니다. 예를 들어, 기계를 8시간 이상 계속 가동할 수 있을 만큼 충분한 작업을 로드할 수 있는 경우에만 소등 작업 또는 세 번째 교대조를 없애는 이점을 얻을 수 있습니다."

그러나 FMS의 가장 큰 과제는 운영이라는 데 모두가 동의합니다. Suica는 다음과 같이 표현합니다. “PC와 동일합니다. 쓰레기는 쓰레기와 같습니다. 좋은 프로그램이 있으면 공구 오프셋이 알려져 있습니다. 일정을 잘 짜면 아주 잘 작동합니다. 대부분의 회사에서 가장 중요한 것은 준비가 되어 있는지 확인하는 데 필요한 규율입니다. 모든 회사가 회계 부서에 적용하는 규율과 다르지 않습니다. 인보이스를 일치시키고 정확한지 확인하고 세금을 납부해야 합니다. 쉽지는 않지만 정확하게 정렬되어 완성됩니다. 제조 현장에서 동일한 작업을 수행하고 통합할 수 있으며 오류를 일으키는 인적 요소를 제거할 수 있습니다.”

Suica는 또한 “대부분의 선형 팔레트와 로봇 시스템은 자동화의 섬이 되는 경향이 있습니다. 그들은 자신이 아는 것을 알고 있으며 작업 내부의 다른 어떤 것과도 연결되어 있지 않습니다. 주문, 원자재 섭취 등을 추적하는 ERP [Enterprise Resource Planning] 패키지가 있을 수 있습니다. 도구, 도구 오프셋 및 측정 시스템을 결정하는 데 많은 돈을 썼습니다. 그러나 이러한 모든 시스템 간의 정보 흐름은 여전히 ​​수동으로 끝납니다.” 이러한 상대적인 통합 부족으로 인해 회사는 인력을 크게 절약할 수 없습니다.

Suica는 이러한 시스템을 완전히 통합하면 소수의 사람으로 8~9대의 기계를 실행하는 것이 드문 일이 아니라고 말했습니다. “우리는 지금 3명이 유인할 8대의 기계가 있는 시스템을 작업 중입니다. 그 중 한 대는 자동화를 원하지 않아 점검만 하고 있습니다. 2교대로 운영되므로 그 라인에는 6명이 있지만 지금은 14명이 있습니다. 그러나 그렇게 하려면 높은 수준의 시스템 통합이 필요합니다. 그렇지 않으면 자동화에 수행할 작업을 지시하기 위해 여전히 많은 사람들이 필요합니다. 통합과 소프트웨어가 핵심입니다.” 교육 및 지원도 마찬가지입니다. 이것이 DMG Mori, Makino 및 기타 회사에 전담 자동화 팀과 시설이 있는 이유입니다.

하지만 소프트웨어가 모든 것을 해결하는 것은 아닙니다. Baldizzi는 기계적 신뢰성이 절대적으로 중요하다고 지적했습니다. “FMS에 기계(또는 더 중요하게는 여러 대의 기계)를 연결하고 다운되면 해당 기계의 스핀들 활용도가 0으로 떨어집니다. 작업자가 수평 머시닝 센터를 로드하기 위해 서 있던 장소가 이제 FMS에 포함된다는 점을 기억하십시오. 푸시버튼이 없어졌습니다. 해당 기계에 수동으로 부품을 효율적으로 로드 및 언로드할 수 있는 가능성은 거의 없습니다. 따라서 FMS가 기계적으로 90%의 가동 시간을 제공할 수 있는지 확인하십시오.”

고품질 건축업자의 경우, 지하철의 3차 레일과 같이 차량 위의 버스 바를 통해 3상 고전압 전원을 접점 이외의 움직이는 부품 없이 작동하는 것을 포함합니다. "덜 견고한 시스템은 차량을 앞뒤로 이동할 때 차량을 따라가는 케이블 트랙의 일련의 케이블에 차량을 묶습니다. 이로 인해 케이블이 계속 구부러지기 때문에 피로 지점이 생깁니다.”라고 Baldizzi가 말했습니다. "둘째, 우리는 서보드라이브, 모터, 제어 등 사이에서 발생해야 하는 데이터 통신을 위해 터널에 둘러싸인 광학 눈을 사용하므로 이러한 케이블이 필요하지 않습니다.

"또한 FMS에 냉각수 채널, 덕트 및 배관이 있는지 확인하여 팔레트에 남아 있는 냉각수가 저장실로 들어간 후 회수되어 기계 냉각수 탱크나 중앙 저장소로 반환되는지 확인합니다. 바닥이 엉망이야.” Baldizzi가 결론을 내렸습니다.