공급업체 협력 앱으로 셋업 시간 혁신: 마이크로-메카닉스(Micro-Mechanics) 사례

공급업체와의 견고한 관계는 작업장 성공의 중요한 부분입니다. 양측이 힘을 합쳐 작업장 현장의 핵심 과제를 해결하면 해결이 더 빠르고, 결과는 보통 더 효과적이고 오래 지속됩니다. 캘리포니아주 산호세 인근의 한 작업장이 머신 툴 공급업체의 도움을 받아 셋업 시간 단축과 공정 간소화 전략을 구현했는데, 엄청난 성과를 거두고 있습니다.

도전 과제 해결

마이크로-메카닉스(Micro-Mechanics)는 반도체 및 기타 하이테크 산업의 공정 크리티컬 애플리케이션에 쓰이는 고정밀 부품과 툴을 설계, 제조, 판매합니다. CEO 크리스 보르히(Chris Borch)가 1983년 싱가포르 친구의 모자 봉제 공장 뒷방에서 600달러 창업 자금으로 선반과 밀링 머신을 구입해 칩 조립용 초소형 부품을 만들며 시작했습니다.

이후 35년간 회사는 싱가포르, 말레이시아, 중국, 필리핀, 미국 5개 생산 거점과 대만, 유럽 직판망을 통해 전 세계 고객을 지원하며 성장했습니다. 여기 캘리포니아주 모건 힐 지점은 미국 고객 전담으로 약 50명이 항공우주, 레이저, 반도체 산업용 부품을 생산합니다. 이 산업들은 가공 사양이 까다롭고 일반적으로 소량 생산을 요구합니다. 따라서 마이크로-메카닉스는 고혼합 생산을 잘 관리해야 하는 압박을 받습니다.

물론 고혼합·저량산 작업은 드문 일이 아닙니다. 점점 더 많은 미국 제조업체가 매일 직면하는 현실입니다. 하지만 마이크로-메카닉스는 특히 인건비와 운영비가 높은 지역에 위치해 있다는 제약을, 더 열심히 새로운 경쟁력 확보 방안을 찾는 동기로 삼고 있습니다.

기민한 효율성

회사의 전반적인 철학 중 하나는 매우 린(Lean)한 생산으로, 오프라인 공정을 대폭 도입해 셋업 시간을 최대한 제거하는 것입니다. 생산 현장은 직접 인력 대비 높은 가동률을 보입니다. 회사는 공급업체와 협력해 셋업 시간에서 부가가치가 없는 기술 요소를 걷어냅니다.

생산 현장 한쪽에 여러 밀링 머신들과 떨어져 오쿠마(Okuma) LB4000 EXII 2축 터닝센터 2대가 설치되어 있습니다. 이 머신들은 검증된 부품과 공정에 전념하는 생산 터닝 작업 전용입니다. 회사가 가공하는 대부분 부품은 상당한 밀링 작업도 필요하지만, 셋업 공정 단순화를 위해 밀링 작업은 맞은편 밀링 머신들에 맡깁니다.

여유 생산 머신을 두는 것 외에, 마이크로-메카닉스에는 프로토타입 엔지니어링 부서가 있어 생산 머신과 동일한 구성의 밀링 및 터닝 장비로 공정을 개발·검증한 후 현장에 작업을 보냅니다. 공정 최적화는 프로토타입 머신에서 시작해 생산 작업에 영향 없이 개선안을 개발합니다.

명확한 방향성

보르히 씨에 따르면 오쿠마 머신에서의 성공 큰 부분은 툴 프리세팅에서 나옵니다. 프로그래머가 툴링 요구사항을 프리세팅 부서에 보내면, 툴링 데이터가 추적·관리됩니다. 회사는 공구 마모와 수명 예상을 면밀히 관리하고, 향후 작업에서의 툴링 성능 예측에 경험을 적용합니다. 고정밀 측정 시스템으로 프리세팅 지오메트리를 측정합니다. 직경, 공구 팁, 공구 수명 등 정보가 RFID 칩에 기록돼 캡토(Capto) 툴홀더에 내장됩니다. 툴링이 머신에 도달하면 오퍼레이터의 유일한 관심사는 준비된 스크립트를 따라 올바른 터렛 포지션에 장착하는 것뿐입니다. 모든 툴 데이터가 오쿠마 컨트롤러에 의해 자동으로 읽히고 캡처되기 때문입니다.

마이크로-메카닉스는 디지털 제조 개념에 의해 움직이며, 데이터 입력을 제거해 사용자 오류를 줄일 기회를 끊임없이 모색합니다. 내장 RFID 하드웨어와 오쿠마 컨트롤 소프트웨어로 툴 오프셋과 지오메트리 데이터를 자동 확립함으로써, 가장 흔한 오류 원인 중 하나를 크게 줄였습니다. 또한 전통적인 종이 티켓으로 적절한 프로그램을 호출할 때 발생하는 오류를 없애기 위해 오쿠마와 협력해 프로세스를 개발했습니다. 오쿠마 소프트웨어 팀이 '마이크로-메카닉스 프로그램 관리 인터페이스'라는 앱을 만들었는데, 바코드 스캐너와 QR 코드를 사용해 적절한 프로그램 정보를 자동으로 호출합니다. 추가 보호로 QR 코드가 부품, 툴링, 워크홀딩의 3D 모델을 오쿠마의 충돌 방지 시스템(CAS)에 자동 임포트하는데, 이는 수동 및 자동 운전 모드 모두에서 머신 위치를 모니터링해 충돌을 방지합니다.

각 작업의 초도품은 엔지니어링 부서에서 처리하며, 셋업과 생산 공정을 다른 생산 머신 작업에 지장 없이 다듬을 수 있습니다. 트래블러(traveler)가 작성돼 해당 작업을 통해 이동할 원자재와 완제품이 될 때까지 적용될 모든 작업을 전달합니다. 이 트래블러 상단에 가공 중인 부품을 식별하는 QR 코드가 있습니다.

작업이 생산 환경에서 실행될 준비가 되면, 오퍼레이터가 QR 코드를 스캔해 회사 네트워크에 접속하고 부품 관련 모든 셋업 문서와 모델링을 찾습니다. 임포트되는 정보에는 부품 프로그램, 충돌 방지 모델 데이터, 터렛에 장착된 툴링, 검사 대상 피처, 오퍼레이터에게 필요한 추가 문서가 포함됩니다. 오퍼레이터는 오쿠마 컨트롤 측면에 장착된 외부 모니터에서 정보를 볼 수 있어 훨씬 넓은 시야를 확보합니다.

최신 버전의 셋업 데이터가 자동 로드되면, CAS가 가상적으로 간섭을 체크해 가공 사이클 시작 시 충돌이 발생하지 않음을 보장합니다.

이 앱은 구상대로 셋업 공정을 단순화하고 잠재적 사용자 오류를 제거하며 작동하고 있습니다. 보르히 씨는 "디지털 관점에서 앱 이전에는 툴을 해당 포지션에 수동으로 부착해야 했습니다. 이제 QR 코드 스캔만으로 모두 완료됩니다. 물리적으로 툴을 장착하는 과정을 모방합니다. 우리는 라인에서 셋업 시간을 없애려 노력합니다."라고 설명합니다.

선반 툴은 셋업이 어려워 가용 포지션이 있으면 터렛에 그냥 두려는 경향이 있습니다. 하지만 불필요한 툴을 모델링하는 것은 비현실적이며, 이들이 남아 있으면 충돌 확률이 급격히 높아집니다.

마이크로-메카닉스의 방침은 새 작업 셋업 때마다 머신에서 모든 워크홀딩과 툴을 제거하고, 컨트롤러에 보관된 모든 툴 데이터와 충돌 방지 데이터를 클리어하는 것입니다. 이 과정으로 다음 작업에 필요한 것만 다음 셋업에 존재하게 보장합니다. 다음 작업의 QR 코드를 스캔하면 이전 작업의 모든 데이터가 자동 클리어되고 새 작업의 모든 데이터가 컨트롤러에 로드됩니다.

결과가 말해줍니다

이 앱은 셋업 오류를 크게 줄일 뿐만 아니라, 셋업 시간도 대폭 단축했습니다. 보르히 씨는 과거 흔히 몇 시간 걸리던 작업 셋업이 이제 최소 10분 만에 완료된다고 말합니다.

회사가 오쿠마 터닝센터를 추가 도입함에 따라, 앱을 새 머신에 쉽게 로드할 수 있습니다. 오쿠마 시니어 소프트웨어 엔지니어 케이시 크라우소어(Casey Croussore)에 따르면, 이 기술은 머시닝센터에도 확장 적용 가능합니다. "앱을 박스에 넣어 그대로 팔 수는 없습니다. 마이크로-메카닉스 아키텍처에 맞춰 작성되었기 때문입니다. 하지만 같은 기술을 거의 모든 애플리케이션이나 고객에 적용할 수 있으며, 케이스별로 개발하면 됩니다."

마이크로-메카닉스는 오쿠마 및 통합업체 고시거(Gosiger)와 견고한 협력 관계를 유지하며 비용 절감과 생산 공정 간소화를 추진해 왔습니다. 가능한 한 많은 것을 자동화하고, 효율을 높이며, 오류를 최소화하는 추가 방안을 계속 모색 중입니다. 회사가 지속적으로 확장하고 역량을 추가함에 따라 이 전략이 핵심 역할을 할 것입니다.