펀치 앤 다이 제조사 American Punch, IIoT로 소량 런·JIT 생산 혁신

American Punch Co.(오하이오주 유클리드)는 건설 같은 중후판 스탬핑 시장과 자동차 같은 박판 시장 모두에 펀치와 다이를 공급하며 고객 기반에 발맞춰야 합니다. 이는 대량 생산에서 효과적으로 소량 런을 가공하고 고객의 린 전략 구현으로 요구되는 JIT 납품 주문을 맞추기 위해 더 짧은 리드타임으로 전환하는 것을 의미했습니다. 예상대로 이런 수요 적응은 인건비 증가 가능성에도 불구하고 비용을 낮추는 방법을 찾는 등 자체 과제를 만들었습니다.

소량 생산 런으로 전환 모색

American Punch의 고정밀 펀치와 다이는 고객에게 호평받았지만 제조 공정은 단일 부품을 수백 개 생산하는 표준 관행에 맞춰져 있었고, 고객이 점점 요구하는 5개, 10개, 20개 같은 소량 로트에는 맞지 않았습니다.

"이런 소량 런은 여러 셋업과 기계 운영자의 집중이 필요해 당연히 부품에 시간과 인건비가 추가됩니다."라고 케인 씨는 말합니다. "대안은 더 긴 런으로 완성품을 비축해두는 것입니다. 일부 고객용 고회전 부품은 비축하지만, 이런 저량 부품을 많이 추가하면 운전자본이 더 묶이고 플로어 스페이스가 더 필요하며 WIP가 증가합니다. 그래서 이런 소량 런을 더 효율적으로 만드는 방법을 찾기 시작했습니다. 이미 자동 바 피더로 CNC 기계에 소재를 로드해 대량 생산엔 잘 작동했지만 고객이 원하는 소량 런엔 맞지 않았습니다. 새 부품으로 변경할 때마다 터닝 머신과 바 피더 양쪽에서 다른 프로그램을 불러와야 했습니다."

IMTS에서 솔루션 발견: LNS e-Connect

케인 씨는 유사한 특성을 가진 부품 패밀리를 그룹화해 한 번 셋업으로 동시에 돌리는 이상적 솔루션을 생각했습니다. 하지만 무역 박람회에서 만난 누구도 바스톡에서 여러 부품을 한 셋업으로 돌리는 좋은 방법을 제시하지 못했습니다.

그러다 LNS America Inc. 부스를 방문해 시스템 소프트웨어 및 컨트롤 매니저 랜디 루이스와 니즈를 논의했습니다. 그들은 바 피더와 CNC 기계 컨트롤이 데이터를 공유하게 하는 e-Connect 이더넷 통신 시스템을 논의했습니다.

e-Connect와 공작기계 CNC가 서로 '대화'하면, 부품 런 완료 시 전자가 생산 일정을 보고 다음 생산할 부품을 선택해 이 데이터를 바 피더에 넘깁니다. 바 피더는 최대 500개 부품 프로그램의 바 피더 파라미터를 저장하는 내부 부품 라이브러리를 참조해 마스터 스케줄이 선택한 프로그램과 일치하는 프로그램을 선택한 후 새 프로그램에 맞게 자동 조정합니다.

이게 케인 씨가 찾던 정확한 솔루션이었습니다. "우리가 지금 더 널리 퍼지고 있는 이런 종류의 데이터 공유의 초입에 있다는 걸 알았습니다."라고 그는 말합니다. 당시 케인 씨 기계들은 데이터 공유 준비가 안 돼 있어 LNS가 American Punch의 공작기계 공급업체와 OEM과 협력해 준비시켰습니다.

머신 툴 연결성 실전 적용: LNS Quick Load Servo 80 S2

이 애플리케이션에서 e-Connect 시스템은 LNS Quick Load Servo 80 S2에 상주했습니다: 14~63인치 바를 로드하는 스핀들 길이, 완전 전기, 서보 제어, 완전 자동 바 피더로 직경 ¼~3⅛인치 범위입니다. American Punch 기계 운영자는 1½인치 공구강 바스톡을 바 피더에 로드하고 선반 컨트롤과 바 피더가 부품 패밀리 간을 즉석에서 전환할 수 있게 하는 매크로 프로그램을 실행했습니다.

일반적 셋업은 다양한 길이 부품을 다양한 수량으로 만드는 적절한 직경 바스톡 로드를 포함합니다. 예: 1½인치 직경 바로 2.500인치 길이 50개, 3.025인치 10개, 3.500인치 75개 등 생산. 부품 형태도 다양할 수 있습니다. 이 셋업으로 소량 부품 런에서 무인, 심지어 라이트아웃 생산이 가능했습니다.

자재 낭비 감소와 30만 개/월 생산 달성

오늘날 4개 작업 셀이 LNS e-Connect 시스템과 바 피더를 사용해 매달 30만 개 이상 부품을 생산 중이며 고객 수요 대응을 위해 추가 용량 확보 중입니다. 최신 작업 셀은 LNS Quick Load Servo 80 S2 바 피더가 바스톡을 밀링, 드릴링, 탭핑 가능한 Doosan Puma 2100SY 터닝 센터에 로드합니다. 공작기계 CNC는 LNS 바 피더와 인터페이스하는 것 외에 프로그래머블 고압 시스템과도 통신해 각 가공 작업에 정확한 쿨런트 양을 적용합니다.

e-Connect 시스템의 또 다른 이점은 자재 낭비 감소입니다. 각 부품 프로그램의 바 피더 파라미터 저장 외에 e-Connect는 자재 사용량을 추적해 공작기계에 전달합니다. 마스터 스케줄은 가용 자재량과 생산 대기열의 부품 길이를 보고 특정 부품 필요 수량을 위한 자재가 충분한지 판단합니다. 전체 런에 자재가 부족하면 시스템은 잔재 길이를 결정하고 남은 소재에 맞는 일정의 다음 부품을 호출해 선반과 바 피더가 자동으로 새 부품을 만듭니다. 바가 소진되면 바 피더가 다음 바를 로드하고 예약된 모든 부품이 만들어질 때까지 과정을 반복합니다.

"이 작업 셀들은 무인 운영과 인건비 없는 야간 근무 추가로 파트당 비용을 크게 개선했습니다."라고 케인 씨는 말하며 덧붙입니다. "납기 문제만 해결한 게 아니라 추가 작업 수주 용량도 확장했습니다."