혁신적 데이터 수집 기술, 라우시 예이츠 엔진스에서 속도·정확성·확장성·보안 동시 향상

자동차 경주 세계에서 시간과 정확성은 초 단위로 치열하게 얽혀 있습니다. 그래서 노스캐롤라이나주 무어스빌 소재 라우시 예이츠 엔진스(RYE)와 그 제조 부문 라우시 예이츠 매뉴팩처링 솔루션(RYMS)은 이 신조를 기반으로 세계적 수준의 제조 운영을 위한 기술 활용 최적 방식을 평가하고 결정합니다. 그래서 RYE가 측정 데이터의 정확성, 무결성, 처리량 개선 방안을 모색했을 때, L.S. 스타레트(The L.S. Starrett Co.) 매사추세츠주 아톨에서 개발한 데이터 수집 솔루션 데이터슈어 4.0(DataSure 4.0) 도입 결정은 역시 초 단위로 귀결됐습니다.

RYE는 나스카 컵과 엑스피니티 시리즈, IMSA 미쉐린 파일럿 챌린지 최상위 레벨의 포드 퍼포먼스 독점 엔진 빌더입니다. 또한 RYMS는 복잡한 형상의 금속 및 플라스틱 부품 다축 가공 전문 CNC 부품 제조 조직입니다. RYMS 사내 생산에는 포드 FR9 V8 나스카 프로그램, 포드 머스탱 5.2L V8, 기타 모터스포츠 애플리케이션용 가공 부품뿐만 아니라 항공우주, 방산 및 기타 산업용 부품도 포함됩니다.

RYMS 품질 관리 시스템은 AS9100 Rev D 및 ISO 9001 인증, 국제 무기 거래 규정(ITAR) 및 사이버보안 성숙도 모델 인증(CMMC) 준수입니다.

성과와 회사 목표 달성을 위해 RYE는 엔지니어링이 기대하고 요구하는 수준에서 핵심 설계 사양이 충족되는지 보장하기 위해 스타레트 측정 도구와 계측 시스템을 선택했습니다. 모터스포츠, 방산, 항공우주, 의료 제조는 일관된 품질을 위해 엄격한 표준을 요구합니다. 고성능과 신뢰성 있는 부품에 대한 복잡한 요구사항이 더해지면 테스트와 측정 공정은 더욱 까다로워집니다.

RYE에는 제조 및 공급되는 다양한 부품을 측정하고 검사하는 데 필요한 도구를 갖춘 두 개의 품질 연구실이 있습니다.

데이터 무결성은 제조 정확성의 필수 요소입니다. 게이지에서 취한 측정 데이터가 잘못 기록, 전송, 로깅되면 여러 문제가 발생할 수 있습니다. 부품이 스크랩될 수 있고, 제품 성능이 저하될 수 있으며, 생산 인력과 기계 시간이 손실되고, 수동 데이터 로깅에 과도한 시간이 소요돼 오류 가능성도 커집니다. 또한 신뢰할 수 있는 자동화 시스템 없이는 어떤 데이터도 SPC용으로 공식 문서화하거나 고객 요구사항에 맞춰 추적할 수 없습니다. 인더스트리 4.0 수준 제조를 충족하고 다른 플랜트 데이터와 통합할 수 있도록 측정 데이터를 캡처하는 시스템이 필요합니다.

이를 이해하고 최고 데이터 무결성 달성의 필요성을 인지한 RYE는 스타레트와 검사 및 데이터 수집 프로세스를 검토했습니다. 스타레트는 품질 관리 측정 애플리케이션용 데이터 수집 시스템 개발사입니다. 스타레트는 기존 RYE 데이터 수집 프로세스를 분석하고 RYE가 최신 데이터 수집 기술인 데이터슈어 4.0(DS4) 시스템의 혜택을 볼 수 있다고 판단했습니다.

"우리는 데이터 수집 프로세스를 개선하고 신속화하는 방법을 지속적으로 모색합니다."라고 RYE 품질 관리 기술자/프로그래머이자 자동화 리드인 알렉스 마로시는 말했습니다. "머시니스트와 검사원들이 일부 측정값을 로그 시트에 적고, 이를 컴퓨터 스프레드시트에 다시 입력하는 데 시간이 걸리고 오류 가능성이 있었습니다. 작업자가 게이지를 잘못 읽거나 잘못된 값을 적을 수 있기 때문입니다."

신뢰할 수 있는 매끄러운 디지털 자동화로 나아가 데이터를 시설 전반에서 더 효율적으로 활용하고자 RYE는 2020년 중반 DS4 개시를 스타레트에 위임했습니다. RYE는 엔진 검사용 다중 디지털 인디케이터 애플리케이션 고정구로 작게 시작해 DS4를 점진적으로 구현하기로 했습니다.

"데이터슈어 4.0(DS4)은 우리가 제조 현장에서 인공정 검사를 통해 무선 시스템으로 데이터를 수집한 첫 사례라 작게 시작해 결과를 검증하고 팀의 신뢰를 쌓고자 했습니다."라고 RYE 전략적 파트너십 및 마케팅 부사장 토드 잉글리시는 말했습니다.

RYE는 무어스빌에 80,000평방피트(7,432㎡) 제조 시설 두 곳을 두고 있으며, DS4 애플리케이션은 40,000평방피트(3,716㎡) CNC 가공 구역에서 약 200피트(61m) 거리까지 데이터를 전송하며 작동합니다. 이 구역에는 최소 15대의 CNC 머신이 있어 소음과 신호가 가득하지만, 거리와 잠재적 주변 간섭에도 불구하고 DS4는 원격 게이트웨이와 안테나를 통해 원활하게 작동합니다.

마로시는 엔진 고정구 시스템에 DS4 배포 계획이 어떻게 발전했는지 설명했습니다. "이전에는 엔지니어들이 8개 다이얼 인디케이터 고정구 시스템을 사용했습니다. 새 계획은 8개 스타레트 W2900-01 전자 디지털 인디케이터와 DS4를 활용해 두 값을 각각 해당 인디케이터에 귀속시키고 정리해 데이터 입력과 검토를 단순화하는 것이었습니다."

엔진 고정구에 DS4 적용 결과는 인상적이었습니다. "기존 방법론 대비 데이터 수집 정확도와 시간을 크게 개선했지만, 더 중요한 건 데이터가 디지털로 전송됐다는 점입니다."라고 마로시는 말했습니다. "DS4 시스템이 손으로 쓴 게이지 판독값과 스프레드시트 전사 작업을 효과적으로 제거했습니다."

RYE는 측정당 절약된 초 수로 노동력 절감 효과도 평가했습니다. "DS4가 측정당 8~10초를 절약하며, 하루 수천 회 측정하므로 매일 7시간 이상의 노동력을 절약합니다."라고 마로시는 말했습니다. RYMS 생산 매니저 제니퍼 라페버는 다른 시스템 관련 이점도 지적했습니다. "우리는 카이젠 프로그램을 통해 RYE에서 지속적 개선을 실천하는데, DS4가 더 빠르고 정확하고 효율적이게 해줘 기여합니다."

DS4는 최신 무선 네트워킹 기술로 작동하며, 단파 무선 주파수로 휴대폰, 컴퓨터, 무선 전자 장치를 상호 연결해 훨씬 빠른 속도, 더 큰 대역폭, 더 긴 범위로 높은 데이터 처리량을 가능케 합니다. DS4 범위는 시판 데이터 수집 시스템의 10~20배로, 스타레트에 따르면 말 그대로 수백 야드, 심지어 1마일 이상 데이터 전송이 가능해 대규모 제조 작업이나 다중 시설에 이상적입니다.

DS4는 50ms 미만의 고속 연결과 높은 비트율, 초저지연 네트워크로 최대 용량에서도 지연 없이 대용량 데이터 처리가 가능합니다. DS4 사용자는 여러 원격 게이트웨이와 리피터를 사용할 수 있어 기존 시스템의 단일 게이트웨이 대비 중앙 또는 분산 데이터 수집 지점으로 활용 가능합니다.

DS4는 안전한 독점 무선 플랫폼 위에 구축됐습니다. 전송 데이터는 다층 접근 방식으로 암호화돼 수동적이든 능동적이든 외부 접근을 차단합니다. "우리는 물리적 부품 데이터를 네트워크에서 엄격한 보안으로 관리해 CMMC와 ITAR 요건을 충족하며 DS4가 기준을 충족한다고 확신합니다."라고 라페버는 말했습니다.

DS4로 단순하거나 복잡한 상황에 맞는 새로운 네트워크 토폴로지를 구성할 수 있고 분산 원격 게이트웨이도 활용 가능합니다. 데이터는 내장 무선 송신기가 있는 게이지나 외부 장착 엔드 노드에서 게이트웨이로 전송되며, 안드로이드나 iOS 모바일 플랫폼, 윈도우 기반 컴퓨터(노트북, 데스크톱 PC, 씬 클라이언트 PC, 서버)에서 작동합니다. DS4 리피터와 브리지 구성요소는 PLC와 기타 고속 직렬 자동화 장비에 직접 연결돼 실시간 데이터 수집이나 원격 기계 조작이 가능합니다.

DS4는 모든 스타레트 전자 디지털 게이지와 호환되며, 다른 툴메이커의 전자 게이지와도 작동합니다. 스타레트 W798 캘리퍼스, W733.1 마이크로미터, W2900 인디케이터 같은 무선 기능 게이지와 호환됩니다. 스타레트와 다른 툴 제조사 전자 게이지에도 외부 장착형 스타레트 데이터슈어 엔드 노드로 호환됩니다.

제조 운영에 미친 DS4의 긍정적 영향을 인정한 RYE는 데이터 수집에 더 큰 계획을 가지고 있습니다. "궁극적으로 DS4를 ERP 시스템에 통합해 조직을 인더스트리 4.0 디지털 팩토리로 더 적극적으로 나아가게 하는 완전한 엔드투엔드 데이터 솔루션을 구축하고 싶습니다."라고 잉글리시는 말했습니다. RYMS는 특히 항공우주, 의료, 방산 분야에서 CNC 가공 전 게이징 작업에 DS4 활용을 확대할 예정입니다.

RYE가 조직 내 DS4의 최대 잠재력 도달을 어떻게 알까요? "트랙 안팎에서의 승리로 알 수 있습니다."라고 마로시는 말했습니다.

라우시 예이츠 엔진스 정보: www.roushyatesmfg.com 또는 704-662-7165. L.S. 스타레트 정보: www.starrett.com 또는 978-249-3551.