적층 제조 시설 혁신: 실질적 ROI를 위한 실용적 디지털 전략

디지털 전환은 오늘날 제조 및 공급망 업계에서 뜨거운 유행어지만, 중소기업(SME)에게는 실제로 무엇을 의미할까요?

대형 OEM과 기업들은 '미래의 공장' 기술 센터를 만들어 디지털 제조와 자동화를 선보인 후 생산 현장에 변화를 롤아웃하기 위해 대규모 투자를 할 수 있습니다. 하지만 소규모 업체들에게 공정과 기술 변화는 더 구체적이고 단기적인 ROI에 의해 주도됩니다. 그렇다면 이러한 SME의 제조 엔지니어와 리더들은 어떻게 디지털 전환을 주도할까요?

디지털 기술이 없는 제조 및 공급망 운영에서는 공통적인 문제들을 봅니다: 공정상의 많은 낭비, 작업 간 이동 시 낭비, 부품 추적의 낭비와 오류, 품질 낭비. 오늘날 가능한 것들을 기준으로 보면, 이러한 디지털 이전 운영은 진정한 경쟁력을 갖추기에 충분히 최적화되어 있지 않습니다.

3D Control Systems에서는 디지털 전환에 많은 경험을 가지고 있습니다. 우리가 가장 잘 작동한다고 본 접근법에서 성공적인 프로젝트는 흔히 요구사항 수집, 고객 운영의 기준선 평가로 시작합니다. 여기에는 공정 매핑, 시간 연구, 현장 방문을 통한 쇼플로어 이해가 포함되어 어떤 특정 영역이 디지털화 투자에서 가장 큰 혜택을 볼지 파악합니다.

다음으로 그 공정들을 디지털화할 차례입니다. ROI를 추적하고 성과를 분석하기 위해 핵심 성과 지표(KPI)를 설정하는 것이 중요합니다. 대부분의 디지털 전환 프로젝트는 디지털 대시보드를 사용해 공정 데이터를 분석하고 표시합니다. 예를 들어 일반적인 제조 공정에서 각 작업장에 고유한 바코드를 적용하면 운영자가 부품이나 제품이 시스템을 통과할 때 정확하게 추적하고 트레이스할 수 있습니다. 이 데이터는 대부분 규제 환경에서 필요한 블록체인을 사용한 부품 여권(part passport)에 기록될 수 있습니다.

공정 변경(디지털화 포함, 특히 데이터 수집 관련)에서는 적절한 운영자 교육이 필수적입니다. 예를 들어 바코드 스캐너를 사용해 공정 데이터를 대시보드에 입력하는 새로운 추적성 정책이 도입될 때, 운영자가 공정과 작업 지침을 올바르게 따르고 바코드를 스캔해 시스템에 좋은 데이터를 제공하는 것이 관건입니다.

또 다른 예로, 적층 제조 시설에서 엔지니어가 이전에는 USB 장치를 직접 쇼플로어로 가져가 프린터에 작업을 로드하고 실행을 눌렀을 수 있습니다. 그런 프린터가 자동 스케줄링 시스템에 디지털로 연결되면, 한 엔지니어가 메모를 놓쳐 수동으로 작업을 시작하려다 문제를 일으킬 수 있습니다.

디지털 전환 솔루션의 실례 중 하나는 제조 실행 시스템(MES)입니다. 적층 제조에서 MES는 여러 프린터 간의 프린트 작업 스케줄링 최적화를 돕고 기계 데이터를 중앙 분석 대시보드로 연결합니다. 연결된 기계로 적층 제조 시설은 운영을 중앙에서 제어할 수 있을 뿐만 아니라 생산 변수를 미세 조정해 최적화를 달성하는 능력도 얻습니다.

우리는 이러한 손가락 끝 수준의 디지털 제어가 적층 제조와 특히 잘 시너지를 이룬다는 것을 발견했습니다. 왜냐하면 적층 제조는 디지털 공정으로서 버튼 하나로 작동하는 특성과 툴 변경 없이 주문형 고유 부품을 생산하고 다양한 작업에 빠르게 적응할 수 있는 본질적 유연성을 가지고 있기 때문입니다. 기계를 연결하고 소프트웨어를 구성하는 것은 가치 창출의 일부일 뿐, 진정한 가치는 기술이 가능하게 하는 제어와 최적화에서 나옵니다.

이 구별은 중요하지만, 무역 박람회 부스나 미래의 공장 기술 센터에서는 쉽게 보이지 않습니다. 기술 자체는 번쩍이지만, 증거는 공정 데이터와 앞으로 만들 수 있는 변화에 있기 때문입니다.

결국, 제조나 공급망 공정을 디지털화하는 데 가장 중요한 단계는 직관에 반하게도 새로운 기술, 자동화, 소프트웨어 설치가 아닙니다. 오히려 초기 평가 단계에서 수립된 기준선 데이터를 새로운 공정 성과 데이터와 비교해 ROI와 비즈니스 케이스를 분석하고 성공을 경영진에게 입증하는 것입니다. 디지털 전환 솔루션을 판매하고 구현하는 기업들에게는 고객에게 가치를 입증하는 방법입니다. ROI를 보여주기 위해 우리는 초기 평가 단계에서 수립된 기준선 데이터를 새로운 공정 성과 데이터와 비교합니다. 내부적으로 공정을 개선하고 성과를 주도하는 엔지니어와 이해관계자들에게는 리더십의 동의를 얻는 것이 쇼플로어와 조직에서 지속적인 개선을 위한 승인과 자원을 지속적으로 확보하는 핵심 방법입니다.

SME 어워드, 적층 제조 혁신 표창

9월 중순, SME는 RAPID + TCT 2021 시카고에서 수여된 적층 제조 커뮤니티 어워드 수상자를 발표했습니다. 이 상들은 SME의 AM 기술 커뮤니티 리더십 위원회와 직접 디지털 제조 자문 팀이 수여했으며, 이들은 첨단 AM 기술과 공정에 대한 조직의 프로그램과 기타 산업 행사 콘텐츠를 제작해 신제품의 개발, 테스트, 제조를 더 빠르고 비용 효율적으로 가능하게 합니다.

올해 적층 제조 커뮤니티 어워드에는 다음이 포함됩니다:

AM 산업 공로상 - 2008년 제정, AM의 어느 산업에서든 적용에 중대한 영향을 미친 뛰어난 성과를 가진 개인이나 팀을 표창합니다.

2021년 수상자는 3D Systems Inc.의 적층 제조 CTO인 데이비드 리(David Leigh) 박사입니다. 리는 AM 산업에 대한 평생 공헌으로 인정받았습니다. 그는 AM 자격 관련 표준과 사양 개척, 프린팅 서비스 하우스에서의 성공적인 문화와 시스템 구축, AM 기술의 시장과 청중을 확장한 기업 설립(및 분사)에 기여했습니다.

오빈 AM 사례 연구상 - 새롭게 리브랜딩되고 업데이트된 오빈 AM 사례 연구상은 AM 기술 적용의 혁신을 표창합니다. 수상 기업으로는 DM3D Technology, NASA 마셜 우주비행센터, NASA 에임스 연구센터, 오번 대학 국립 적층 제조 우수 센터가 포함됩니다. 수상차 SME 회원 파르하드 가다믈리(Farhad Ghadamli) DM3D Technology 수석 적층 제조 엔지니어와 회사 사장 바스카르 두타(Bhaskar Dutta)가 참석했습니다. 무대에서 가다믈리는 팀의 3D 프린팅 노즐 라이너에 대한 개요를 제공했습니다.

디지털 제조 챌린지 - 2021년 챌린지는 팀이 단일 부품이 아닌 엔드투엔드 시스템의 신속한 배치를 특징으로 하는 현장 진료 솔루션에 디지털 제조가 가치를 더할 수 있는 새롭고 창의적인 방법을 시연하도록 요구했습니다. 심사 기준에는 AM 사용 여부에 대한 비용-편익/가치 분석, DDM 공정 및 소재 활용, 마케팅 및 물류/유통, 사회적·환경적·건강·안전·규제 준수 등이 포함되었습니다.

2021년 수상자는 사가르 파텔(Sagar Patel)과 마틴 맥그리거(Martine McGregor) 학생, 교수 자문 미하엘라 블라세아(Mihaela Vlasea) 박사와 스튜어트 맥라클린(Stewart McLachlin) 박사, 워털루 대학 팀으로, 챌린지 프로젝트 "응급 의료에서 환자 맞춤형 보철 어셈블리의 신속한 배치"로 수상했습니다.

이와 다른 SME 어워드에 대해 더 알아보려면 sme.org/awards를 방문하십시오.