신규 연마 라인 간소화: 장애물 극복으로 최고 성능 달성

일반적으로 연마 공정을 포함하는 복잡한 부품을 생산하는 신규 대량 생산 라인(자동차 엔진 또는 항공기 엔진 블레이드 및 베인 등)은 그림 1에 요약된 대로 기계 조달부터 실제 생산까지 다양한 단계를 거칩니다. 이러한 라인에 '고위험'으로 간주되는 공정이 포함되면 그라인더 능력 평가 및 구매 단계(4, 5단계)에서 '개발 시간'이 예정되어 테스트와 개선이 이루어집니다. 이는 효과적인 전략으로 프로그램 출시와 관련된 문제를 크게 줄이지만, 시간과 비용이 많이 들 수 있습니다. 워크피스 샘플이 아예 없거나 추가 설계 변경이 예정된 프로토타입인 경우가 많습니다. 이러한 경우나 기존 설계와 '근본적으로 다르지 않은' 부품 설계의 경우, 실제 기계 검증 전에 '최적화 시간'이 예정되는 일은 드뭅니다.

기계가 '비급진적(non-radical)' 공정으로 검증되고 설치되면 초점은 부품 품질과 사이클 타임에 맞춰집니다. 숫돌 사양은 새로운 부품 설계의 불확실성과 생산에 필요한 것보다 종종 더 엄격한 CpK 사양으로 공차 유지에 미치는 영향을 고려하여 최고 품질을 보장하도록 선택될 수 있습니다. 또한 비용이나 가용성 때문에 종종 50개 또는 100개 부품만 검증용으로 제공되어 장기적으로 안정된 공정 수립을 의심스럽게 만듭니다. 일반적으로 툴링이나 연마재의 부품당 비용을 최적화할 시간이나 부품이 많지 않습니다. 설치 후 많은 경우 '고장 나지 않았으면 고치지 마라'는 태도가 지배적이 되어 공정이 고정됩니다. 최적화는 거의 시도되지 않습니다.

따라서 공정의 최종 '감사(audit)'로서 '최적화 단계'를 고려하는 것이 매우 중요합니다. 대부분의 경우 이 단계는 전체 공정 재검증이 필요 없는 단순 공정 '튜닝'일 수 있지만, 때로는 사이클 및/또는 숫돌 사양에 큰 변경을 보증할 만큼 충분히 큰 기회가 발견될 수 있습니다. 비용/편익 분석을 수행하여 더 실질적인 공정 변경이 필요한지 판단합니다.

'최적화 시간' 부족이 비최적 공정을 초래하는 몇 가지 이유:

• 사이클이 기계에서는 수용 가능하게 작동하지만 '숫돌 친화적(wheel friendly)'이지 않을 수 있음. 즉, 숫돌 수명이 최적보다 짧을 수 있음
• 숫돌 기술이 진화함. 기존 기술 기반 추정이 신기술에 최적이지 않을 수 있음
• 부품 구성, 기계 설계, 품질 요건의 미묘한 차이가 생산 라인 밖에서 공정 최적화를 매우 어렵게 만듦. 생산 라인은 많은 부품과 실제 변동 및 계측이 있는 환경을 제공하기 때문. 이 두 가지 특성이 '최적화된' 공정의 '견고성(robustness)'을 테스트함.

예시:

그림 2의 연마 사이클은 OEM에서 출하되어 공장에 설치되었으며 현재 생산 중입니다. 이 사이클은 괜찮게 작동하며 수용 가능한 부품을 생산하지만 '숫돌 친화적'이지 않습니다.

이 사이클의 '숫돌 비우호성'은 사이클 초반의 큰 스파이크(파워/포스) 때문입니다. 숫돌 마모는 연마 힘의 제곱에 비례하므로 높은 힘은 숫돌을 빠르게 마모시킵니다. 이 경우 패스트 피드(Fast Feed)를 줄이고 미디엄 피드(Medium feed)를 늘리면 사이클 타임과 부품 품질을 유지하면서 숫돌 수명을 연장할 수 있습니다.

최적화 과정 중인 사이클

최근 특이한 경우로 제조사가 연마 공정의 '현장(in situ)' 최적화에 동의했습니다. 처음에는 위 논의대로 사이클을 더 '숫돌 친화적'으로 변경했습니다. 이 경우 더 친화적인 사이클이 초기 사이클보다 약 5초 더 짧았습니다.

수정된 사이클을 몇 주간 실행하여 부품 품질 지속성을 검증한 후, 드레스당 부품 수를 8에서 20으로 늘리고 드레스 깊이를 0.03mm에서 0.02mm로 줄였습니다. 이 공정은 부품 품질의 유의미한 변화 없이 약 6주간 실행되었습니다. 연간 비용 절감 요약은 아래와 같습니다.

최적화 전략

두 번째 예시에서 설명한 해결책은 그림 1의 7단계와 8단계 사이(생산 초기 단계)에 기계 제작자와 툴링/연마재 애플리케이션 엔지니어링 팀과 함께 공정 최적화를 위해 시간과 부품을 할당하는 것입니다. 최소한 이 단계에서 파워 모니터링 장비를 사용하여 사이클 평가와 개발을 지원해야 합니다. 이 추가 단계로 더 긴 부품 생산에서 공정 안정성을 모니터링하여 문제를 조기에 발견하거나 개선 기회를 제시할 수 있습니다.

이 단계의 잠재적 보상은 크며, 이 단계에서 이루어진 개선/비용 절감은 프로젝트 전체 수명 주기 동안 유지됩니다.

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