라이트아웃 제조: 완전 자동화 공장을 위한 5가지 핵심 요소

"라이트아웃" 제조는 인더스트리 4.0 기술을 활용해 인력 없이 운영을 자동화합니다. 기업이 야간에도 기계를 가동하고 인력 부족에도 대응할 수 있게 합니다. 라이트아웃 제조를 성공시키는 다섯 가지 요소를 소개합니다.

지난 몇 달간 제조 기업들은 코로나19 팬데믹으로 공급망 교란, 시설 폐쇄, 제한된 인력 가용성에 직면했습니다.

그 결과 로봇공학과 소프트웨어 제어 같은 자동화 솔루션이 더 매력적으로 부상했습니다. 라이트아웃 제조의 약속도 커졌고, 기업이 풀 가동 용량을 유지하는 데 중요한 요인이 될 수 있습니다.

라이트아웃 제조를 사용하는 자동화 공장은 완전히 자동화되어 사람의 개입이 필요 없습니다. 즉, 직원들이 퇴근한 저녁과 주말, 또는 작업자가 없는 시간에도 기계와 공구를 놀리지 않고 가동할 수 있습니다.

단, 주의할 점이 있습니다. 기계와 설비가 투자비를 정당화할 만큼 충분한 작업량이 있어야 합니다. 가공되는 모든 부품이 무인 가공에 적합한 것은 아니지만, 올바른 접근과 실행으로 대부분 가능합니다.

그럼에도 불구하고 공장 자동화 방법을 더 많이 알수록 잠재적 산출량이 늘어나 수익에 기여합니다. 라이트아웃 제조를 현실화하는 데 필수적인 다섯 가지 요소를 정리했습니다.

1. 적절한 부품 구성

라이트아웃 제조는 비교적 단순하고 느슨한 공차의 부품을 수천 개 단위로, 가급적 알루미늄 등 가공성 좋은 소재로 생산하는 공장에서만 가능하다고 생각할 수 있습니다.

그렇지 않습니다. 많은 공장이 좁은 공차의 고복잡도 티타늄과 인코넬 부품까지, 심지어 단품 생산에서도 라이트아웃을 실현했습니다.

이런 환경에서 성공의 비결은 가공하는 금속 종류나 공차에 있는 것이 아닙니다. 가공 변수를 정복하기 위해 취하는 조치에 달려 있습니다.

공정이 안정적이고 예측 가능하다면, 다음 조건만 갖춰지면 대부분의 부품이 어느 정도 자동화 후보가 됩니다:

한 부품 패밀리나 자주 반복되는 부품은 모든 라이트아웃 이니셔티브의 훌륭한 출발점입니다.

어떤 CNC 공작기계든 자동화할 수 있지만, 특정 장비 유형에서는 결정적으로 쉽습니다.

예를 들어 선반은 유압 워크홀딩이 표준 사양으로, 자동화의 전제 조건입니다. 대부분 칩 컨베이어와 고압 쿨런트 시스템도 갖추고 있어 야간에 칩이 문제를 일으키지 않게 합니다.

매거진 스타일 바 피더와 공정 내 프로빙 시스템을 추가하면, 무인 가동으로 1~2교대를 추가할 가능성이 높습니다.

수직 머시닝 센터(VMC)를 사용하려면 더 많은 노력이 필요합니다. 다음이 필요합니다:

수평 머시닝 센터(HMC)가 가장 자동화 친화적입니다. HMC는 VMC의 많은 단점을 해소하며, 특히 팔레트 풀이나 리니어 팔레트 시스템을 갖출 때 더욱 그렇습니다.

기계 유형이나 브랜드에 관계없이, 금속을 효과적으로 제거할 스핀들 파워, 베이비시팅 없이 부품 공차를 만족할 정밀도, 극도의 신뢰성을 갖춰야 합니다.

최신 기계는 이더넷 기반 네트워킹 기능과 고급 센서를 탑재해 가공 조건 모니터링과 야간 발생 이벤트 분석을 용이하게 합니다.

기계는 충분한 예비 공구 스테이션과 공구 수명 관리 기능을 갖춰야 라이트아웃 역량을 극대화할 수 있습니다.

이를 통해 CNC 프로그래머는 미리 정해진 간격이나 프로빙 시스템이 공구 마모를 감지하면 교체 공구를 호출할 수 있습니다. 연강이나 알루미늄 가공 시에는 덜 중요하지만, 스테인리스강과 초합금에서는 점점 더 중요해집니다.

이는 HMC를 강력히 지지하는 또 다른 이유입니다: 대부분의 기계 제작사는 대용량 공구 매거진과 중앙 집중식 공구 보관 시스템 옵션을 제공합니다. 공구 교환 기능이 있는 멀티태스킹 선반이 기본 터렛 선반보다 라이트아웃 작업에 훨씬 적합합니다.

어떤 툴링이 적합한가? 자동화 관점에서는 다소 무관하지만, 듀얼 콘택트 Capto, HSK, KM 또는 동등한 툴홀더 시스템에 투자하는 것은 기계 가동률과 효율을 중시하는 공장에게 항상 좋은 선택입니다.

라이트아웃 제조에 중요한 기타 툴링 유형으로는: 퀵체인지 제로포인트 스타일 클램핑, 퀵체인지 죠와 픽스처, 유압/공압 바이스가 있습니다. 이 모든 영역이 현장 유연성을 높이고 기계 다운타임을 줄여줍니다.

스핀들/터렛 마운트 프로빙은 공구 파손 감지, 공작물 위치 검증, 공정 내 측정에 필수적입니다. 이 시스템은 이제 많은 공작기계에서 표준입니다.

복잡한 매크로 프로그램 시대는 지났습니다. 오늘날의 모니터링 시스템과 소프트웨어는 과거보다 훨씬 사용하기 쉽습니다.

프로빙은 모든 라이트아웃 가공 전략의 필수 요소지만, 공장은 어느 정도의 원격 모니터링 기능도 갖춰야 합니다. 이는 주간 당직 머시니스트의 휴대폰으로 CNC에서 기계 정지 알림을 받는 것처럼 단순할 수 있습니다.

각 기계 내부에 카메라를 장착하고 회사 VPN을 통해 모니터링할 수도 있습니다.

라이트아웃 접근에도 여전히 사람의 개입이 필요합니다. 기계가 예기치 않게 정지하거나 공구가 파손될 때입니다. 어떤 공장도 주간 생산에 영향을 주는 완전 작업 정지를 원하지 않습니다. 목표는 다운타임을 피하는 것입니다.

라이트아웃 제조는 공정 개발과 검증, 프로빙 루틴 설정과 관리, 공구 수명 관리, 로봇과 그리퍼, 원격 모니터링 시스템에 노력이 필요합니다.

그 위에 공작기계 자체를 최상의 상태로 유지해야 합니다. 정기적인 기계·공구 유지보수, 쿨런트 관리, 현장 정리에 특별히 신경 써서 심야 돌발 상황을 최소화해야 합니다.

라이트아웃 전환은 전방위적 여정입니다. 가용 가공 시간을 극대화하고 공장의 잠재력을 끌어올립니다.

라이트아웃 제조를 하고 계신가요? 어떤 도전에 직면하셨나요? 아래 댓글로 생각을 공유해 주세요.

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