라이트아웃 제조: 공장 완전 자동화 달성하기

라이트아웃 제조는 완전 자동화 기술을 사용해 사람의 개입을 거의 또는 전혀 없이 생산 공장을 가동하는 기술입니다. 이는 머신러닝과 고빈도 데이터 수집 같은 다양한 기술의 지원이 필요합니다.

많은 제조업체의 꿈은 생산에 '설정하고 잊기(set-it-and-forget-it)' 마인드셋을 사용하는 것입니다. 단순히 출근해 기계를 가동시키고, 불을 끄고, 문을 나서는 것. 작업자 없음. 건물 내 인간 없음. 기계가 가장 잘하는 일—인간보다 훨씬 빠른 속도로 정확하고 반복적인 작업—만 수행합니다.

이는 직장 사고를 획기적으로 줄이고, 시설을 쾌적하게 유지하는 난방·냉방 비용, 인건비 자체를 줄일 것입니다. 기계는 인간과 달리 날마다 행동을 정확히 복제할 수 있으므로 품질 문제도 적게 발생할 것입니다.

이러한 24시간 생산 시설은 순수한 판타지처럼 들리지만, 전 세계 제조 시설에서 오늘날 현실입니다. 의심의 여지가 없습니다. 대부분의 시설이 생산 활동 자동화 초기 단계에 있지만, 자동화 솔루션은 산업 전반에서 점점 더 많이 채택되고 있습니다.

라이트아웃 제조란?

라이트아웃 제조(일명 '다크 팩토리')는 사람의 상호작용을 거의 또는 전혀 필요로 하지 않는 생산 방식입니다. 본질적으로 어둡고 텅 빈 공장에서조차 스스로 돌아갑니다.

이를 달성하려면 제조 공정의 모든 단계를 자동화할 수 있어야 합니다. 이 전략을 활용하는 기업은 일반적으로 머신 비전, 적층 제조 장비(3D 프린팅), 산업용 IoT, 엣지 컴퓨팅, 클라우드 데이터, 머신러닝, 로보틱스를 포함하는 기술 스택을 사용합니다.

이 기술을 훌륭하게 활용하는 기업의 예로 FANUC이 있습니다. FANUC은 라이트아웃 팩토리를 이용해 인간의 도움 없이 로봇과 제조 시스템을 생산합니다.

Fanuc이 라이트아웃 팩토리를 성공적으로 가동해 로봇이 로봇을 만들고 있습니다. [출처]

우리는 제조업체가 운영에 자동화를 도입하는 초기 단계에 있음을 이해합니다. 자동화 구현의 핵심은 인간과 기계의 의사결정을 주도할 수 있는 정확한 생산 데이터입니다. 장비 제어장치에서 직접 얻은 데이터로 제조업체는 기계의 성과와 건전성을 기반으로 자동화를 도입할 수 있습니다.

이는 현장 위 대시보드에 실시간 OEE 데이터를 표시하는 것처럼 단순할 수도 있고, 고빈도 데이터를 수집해 예측 유지보수를 가능하게 하는 것처럼 정교할 수도 있습니다.

기계 데이터 수집 자동화

데모 예약

라이트아웃 생산의 이점

완전 자동화는 오일·윤활제, 부식성 화학물질, 연기 등이 있는 적대적 제조 환경에서 특히 예외적인 혜택을 줄 수 있습니다. 로봇은 인간 동료보다 훨씬 더 내구성 있는 구성요소로 만들어질 수 있기 때문입니다.

대부분의 제조업체가 현재 엔드투엔드 자동화를 목표로 하지는 않지만, 대부분은 현재 완전 자동화를 뒷받침하는 많은 공정을 사용하거나 사용할 의향이 있으며, 큰 혜택을 보고 있습니다. 라이트아웃 제조의 핵심 이점은 비용 절감과 더 큰 효율성 증대지만, 다음도 포함됩니다:

• 사고 감소와 작업자 안전 증진
• 운영 효율성 개선
• 더 큰 생산 일관성으로 스크랩과 재작업 감소
• 더 진보된 유지보수 전략 구현

라이트아웃 제조의 과제

완전 자율 공장의 이점만 다루는 것은 적절하지 않습니다. 아래에서 제조업체가 다크 팩토리 도입 시 직면할 수 있는 과제를 정리합니다.

기술적 과제

불을 켜는 건 스위치 한 번이면 됩니다. 불행히도 완전 자동화 공정 설정은 상당한 투자가 필요할 수 있는 고도의 기술적 과제일 수 있습니다. 그러나 MachineMetrics 같은 솔루션으로 제조업체는 기계 데이터를 쉽고 빠르게 수집·활용해 공정을 자동화할 수 있으며, ROI가 최소 5일 만에 발생합니다.

복잡한 생산

단순하고 반복적인 작업이 자동화에 가장 적합합니다. 더 복잡한 작업, 소규모 생산 런과 운영은 자동화 도입이나 충분한 가치 경험이 더 어려울 수 있습니다.

안전과 장애 예방

생산을 모니터링하는 인간이 없다는 게 함정입니다. 무언가 잘못되면 이를 잡을 사람이 없어 수천 달러 상당의 스크랩 부품이나 기계의 심각한 손상으로 이어질 수 있습니다. 다행히 원격 모니터링과 자동 기계 장애 감지가 이러한 문제를 피하게 해줍니다.

라이트아웃 팩토리에서 유지보수는?

라이트아웃 제조업체는 유지보수 같은 비상 사태에도 대비해야 합니다. 기계가 인간 운영자보다 오류에 덜 취약할 수 있지만, 혼돈의 법칙을 바꾸지는 못합니다. 기계는 마모됩니다. 공구는 부러집니다. 그러나 자동화는 다운타임을 좁히고, 때로는 동적으로 수리를 계획함으로써 이러한 사례의 영향을 크게 줄일 수 있습니다.

고빈도 데이터 어댑터를 활용해 제조업체는 이상 징후에 대해 설비를 원격 모니터링할 수 있습니다. 고장 주변 패턴을 찾는 머신러닝 기술을 추가하면, 이 시스템을 오늘날 사용 가능한 가장 진보된 두 제조 유지보수 기술인 예측 유지보수와 처방 유지보수에 모두 사용할 수 있습니다.

MachineMetrics는 제조 설비의 컴퓨터 시스템을 활용해 초당 1,000 데이터 포인트(1 kHz) 속도로 기계 데이터를 수집하는 고빈도 데이터 어댑터를 제공합니다. 보증 무효화 조치나 센서 불필요. 인간 운영자가 인지하기 40분 전에 유지보수 시점을 정확히 예측하는 것 외에도, 손상이 발생하기 전에 기계를 원격으로 멈출 수 있습니다.

기계가 할 수 있는 거의 모든 것을 인간이나, 기계 자체의 실시간 상황, 시설의 생산 목표, 품질 보증 등에 기반한 기술 기반 의사결정 트리에 의해 원격으로 관리할 수 있습니다. 주변 기계에 추가 마모나 손상을 입히기 전에 수리를 위해 기계를 자동으로 멈추는 것 외에도, 이 시스템은 기계에 대한 다양한 조치에 대한 이프-덴 시나리오 예측을 제공하는 처방 유지보수도 제공할 수 있습니다.

우리 도구는 제조업체에 기계 진단, 공구 최적화(파손 감소, 이상적 처리량), 툴 채터 감지 기반 품질 최적화, 그리고 물론 예측 유지보수 리소스를 제공합니다. 심지어 애프터마켓 센서 솔루션과 달리 적대적 제조 환경에서도 견딥니다.