최근 많이 이슈화 되고 있는 4차산업의 혁명을 이야기 하기 전에 기반이 되는 스마트공장에 대한 관심이 뜨겁다.

스마트 공장은 과거 인력의 감축을 목표로 한 로봇의 배치나 자동화의 플랜트 이미지를 넘어서 최대 생산효율을 산출하기 위한 생산신뢰성 구축, 품질최적화, 고장자동예측, 자동화 최적화 등을 포함하고 있는데 이 중에서도 생산성에 크게 영향을 줄 수 있는 설비고장의 모니터링시스템이 매우 중요시화되고 있다. 모니터링시스템의 설계는 설치만 하면 모든 고장을 줄일 수 있을까? 그리고 설치를 통해 모든 설비의 수명을 예측하거나 엄청난 투자비 이상을 되찾을 수 있을까?

자동제어가 적용된 조립 및 반복 생산라인(FA)에 대한 모니터링시스템 설계에 대한 사례

본 설비의 구조는 사출, 주입, 성형, 세척, 조립, 포장 등을 연속적으로 수행하는 반복 조립생산라인으로 공산품이나 작은 조립생산품, 생활제품 그리고 대형 조립 및 자동차부품과 반도체, 전자제품의 조립까지를 포함하여 가장 광범위하게 사용되고 있는 생산장치이다. 모터와 각종 펌프, 공기 및 팬, 압축기, 진공장치와 진공펌프, 벨트, 구름베어링 등 다양한 설비구성요소를 가지고 있다.

이러한 공정에 사용되는 설비류는 생산을 지원하는 입장이므로 설비제조사에서 각종 센서를 포함한 자동제어장치가 설치되어 있으며 설계자는 생산의 속도나 제품의 품질제어까지를 확인할 수 있는 특성인자(Feature)를 설비에 장착하였다. 그리고 그 특성을 잘 파악하기 위하여 매뉴얼도 구성되어 있고 계속 생산자와 협의하여 맞춤형 기계로 생산과 품질을 최대화 하고 있다. 설계자는 그 설비를 가장 잘 알고 있고 사용자는 그 설비의 문제를 가장 잘 알고 있다. 문제가 있어야 설계자는 재 설계할 기회를 찾는다.

여기에 한층 더 나아가서 스마트 공장과 메인트넌스 입장에서 살펴본다면 이렇다.

자동조립라인을 구성하고 있는 설비구성요소의 고장은 단순히 빠른 교체에 의존하고 있으므로 유지보수에 관한 입장에서는 완전히 BM(Breakdown maintenance)의 수준에 머물고 있다 할 수 있다. 생산설비의 MTBF가 잦더라도 MTTR이 짧은 것에 만족하고 있는 상태이므로 설비구성요소의 불필요재고량은 별로 관심대상이 아닌 것이다. 그런데 스마트 공장의 개념은 이 생각을 깰 것을 요구한다. 개인적인 의견으로는 기존 공장에서 얻는 눈앞의 생산량을 상태기반 또는 예측기반 메인트넌스와 비교해도 크게 설득될 것 같지는 않지만, 설비구성요소의 불필요재고량에 대한 설득은 여지가 있다. 왜냐하면 빨리 교체하기 위해 많은 량의 비싼 설비에 대하 재고량을 안고 갈 필요가 없을 수 있는 방법이 있기 때문이다. 한 사례로 설비제조사에서도 하지 않은 모니터링시스템을 장착하려면 어떻게 해야 하는지?에 대한 문의가 있어서 답변사례를 담았다.

< 자료를 잘 확인하였습니다.

안타깝게도 상태기반 모니터링시스템에서 잘 응용하는 모터, 베어링이나 벨트는 관찰할 필요가 없다고 하셨으므로 제안드릴 내용이 많지 않습니다. (제조사 설계팀도 하지 못한, 무엇이 이상?현상이 될까?를 저희가 미리 알 수는 없습니다.)

이상징후를 위해서 진동센서를 이용하려면, 우선 문제가 되는 순위(FEA)를 알고 있어야 합니다.

무엇이 고장이 자주 생기거나, 어떤 불량생산품이 생기거나 하는 순위를 알려주시고,

현장에 방문하여 센서의 적용유무를 판단한 후, 그 다음 제안하는 방법이 있겠습니다.

송구합니다만, 지금으로서는 어쩔 수 없군요.

품질이든 생산량이든 고장이든 어떠한 ‘문제’가 있어야 모니터링 시스템에 대한 설계와 그 제안을 할 수 있습니다.

고장이 문제가 있고 이 것이 생산과 품질 그리고 고장 부품 재고량과 공간확보, 교체시간확보 등에 어려움이 연관이 있다고 생각하시면 모니터링시스템을 통해서 고장을 일으키는 문제를 예측하여 미리 교체할 수 있도록 할 수 있습니다. 상태모니터링시스템(CMS)이란 이런 것입니다.

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