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스마트하고 경제적으로 경쟁에서 승리하는 길
 
지멘스 PLM의 Tecnomatix로 보는 디지털 매뉴팩처링
 
김솔기자 | 2014.12.31 | 2015년 1월호
 
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엔지니어링 소프트웨어. 최근 몇 개월간 본지에 유난히도 자주 언급했던 말이다. 보다 스마트한 제조를 위해 각계각층의 노력이 이어지고 있는 가운데, 제품의 복잡성 증가에 따라 그 역할의 중요성이 커지고 있는 PLM 분야에 대해 지속적인 정보 제공이 필요하다고 판단한 매뉴팩처링. 지난 특집에서 소개한 디지털 매뉴팩처링에 대한 재조명으로 그 첫발을 디뎌보고자 한다.
제품의 개발부터 출시까지는 걸리는 시간은 얼마일까?
자동차의 경우, 90년대만해도 신차 개발을 시작하고 양산하기까지 총 3년 정도의 시간이 걸렸다고 한다. 하지만 시간이 지나면서 갈수록 트렌드의 변화속도는 빨라졌고, 3년 전에 컨셉트가 잡힌 제품으로 소비자를 만족시키는 것은 어려워져만 갔다. 하지만 빠르게 변하는 트렌드만큼이나 빠르게 성장하는 것이 바로 기술이다. 개발 및 생산에 관련한 다양한 기술의 발전으로 제품 출시 기간은 2000년대 들어서 24개 월, 현재는 약 16개월로 단축되었다고 한다.
  제품 출시 기간 단축을 위한 프로세스 혁신, 그 혁신의 중심에는 디지털 매뉴팩처링 (DM) 기술의 발전이 자리하고 있다.
  디지털 매뉴팩처링이란 비용 절감과 생산성 향상을 위한 최적의 생산공법 설계 솔루션으로, 지난 10월에 본지에 게재된 ‘엔지니어링 소프트웨어’ 특집 기사에서도 이미 소개한 바가 있다. 이 기사는 지난 특집의 연장선에서 디지털 매뉴팩처링 솔루션이 제품 생산에서 어떤 기여를 하고 있는 지, 지멘스 PLM 소프트웨어의 테크노매틱스(Tecnomatix)를 통해 자세히 살펴보고자 한다.
강력한 PLM 플랫폼과 연결된 DM솔루션
테크노매틱스는 앞서도 말했듯이 지멘스의 디지털매뉴팩처링 솔루션이다. 제품 설계와 제품 생산을 이어주는 솔루션으로, 자사의 PLM 플랫폼인 팀센터와 타이트하게 연동된다. 이를 통해 제품 라이프 사이클에 있어서 일관된 데이터 흐름을 유지함으로써 제조의 생산성, 유연성, 경쟁력을 향상시 킨다. 강력한 PLM 플랫폼과 완벽히 통합된 테크노매틱스를 통해 얻을 수 있는 이점은 크게 다음과 같이 정리할 수 있다.
 
  손쉬운 데이터 관리
 최적의 생산 공법을 설계하는 과정에서는 제품을 설계할 때보다 훨씬 더 많은 데이터가 생성된다. 생성된 수많은 데이터가 공법 설계의 전체 프로세스는 물론 제품 설계 데이터와도 유기적으로 연결되었을 때 작업 효율성이나 제품 품질을 보장할 수 있다. 테크노매틱스는 완전히 통합된 데이터 모델을 통해 제품 설계와 제품생산을 간단히 이어준다. 또 제조업체들은 다양한 이유로 국내외 파트너사와 협업 관계를 가지고 있는데, 수십 곳의 협력사가 실시간으로 생성해내고 있는 생산 관련 세부 정보를 관리하는데 어려움이 많아 협력의 성과를 제대로 보지 못하는 경우가 있다. 테크노매틱스의 통합 데이터 모델은 이런 방대한 정보 역시도 관리가 가능하기 때문에 제품의 품질이나 신뢰성에 대한 개선이 가능하다.
 
  생산과 비용의 효율 극대화
 테크노매틱스는 통합 데이터베이스를 기반으로 디자인, 시뮬레이션을 진행하여 검증을 마친 최적의 생산 프로세스를 생성하기 때문에 당연히 생산과 비용의 효율을 향상시키게 되는 것은 물론이다. 또 해당 프로세스를 계획하 면서 생성된 데이터는 얼마든지 재사용이 가능하기 때문에 차후의 프로젝트도 경제 적이고 효율적으로 진행할 수 있다.
테크노매틱스의 단계적 솔루션
‘플랜트 설계 및 최적화’ 솔루션을 통해 설비 배치와 물류 흐름을 최적화한다.
테크노매틱스는 각기 다른 기능을 하는 수많은 포인트 솔루션으로 구성되어있지만, 공법 계획 프로세스에 따라 크게 여섯 가지 기능으로 분류할 수 있다. 플랜트 설계및 최적화, 파트 매뉴팩처링, 조립 계획 및검증, 리소스 관리, 품질 관리, 생산 관리가 그것이다.
 
  플랜트 설계 및 최적화
 어떤 공장을 신설할 때 가장 먼저 결정되는 사항은 바로 생산 량이다. 연간 생산 수량을 바탕으로 월, 일, 시간, 분 당 생산량을 계산하고 사이클타임을 예측하게 된다. 그렇게 나온 사이클타임을 만족시킬 수 있도록 설비를 배치하고 물류 흐름을 최적화하는 것이 바로 ‘플랜트 설계 및 최적화’ 솔루션이다. 축적된 데이터를 기반으로 가장 적합한 플랜이 무엇인지 가상 환경에서 쉽게 찾도록 도와주며, 이후에 일어날지 모르는 공장 내 설비 증설에 대한 대응책도 미리 마련할 수 있게 해준다.
  모든 작업이 그렇듯 플랜트 설계와 최적화 역시 ‘한 번 짜 놓으면 끝!’인 일은 아니다. 개념적인 설비 배치부터 시작되는 플랜트 설계는 가공이나 조립 등의 각 공정들이 구체 화됨에 따라 설비 배치나 물류 흐름도 구체 화되는 방식으로 진행된다. 실제 공장에 설비가 입고되고 시험생산을 통해 품질을 확보하는 과정에서도 피드백을 통해 레이아 웃은 계속해서 수정할 수 있다. 이렇게 양산 돌입 전에 공법 계획 전 과정에 걸쳐 최적화를 위한 수정작업을 거치면서 공법 설계의 정확성을 확보하게 되는 것이다. 당연히 이 모든 작업은 3D 방식으로 진행됨에 따라 결과에 대한 예측 가능성이 향상되고, 설계 시간도 2D에 비해 단축시킬 수 있다.
 
  파트 매뉴팩처링
 전체 공정의 흐름을 계획 하는 것만큼 중요한 것이 각 공정 별로 세부 적인 계획을 세우는 것이다. 테크노매틱스는 절삭, 프레스, 도장 같이 하나의 제품으로 만들어지기 위해 각 부품이 거쳐야 하는 여러 가지 공정을 NX CAM이나 PLS 등의 프로그램을 통해 계획 및 검증하는 ‘파트 매뉴팩처링’ 솔루션을 제공한다.
  3D 환경에서 정확한 시뮬레이션을 통해 제조 방법을 검증하는 것은 물론, 프로세스를 정의하고 가공에 필요한 툴도 지정할 수 있다. 이 과정에서 생성된 각종 데이터는 현장 시스템이나 CNC 장비 등에 직접 연결되어 제조 계획과 생산 작업을 동기화할 수 있다. 때문에 현장에서의 작업 오류가 감소, 생산성과 기계 및 공구 활용도가 향상하게 된다.
 
  조립 계획 및 검증
 각 가공공장에서 만들어진, 또는 외주로 제작한 수많은 부품을 얼마나 잘 조립하느냐는 완성품의 품질을 결정짓는데 큰 역할을 한다. 테크노매 틱스의 ‘조립 계획 및 검증’ 솔루션은 말 그대로 조립라인에 대한 공법 계획과 검증에 이점을 제공하는 솔루션이다. 로봇은 물론 이고 작업자에 대한 시뮬레이션까지 가능 하다. 작업자 시뮬레이션의 경우에는 해당 작업자의 사이클타임이 아닌, 어고노믹스 (ergonomics)의 관점에서 분석을 진행한다. 작업자의 몸에 걸리는 부하, 장시간 작업 시 발생할 수 있는 문제점, 제품 유지보수 작업의 편의성 등 다양한 요소에 대한 분석을 통해 최적의 조립 프로세스를 정의한다.
  로봇의 경우에는 오프라인 프로그래밍이 가능하다. 때문에 시뮬레이션을 통해 얻어낸 최적의 작업 데이터를 직접 전송할 수 있어 작업 효율을 높일 수 있다. 최근에는 양팔 로봇의 제어까지 지원을 시작하여 눈길을 끌고 있다.
 
  품질관리
 테크노매틱스가 말하는 품질이란 제품의 성능에 대한 것이 아니다. 단지 설계한대로 제품이 잘 나왔느냐 하는, 가공과 조립에 대한 품질을 얘기하는 것이다. 수십 개, 많게는 수만 개의 부품이 저마다의 공차를 가지고 만들어진다. ‘품질관리’ 솔루 션은 각기 다른 공차로 만들어진 부품이 하나로 모였을 때 어떤 문제가 있는지, 어떤 조정이 필요한지를 확인하기도 하고 측정 장비에 대한 프로그래밍도 진행한다. 양산 이후에도 DPV(Dimensional Planning and Validation)나 CAPA(corrective action and preventive action) 같은 솔루션을 활용해 현장 시스템이나 작업자의 피드백을 가지고 지속적인 품질관리가 가능하다.
 
  리소스관리
 모든 일에 있어 비용이나 작업의 효율성을 향상시키는 가장 효과적인 방법 중 하나는 바로 리소스를 재사용하는 것이다. 신제품을 개발할 때마다 신규 설비를 투자하지 않고 기존 설비와 자원을 재활 용하면 설비 제작에 소요되는 시간이나 비용 등을 최소화할 수 있다. 테크노매틱스가 지원하는 ‘리소스 관리’는 해당 공장의 표준 라이브러리를 구축하는 역할을 하는 것으 로, 자원에 대한 추가 투자를 최소화하면서도 원하는 만큼의 생산 능력을 낼 수 있는 방법을 검토할 수 있게 해준다.
 
  생산관리
 이 솔루션은 PLM의 범위를 실제 제조 현장까지 확장시켜, 생산 설계 및 검증 분야와 생산 실행 분야간 양방향 데이터 전송을 통해 지속적으로 프로세스를 개선할수 있도록 해준다. 설계 및 검증 과정에서 생성된 데이터 산출물을 현장으로 전송하 고, 현장에서 실제 생산을 하면서 만들어지는 데이터도 PLM 시스템에 연결되면서 가상과 실제의 오차를 줄여나가는 것이다.
 
 
  도움 주신 분지
 멘스PLM소프트웨어
 박세종 상무, 조경숙 부장
 www.siemens.com/plm
 02-559-5854

 
TAG :  디지털매뉴팩처링  지멘스  테크노매틱스  PLM
 
 
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