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리드타임 단축을 목표한 생산성 향상

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2019-02-27 (수) 08:21 조회 : 31

리드타임 단축을 목표로 지속적인 낭비배제 활동 정착한 구보다 생산방식 'KPS'
사카이 린카이 공장, IoT 모니터링을 통한 가동률·생산성 향상

 

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<오래된 설비와 신설비가 혼재된 사카이 린카이 공장>
사진출처: 모노이스트

 

농업기계와 산업용 디젤엔진 사업으로 글로벌 매출 1.5조 엔을 올리고 있는 구보다는 2015년부터 'GMB(Global Major Brand)·구보다'를 실현하기 위한 활동을 하고 있다. 제조업이 제공하는 가치가 '제품'에서 '서비스'로 변화되고 있는 가운데, 솔루션에 대한 니즈가 점점 높아지고 있다. 고객과의 관련성도 '구입자'에서 '파트너'로 변화되어 가고 있다. 이러한 변화에 대응하기 위해 기업 측에서는 매출과 이익 면에서 세계 톱을 자랑하는 브랜드를 유지하면서 ‘고객으로부터 가장 신뢰받는 브랜드가 사회에 가장 공헌하는 브랜드'라는 목표를 세워야 한다.

 

출처: monoist
번역: K-Smart Factory

 

구보다가 추진하고 있는 'GMB'와 'KPS'

 

'GMB구보다'를 실현하기 위해서는, 제품개발체제와 생산체제, 인재육성과 매니지먼트 체제 등 모든 영역에서 수준을 향상해야 한다. 그중 생산영역에서 추진하고 있는 하나가 '구보다 생산방식(Kubota Production System, KPS)'이다.
'KPS'는 철저한 낭비배제와 리드타임의 대폭 삭감으로 재고 저감을 통한 잠재적 문제점을 가시화하여, 지속적인 개선을 가능케 하는 활동이다. 일본 국내에 마더공장을 먼저 구축하고 그 수법을 국제적 공장으로 전개할 계획을 하고 있다. 구체적인 목표는 재고 삭감과 대폭적인 생산성 향상이다.
이 'KPS'를 추진하고 있는 공장의 하나가 산업용 소형 디젤을 생산하고 있는 일본 오사카부 사카이시 린카이 공장이다. 린카이 공장에서는 생산설비나 장치에서 나오는 생산 데이터를 적극적으로 활용하는 스마트 공장화를 구축하기 위한 활동을 하고 있다.

 

다품종변량생산이 요구되는 산업용 디젤 엔진 생산

 

구보다 오사카 사카이 린카이 공장은 산업용 디젤 엔진 공장 중 하나이다. 각종 산업용 장치와 소형 농업기계에 사용되는 저 배기량 소형엔진을 연간 18만대 생산하고 있다. 사카이 린카이 공장은 다품종 변량생산을 하고 있으며, 계속해서 환경이 변동하는 상태에서 제품을 생산해야만 하는 특징을 가지고 있다.
구보다 사카이 린카이 공장 엔진 제조부 생산기술부 소속 관계자는 “자동차 엔진과는 달리, 산업용 디젤 엔진은 1기종당 생산 수가 많지 않다. 더욱이 시기나 고객 상황에 따라 생산량이 계속 변하기 때문에 생산 현장도 이러한 다품종변종생산에 대응할 수 있어야 한다. 과거에도 여러 각도에서 생산혁신을 추진해 왔지만, 한층 더 높은 효율성과 생산성 향상을 실현하기 위해서는 새로운 기술 활용이 필요하다고 생각한다”고 말했다.

 

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<구보다 사카이 린카이 공장에서 생산하는 산업용 소형 디젤 엔진>

 

기존설비도 '가시화' 실현 가능

 

사카이 린카이 공장에서 무엇보다도 먼저 추진한 것은 생산 파라미터인 '가시화'이다. 스마트 공장 실현의 첫걸음으로 많은 공장에서 추진하고 있지만, 실현하기까지는 해결해야 할 장애물도 많이 있다. 그 해결 과제 중 하나가 '공장 내 기존 설비를 어떻게 가시화할 것인가'이다.
이 공장에서 가동하고 있는 기계는 20~30년 이상 사용하고 있는 기계도 많아 생산 파라미터를 기계에서 직접 취득할 수 없는 경우도 많다. 더욱이 기계장치나 제어하는 컨트롤러 그리고 이것을 연결하는 통신 프로토콜도 현장에서 가동되고 있는 기계의 벤더도 가지각색이라 잘 연결되지 않는다. 이러한 복잡한 환경을 극복해 가면서 장래에 통일된 정보기반을 실현할 확장성을 확보하는 것 또한 큰 과제 중 하나다. 사카이 린카이 공장에서는 이러한 과제를 극복하기 위해 오므론의 컨트롤러와 스마트 팩토리 솔루션을 시험적으로 채택하였다.
공장 관계자는 “약 10년 전에도 IoT형 IT를 활용하여 기계의 가동상황을 감시하기 위해 시험적으로 도전한 적이 있었다. 그러나 당시에는 아직 기술적 문제나 비용 문제가 해결되지 않아 실용화하기 어려울 것으로 판단되었다. 상호 운용성과 확장성을 해결할 기술과 저비용으로 실현할 수 있게 되었다”고 밝혔다.
제어기기와 정보수집 터미널 그리고 이들 시스템을 구축할 복수의 벤더를 비교하여, 최신설비에서 기존설비까지 이용할 수 있는 유연성과 특히 장래를 대비한 확장성이 확보된 솔루션을 선택하여야 한다. 처리할 수 있는 정보량의 여유와 여러 기능을 부가할 때도 대응 가능하여야 한다. 기존 설비에 제어반을 부착할 수 있어야 하며 크기도 콤팩트 하여야 한다.

 

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<IoT에 의한 가동 시간 모니터링을 실천하는 모델 라인>

 

3단계로 도입확대

 

구보다 사카이 린카이 공장에서는 IoT를 활용한 제조기기 가동관리를 3단계로 나누어 도입하기로 계획을 세웠다. 제1단계는 '기존설비의 가동상태 가시화', 제2단계는 '가동률 변동요인 해석 후 개선 활동', 제3단계는 '가동률 향상으로 생산성 향상과 리드타임 단축'을 목표로 설정하였다.
먼저, 35의 생산설비로 구성된 한 라인을 모델라인으로 설정하고 이 라인에서 데이터를 수집하고 가동상태를 가시화하였다. 공장 관계자는 “이전에는 설비가 정지되어도 요인을 찾는데 시간이 걸렸다. 설비의 가동상태를 상시 모니터링하여 정지하기 전의 설비 데이터를 기록해두면 설비가 다운되는 시간을 줄일 수 있게 됐다”고 말했다.
구체적으로 모델라인 각 설비에 오므론의 소형 컨트롤러 'NX1P'를 설치하였다. 그 상위 CPU에 데이터베이스와 직접 접속 가능한 'NJ-DB'를 채용하여 시스템을 구성하였다. 중계 PC는 필요 없게 되어, PC나 OS 관련 개발과 메인터넌스 공수를 대폭 삭감할 수 있게 되었다. 통신 프로토콜은 산업용 오픈 네트워크 EtherNet/IP을 채용하였다. 미래에 로봇 데이터의 데이터도 이 시스템으로 수집할 수 있기 때문이다.
우선 선행으로 설비 8대의 가동상태를 파악하고, 조기에 이 라인 35대 전체 설비의 가동상태를 파악하려고 한다. 앞으로 이 라인 모든 설비를 부가가치 시간과 비부가가치 시간으로 나누어 가동상태를 분석하고, 상세한 정보를 취득하여 생산성을 한층 높이려 구상하고 있다.

 

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<모델라인 각 설비에 설치된 '데이터측정반(機側盤)'의 'NX1P'>

 

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<제조라인에 설치된 표시기>

 

IoT로 제조 전 공정 기록

 

앞으로 치수와 같은 요건을 조합하여 정도 판정을 자동으로 할 수 있게끔 시스템구축을 구상하고 있다. 처음 구보다 사카이 린카이 공장에서 공장의 스마트화를 목표로 삼은 계기 중 하나가 유럽의 배기가스 규제이다. 공장 관계자는 “IoT를 활용하여 가동률과 생산성을 향상할 수 있다. 미래에는 생산공정의 모든 유효한 정보를 통합관리 할 것”이라고 밝혔다.
예를 들면, 유럽에서는 '스테이지 5'라는 배기가스 규제가 2019년부터 차례로 시행될 계획이다. 사카이 린카이 공장에서 생산하는 디젤엔진도 유럽에서 판매할 제품에 대해서는 대응이 필요하다. '스테이지5'는 과거 PM(입자상물질) 입자의 무게가 규제대상이었지만, 앞으로 PM입자수가 규제대상이 된다. PM입자수를 절감하기 위해서는 연소상태를 더욱 더 최적화 가까이에 접근시켜야 한다. 매년 강화되고 있는 규제에 대응하기 위해서 공장에서도 더욱 면밀한 설계와 생산을 하여야 한다.
공장 관계자는 “생산상황 정확성 확보의 관점에서 보면 '생산의 정도를 더욱 자세히 파악하기 위해, 생산 중인 부품의 데이터와 설계 데이터를 비교하여 판정하고 있다”고 설명했다. 협동 로봇으로 공정에서 가공하고 있는 부품을 촬영하여 엔진을 스캐닝하고 그 데이터를 활용하여 공정 내의 잠재적 문제점을 완성 전에 자동으로 파악할 수 있는 시스템을 목표로 하고 있다.
예를 들어, 공정 내 데이터를 취득하여, 제품의 요건에 따라 가장 적합한 부품을 선정하여 조립할 수 있는 생산공정 실현에 IoT 기술을 사용하면 가능하다. 현상에 만족할 것이 아니라 생산공정에서의 가능성을 끊임없이 추구하는 것이 중요하다. 다만, 이것을 효과적으로 실현하기 위해서는 생산데이터와 설계데이터를 함께 취급할 수 있는 정보기반이 필요하다. 앞으로 계속 정비해 나아갈 계획이라고 이 공장관계자는 말한다. 스마트 공장 구축을 위해 해결해야 할 것이 매우 많지만 구보다 사카이 린카이 공장과 같이 '가시화'와 '공정기록'을 목표로 세우고 접근하면 할 일이 명확해진다. 이때 중요한 것은 '확장성'과 '유연성'을 겸한 정보기반이다.


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