[첨단 헬로티]

공작기계 설비, ‘한 눈에 보고, 한 번에 제어한다’

스마트팩토리는 설비에서부터 게이트웨이, 그리고 클라우드에 이르기까지 하나의 시스템으로 연결된다는 기본 구조를 가지고 있다. 이 구조의 핵심은 설비다. 데이터 생성의 원천이기 때문이다. 공작기계는 설비다. 그래서 스마트팩토리, 즉 디지털화가 가장 먼저 이루어져야 한다.

글로벌 공작기계 기업들은 이미 이 같은 디지털화 기반의 통합 설비 솔루션 즉, 스마트팩토리 시스템을 구축하였다. 국내 기업들도 상당 부분 준비를 마쳤다. 국내외 기업 모두 상용화에는 문제없는 상태다. 국내외 주요 기업들의 스마트팩토리 시스템을 살펴본다.

이 기사는 <머신앤툴 2018년 5월호>에 게재되었으며, 이번에는 해외기업편에 이어 국내기업편을 싣는다.

참조 : 1편 해외기업

1) 두산공작기계의 '아이두 컨트롤(aI doo control)'

두산공작기계의 스마트팩토리 솔루션은 ‘아이두 컨트롤(aI doo control)’이다. 이 솔루션은 ‘Any Machine, Any Where'라는 컨셉으로, 자동화 솔루션을 제공한다. 다시 말해, 공작기계 장비에서 얻은 빅데이터를 기반으로 언제 어디서나 모니터링 하면서 분석, 예측 후 시뮬레이션 시스템과 연계하여 운영하는 스마트팩토리 시스템이다. 

아이두 컨트롤은 공구 관리, 품질 관리, 재고 관리, 프로그래밍 관리, 머신 러닝 등 다양한 분석 관리 기능을 탑재, 기존의 스마트팩토리 ‘MES & ERP’ 시스템과 연동해 설치 운영할 수 있다.

▲SIMTOS 2018에서 소개한 두산공작기계의 ‘aI doo control’ 시스템

 - 아이두 컨트롤, 생산성을 높인다

아이두 컨트롤을 사용했을 때 가장 큰 변화는 생산성 향상과 가공 리드 타임 단축이다. 아이두 컨트롤은 장비의 이상 및 고장 상태를 확인하고 예측하며 이 데이터를 필요한 작업장에 전송하는데, 이 과정이 실시간으로 이루어지며, 이는 결국 비가동 시간을 단축해주는 역할을 한다. 또 공구 상태를 분석하고 수명 관리를 해주기 때문에 공구 비용 절감과 이상 징후 조기 파악, 제조 리드 타임 단축 등의 효과를 얻을 수 있다.  

또 제조 설비 교체, 공정 단축 등의 작업 환경 변화와 작업자 변경, 원자재 교체와 같은 외부 가공 조건 변화를 자동으로 감지하고 추적하여 품질 불량을 감소시킨다.

 - 아이두 컨트롤의 확장성

아이두 컨트롤은 가공, 조립, 기획, 설계 단계까지 확장할 수 있다. 그리고 향후에는 물류, 서비스까지 통합 운영하는 데까지 확장하는 것을 염두에 두고 있다. 

아이두  컨트롤은 기본적으로 모니터링, 분석, KPI(핵심성과지표) 기능을 제공한다. 각 메뉴는 네트워크를 통해 데이터 및 분석 내용을 자동으로 차트, 표, 그래프 형식으로 보여주기 때문에 데이터 분석 없이 실시간으로 작업 상황을 파악할 수 있다. 특히 각 장비의 가공 상태, 부하율 등이 하나의 화면에 표시되며 스마트폰, 태블릿PC 등에서도 확인이 가능하다.

작업 현장에서 품질, 재고, 공구, 수주 관리 등의 애플리케이션이 필요할 경우 추가 장착할 수 있다. 또 클라우드 기반으로 분석, 인공지능 기반의 기능을 제공한다.

아이두 컨트롤은 파낙(Fanuc) CNC, 지멘스(Siemens) CNC, 하이덴하인(Heidenhain) CNC 등과 연결이 가능한데, 향후에는 모든 브랜드의 공작기계와 연결이 가능해지도록 한다는 게 두산공작기계의 계획이다.

▲공정 집약형 복합가공 터닝센터 ‘PUMA SMX3100LS’

 - 두산공작기계, 복합화·자동화·미래기술 지향

두산공작기계는 최근 ‘복합화, 자동화, 미래기술’이라는 새로운 컨셉으로 공작기계 브랜드 가치를 한층 더 끌어올리고 있다. 지난 4월 3일(~7일) 킨텍스에서 열린 생산제조기술 전시회 ‘SIMTOS 2018’에서 이 같은 슬로건 아래 다양한 형태로 융합하고 진화하는 공작기계(복합화), 공작기계에서부터 공구, 로봇, 통합 관리 시스템을 하나로 통합하고 효율적으로 운영하는 시스템(자동화), 빅데이터와 클라우드 그리고 인공지능에 기반한 새로운 제조 환경(미래 기술)을 제시했다.

두산공작기계 박용준 과장은 “현재 국내외 여러 공작기계 기업들이 스마트팩토리 솔루션을 제시하고 있는데, 결국 소프트웨어는 장비의 기술력과 다양성이 뒷받침 되어야 제대로 운영될 수 있다. 두산의 경우 기술력과 각 산업에 적합한 장비 패키지를 구성해 아이두 컨트롤이 실질적으로 생산성 향상에 기여할 수 있도록 노력하고 있다”고 설명했다.

2) 현대위아의 ‘IRIS’

현대위아는 CNC 선반, 수직형 머시닝센터 분야에서 강점을 보이는 기업으로, 현대차와 연계를 통해 자동차 부품 전문 공작기계 전문 브랜드라는 타이틀을 가지고 있다. 현재 엔진, 미션 등 주요 자동차 부품 가공에 특화된 공작기계를 보유하고 있다.

현대위아의 공장자동화 기술을 기반으로 한 스마트팩토리 솔루션은 ‘아이리스(IRIS, Integrated Revolution of Industrial Solution)’다. 

▲SIMTOS 2018에서 소개한 현대위아의 ‘IRIS’ 시스템

 - 아이리스, 장비 통합·모니터링 기능 제공

아이리스는 다양한 장비를 통합 관리하는 ‘HW-MMS’, 현대위아의 지능 앱으로 구성된 자체 개발 CNC 시스템 ‘HW-ITROL’, 고성능 모니터링 솔루션 ‘HW-TMC’로 구성돼 있다. 

HW-MMS(Machine Monitoring System)는 공장 내 공작기계의 가동현황을 모니터링하고 비가동 현황을 즉시 작업자에게 전달하는 솔루션으로 클라우드와 리모트 두 가지 형태다. 

‘HW-MMS 클라우드’는 장비 원격 모니터링 시스템으로 워크 카운트 수집과 통계, 공구 수명 수집과 통계, 알람 정보 메시지 발송 등을 담당한다. ‘HW-MMS 리모트’는 TV 리모콘을 작동하듯이 멀리 떨어진 곳에서 장비를 제어할 수 있는 진단 및 제어 시스템으로 고객 PC나 스마트폰 화상 연결을 통해 실시간 양방향 영상 진단이 가능하다.

▲SIMTOS 2018에서 현대위아 관계자가 ‘HW-ITROL’을 설명하고 있다.

HW-ITROL(Intelligent Control)은 가공 수준을 한 단계 끌어올리는 솔루션으로, 총 6가지의 앱이 마련되어 있다. 6가지 앱은 스마트팩토리, 스마트 프로그래밍, 스마트 오퍼레이션, 스마트 머시닝, 스마트 진단, 스마트 네트워크 서비스다.

스마트팩토리 앱에서는 정기점검 및 과거 작업에 대한 이력을 확인한다. 또 가공 전 작업 지시서, 가공 조건, 작업물 형상, 공구리스트를 확인한다. 가공 중 가공 부하, 이송속도 변화, 타 장비 상태까지도 확인이 가능하다. 

스마트 프로그래밍에서는 3D 모델을 입력하여 프로그래밍 할 수 있으며, 한 번의 터치로 형상을 분석, nc 프로그램 생성이 가능하다. 스마트 오퍼레이션에서는 가상 장비 기반의 충돌 시뮬레이션을 통하여 수동 운전모드에서 작업자의 조작 실수로 인한 충돌을 예방할 수 있다.

스마트 머시닝 앱은 공구 모니터링과 가공 속도 적응제어 기능이 탑재되어 있으며, 작업물 밸런스 측정으로 가공 정밀도를 높일 수 있다.

스마트 진단 앱은 ATC 복구 기능이 강화되었으며, 장비 진단을 위한 중요 데이터 수집 기능이 탑재되어 있다. 그리고 스마트 네트워크 서비스를 통해 공장 내 공작기계 가동현황을 모니터링 할 수 있다.

HW-TMC(Tool Monitoring & Control)는 센서 기반 공구 모니터링 서비스로 공구에서 발생하는 진동을 모니터링하여 가공 중 이상 상태를 실시간으로 파악하고 능동적인 제어를 통해 가공을 최적화 한다.

3) 화천기계의 ‘M-VISION Plus’

화천기계는 공작기계 자체의 스마트화를 기반으로 전체적인 스마트팩토리 시스템을 구축하고 있다. 따라서 스마트에 더 초점이 맞춰진 공작기계가 돋보인다.

화천기계의 스마트머신은 작업자가 CAD 모델을 선택하면 최적의 NC 데이터와 세팅값을 제시하며, 이를 기반으로 작업 상황에 적합한 가공을 하게 된다. 기존의 수동 방식과는 다르게 세팅 시간을 줄여주며 작업자 없이도 24시간 내내 자동으로 작업 상태를 파악하여 그에 따라 작업을 한다. 또 스마트머신은 예기치 않은 공구 파손이나 결함 등을 피할 수 있는데, 이는 지속적으로 공작기계 및 공구 상태를 파악할 수 있기 때문이다. 

화천의 대표적인 스마트머신은 ‘SMART-UaX’로 이 제품은 전문지식 없이도 누구나 손쉽게 최대 4번의 버튼 조작만으로 CAM 작업부터 가공까지 원스탑 솔루션을 제공한다.

▲화천기계의 공작기계 가동 현황 모니터링 솔루션 ‘M-VISION Plus’ 운영 화면

이 같은 스마트머신의 자동화 시스템은 ‘엠비전플러스(M-VISION Plus)’라는 솔루션을 통해 실시간으로 가동 현황을 모니터링 할 수 있다. 엠비전플러스는 공장 내에 네트워크로 연결된 장비들의 가동 상태, 알람 발생 여부 및 가공 완료 여부와 장비별 가공 이력 및 가동률 통계를 언제 어디서든 PC 및 모바일 기기를 이용해 확인할 수 있게 해준다.

화천기계는 현재 터닝센터, 머시닝센터, 공정집약형 복합가공기 생산에 주력하고 있으며, 스마트 제조 기술 ‘SMART CORE’와 슬라이드/경사 코어가공 3+2축 스마트 머신을 개발하였다. 

<이 기사는 '머신앤툴 2018년 5월호'에 게재되었습니다.>