이 이야기는 우리에 대한 것입니다! Rockwell Automation, Inc.는 산업 자동화 및 디지털 트랜스포메이션 분야의 글로벌 리더입니다. Rockwell Automation은 인간의 상상력과 기술의 잠재력을 연결하여 인간의 가능성을 확대합니다.
- 생산 중단이 발생하기 전에 마모된 툴링 장비로 인해 저하되는 프로세스 성능 식별
- 최대 30-60일의 마모된 항목 조기 감지
- 실패율 최대 22% 향상
- 인건비 45,000달러 절감
- 900만 달러의 수익이 더 빨리 실현됨
펑크난 타이어가 주는 장점은 무엇입니까? 일반적으로 문제에 대해 즉시 알림을 받게 됩니다. 계기판에 경고등이 켜지거나, 운전 중 이상을 느끼게 됩니다. 타이어를 때우거나 교체한 후 문제없이 계속 운전할 수 있습니다. 문제는 타이어에만 국한됩니다.
하지만 많은 제조 공정에서는 그렇지 않습니다. 공구가 마모되기 시작하면 작업자는 공정에 더 큰 중단이 발생할 때까지 개입이 필요하다는 사실을 인식하지 못하는 경우가 많습니다. 이는 라인의 추가 구간도 중단될 수 있음을 의미합니다. 라인의 제품이 손상될 수 있습니다. 생산이 중단될 수 있습니다.
작업자가 개별적인 문제를 더 일찍 파악할 수 있었다면 조치를 취할 수 있었을 것입니다. 대신 제조업체는 가동 중단, 자재 낭비 및 생산 손실을 겪게 됩니다.
로크웰 오토메이션, 구체적으로 소프트웨어 아키텍트인 Kai Lin과 PBCA 프로세스 엔지니어인 Miki Cvijetinovic, Gregory Vance는 이것이 고객에게 문제가 된다는 것을 알고 이를 해결하기 위해 조치를 취하기로 결정했습니다. 이들은 오하이오주 Twinsburg에 있는 로크웰 오토메이션 제조 공장에서 솔루션을 시범 운영했습니다.
과제
로크웰 오토메이션 시설 전반에서 진행되는 전자 조립 작업에 대한 간략한 설명은 다음과 같습니다.
- 연간 4K개의 독특한 회로 기판 디자인 생산
- 하루 9M개의 컴포넌트 설치
- 하루 23M개의 납땜 접합부 형성
- 하루 14K개의 판넬 생산
로크웰 오토메이션의 Twinsburg 지점에는 8개의 제조 라인이 있습니다. Twinsburg는 대규모 생산 시설이며, 모든 시설과 마찬가지로 생산에 영향을 미칠 수 있는 많은 프로세스가 있습니다. 시범 운영에서는 스텐실 인쇄 공정에 집중하기로 결정했습니다.
프로세스 이해
스텐실 호일에는 레이저로 에칭된 구멍이 있으며, 그 아래에 회로 기판이 결합됩니다. 그런 다음 스퀴지 블레이드가 스텐실의 앞쪽에서 뒤쪽으로 솔더 페이스트를 밀어내어, 구멍을 솔더 페이스트로 채웁니다. 이 솔더 페이스트는 회로 기판에 도포되어 부착됩니다. 스트로크가 끝나면 회로 기판을 옮겨서 검사를 실시합니다. 다음 회로 기판은 다른 스퀴지 블레이드를 사용하여 반대 방향으로 인쇄됩니다. 이 프로세스의 각 파트는 성능 데이터를 생성합니다.
겉보기보다 더 복잡함
겉보기에 간단한 제조 공정에도 숨겨진 복잡성이 있습니다. 첫째, 스텐실 인쇄 프로세스는 많은 독립 변수가 있어 복잡합니다. 이로 인해 지원 직원이 스텐실과 스퀴지의 마모나 성능 저하를 감지하기 어렵습니다. 특히 육안으로 마모를 확인하기 어려운 경우 더욱 그렇습니다. 또한, 공정 시작과 공정 중의 긴 중단은 페이스트 이송의 효율성을 변화시켜 툴링의 장기적 마모를 분석하기 어렵게 만듭니다.
또한, 더 얇거나 특수 코팅이 된 스텐실은 수명이 다르므로 발생하는 마모와 파손을 예측할 수 없습니다. 또한 프로세스의 각 단계에서 성능 데이터가 생성되지만, 지원 담당자들은 IT, OT 및 엔지니어링 분야의 방대한 양의 데이터를 실시간으로 수집하고 분석할 수 없습니다.
지원 담당자들은 장비의 실시간 성능 데이터를 수집하고 분석하며, 장비 이상이나 손상이 발생할 경우 즉시 알림을 받을 수 있는 더 나은 방법이 필요했습니다. 이는 당사의 이상 탐지 알고리즘에 대한 완벽한 사용 사례였으며, 인쇄 검사 후 몇 초 만에 FactoryTalk® DataMosaix™를 통해 계산하고 표시할 수 있었습니다.
솔루션
로크웰 오토메이션의 프로젝트 엔지니어와 소프트웨어 팀은 이러한 과제에 알고리즘 방식으로 접근했습니다. 로크웰 오토메이션 소유의 특허로 등록된 이상 감지 알고리즘을 개발했는데, 이것은 스텐실 인쇄 프로세스의 툴링을 모니터링하고 성능 데이터를 지원 직원에게 전송합니다. 그런 다음, 해당 알고리즘에 대한 알림을 구현하여 공장 직원이 지루한 사후 분석을 수행하지 않고도 이상 징후에 대한 즉각적인 경고를 받을 수 있도록 했습니다.
필요한 태그 및 센서
먼저 엔지니어링 팀은 각 스텐실과 스퀴지 블레이드에 RFID 태그를 추가하고, 갠트리가 움직이는 방향을 감지하는 센서도 추가했습니다. 팀은 데이터를 수집하여 기존 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 캡처된 장비에 투입된 인쇄 회로 기판의 일련 번호와 대조했습니다. 또한 해당 데이터를 스텐실과 스퀴지에 연결하여 이상 현상, 결함 및 솔더 페이스트 검사에 관한 성능 데이터를 확보했습니다.
효율적인 데이터 수집 및 맥락화
다음으로 FactoryTalk DataMosaix를 살펴보았습니다. FactoryTalk DataMosaix는 다양한 소스에서 대량의 원시 데이터를 가져와서 하나의 플랫폼으로 맥락화하고, 운영 관리팀에서 사용하는 애플리케이션에 유용하게 활용할 수 있도록 설계된 SaaS 애플리케이션입니다.
이 프로젝트에 FactoryTalk DataMosaix를 선택한 이유는 무엇입니까? 기존 BI 도구는 실시간으로 이러한 맥락화를 수행하는 기능과 함께 충분한 데이터 관계 모델링을 제공하지 못했습니다. 예를 들어, Power BI의 경우 누군가가 수동으로 분석을 수행해야 했습니다.
Twinsburg 공장의 경우 이 분석은 매월 실시되었습니다. FactoryTalk DataMosaix를 사용하면 실시간으로 분석이 가능해져, 공장 담당자가 성능의 즉각적인 이상 현상을 즉시 통보 받아야 하는 요건을 충족합니다.
또한 FactoryTalk DataMosaix는 공장 현장에서 움직이는 스퀴지 블레이드와 스텐실의 전체 수명 주기를 추적합니다. 일반적으로 스텐실이 한 라인에서 사용될 때는 데이터가 추적됩니다. 하지만 나중에 다른 라인에 다시 적용되면 스텐실의 과거 실행 시간 및 성능 데이터가 고려되지 않아, 담당자가 잠재적인 성능 문제를 간과할 가능성이 커집니다.
FactoryTalk DataMosaix를 사용하여 장비 고장 위험을 식별하는 차트에 데이터를 표시했습니다. 로크웰 오토메이션의 소프트웨어 아키텍트인 Kai Lin은 이러한 분석 방법은 "라인의 성능을 살펴보는 정말 우아한 방법"이라고 말합니다. “그것은 정말로 라인이 좋아지고 있는지 나빠지고 있는지를 말해줍니다.”
팀에 대한 실시간 알림
마지막으로, 팀은 Microsoft Teams에 채널을 구축하여 공장의 모든 구성원이 구독하고 장비 이상이나 결함에 대한 실시간 알림을 받을 수 있도록 했습니다. 경고는 다양한 방법으로 생성될 수 있었습니다. 저희 팀은 Microsoft Teams를 선택했습니다. 팀에서 이미 사용하고 있던 비즈니스 시스템이기 때문입니다.
과거에는 이 과정이 다음과 같이 진행되었습니다. 솔더 페이스트 검사 장비가 회로 기판에 문제가 있음을 감지하면 작업자가 직접 검사하거나 청소해야 했는데, 이로 인해 지연이 발생하거나 판단 오류가 발생할 가능성이 있었습니다. 오늘날, 스퀴지와 스텐실과 같은 툴링 장비의 성능을 모니터링함으로써, 알고리즘은 보드의 비정상적으로 높은 고장률에 대한 경고를 발생시켜, 운영자가 문제를 즉시 조사하고 일시 정지할 수 있도록 합니다.
도입된 솔루션 덕분에 운영자는 고장을 일으키는 장비를 신속하게 식별할 수 있게 되었으며, 이전에는 생산 환경의 특성상 문제의 근본 원인을 파악하기 어려웠습니다.
이제 솔루션이 효과가 있는지 확인할 차례입니다. 이 공장은 2023년 말에 알고리즘, FactoryTalk DataMosaix, Microsoft Teams 프로젝트를 시작하여 약 70일 동안 데이터를 수집했습니다.
결과
불합격 검사 건수 감소
엔지니어링 팀과 공장 직원들은 스텐실 이상 또는 결함에 대한 통보를 받고 적절히 대응할 수 있었던 사례가 여러 차례 있었습니다. 알고리즘은 고장을 기다리는 대신(또는 달력 날짜를 기준으로 스텐실을 낭비적으로 교체하는 대신) 작업자에게 스텐실 고장에 대한 30–60일 사전 경고를 제공했습니다. 각 사례에서 손상된 스텐실을 교체하거나 수리한 후, 불량률이 22% 개선되었습니다.
작업자 생산성 향상
또한 장비 작업자의 생산성이 향상되었습니다. 이제 지원 인력은 나머지 생산 라인에 영향을 미치기 전에 스텐실 문제에 대한 경고를 받고, 작업할 수 있는 의미 있는 데이터를 얻을 수 있으며, 작업자는 방해 요소가 줄어들어 더욱 효율적으로 작업할 수 있게 되었습니다.
Twinsburg 및 그 이상의 ROI
Twinsburg 시설에서 4개월간 평가한 결과, 연간 노동비 절감 효과가 비용보다 훨씬 높았고 투자 수익률(ROI)이 약 200%에 달했습니다. 추가적인 사용 사례가 계획되어 있으므로 FactoryTalk DataMosaix ROI가 더욱 증가하여 이러한 연간 비용이 정당화될 것이라고 확신합니다.
수익 차질
결국, 개선된 실패율과 극대화된 생산성은 수익 증가로 이어집니다. 특히, 이를 통해 공장은 가동 중단이 줄어들어 900만 달러 상당의 수익을 더 빨리 실현할 수 있었습니다.
미래는 밝고 생산적입니다.
알고리즘과 FactoryTalk DataMosaix 통합의 미래는 어떻게 될까요? 엔지니어링 및 소프트웨어 팀은 Twinsburg뿐만 아니라 Mequon, Monterrey 및 Singapore에 있는 공장에서도 이를 대규모로 구축하기 위해 노력하고 있습니다. 또한 당사 운영 내에서 이 솔루션의 다른 적용 분야를 모색하고 있습니다.
로크웰 오토메이션은 알고리즘을 소유하고 있기 때문에 고객을 위한 사용 사례는 정말로 무한합니다. Kai Lin은 “알고리즘이 제공하는 기능을 고려해 보면 프로세스에서 툴링의 성능을 모니터링하는 것과 정말 상관 관계가 있습니다”라고 말합니다.
Published 2024년 6월 26일