[첨단 헬로티]
미카미 노리히데 (三上 典秀) 쓰리업 테크놀로지
필자는 대규모 전기 메이커의 공작기계 서비스를 19년 경험했으며, 500사를 넘는 공장의 현장을 보아온 경험을 갖고 있다. 고객의 현장에 바싹 다가간 제조의 과제 해결력을 무기로 독립했다. 현재 IoT 기술을 사용한 공장의 가동 상황의 가시화나 산업용 로봇의 도입 지원을 하고 있다.
생산설비의 가시화, 개발 배경
마루토미프레스(주)는 사장을 포함한 5명의 인원으로, 점포 디스플레이 금구․조명기구 부품 등의 프레스 제품을 비롯해 강판가공 및 레이저 절단가공의 도급을 하고 있다. 생산설비로서 프레스기, 레이저 가공기, NC 선재가공기를 소유하고 있는데, 그 가동 상황은 육안으로 확인하고 있었다.
24시간 가동하고 있는 기계가 야간의 자동 운전 중에 알람 정지하고 있지 않은가, 다른 건물에 있는 레이저 가공기가 알람 정지하고 있지 않은가, 컴프레서가 이상 정지하고 있지 않은가 등 적은 인원으로 걱정하는 경우가 많다.
정상으로 가공하고 있는 경우는 괜찮지만, 문제가 되는 것은 생산설비가 이상 정지하거나, 불량품을 제조하고 있거나 하는 경우이다. 당연히 제조는 다시 하게 되므로 시간의 로스, 재료비의 로스, 납기 연체 등 큰 문제가 된다. 그렇기 때문에 생산설비의 상황을 타임리하게 파악할 필요가 있었다.
이전부터 동사의 하라다(原田) 사장과는 아는 사이였기 때문에 IoT 사업으로 창업한 것도 알고 계셨기 때문에 IoT를 활용한 생산설비의 가동 감시를 할 수 없는가 상담을 받은 것이 개발의 계기가 됐다.
특징
생산설비는 레이저 가공기 이외에 20~40년 전에 제조된 설비가 많다. 사용되고 있는 PLC 등도 오래돼서 데이터 취득이 쉽지 않다. 또한 공장 내에 LAN 케이블도 부설하고 있지 않다. 이와 같은 조건 하에서도 설치를 쉽게 할 수 있는 IoT 기기가 필요했기 때문에 아래의 특징을 갖추게 했다.
1. 통신 케이블 부설공사가 불필요
휴대전화의 통신회선을 사용함으로써 생산설비에서 사무소까지의 LAN 케이블 부설공사를 필요로 하지 않았다. 통신회선은 SORACOM사를 이용하면 월 450엔 정도로, LAN 케이블 부설공사비가 약 5만 엔 한다면 통신회선 10년분의 이용료와 다르지 않다. 앞으로 휴대통신료는 더 저렴해질 것으로 예측된다. 케이블리스 때문에 가시화 효과가 나오지 않으면 탈착이나 설치기계의 변경도 용이하다.
2. 후설치 센서로 개조 불필요
가동 데이터를 채취하는 방법으로서는 PLC에서 데이터를 취득하는 방법이나 24V 신호의 단자대에서 신호를 취득하는 방법이 일반적이다. 그러나 이 방법은 전기설비에 상세한 보전 담당자나 생산기술 담당자가 없으면 실현이 어려워 중소기업에 있어 쉽지 않다.
이에 동 시스템에서는 원하는 가동 데이터를 취득하는 센서를 생산설비에 후설치하는 방식을 채용하고 있다. 후설치하는 센서는 설치가 간단한 클램프 전류 센서, 온도 센서, 근접 센서 등이다. 단시간에 설치할 수 있기 때문에 생산설비를 장시간 멈추지 않아도 된다.
3. 오픈소스를 이용
데이터 수집 단말과 클라우드 서버 양쪽에 오픈소스인 LinuxOS를 채용했다. 기존 FA 업계에서 제공되고 있는 고가의 소프트웨어는 일체 사용하지 않는다. 세계에서 개발되고 있는 오픈소스를 이용함으로써 저코스트로 고품질의 시스템 구축이 가능한 시대가 됐다.
프레스 현장에서 활용 방법
마루토미프레스에서는 아래의 3대 생산설비에 가동감시장치(그림 1)를 설치했다. 2017년 12월에 설치한 후, 반년 사용한 소감을 하라다 사장에게 들어 보았다.
1. 레이저 가공기의 가동 감시
레이저 가공기의 전원 케이블에 클립하는 것만으로 간단히 설치가 가능한 클램프식 전류 센서를 채용했다. 레이저 가공기는 대기 시 및 레이저 가공 시의 전류값이 다르기 때문에 전류식을 채취하면 가동 상황을 파악할 수 있다. 10A 이상에서 대기 상태, 20A 이상에서 가공 상태로서 판단시켜, 적확하게 가동률을 취할 수 있게 됐다(그림 2). 또한 가동 종료 시에 메일이 송신되기 때문에 재료 교환이나 운전 개시를 즉시 할 수 있어 가동률 향상으로 이어졌다.
2. 프레스기의 가동 감시
숏 수의 카운트를 하고 싶은 요망을 받았다. 근접 센서를 프레스 가동부에 후설치(그림 3), 1시간마다의 숏 수를 사무소의 모니터로 가시화했다. 작업자(숙련도)에 의한 생산 수의 차이를 수치로 파악할 수 있게 됐다. 또한 예상보다 세팅에 시간이 걸리고 있는 제품도 있어, 견적 금액의 수정으로 이어졌다.
3. NC 선재가공기의 가동 감시
야간 운전으로 아침까지 정상으로 움직이고 있는지 자택에서 확인하고 싶다는 요망이 있었다. 이송축 모터와 면떼기 모터의 전류값을 채취, 정지 시간이 길면 이상 정지라고 판단을 했다. 정지 시에 메일 연락이 오기 때문에 야간 운전 중에 자택에서 걱정하는 일이 경감됐다.
또한 데이터의 활용 방법으로서 매일의 가동률이나 숏 수는 CSV 형식으로 다운로드할 수 있는 사양으로 되어 있다. 1개월에 1회, Excel에 넣어 데이터를 수정함으로써 1개월당의 생산 상황을 파악하는 데 도움이 되고 있다.
과제와 향후
가동 상황의 가시화를 검토해 가면, 생산설비에 따라서는 가동 상태를 정의하는 것이 어려운 것도 볼 수 있다. 시업 전의 난기운전(공운전)이거나, 조정이거나, 생산으로서 카운트해서는 안 되는 데이터를 어떻게 판단시키는가? 등의 문제점을 볼 수 있다.
그러나 IoT를 활용한 가시화는 저코스트로 할 수 있는 것이 최대의 매력이기 때문에 시작부터 어려운 사양으로 하는 것이 아니라, 우선은 가동 상황만이라도 주요한 설비 수대로부터 가시화를 하는 것이 중요하다. 효과가 없다면 철거도 간단하다.
앞으로 3~5년 후에는 무선전지식의 저렴한 산업용 센서 디바이스가 보급될 것으로 예측한다. 양면 테이프로 설비에 고정해서 설치 완료이다. 이러한 디바이스에서 취득한 공장 데이터를 유효하게 활용하기 위해서는 현장을 아는 IT 기술자가 필요하다.
앞으로는 종업원 100명 규모라면, 제조업에서도 Web 기술에 정통한 IT계 엔지니어의 확보가 필요하다고 생각한다. 생산현장을 더욱 효율 향상시켜 가기 위해서는 서둘러 IoT를 활용하는 것이 필요하다고 생각한다.
미카미 노리히데 대표
