자동차 기계 공구 제조업체, Teamcenter를 사용하여 엔지니어링 사이클 타임을 30% 단축하고 엔지니어링 및 제조 BOM 매핑

라이프사이클 비용 최소화

엔진 및 변속기를 구성하는 복잡한 금속 파트는 전통적으로 이송 라인에서 생산되며, 이송 라인에서 해당 파트는 특정 처리 단계(선삭, 밀링, 연삭 등) 전용 기계에서 이후의 강체 제조 주기로 전달됩니다. 이러한 라인에 소요되는 막대한 비용을 줄일 수 있는 유일한 방법은 파트를 변경 사항 없이 충분하게 대량 생산하는 것입니다. 이러한 라인의 공간 요구사항은 까다로운 편이며 스테이션 간 파트 이동으로 인해 정확도는 제한적일 수밖에 없습니다. 한편, 구조적으로 내재된 유휴 시간으로 인해 대개 범용 가공 센터는 필요한 수준만큼 높은 생산성을 구현할 수 없습니다. 다양한 가공 작업을 처리하기 위해 절충적으로 구성해야 하는 공구 스핀들 역시 정밀도 손실을 초래합니다.

ANGER MACHINING GmbH(ANGER) 이송 센터는 이송 라인과 가공 센터의 이점을 하나로 결합합니다. 1984년에 고안된 이 기계의 개념에서는 스핀들이 파트를 향해 이동하지 않습니다. 대신 파트가 여러 스핀들을 겨냥해 이동하며, 각 스핀들은 특정 작업에 최적화되어 있습니다. 스핀들은 파트별 그룹으로 마운트되므로 여러 가공 단계가 동시에 진행될 수 있습니다. 단 하나의 기계 내에서 이루어지는 이러한 최적화와 고속 파트 이동 덕분에 사이클 타임은 크게 단축됩니다. 공간 집적도가 향상되므로 1개의 이송 센터는 2~8개의 기존 가공 센터를 대체할 수 있습니다. 따라서 설치 면적, 에너지 소비 및 유지 보수 작업을 최소화하여 결과적으로 라이프사이클 비용을 절감할 수 있습니다. 위와 같은 이유로 이 혁신적인 기계 개념은 전 세계 자동차 산업에서 확고한 입지를 굳힐 수 있었습니다.

생산성과 유연성의 결합

ANGER MACHINING의 총괄 상무인 Dietmar Bahn은 "혁신 주기가 점점 짧아지고 최종 제품의 개별화가 진행됨에 따라 개별 파트의 수량이 줄어들고 생산 라이프사이클이 단축됩니다."라고 말합니다. "이러한 추세는 특히 자동차 부문에서 새로운 기계에 투자하는 기업에 중대한 과제를 안겨줍니다."

ANGER는 이를 인식하고 중간 규모 수량 및 대량 제조를 위한 유연한 이송 센터 시리즈를 새롭게 설계했습니다. 이 ANGER HCX 이송 센터 중 2대는 일본의 어느 고객이 밸브 본체 가공을 위해 주문한 것입니다. 이 기계의 다중 스핀들 헤드와 터릿 리볼버 헤드는 기계 프레임에 직접 장착되지 않고 교체 가능한 캐리어 모듈에 장착됩니다. 이 기계와 자동 공구 교환기 및 0점 클램핑 시스템을 활용하면 정확도나 가공 속도의 저하 없이 새 파트에 맞게 기계를 보다 쉽게 재구성할 수 있어 성공적인 이송 센터 기술의 이점을 살리면서도 투자 가치를 최대한 보호할 수 있습니다.

시뮬레이션과 사실성

ANGER MACHINING의 기술 및 R&D 책임자인 Roland Haas는 "우리는 2007년에 현재의 HCX 이송 센터 시리즈를 출시했을 때 이송 부문에서 제어 기술 측면에서도 주도적인 역할을 했습니다."라고 말합니다. "대규모 병렬 가공 작업 시 파트가 최대 100개의 공구 팁에서 단 1mm도 안 되는 길이만큼 빠르게 이동한다면 반드시 전체적인 가상 3D 프로세스 시뮬레이션을 수행해야 합니다. 단순히 충돌 방지만이 아니죠."

소프트웨어 선택 시 결정적 요소인 데이터 일관성

가상 생산 제어용 소프트웨어의 목적은 기계 및 프로세스 관련 작업을 간소화하고 편안하고 안전한 프로그래밍 환경을 제공하는 것입니다. 어떤 기술을 선택하든 ANGER 기계의 고유한 아키텍처에 적응할 수 있어야 했고 사용자 정의 프로그래밍 없이 CAD(Computer-Aided Design) 데이터를 시뮬레이션으로 직접 가져올 수 있어야 했습니다. 수년 동안 ANGER의 기계는 PLM(제품 라이프사이클 관리) 전문 기업인 Siemens Digital Industries Software의 Solid Edge® 소프트웨어를 통해 포괄적으로 설계되어 왔습니다.

"우리에게는 완전한 데이터 일관성이 매우 중요합니다. 게다가, 장기 투자 상품을 기반으로 하는 기업에서는 제조업체의 안정적 지원을 받는 미래 보장형 시스템이 성패를 좌우하죠. 그렇기 때문에 5개의 타사 시스템과의 경쟁에서 우위를 보인 Siemens의 NX CAM(Computer-Aided Manufacturing) 소프트웨어를 선택했습니다."라며 Haas는 다음과 같이 덧붙입니다. "소프트웨어 공급업체의 지원은 고유 사양에 따른 기계 운동학 설계까지 확대되어 제공되었습니다. 포괄적인 생산 시뮬레이션을 실행하려면 Solid Edge의 계약별 파트를 기본 가상 머신에 추가하기만 하면 됩니다."

실시간 시뮬레이션으로 전환 및 재구성 시간 단축

생산 프로세스에 대한 포괄적인 시뮬레이션을 통해 사용자는 효율적인 제조 프로세스를 개발하고 자동 충돌 감지가 포함된 최적화된 NC(수치 제어) 프로그램을 생성할 수 있습니다. NX는 프로세스 엔지니어링과 제조 현장의 기계 공구 프로그래밍에 모두 사용됩니다. 또한 개념 단계 동안 영업 부서에서는 NX를 사용하여 요청된 기능이 실제로 이행될 것이라는 증거를 제공합니다.

3D 설계 모델과 일관된 워크플로 관리를 통합함으로써 제품과 프로세스 모두에 대한 의사 결정, 신속한 계획 및 계산 결과의 기초가 되는 최적의 기반을 마련할 수 있습니다. ANGER는 HCX 시리즈에 포함된 포괄적인 기계 공구 시뮬레이션을 활용하여 설계 비용을 20% 절감하고 평균 계약 리드 타임을 30% 단축했습니다.

설계부터 축까지의 일관성

ANGER의 엔지니어는 NX CAM을 통해 3D 설계 모델을 입력으로 사용하여 NC 프로그램을 신속하게 생성함으로써 해당 파트를 효과적으로 가공할 수 있습니다. NX CAM을 활용하여 통합 기계 공구 시뮬레이션을 수행하면 제조 현장에서 오류 없는 가공이 가능합니다. ANGER의 설계 엔지니어인 Markus Schürz는 "NX CAM의 고급 기계 공구 시뮬레이션은 전환과 공구 변경에 혁신적인 기술을 사용하는 ANGER FLXBL 기계를 안정적으로 프로그래밍하는 데 매우 중요합니다."라고 말합니다. "고도의 복잡성을 해결하기 위해 이 기계에는 Siemens의 SINUMERIK 840D sl 컨트롤러와 SIMOTION 드라이브 기술이 탑재되어 있습니다. Siemens 소프트웨어 및 장비는 설계에서 각 단일 축에 이르기까지 완전한 데이터 일관성을 보장합니다."

Haas는 "Siemens Digital Industries Software의 NX CAM을 활용한 포괄적인 가공 프로세스 시뮬레이션을 통해 고객의 효율성과 프로세스 안정성을 개선하고 있습니다."라고 말합니다. "NX CAM을 통해 경쟁력을 대폭 강화할 수 있었습니다."

Teamcenter - 디지털 공장을 향한 중요한 진전

회사 전체에 Siemens의 또 다른 소프트웨어인 Teamcenter®를 설치한 이유 역시 복잡성을 해결하기 위해서입니다. Haas는 "Teamcenter의 채택은 디지털 공장을 향한 중요한 진전이었습니다."라고 말합니다. "이 소프트웨어를 사용하면 기계와 생산 프로세스 사이의 연결을 시각화함으로써 완전한 디지털 가치 사슬을 나타낼 수 있습니다." 실질적인 복잡성을 줄이고 견고한 기반 위에서 올바른 결정을 더 빠르게 내릴 수 있도록 ERP(전사적 자원 관리) 시스템에서 Solid Edge CAD 소프트웨어에 이르기까지 가장 중요한 소프트웨어 도구와 Teamcenter를 서로 연결합니다. Teamcenter를 통해 포괄적인 디지털 가치 사슬을 나타낼 수 있습니다."

Schürz는 이렇게 말합니다. "예를 들어 Solid Edge의 BOM(Bills of Materials)을 제조 프로세스 계획 시스템으로 전달합니다. 여기서 데이터는 생산 요구사항에 더 적합하도록 분리된 다음 구매로 전달됩니다. 결국 맞춤형 설계와 상업적 주문 처리 작업이 완벽하게 동기화됩니다."

약 30명의 사용자가 Teamcenter를 활용하여 타당성이 확실한 공통 데이터를 토대로 제안서, 문서 및 워크숍 과제를 개발하고 있습니다. 결과적으로 이전보다 훨씬 더 수월하게 문서를 검색 및 검증하고 끊임없이 증가하는 문서 요구사항을 충족하고 있습니다.

예정보다 빠르게 완료된 첫 번째 Teamcenter 프로젝트

Teamcenter는 기계별로 어떤 파트가 사용되었는지 추적할 수 있는 간단하고 일관된 방법을 제공합니다. 또한 기존 파트 및 어셈블리를 추천하여 공통 파트를 훨씬 더 많이 사용할 수 있도록 지원합니다.

Schürz는 "처음에 Teamcenter를 도입했을 때는 익숙하지 않은 방식으로 데이터를 검토하고 이를 재배치해야 했습니다."라고 말합니다. "하지만 결과는 만족스러웠죠. 첫 번째 Teamcenter 프로젝트, 즉 자동 변속기용 밸브 블록의 다중 가공에 사용되는 HCX 이송 센터를 예정보다 훨씬 일찍 완료할 수 있었거든요."

"중앙 집중식 데이터 관리는 미래의 글로벌 네트워크 시스템의 초석입니다."라고 Haas는 말합니다. "Siemens Digital Industries Software 표준을 광범위하게 수용하는 것이 매우 합리적입니다. 이미 자동차 산업의 고객들이 최첨단 기술로 간주하고 있으니까요. 소프트웨어의 기술적 속성 외에도, 이러한 성공의 상당 부분은 Siemens Digital Industries Software 영업 파트너인 ACAM Systemautomation GmbH가 지닌 전문적인 문제 해결 능력 덕분입니다."