설계 및 CAM 프로그래밍을 자동화하여 CNC 프로그래밍 시간 30% 단축

자동차 산업 강화

자동차는 지난 수십 년 동안 크게 변화했으며 제작 방식 역시 마찬가지입니다. 과거에는 컴포넌트에서 완제품까지 대량 생산되었다가 현재는 높은 수준의 개별화로 생산되고 있습니다. 자동차 제조업체는 빈번한 가공에 빠르고 유연하게 대응하고 복잡한 부품 및 어셈블리를 대량 생산할 수 있는 생산 장비가 필요합니다.

GROB-WERKE GmbH & Co. KG(GROB)는 혁신적인 고품질 기계 공구 제작의 선구적 기업으로, 1933년에 최초로 스레드 밀링 머신을 생산했습니다. 가족 소유 기업인 GROB은 주로 세계 유수의 자동차 제조업체와 공급업체를 대상으로 혁신적인 생산 및 자동화 시스템을 제공하고 있습니다. GROB 제품 포트폴리오는 독립형 5축 가공 센터에서 메카니컬 부품 생산을 위한 이송 라인에 이르기까지 다양합니다. 또한 전기 모터를 포함한 하이브리드 및 전기 구동 장치를 위한 생산 시스템과 배터리 모듈 및 연료 전지용 어셈블리 라인을 갖추고 있습니다.

프로젝트 계획, 설계, 검증 및 CNC 프로그램 생성을 위해 GROB는 전 세계 5개 엔지니어링 및 제조 현장을 포괄하며 양방향 ERP 통합을 포함하는 플랜트 시뮬레이션, NX 및 Teamcenter를 사용합니다. (이미지 제공: GROB)

글로벌 엔지니어링

GROB는 변화하는 시장 요구사항을 예측하고 혁신적인 솔루션으로 대응하는 능력을 기반으로 비즈니스를 성공으로 이끌고 있습니다. 미래 지향적인 소프트웨어 도구 및 시스템을 조기에 도입하여 이 전략의 밑바탕이 되었으며 이를 통해 엔지니어가 자동차 생산 장비를 설계, 엔지니어링 및 제조할 수 있었습니다.

GROB는 2000년경에 개념 및 상세 설계에 3D 모델링을 사용하는 CAD(Computer-Aided Design)를 도입했습니다. 이 회사는 NX™ 소프트웨어를 사용하여 기존에 종이에 작성하던 2D 도면을 대체했습니다. "설계 엔지니어들은 독일, 이탈리아, 중국, 브라질 및 미국에 있는 생산 시설 전체와 긴밀하게 협력하고 있습니다."라고 GROB의 가공 시스템 관리자 겸 책임자인 Christian Lisiecki는 말합니다. "NX를 사용한 CAD 표준화는 회사 전체에 적용하는 글로벌 프로젝트였습니다."

또한 이 초기 디지털화 프로젝트에는 PLM(제품 라이프사이클 관리) 소프트웨어도 포함되었습니다. GROB는 PLM 소프트웨어의 Teamcenter® 포트폴리오를 선택하여 NX를 긴밀하게 통합하고 다중 사이트 설치에서 탁월한 성능을 구현할 수 있었습니다. NX와 함께 Teamcenter를 전 세계적으로 설치했습니다. "Teamcenter는 전 세계 모든 GROB 설계 엔지니어를 위한 단일 정보 소스입니다."라고 Lisiecki는 말합니다. GROB는 Teamcenter 애플리케이션인 MRL(Machine Resource Library)을 활용하여 제조 엔지니어링 리소스에 대한 분류 및 데이터 관리를 실행하고 있습니다. "워크플로 기능을 통해 전 세계 현장에서 유능한 프로젝트 팀을 구성할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

처음에는 다소 비효율적인 다른 방법으로 BOM(Bill-of-Materials)을 Teamcenter와 회사의 ERP(전사적 자원 관리) 소프트웨어 간에 교환했지만, 지금은 SAP Business Suite(T4S)용 Teamcenter Gateway를 사용하여 이러한 개별 시스템 간에 정보를 전달하고 있습니다. "지금까지 단절되어 있던 데이터 사일로를 해결함으로써 BOM 컴파일에 필요한 시간이 80% 이상 단축되었습니다."라고 Lisiecki는 말합니다. "또한 골치 아픈 불일치 오류도 95%까지 줄였습니다."

GROB 엔지니어는 NX CAM을 사용하여 CNC 프로그램을 생성 및 시뮬레이션합니다. (이미지 제공: GROB)

포괄적 디지털 트윈

GROB 엔지니어는 모델링 이외에 많은 작업을 위해 NX를 사용하여 각 생산 기계 또는 라인의 포괄적인 디지털 트윈을 생성합니다. NX NASTRAN 소프트웨어를 사용하여 FEA(유한 요소 해석)를 수행하고 NX CFD를 사용하여 CFD(전산 유체 역학) 시뮬레이션을 수행합니다. 타사 소프트웨어를 사용하여 다이어그램 및 캐비닛을 설계하고, NX에 통합된 3D 라우팅 애플리케이션을 사용하여 복잡한 어셈블리에서 유체 튜빙 및 전기 하네스를 설계하고 라우팅합니다. GROB 장비의 상당 부분이 판금을 사용하여 제작되기 때문에 복잡한 판금 부품 설계에 적합한 맞춤형 환경인 NX Sheet Metal Design도 매우 유용하다고 평가합니다.

"엔지니어는 다양한 특수 애플리케이션을 갖춘 NX를 사용하여 익숙한 환경에서 계속 작업하면서 다양한 설계 작업을 처리할 수 있습니다."라고 GROB의 설계 엔지니어이자 NX 주요 사용자인 Florian Zingerle가 말합니다. "글로벌 Teamcenter 프레임워크 내에서 영구적으로 작업하면 예비 설계에서 생산에 이르기까지 디지털 스레드를 구축할 수 있습니다."

GROB 기계 및 자동화 장비 설계는 NX에만 국한되지 않습니다. 엔지니어는 영업 프로세스 초기에 컨셉 설계를 위해 Tecnomatix® 포트폴리오의 플랜트 시뮬레이션을 사용합니다. GROB는 플랜트 시뮬레이션을 사용하여 물류와 기계 활용도를 시뮬레이션하여 개념을 최적화할 수 있습니다. 이는 모든 후속 설계 작업을 위한 견고한 기반을 마련합니다. 엔지니어는 Tecnomatix 포트폴리오의 Process Simulate을 통해 설계에 통합한 로봇을 시뮬레이션하여 사이클 타임을 확인하고 충돌을 방지합니다.

GROB는 NX를 사용하여 GROB 표준 보어 유형의 95%와 기타 특징형상의 70~80%를 인식하는 형상 기반 가공으로 설계 및 CNC 프로그래밍 작업을 자동화했습니다. (이미지 제공: GROB)

NX, Teamcenter 및 Tecnomatix는 소프트웨어, 하드웨어 및 서비스를 제공하는 Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 일부입니다.

GROB 엔지니어는 NX 제품군에 속하는 Mechatronics Concept Designer™ 소프트웨어를 사용하여 중요한 어셈블리에 대한 대체 설계 개념을구축하고 검증합니다. 생산 기계 또는 라인 생성의 다른 쪽 끝에서는 해당 소프트웨어를 사용하여 가상 커미셔닝을 실행합니다. 키네마틱 정의가 내장된 기계의 디지털 트윈은 Siemens Simit 시뮬레이션 플랫폼을 통해 PLC(Programmable Logic Controller)에 연결되어 HiL(Hardware-in-the-Loop) 시뮬레이션을 실행합니다. 특히 대형 라인 설계에 고객에게 직접 제공되는 타사 기계가 포함된 경우, 가상 커미셔닝을 통해 리드 타임이 대폭 단축됩니다. GROB는 사무실에서 가상 커미셔닝을 수행하여 건설 현장에서 소요되는 시간과 최적화 작업을 크게 줄입니다.

GROB 엔지니어는 Mechatronics Concept Designer 소프트웨어를 사용하여 가상 커미셔닝을 실행합니다. (이미지 제공: GROB)

자동화된 부품 생성

GROB는 주로 CNC(컴퓨터 수치 제어) 프로그램을 제작하는 데 NX CAM을 사용합니다. 엔지니어는 Teamcenter를 중앙 정보 허브로 사용하여 생산 시설 간에 CNC 프로그램이 아닌 3D 모델을 교환합니다. 이러한 모델은 현지 기계와 사용 가능한 도구를 고려하여 로컬에서 CNC 프로그램으로 전환됩니다.

많은 설계에는 변형이 있으며, 예를 들어 보어 구멍 또는 포켓은 그 수와 크기가 다양합니다. GROB는 NX의 UDF(사용자 정의 기능) 기능을 사용하여 가공 규칙 라이브러리를 생성했으며, 여기에는 가공 작업에 필요한 도구를 포함하여 표준 보어 유형, 포켓 및 표면 정의가 포함됩니다. 그 결과 제품 제작 프로세스의 여러 단계에서 비용을 상당히 절감했습니다. "형상 기반 가공에 NX CAM을 사용함으로써 설계 및 CNC 프로그래밍 작업을 자동화할 수 있었습니다."라고 Zingerle은 말합니다. "자동 형상 인식 기능을 통해 GROB 표준 보어 유형의 95%, 기타 특징형상의 70~80%를 인식하여 CNC 프로그래밍 시간을 30% 단축하고 다양한 사용 도구의 수를 크게 줄였습니다."

"이러한 높은 수준의 자동화 및 데이터 통합을 실현하는 데 시간이 걸렸고 세 가지 중요한 요소가 필요했습니다."라고 Lisiecki는 말합니다. "첫째, Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 소프트웨어 제품이 갖추고 있는 장기적인 안정성과 보편적인 상호 운용성입니다. 둘째, 우리의 요구사항을 잘 알고 있는 파트너인 Siemens가 신뢰할 수 있는 애플리케이션을 지속적으로 지원하는 것입니다. 셋째, 뛰어난 민첩성으로 지속적인 개선을 촉진하는 회사 내부의 전문 지식입니다."

Martin Wagner는 IT(정보 기술) 그룹의 책임자로, 기술 소프트웨어를 지원하고 GROB 디지털 트윈에서 사용하도록 고객 부품 설계를 변환하는 업무를 담당하고 있습니다. Wagner는 회사 자체적으로 프로그래밍되었으며 관련된 모든 다양한 유형의 소프트웨어에 익숙한 IT 전문가가 필요한 기능을 예로 들어 다음과 같이 설명합니다. "Teamcenter와 ERP 소프트웨어 간 정보 교환은 T4S 인터페이스를 통해 BOM을 전달하는 것 이상의 역할을 합니다. 부품 순서는 예를 들어 구매 등의 요구사항에 맞게 자동으로 조정되며, 그 후 BOM은 엔지니어링 팀에 다시 전달되어 자동 재정렬됩니다."

GROB 생산 작업자는 종이 문서가 아닌 모니터의 Teamcenter the JT™ 데이터 형식 뷰어에 나타난 유효한 정보를 사용합니다. GROB IT 전문가는 NX 개방형 애플리케이션을 사용하여 NX 모델에서 기능을 추출하여 워크플로 라우팅의 자동 생성을 구현했습니다. "이는 용접 너트와 리벳 너트를 구별하고 방향을 나타낼 수 있을 만큼 상세합니다."라고 GROB의 제조 지원 그룹 리더인 Stefan Schur는 말합니다. "NX 기반의 자동 생성 워크플로 라우팅을 통해 제조 현장의 오류를 실질적으로 해결했습니다."

설계 자동화의 또 다른 예로는 모든 Teamcenter 설계 릴리스가 ERP 소프트웨어에서 변경 프로세스를 트리거합니다. 실질적으로, 이 소프트웨어를 기타 모든 도면과 함께 사용하여 변경 사항을 나타내는 문서를 작성합니다.

GROB는 NX를 사용하여 장비를 설계할 뿐만 아니라 제조합니다. 이 회사는 알루미늄 부품을 빠르고 경제적으로 생산할 수 있는 새로운 AM(적층 제조) 기술을 개발하고자 NX 올인원 AM 솔루션을 통합했습니다. 이는 부품 제조에 필요한 모든 정보를 생성하는 기계의 슬라이서 소프트웨어와 연결됩니다. 이 혁신적인 AM 기계의 사용자는 NX를 사용하여 부품의 지지 구조도 만듭니다. "우리는 Siemens 소프트웨어를 사용하여 디지털 트랜스포메이션이 고객 경험까지 포괄하도록 확대하고 있습니다."라고 Lisiecki는 끝을 맺었습니다.

GROB 생산 작업자는 종이 문서가 아닌 모니터의 Teamcenter JT 뷰어에 나타난 유효한 정보를 사용합니다. (이미지 제공: GROB)