이탈리아의 한 주요 산업용 기계 제조업체는 Simcenter Amesim을 통해 성능을 높였습니다

포장 기업의 맞춤형 솔루션

포장 기업의 성공은 소비 사회와 다양한 시장 요구의 영향을 받습니다. 산업 전반에 걸쳐 기업이 시장 요구를 충족하려면 컨테이너를 맞춤화하여 경쟁업체와 제품을 차별화해야 합니다. 이러한 다양성은 치열한 경쟁을 초래하며 포장 기업은 고품질 맞춤형 기계를 설계하고 제공할 수 있도록 지속적으로 혁신해야 합니다. 동시에 이러한 기업은 매우 경쟁적인 상황에 대응하고 생산성과 생산 속도 측면에서 자체 목표를 달성해야 합니다.

RONCHI MARIO는 모든 포장 기업의 요구사항을 충족하기 위한 특정 솔루션을 찾고 화학, 화장품 및 식품 산업에 맞춤화된 신뢰할 수 있는 포장 장비를 구축하는 데 특화되어 있습니다. RONCHI MARIO는 이탈리아의 주요 산업용 기계 제조업체로, 연간 약 85대의 기계를 생산하며 글로벌 시장의 포장 기업에 제품을 공급합니다. 핵심 사업은 샴푸, 식기 세척기 세제와 같은 액상 및 고점도 제품의 충전(filling)과 캡핑(capping)입니다.

연구개발은 항상 RONCHI MARIO 전략의 핵심이었습니다. RONCHI MARIO 연구개발 부서는 고객이 모든 특정 요구사항을 충족할 수 있도록 최고의 맞춤형 솔루션을 제공하는 데 중점을 둡니다. RONCHI MARIO가 제작한 기계는 매우 높은 생산 체계(분당 충전된 용기 수)을 갖추고 있습니다. 충전 속도가 빠르고 용기에 주입되는 유체 양 측면에서 정확해야 합니다.

"주요 관심사는 압력 방해 없이 이 충전 프로세스의 성능을 보장하는 것입니다. 기계 압력이 안정적으로 유지되면 충전이 양호합니다." 라고 RONCHI MARIO의 연구개발 엔지니어인 Gabriele Pastrello는 설명합니다.

실험적 프로세스에서 수치적 접근 방식으로 압력 안정성 향상

Pastrello는 "병입 회로에 과도한 압력이 가해져 있습니다. 압력이 대기압보다 높습니다."라고 말합니다. 따라서 RONCHI MARIO가 고객에게 최고의 산업용 기계를 제공하기 위해서는 이 압력을 최대한 일정하게 유지하는 방법을 정의하는 것이 필수적입니다. "이전에는 방향성 없이 실험적 프로세스를 통해 문제를 해결하려고 노력했습니다. 올바른 옵션을 찾기 전에 무작위로 여러 경우를 테스트했습니다." 이러한 시행착오적 시스템은 효율적인 방식으로 정확한 결과를 도출할 수 없었고 그로 인해 회사는 시간과 비용을 낭비했습니다. 또한, 산업 고객이 기술적인 문제를 겪을 경우, RONCHI MARIO의 직원이 고객의 현장으로 직접 가서 기계를 확인해야 했습니다.

압력을 안정화하기 위해 RONCHI MARIO 연구개발 부서는 탱크, 펌프, 유체가 펌핑되는 수 미터의 배관과, 충전 용기 내부에 유체를 주입하는 여러 개의 밸브로 구성된 전체 유압 시스템을 시뮬레이션해야 했습니다. 연구개발팀은 충전 밸브에 일정한 유체 흐름을 유지하기 위해 배관을 통해 유체의 특정 압력과 유량을 공급하는 솔루션을 모색했습니다. 철저한 선정 과정을 거친 후 RONCHI MARIO는 Simcenter Amesim™ 소프트웨어를 선택했습니다.

Pastrello는 "모든 제품을 다루어야 하며, 모든 기계는 이전에 개발한 기계와 다르기 때문에 각 충전 기계의 동작을 정확하게 시뮬레이션해야 합니다."라고 설명합니다. "시스템의 전역 매개변수에 관심이 있다면 빠르고 안정적이며 사용하기 쉬운 Simcenter Amesim과 같은 1D 시뮬레이션 도구가 가장 유용한 옵션입니다." Simcenter Amesim을 통해 시뮬레이션하면 해당 요구사항을 기반으로 기계 레이아웃을 검증하고, 프로세스 후반에 완성된 기계를 조정해야 하는 문제를 방지하여 추가 비용과 지연을 피할 수 있습니다. Pastrello는 처음부터 제대로 하면 많은 시간을 절약할 수 있다고 말합니다.

Simcenter Amesim은 유압 네트워크 설계뿐만 아니라 제어 전략을 결정하는 데에도 사용됩니다. 압력을 최대한 일정하게 유지하기 위해 RONCHI MARIO 엔지니어는 펌프의 속도를 조정하여 요구에 맞게 정확한 유량을 노즐을 통해 주입합니다. Simcenter Amesim을 사용하면 실제 장비에서 이러한 매개변수를 보정하는 대신 PID(비례, 적분, 미분) 컨트롤러가 공급 압력에 미치는 영향을 디지털 방식으로 테스트할 수 있습니다. 이를 통해 상당한 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

RONCHI MARIO 연구개발 부서는 Siemens Digital Industries Software 파트너인 Bsim과 긴밀히 협력하여 Simcenter Amesim에 적용하고 사용법을 숙지하고 있습니다. "Bsim은 정말 빠르고 정확하게 질문에 답변해 줍니다."라고 Pastrello는 말합니다. "지원 서비스에 매우 만족합니다."

시간 절약 및 정확한 시뮬레이션

Simcenter Amesim을 사용하여 매우 정확히 시뮬레이션할 수 있으므로, Ronchi Mario는 과거 프로젝트당 생산했던 프로토타입의 수를 대폭 줄였습니다. 설계팀은 시뮬레이션을 통해 프로토타입을 제작하기 전 기계 거동을 예측해서 최선의 설계를 찾을 수 있습니다. Pastrello는 주목할 만한 가치를 다음과 같이 평가합니다. "이미 프로토타입 수를 20% 줄였습니다."

또 다른 긍정적인 결과는 RONCHI MARIO의 기계가 소프트웨어로 구현된 압력 안정성 덕분에 더 빠르게 작동한다는 것입니다. 이를 통해 RONCHI MARIO의 산업 고객은 생산성, 성능, 안정성, 생산 속도 측면에서 자체 목표를 달성할 수 있습니다.

도약과 혁신

RONCHI MARIO는 고객에게 최고의 장비를 제공하여 경쟁 우위를 높이고자 노력합니다. 이는 프로세스와 제품 측면 모두에서의 혁신을 의미합니다. Pastrello는 "시뮬레이션 도구는 비즈니스의 성패를 가르는 차별화 요소일 수 있습니다. 그러한 고급 도구를 사용하는 경쟁업체가 그다지 많지 않다고 알고 있습니다. 우리는 시뮬레이션을 사용하여 기계 설계 프로세스를 간소화하는 데 앞장서고 있으며 이는 경쟁에서 상당한 차이를 만들 수 있습니다."라고 설명하며 다음과 같이 덧붙입니다."

"다음 단계는 Simcenter Amesim의 결과물을 3D CFD(전산 유체 역학) 도구와 통합하는 것입니다. 3D 계산을 통해 밸브 내부의 흐름과 거동을 분석할 수 있습니다." Simcenter Amesim은 경계 조건 평가를 제공하고 3D CFD는 동작에 대한 인사이트를 제공하므로 이 두 기능을 결합하면 최고의 해석을 제공하는 데 탁월한 보완 역할을 합니다.

Pastrello는 Simcenter Amesim을 사용하면 산업용 기계 제조업체는 정확하고 사용하기 쉬운 시스템 시뮬레이션을 기반으로 고성능 기계를 구축할 수 있는 점을 지적하며, 특히 적응력이 뛰어난 맞춤형 기계가 고객에게 상당한 부가가치를 제공한다고 언급합니다.