기존 시설 자동화 가이드: 중단 없는 현대화

수년 이상 운영해 온 제조 시설을 보유하고 있다면 여러 시대에 걸쳐 개발된 장비, 서로 원활하게 연동되지 않는 다양한 제어 시스템, 그리고 시간이 흐르면서 자연스럽게 진화해 온 공정들이 혼재되어 있을 가능성이 높습니다. 

익숙한 이야기인가요? 여러분만 그런 것이 아닙니다. 오늘날 대부분의 제조 시설은 10년 이상 사용되어 온 상당량의 구형 장비를 운영하고 있습니다. 이러한 장비는 핵심 기능은 완벽하게 수행하지만, 최신 시스템이 갖춘 연결성과 지능적인 기능을 제공하지 못합니다. 따라서 문제는 이러한 장비를 교체하는 것이 아니라, 그 성능을 향상시키는 것입니다.  

기존 시설을 자동화하는 가장 성공적인 프로젝트는 전면적인 교체로 시작하지 않습니다. 대신 제대로 작동하는 부분을 유지하면서 가장 큰 가치를 제공하는 부분을 전략적으로 업그레이드합니다. 이러한 접근 방식은 기존 장비에 대한 자본 투자와 그 ​​장비를 통해 축적된 운영 노하우를 모두 존중합니다.

미국상무부 경제분석국에 따르면, 미국 제조 부문 산업 장비의 평균 사용 연수는 지난 20년 동안 꾸준히 증가해 왔으며, 일부 부문은 평균 장비 사용 연수가 20년에 달하는 것으로 나타나고 있습니다.   

자동화를 전면적인 도입으로 보는 대신, 성공적인 기존 시설 현대화는 일반적으로 단계적인 접근 방식을 따릅니다.

1. 기존 장비에 인텔리전스 추가
2. 기존의 격리된 시스템 연결
3. 새로 확보한 데이터 분석
4. 결과 인사이트를 기반으로 최적화

이 접근 방식을 사용하면 기존 인프라에 미치는 영향을 최소화하면서 신속하게 투자 수익을 확인할 수 있습니다. 이것이 실제로 어떻게 작용하는지 분석해 보겠습니다. 

기존 장비를 현대화하는 가장 빠른 방법 중 하나는 많은 기계적 수정이 필요하지 않은 센서와 비전 시스템을 추가하는 것입니다.  

30년 된 보틀링 라인이 여전히 완벽하게 작동하지만 품질 검증이 부족하다고 생각해 보십시오. 캡과 충전 스테이션에 비전 시스템을 추가하면 수십 년 동안 안정적으로 작동해온 기계의 설정을 변경하지 않고도 저충전된 병이나 오정렬된 캡을 즉시 감지할 수 있습니다.

구형 기계에 비전 기능을 추가해 인상적인 결과를 얻을 수 있는 경우가 많습니다.  

• 기존 재료 취급에 지장을 주지 않고 품질 검증
• 구성 요소 유무 확인으로 다운스트림 문제 발생 방지
• 실시간 처리 피드백을 위한 치수 분석  
• 향상된 추적 가능성을 위한 바코드 및 텍스트 판독 가능 

핵심은 산업 환경을 위해 설계된 비전 솔루션을 선택하는 것입니다. 예를 들어, Cognex의 견고한 In-Sight 카메라는 진동, 온도 변동 및 먼지를 견딜 수 있도록 설계되어 있으며, 이는 환경 조건이 항상 최상은 아닌 기존 현장에서 흔히 발생하는 문제점을 해결합니다. 

감지 기능을 추가했다면, 다음 과제는 장비들이 정보를 공유하도록 하는 것입니다. 일반적인 기존 시설 환경이라면 최신 이더넷 기반 프로토콜부터 직렬 통신을 사용하는 기존 시스템에 이르기까지 다양한 "언어"를 사용하는 기계를 만나게 될 것입니다.

다행인 점은, 모든 것을 표준화할 필요는 없습니다. 미들웨어 및 엣지 컴퓨팅 장치는 상이한 시스템 사이의 번역자로서 기능할 수 있습니다.

예를 들어, 기존의 식품 가공 공장 시설을 자동화하는 경우 비전 시스템과 구형 기계 컨트롤러에서 데이터를 수집하는 소형 엣지 장치를 설치한 다음, 모든 데이터를 최신 시스템이 이해할 수 있는 표준화된 형식으로 변환할 수 있습니다. 이렇게 하면 컨트롤러를 교체하거나 공장 현장을 다시 배선하지 않고도 생산 공정의 통합 데이터 스트림이 구축됩니다.

바코드 판독 애플리케이션의 경우, 다양한 연결 옵션을 갖춘 Cognex DataMan 바코드 리더기와 같은 솔루션은 기존 시스템과 신규 시스템을 연결하여 여러 세대의 장비가 혼합된 환경에서도 추적 및 확인 기능을 구현할 수 있도록 지원합니다. 

장비가 서로 정보를 주고받을 수 있게 되면, 추가적인 하드웨어 투자 없이도 데이터 분석의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.

수작업으로 종이 양식을 작성하며 품질을 추적하던 낡은 시설을 상상해 보십시오. 비전 검사 시스템을 도입한 후에는 이전에는 볼 수 없었던 패턴, 예를 들어 하루 동안의 온도 변화가 특정 결함 유형과 직접적인 상관관계가 있다는 사실을 발견하여 예방적 조정을 할 수 있게 됩니다.

가장 가치 있는 기존 시설 분석은 이전에는 보통 분리되어 있던 데이터 소스를 연결하여 겉보기에는 관련이 없어 보이는 요소들 간의 관계를 밝혀내는 데서 비롯됩니다. 

기존 시설 자동화에서 기술의 역할은 절반에 불과합니다. 현대화 여정에 팀을 참여시키는 방법도 마찬가지로 중요합니다.

오랜 기간 동안 장비를 가동해 온 작업자는 공정의 특성과 최적화 기회에 대한 매우 귀중한 통찰력을 가지고 있는 경우가 많습니다. 자동화 계획 초기 단계부터 이들을 참여시키는 것은 성공과 실패를 가르는 중요한 요소가 될 수 있습니다.

이는 기존 시설 자동화에 있어 중요한 고려 사항을 강조합니다. 즉, 기존 인력을 소외시키는 기술이 아닌, 오히려 역량을 강화하는 기술을 선택해야 한다는 것입니다. 다음을 추구하십시오.

• 기존 지식을 활용하는 직관적인 인터페이스
• 반복적인 작업을 줄이는 동시에 가치 있는 기술을 향상시키는 솔루션
• 작업 내용과 이유를 명확하게 보여주는 기술 

제한된 자원과 지속적인 생산 요구를 고려할 때, 기존 시설 자동화에는 우선순위 지정이 매우 중요합니다. 다음과 같은 시작점을 고려하십시오.  

1. 품질 병목 현상

불량품 발생, 재작업 또는 고객 불만으로 이어지는 품질 문제가 발생하는 영역은 가장 빠른 ROI를 제공하는 경우가 많습니다. 이러한 지점에 비전 검사를 추가하면 즉각적인 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.  

2. 수동 데이터 수집

작업자가 수동으로 데이터를 기록하는 프로세스는 자동화의 가장 적합한 대상입니다. 클립보드 검토를 비전 기반 검증으로 대체하면 정확도가 향상되는 동시에 작업자가 더 가치있는 업무에 집중할 수 있습니다.  

3. 추적 가능성 격차

규제 대상 산업에서 바코드 리더기와 비전 시스템으로 제품 추적 가능성을 개선하면 규정 준수 위반 위험을 줄이는 동시에 귀중한 프로세스 데이터를 얻을 수 있습니다.

4. 고부가가치 장비

가동 중단으로 인한 손실이 가장 큰 중요 장비에 우선적으로 집중하십시오. 이러한 장비에 상태 모니터링 센서를 추가하면 작업 안정성을 극대화할 수 있습니다.

기존 시설의 성공적인 자동화는 하룻밤 사이의 변화가 아니라 전략적인 진화입니다. 각 업그레이드는 향후 개선을 위한 기반을 마련하는 동시에 독립적인 가치를 제공해야 합니다.

작게 시작하여 가치를 입증한 다음 확장하십시오. 목표 지향적인 비전 시스템 구현은 연결된 품질 데이터베이스로 이어질 수 있으며, 이는 결국 예방 유지보수 프로그램에 활용될 수 있습니다. 각 단계는 이전 단계를 기반으로 구축되어 중단 없이 추진력을 유지할 수 있습니다.

이 접근 방식의 장점은 무엇일까요? 시설은 기존 운영을 유지하면서 점진적으로 자동화, 연결성 및 지능화 수준을 높일 수 있다는 것입니다. 이는 현재의 운영과 미래의 목표를 모두 존중하는 현대화 방식입니다.

제조업도 인생과 마찬가지로, 때로는 처음부터 다시 시작하는 것보다 이미 가지고 있는 기반 위에 신중하게 쌓아 올리는 것이 최선의 방법일 수 있습니다.