중요한 것은 신뢰성

터보차저

작게, 더 작게, 최대한 작게. 근년에 이르러 이것은 개인 승용차와 배달용 밴을 위한 휘발유와 경유 엔진의 세계에서 볼 수 있는 뚜렷한 추세이다. 사람들은 지속적으로 더 높은 마력을 추구하면서도, 한편으로는 점점 더 환경을 의식하고, 연료 효율성과 CO2 배출에 대한 규제는 더욱 엄격해지고 있다. 미쓰비시 터보차저 앤드 엔진 유럽(Mitsubishi Turbocharger & Engine Europe: MTEE)은 이러한 상충적 요구를 충족시키기 위해 많은 휘발유와 경유 엔진에 터보차저를 장착한다. 실제로 이 회사는 거의 모든 주요 유럽 자동차 제조사를 위한 조립 라인을 갖추고 있다. 이들 라인에서 매일 발생하는 5 테라바이트의 데이터를 저장하기 위해, MTEE는 B&R Automation PC와 Automation Panel HMI에 의존한다.

Mitsubishi Turbocharger & Engine Europe
Mitsubishi Turbocharger & Engine Europe

 

미쓰비시 터보차저 앤드 엔진 유럽(MTEE)은 일본의 미쓰비시 중공업(Mitsubishi Heavy Industries)의 자회사로서 네덜란드의 알메르(Almere)에 있는 이 회사의 5개 공장에서 연간 약 3백만 개의 터보 차저를 생산한다. MTEE는 750명미 넘는 직원들과 함께 유럽의 거의 모든 자동차 제조사를 위해 다양한 유형의 엔진용의 터보 차저를 설계하고, 생산하고 시험하며, 여기에는 포드, 피아트, BMW와 포크스바겐으로부터 벤틀리(Bentley), 부가티(Bugatti), 포르쉐(Porsche) 및 맥라렌(McLaren)이 포함된다.

경량화된 조립 라인

MTEE는 현재 알메르에 31 개 조립 라인을 운영하고 있으며, 여기에는 3개의 터보 로터(turbo rotor) 라인, 3개의 컴프레서 휠 라인 및 2 개의 완전히 로봇화된 카트리지(cartridge) 라인이 포함된다. 유럽 시장에 등장하는 신 모델의 개인 승용차 모델과 발맞추기 위해 매년 2-3개의 라인이 새로이 추가된다. Ruben Roodenburg는 말한다. 그는 미쓰비시 생산 엔지니어링 부의 산업 자동화 팀장이다. “새로운 라인이 추가될 때마다, 우리는 총 소요 비용을 가능한 한 낮게 유지하기 위해 노력하고, 신규 라인을 추가할 때 가능한 경우에는 언제나 기존 하드웨어를 재사용합니다. 경량 생산이라는 기본틀에서, 우리는 또한 가능한 최소한의 불합격률을 목표로 하고, 공정을 보다 스마트한 방식으로 설계하거나 혹은 최소한의 폐기물로 가속화하거나 완료할 수 있는지 여부를 지속적으로 검사합니다.”

효율적 물류 관리

2009년에 제 5 공장을 건설할 때, MTEE는 운영 부문의 (입력에서 출력까지) 설계에 경량 생산 개념을 적용하고, 순환 시간을 단축하고 접근 경로를 합리화할 수 있는 방법을 시험하였다. 얼마 후에는 제 5 공장의 개선된 설계를 기반으로 하여 제 4 공장을 보수하였다. 보다 효율적인 레이아웃 덕분에 새로운 애프터 마켓 조립 라인을 추가하는 데 충분할 만큼 현장 공간이 절약되었다. 제 4 공장과 제 5 공장의 물류 센터와 조립 라인 사이에 회랑도 건설되었다. 지게차로 옥외 구역을 통해 한 번에 한 개의 팰릿(pallet)을 운반하는 대신에, 물류 센터로부터 양쪽 생산 현장으로 직접 운행되는 차량으로 한꺼번에 12개의 팰릿이 운반된다. 이것은 상당한 물류 상의 개선이다.

피라미드형 운전

조립 라인에는 중앙집중식 제어 설비가 있다. 반면에 터보, 컴프레서 휠 및 카트리지 라인은 여전히 분산 방식으로 제어된다. 모든 경우에 운전은 3개 레벨로 구성되며, 이것은 각각 MES 레벨, 운전 레벨 및 기계 레벨이다. 전체 레시피는 조립 라인이 기동되기 전에 MES 레벨에서 웹 기반 인터페이스를 이용하여 준비된다. 그 다음에는 운전 레벨에서 레시피에 대한 작업 지시서가 부품 번호와 함께 작성된다. 지시가 확인되면, 즉시 기계가 자동적으로 스스로를 조정할 수 있도록 모든 데이터는 기계 레벨로 자동적으로 전송된다. 레시피는 매일 약 2-3회 변경된다. 운전 레벨과 기계 레벨에는 수 십대의 Automation PC가 포함되어 있다. 운전 레벨에서 이들 PC는 SCADA 시스템을 실행하는 반면에, 기계 레벨에서 PC는 기능 시험을 수행하는 데 이용된다. “모든 라인의 95%에는 B&R의 Automation PC가 설치되어 있고, 때로는 싱글 또는 멀티 터치스크린과 조합되어 있습니다.” B&R 영업 엔지니어 Wico Reineman은 말한다. 라인에서 32, 46 또는 48개의 터보차저를 포함하는 상자가 준비되면 물류센터로 보내지고, 그 상자에 대한 데이터는 MES 레벨에서 대규모 데이터베이스에 기록된다.

Turbochargers

대량 데이터 저장
“매일 그날 그날의 조립 라인에 대한 막대한 양의 데이터를 디스크에 기록해야 합니다.” Roodenburg는 설명한다. “추적성 요건을 충족시키기 위해서는 수십 년 후에도 이 데이터를 신속히 검색할 수 있어야 합니다. 이전에 사용하던 PC들은 이 작업에 적합하지 않았고 우리는 귀중한 하드 디스크를 6개월마다 교체해야 했습니다.” 한 고객이 MTEE에게 B&R의 Automation PC를 검토해 보도록 조언하였고, 규격을 검토한 끝에, MTEE는 2011년에 시험적 적용을 수행하였다. B&R의 PC는 생산 중에 오류를 일으키지 않았고 불필요한 정체 상태에 들어가지도 않았다. 이것은 MTEE가 제품을 전환할 충분한 이유였다.

윈도우즈를 갖춘 APC
“미쓰비시가 사용하는 모든 B&R Automation PC는 고객의 규격에 따라 64 비트 윈도우 7 운영 체계입니다.” Reineman은 말한다. “두드러진 특징은 사용되는 고품질의 하드 디스크로써, 거의 무한대의 쓰기 작업이 가능합니다. 다른 하드 디스크들과는 달리 당사의 하드 디스크 저장 용량은 최대한으로 이용됩니다. 당사 시스템은 일반적인 PC 시스템과 다른 방식으로 데이터를 기록하기 때문에 내구성이 더 높고 평균 고장 시간 간격(mean time between failure: MTBF)이 현저히 더 깁니다.”

RAID1 시스템
Automation PC 910의 C: 드라이브는 60 GB SSD이고, SQL 데이터베이스는 D: 드라이브에 있다. 전체 시스템은 RAID1 시스템으로써 구성된다. 두 대의 디스크는 상호 사본을 갖추고 있다. 그 중 하나에 고장이 발생하더라도 생산은 영향을 받지 않고 지속될 수 있다. MTEE는 의도적으로 B&R에 의해 제공되는 가장 건실한 PC 구성을 선택하였다. 설사 새로운 Automation PC가 필요한 경우라도 대체품은 WDS 서버를 통해 신속히 구성될 수 있다. Reineman은 덧붙인다. “MTEE와 함께 협력하는 전세계의 모든 공장은 완벽하게 시험되고 승인된 동일한 PC 구성을 발주할 수 있습니다.” 기계 제작사는 자체적으로 주문에 멀티 또는 싱글 터치스크린 B&R Automation Panel을 추가할 것인지를 결정할 수 있다. 멀티 터치 패널은 편리한 스와이프(swipe) 옵션, 줌 및 스크롤 기능 그리고 양손 작동으로 인해 기능 시험과 같은 그래픽 객체를 이용하여 작업할 때 편리하다. SCADA 어플리케이션에는 싱글 터치 패널로 충분하다. MTEE는 2007년에 회사의 모든 조립 라인에 대한 데이터 수집을 시작하였다. 매 4시간마다 120대의 모든 PC를 백업하기 때문에, 최악의 시나리오에서도 데이터 손실은 최소화된다. 이러한 백업은 이중화된 RAID1 시스템에 기록된다. 추가로 전체 백업이 매일 이루어진다.

Turbochargers

저온실
미쓰비시는 1년 전에 다양한 라인의 모든 Automation PC들로부터의 데이터를 저장하기 위해 알메르(Almere)에 저온 서버 실을 구축하였다. 서버 실의 모든 PC는 가상화되어 있고 또한 SQL 데이터베이스도 갖추고 있다. 엔스헤데(Enschede)와 즈볼레(Zwolle)에 있는 데이터 센터에는 비상 시에 대비하여 복제 시스템이 구성되어 있다.

MTEE는 생산된 모든 제품에 대한 데이터를 20년간 보관하며 이것은 곧 25년으로 연장될 예정이다. MTEE는 이 데이터 센터 이외에도 웹 포털(web portal)도 갖추고 있다. 고객은 세계 어느 곳으로부터든 시스템에 로그인하고 그들의 일련 번호와 부품 번호를 입력하면, 모든 관련 제품의 세부사항, 검사 수치, 토크 값 및 비전 검사 데이터에 접근할 수 있다.

미래의 완전한 자동화
MTEE는 알메르에서 생산을 시작한 이후 2,350만 개의 터보차저를 생산해왔다. “이 물량의 80%는 지난 6-7년 동안, 다시 말해서 당사가 자동화 프로세스를 시작한 이후에, 생산되었습니다.” Roodenburg는 말한다. “현재 MTEE는 중앙집중식 제어를 위한 터보 로터(turbo rotor) 라인을 재설계하느라고 바쁩니다. 우리는 무인 조립 라인을 향해 한 걸음씩 나아가고 있습니다.”

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B&R 코리아에서 고객님들께 제공하는 기술 매거진 오토모션(automotion) 한국어판 에디터입니다. 자동화, 모션, 에너지 관련 최신 기술, 신제품, 적용사례 등의 기사와 B&R의 국내외 뉴스를 한국어로 제공합니다.
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