중소기업 제조설비에 IoT 적용사례

생산성 향상과 이익체질 강화

광전자 주식회사는 코일과 칩인덕터 부품을 생산하는 한편, 모듈부품과 무접점 급전기술 개발에도 역량을 집중하고 있는 일본의 중소기업이다. 이 회사는 시스템개발 벤처기업 코웍스(http://www.co-works.co.jp)와 함께 제조라인의 오래된 설비에 IoT기술을 적용하여 실시간으로 설비의 가동상황을 파악할 수 있는 시스템을 구축한 사례를 소개한다.

광전자주식회사는 칩인덕터 제조라인에서 약 80대의 제조설비를 가동하고 있지만 실시간으로 가동율을 파악할 수 없었다. 이 과제를 해결하기 위해 제조설비에서 가동정보를 취득하려고 계획을 세웠다. 비용적인 문제로 80대 전체를 대상으로 하기는 어려워 우선 최종공정인 검사 테이핑 공정에서 가동데이터를 수집하기로 목표를 삼았다. 앞 공정에서 해결되지 않은 수많은 잠재적 문제와 과제들이 모여 마지막 공정인 검사공정에 반영되기 때문에, 이 설비 데이터 분석 여하에 따라 라인 전체의 가동상황을 파악할 수 있는 이점이 있다고 판단하였다. 그러나 이 설비에서 사용하고 있는 검사 테이핑 장치는 스탠드 얼론(Stand-Alone) 동작형으로 설비 가동정보나 고장예측에 필요한 데이터 출력 기능이 없었고, 현재 15년 이상 경과되었기 때문에 PLC 내부 프로그램이 블랙박스화되어 PLC를 개량 또는 수리하여 기능을 추가할 상황도 아니었다. 그래서 검사 테이핑 설비는 그대로 두고 데이터 취득이 가능한 정보수집장치(MIB: Multi Interface Board)를 시스템개발 벤처기업인 코웍스와 함께 개발하였다. PLC에서 실시간으로 수집된 데이터(기동, 정지, 이상 등)가 네트워크를 경유하여 시스템서버 데이터베이스에 축적된다. 서버에서 데이터를 집계, 분석, 계산하여 설비 가동율과 유지보수 시기의 사전예측을 그래프화하여 출력한다. 이 사례는 중소제조기업이 가장 심플하고 저비용으로 구축할 수 있는 IoT기술을 이용한 「제조 설비의 가동상황 모니터링화」로 그 효과도 크다.

                                      광전자주식회사 검사공정 설비. 좌측 공정설비 사진은 흐리게 처리하였음
                                      오른쪽 위 빨간 테두리: 데이터 수집장치 / 오늘쪽 아래: PLC에서 신호출력                         

효과 및 메리트

이 사례의 핵심은 중소기업이 기존 설비를 변경하지 않고 저렴하게 설비 가동정보를 취득, 네트워크를 경유하여 데이터베이스에 축적한 사례이다. 이는 스마트팩토리 초기단계 추진전략의 하나로 어렵지 않게 도전해 볼 수 있다. 중소기업은 고가의 시스템을 간단히 도입할 수 있는 상황이 아니다. 오래된 설비를 보수하면서 사용해야 하는 환경이기 때문에 데이터 수집을 위해 새로운 수법이나 방법을 시도해볼 여력이 없고 그 리스크도 감내하기도 어렵다. 이러한 상황에서 위험을 최소화하면서 얻은 결과는 다음과 같다. 실시간으로 설비가동상황을 파악하고 수집한 데이터를 분석하여 생산계획 입안, 적정 제조요원 배치, 현장 개선의식 향상에 활용될 것으로 예상된다. 또한, 메인터넌스 시기를 사전에 예측하여 불량률 저감 및 라인정지 사전방지에도 큰 효과가 있을 것으로 예상된다. 구체적인 예상효과로

①가동율 향상: 70%에서 80% 이상으로 (실시간 가동율 파악으로 인한 개선효과)
②생산성 향상: 칩인덕터 1,800만개/월 에서 2,000만개/월 로(가동율 향상으로 인한 개선효과)
③메인터넌스 시기 적정화: 80%에서 90% 이상으로(메인터넌스 사전통지에 의한 개선효과)

등을 목표로 하고 있다.

광전자 주식회사는 앞으로 모든 공정 설비에서 실시간 가동 데이터를 수집하여 이를 보다 정교하고 낭비가 없는 생산 및 인원 계획, 그리고 발 빠른 트러블 대책에 활용할 것이라고 한다.

                               광전자주식회사 설비가동율 집계 모니터. 검사공정 검사테이핑기 제2호기 가동상황 그래프
                   (하늘색: 가동시간. 파랑: 교정시간. 노랑: 순간정지 시간. 오렌지: 그 외 정지시간, 빨강: 고장시간. 회색: 계획정지 시간)