스웨덴 서부의 Hultafors 공장에서는 B&R의 최첨단 기술을 이용하여 공정 내의 5대의 기계를 한 대로 줄이면서 100년 된 제품 전통에 활력을 불어넣었다. 이러한 극적인 생산성 향상은 고품질의 원자재와 고도의 제작 기술과 함께, 이 공구 제조사가 일반적 추세를 거스르고 현지 생산을 유지할 수 있는 관건이 되었다.

Patrik Tholinsson은 무심히 손 안에서 접자(折尺)를 뒤집고 3초도 안 되는 짧은 시간에 힘들이지 않고 최대 길이로 확장하였다. “밝은 적색의 끝 부분은 당사 제품의 가장 중요한 브랜드 신호입니다.” Hultafors 기계 엔지니어는 설명한다. 접자의 고전적 설계, 즉 유광(有光) 래커(lacquer) 마감 처리된 스웨덴 자작나무와 특징적인 적색의 끝 부분은 100년의 생산 기간 동안 거의 바뀌지 않았다. 제품 자체는 특징적으로 단순하다. 열 개의 나무 조각을 코팅된 강철 연결부로 이어놓은 것이다. 그러나 다름 아닌 이 점 때문에 Hultafors 제품은 스웨덴뿐만 아니라 유럽 전체의 장인들이 선호하는 제품이 되었다. 10,000 번을 접어도 견딜 수 있도록 만들어진 이 접자의 품질의 특징은 원자재의 유연성, 강도 및 가벼운 무게와 같은 섬세한 디테일에 있다.

현지 생산 유지
의문은 여전히 제기된다. 높은 임금으로 인해 보다 하이테크 제품을 향한 전환이 지속적으로 일어나고 있는 스웨덴과 같은 나라에서 어떻게 로우테크 제품이 강건한 생명력을 유지할 수 있는가? “전문 장인들이 당사의 접자를 지속적으로 선호하는 두 가지 주된 이유는 전통과 브랜드 인식입니다.” Tholinsson은 Gothenburg에서 차로 한 시간 거리에 있는 시골 마을 Hultafors에 위치한 그의 공장을 안내하면서 설명한다. 고품질 원자재와 고도의 제작 기술 이외에도, 현지 생산을 유지하는 Hultafors의 능력은 생산 효율 덕분이기도 하다. “자동화 자체는 예전과 같이 단순 생산 일자리를 가져다주지는 못합니다. 그러나 자동화는 스웨덴에서 산업 생산을 유지하는 데 충분한 수익성을 제공해줍니다.” 자동화 엔지니어 Magnus Moldin은 설명한다. 

B&R의 ACOPOSmulti는 모든 기계 제작 자동화 업무에 보편적인 솔루션을 제공한다.

생산성의 도전
Hultafors는 Hultafors 그룹의 일부이고, 그의 제품에는 각종 수작업 공구, 사다리 및 작업복이 포함된다. Hultafors는 자체의 공구를 생산하기 위해 사용되는 기계류를 직접 개발한다는 면에서 공구 생산자 가운데 특이한 기업이다. 사내에서 기기를 제조하기 때문에 Hultafors는 목재, 황동제 부속 및 냉간 압연 리벳을 포함하는 생산 공정과 원자재 취급을 관리한다. 생산성 요구는 최근 수년간에 걸쳐 급격히 상승했다. 접자는 2014년까지 5개의 개별 유닛에 의해 제조되었다. 각 유닛은 주어진 두께와 선택된 원자재를 사용하는 특정한 버전의 제품을 전문적으로 생산하였다. Moldin은 설명한다. “우리 회사의 다음 번의 생산성 향상을 기할 수 있는 방법을 찾던 끝에 명확히 밝혀진 것은 단일 생산 체인과 중앙집중식 제어 패널을 갖추는 것이 솔루션의 결정적 부분이 되리라는 점이었습니다.” Hultafors는 또한 기계식 기술과 공압 기술을 가능한 한 서보 기술로 대체하고자 하였다. 현대화된 제어 시스템은 캠 데이터를 가져와서 동시에 복수의 축을 제어할 필요가 있을 것이다. “여러 측면에서 우리가 구축하고자 하는 것은 포장 라인과 비슷하게 작동하지만 복잡도가 더 크고 1/1,000 밀리미터 이하까지 정밀한 것이었습니다.” Moldin은 설명한다.
프로젝트 자체는 Hultafors에게 중대한 도전이었다. 기기가 2016년 봄에 생산을 시작하기까지 기계 설계에 1년, 그리고 제작에 1년이 소요되었다. Hultafors는 필요한 제어 정밀도와 역동적 기능을 찾아서 여러 기계 공급자들을 평가하였다. 최종적으로 B&R과 POWERLINK 통신 기술에 낙점이 떨어졌다.

상호 편익을 위한 토털 패키지
프로젝트 그룹에 따르면 B&R을 선호하는 선택의 기반은 경성(硬性)과 연성(軟性) 가치의 조합에 있었다고 한다. “다른 공급자들은 하드웨어만을 공급할 수 있었던 반면에, B&R만은 설계와 구현 전체를 통해 끝까지 우리에게 필요한 것을 제공할 수 있었습니다.” Tholinsson은 말한다. “B&R은 최첨단 자동화 기술, 끊김 없는 지원 그리고 전문적인 공동 개발 지원의 토털 패키지를 제공하였습니다.” Hultafors와 B&R은 양사의 협력에서 상호 편익을 찾을 수 있었다. Hultafors 엔지니어들은 몇 대의 모터가 요구되는 가와 같은 몇 가지 중요한 질문에 대한 확답을 갖추지 못한 상태에서 프로젝트를 시작하였다. “B&R은 제어 시스템을 어떻게 구축하는 지에 대해 알고 있었고, 우리는 생산 라인을 어떻게 구축하는 지에 대해 알고 있었습니다.” clarifies Lars Ceder는 설명한다. 그는 수십 년간 Hultafors의 생산 기술자 겸 핵심적 프로젝트 담당자였다. Hultafors는 ACOPOSmulti 서보 드라이브 시스템을 사용하기로 결정하였다. 이것은 프로젝트가 진행되는 동안 사용자로 하여금 기기를 단계 별로 확장하고 용이하게 구성하는 것을 허용하는 시스템이다. 모터의 수량은 점진적으로 증가되었고, openSAFETY 기술을 이용함으로써, 프로젝트 전체를 통해 생산 라인의 안전 기능이 보장되었다.

생산 라인은 ACOPOSmulti drive에 의해 제어되는 52대의 B&R 서보 모터, X20 모듈에 의해 제어되는 6대의 스텝퍼 모터 및 ACOPOSinverters에 의해 제어되는 4대의 비동기 모터를 자랑한다.

개방형 이더넷 기반 실시간 POWERLINK 버스는 전체 생산 라인을 그의 제어 시스템의 심장부에 연결한다.

성공의 모든 요소
새 생산 라인의 완성은 몇 가지 명확히 규정된 기준의 달성에 좌우된다. 첫째, 전체 솔루션은 B&R의 Automation Studio 단일 환경에서 개발된다. 시스템은 개방형의 이더넷 기반 POWERLINK 실시간 버스에 의존하고 openSAFETY를 갖춘 통합된 안전 기술을 특징으로 한다. 하드웨어와 소프트웨어 공히 현장에서 개발되고 포장 산업으로부터의 경험을 이용한다. B&R로부터의 어플리케이션 개발자들은 현장 지원을 제공하고 핵심 Hultafors 인원이 부재중일 때 접근 가능하다. Cam automat과 mapp 소프트웨어 기술은 B&R 엔지니어의 지원 하에 구현된다. B&R cam automat은 컨트롤러 상의 어떠한 새로운 계산도 요구하지 않고 기계 조작자가 하여금 동적으로 작동 프로파일을 변경하는 것을 허용한다. 생산 라인은 ACOPOSmulti drive에 의해 제어되는 52대의 B&R 서보 모터, X20 모듈에 의해 제어되는 6대의 스텝퍼 모터 및 ACOPOSinverters에 의해 제어되는 4대의 비동기 모터를 자랑한다. 거의 60대의 공압 실린더는 POWERLINK를 통해 직접 연결된 두 개의 Festo CPX 시스템 밸브 터미널을 이용하여 구현되었다. 열다섯 개의 비상 정지 스위치, 10 개의 안전 도어 및 두 개의 광 커튼(light curtain)이 모두 openSAFETY를 통해 연결되고 통합되었다. ACOPOSmulti 장치는 좁은 공간에 서보 모터들을 장착하고 드라이브 사이에 에너지를 공유하는 것을 가능하게 한다. 이것은 개별 패킷 사이의 차이를 결정할 수 있도록 한다.

Hultafors의 자동화 프로젝트를 책임지는 엔지니어링 3총사, 왼쪽에서 오른쪽으로: Patrik Tholinsson, Magnus Moldin 그리고 Lars Ceder.

보다 생산적인 개발
B&R의 mapp 기술 소프트웨어 프레임워크의 최초 구현 중 하나로서, Hultafors와의 협력은 B&R로 하여금 자신의 새로운 기술을 최적화하는 데 도움이 되었다. Hultafors는 현재 모든 장래의 프로젝트에서 소프트웨어 개발을 용이하게 하고 가속화하기 위해 mapp을 이용할 것을 계획하고 있다. mapp 기술을 이용하여 달성될 수 있는 긍정적인 장점은 한 눈에 명확해진다. 특정한 장점에는 가상 서보 축과 고정된 기계식 캠을 대체한 cam automat의 동기화를 활성화하고 비활성화하는 기능이 포함된다. 재기동 시간이 단축되고 정지와 기동 절차가 모두 동기화되었다. 또 다른 장점은 서비스를 위해 기계에 보다 쉽게 접근할 수 있다는 것이다. 생산 라인 설계에 관한 세부사항과 라인에서 분 당 몇 개의 접자를 생산할 수 있는지에 대한 정보도 있지만 이것은 Hultafors에서 대외비로 유지할 것을 요구한다. 생산성이 크게 향상된 것은 명확하며, 과거에 5대의 기계를 점유하였던 생산 라인은 현재 단 한 대만을 요구한다. 준비 시간이 단축되었고 유연성은 극적으로 증대되었다.

Hultafors의 다음 단계
Hultafors 엔지니어들에 의하면 새 제어 시스템을 설치한 이후 거의 어떠한 제약도 없이 그들이 개발하고자 하는 것을 개발할 수 있게 되었다고 한다. 오류 처리 시스템을 통합하고 산업용 IoT 기술을 점진적으로 구현하기 위한 계획이 진행되고 있다. 유연한 새로운 제어 시스템 덕분에 Hultafors는 보다 긴 2.4미터 길이의 접자와 또 다른 Hultafors 그룹 현장에서 생산되는 더 긴 줄자를 생산하기 위한 새로운 기기의 제작에 착수할 준비가 되어 있다. Moldin은 결론을 내린다. “공급자가 생산 현장에서 완벽한 동반자 역할을 수행할 수 있을 때 신기술의 개발은 훨씬 더 원활하고 더욱 신뢰할 수 있는 공정이 됩니다.”