비트만 바텐펠트는 매년 약 1,000대의 사출 성형기를 생산하고 있으며, 그 중 95%가 해외로 수출된다.

생산 다운타임 발생의 위험을 무릅쓰지 않고도 엄격한 정기 서비스가 필요하지 않게 하는 것. 이것이 상태 모니터링 시스템의 목표다. 비트만 바텐펠트(Wittmann Battenfeld)는 자동화 전문업체 B&R과 함께 사출 성형 기계를 위한 시스템을 공동 개발했다. 양사의 개발 동기는 분명하다. 이제 더 이상 기계의 가격표만을 기준으로 삼지 않고 수명주기 전반에 걸친 총 비용을 토대로 구매 결정이 이루어지기 때문이다.

비트만 Wittmann과 비트만 바텐펠트 Wittmann Battenfeld 양사는 세계 유수의 사출 성형기, 로봇, 플라스틱 가공 산업용 주변기기 제조업체 중 하나인 비트만 그룹을 함께 형성하고 있다. 그들은 5개국에서 총 8개의 생산공장을 운영하고 있으며, 전 세계 주요 플라스틱 시장에서 34개 영업소를 추가로 운영하고 있다.

로어 오스트리아(Lower Austria) 지방 코팅브룬(Kottingbrunn) 소재의 비트만 바텐펠트는 5톤에서 2,000톤에 이르는 클램핑 역량을 지닌 사출 성형기를 제작한다. 이곳에서는 매년 약 1,000대의 사출 성형기가 생산되며, 그 중 95%는 전 세계 고객들, 특히 EU 지역에 수출된다. 자동차 산업(50%), 의약품(15%), 및 장난감 산업 등이 대표적인 수요 시장이다.

B&R의 상태 모니터링 솔루션은 제어 캐비닛의 모든 데이터 뿐만 아니라 진동, 토크, 온도, 습도, 오일 품질, 유량 및 스크루 기능과 같은 측정값을 읽고 평가한다.
 

자동화 전문업체 B&R은 비트만 바텐펠트의 주요 공급 업체 중 하나다. 본 제조업체는 지난 15년간 제작된 자사의 모든 사출 성형 기계에 B&R의 기계 제어장치를 설치했다. B&R의 APROL 소프트웨어는 최근 3년 가까이 상태 모니터링에 사용되어 왔다.

사출 성형기의 지능형 상태 모니터링
비트만 바텐펠트는 APROL 솔루션으로 교체하기 전에는 정기적으로 주요 센서를 점검했다. 사용되는 센서 수량을 점차 늘려 나가는 일 외에, 그들이 또한 원하는 것은 예측 정비 수행 능력이었다. 목표는 진동 감지 기능을 사용하여 가능한 한 신속하게 기계설비 및 공장의 잠재적 고장을 조기에 식별하는 것이었다. 이상적으로는 이러한 고장 발생에 앞서 미연에 정비하는 것이다. 이렇게 하면 유지보수 비용이 크게 절감되고 가용성도 향상되기 마련이다. 다행히 B&R에서 올바른 솔루션을 찾아냈다. I/O 모듈은 잠재적인 유지보수 문제를 신뢰성 있게 감지할 뿐만 아니라, 구성이 손쉽고 어떠한 컨트롤러 토폴로지와도 호환성을 발휘한다.상태 모니터링은 모듈에서 로컬로 실행되는 진동 분석을 기반으로 한다. 그 결과, 시스템 역학에 대한 면밀한 통찰이 제공되고, 기존 프로세스에 대해 효율적인 ‘타깃’ 최적화가 가능하게 되었다. 사출 성형기 제조업체는 이 기능을 기반으로 오일에 물이 유입되는 경우와 같은 오염을 감지한다. 육안으로는 보이지 않지만, 이런 종류의 오염은 몇 주 내에 펌프에 고장을 초래할 수도 있다. APROL을 통해 평가된 오일 센서 시스템을 사용한다면, 이제 이런 일은 ‘과거지사’가 된다.

B&R의 상태 모니터링 시스템을 통한 새로운 기회

“풍력 터빈과 정유공장을 위한 절대적으로 참신한 사출 성형기를 출시하는 것이 오랫동안 유지되어 온 전통이었다. 당사는 지난 2016 K 무역박람회에서 상태 모니터링을 가장 먼저 선보였습니다.” 비트만 바텐펠트의 기술고객서비스 책임자 디트마르 샤바우어(Dietmar Schabauer) 씨의 말이다. “가장 큰 장점은 확실히 기계설비 규모가 비교적 큰 고객들에게 돌아갈 것입니다.” 그는 이렇게 말을 이었다. “대규모 설비의 경우, 다운타임 방지 덕분에 절약되는 비용이 CMS 시스템 구축 비용을 훨씬 가볍게 넘어섭니다.”

불과 몇 개월이면 프로젝트 완성

비트만 바텐펠트는 B&R과 함께 첫 회의로부터 6개월 내에 완성된 상태 모니터링 프로젝트를 선보일 수 있었다. 이어 “당사는 B&R과 전속 계약을 맺고, 교육을 포함한 프로젝트 전반에 걸쳐 적극적인 지원을 받았습니다. 이 프로젝트를 통해 새로운 분야를 개척한 이래, 특히 B&R측과의 원활한 협력관계에 만족합니다.” 샤바우어 씨의 말이다.

왼쪽부터 오른쪽으로: 비트만 바텐펠트사의 고성능 PowerSerie 라인업의 MacroPower 1100 앞에 있는 로빈 사쇼퍼 Robin Sasshofer (기술서비스 소프트웨어 IoT, 비트만 바텐펠트), 루카스 콘딧 Lucas Conditt (B&R), 디트마 샤바우어(기술서비스 책임자, 비트만 바텐펠트).

이러한 신속한 완성은 부분적으로 비트만 바텐펠트의 내부 소프트웨어 개발 부서의 노력으로 가능했다. 여기서 어떤 매개변수를 모니터링, 측정 및 평가할 것인가 하는 규격이 처음 정의되었다. 이러한 방식으로 개발된 시스템은 현재 새롭고 변화하는 고객 요구사항을 해결하기 위해 지속적으로 업데이트 및 확장되고 있다. “예를 들어 기어박스의 오일과 온도를 모니터링하는 한편 HMI를 변경하고자 했습니다. 우리는 직접적인 비교를 위해 두 가지 기계의 센서 데이터를 나란히 검토해 보려고 했습니다.” 샤바우어 씨가 설명을 이어갔다. “아울러, 우리는 장기적인 개발 비용이 지속 가능하도록 일관된 기준을 확고히 수립했습니다.”

대상에 따른 측정값 분석을 지원하는 APROL

상태 모니터링은 3단계 프로세스로 진행된다. 첫 번째 단계는 측정 데이터의 수집이다. 데이터의 종류에 따라, 특정한 측정 지점에 적절한 센서를 설치하여 분석 시스템에 실측값을 전송한다. 제어 캐비닛의 모든 데이터뿐만 아니라 진동, 토크, 온도, 습도, 오일 품질, 유량 또는 스크루 기능 등도 평가할 수 있다. 두 번째 단계에서는 수집된 데이터를 분석하여 마련해 둔다. CMS 시스템의 핵심은 CPU와 측정 모듈로 구성된 평가 장치로, 이는 측정값을 분석 변수로 변환한다. 세 번째 단계는 데이터 평가와 상태 분석을 수행한다.

현재 기계설비에 대해 약 80개의 상이한 상태 파라미터를 모니터링 및 저장할 수 있다. 이들 값은 최장 1년간 APROL 서버에 저장되며, 소급 검색 및 비교가 가능하여 특히 서비스 분석에 유용하다. 지금까지 이 시스템은 고객 스스로 현장에서 측정된 값을 모니터링하는 독립형 솔루션으로 사용되어 왔다. 그러나 비트만 바텐펠트의 장기 목표는 이들 기기를 인터넷에 연결하고 기록된 데이터를 클라우드를 통해 고객에게 전송하는 것이다. 이를 통해 오일 교환이나 서비스가 필요한 경우 등 다양한 기계 상태에 대한 통지를 받을 수 있다.

CMS 시스템을 가치 사슬의 필수 부분으로

상태 모니터링은 가치사슬의 필수적인 부분이 되었다. 마모 및 파손 상태에 관한 상세 데이터를 전송 및 분석할 수 있는 시스템만이 공장, 기계 및 부품의 잔존가치(수명)을 예측할 수 있다.

“제 자신이 10년간 서비스 기술자로 일했습니다.” 샤바우어 씨는 이렇게 소회를 밝혔다. “과거엔 자신의 감각과 개인적인 경험에 의존해야 했지요. 이제 모든 공정이 디지털로, 훨씬 더 정밀하게 모니터링됩니다.” 고객들은 이제 기계설비의 상태를 자동으로 모니터링하고 평가하는 혜택을 얻게 되었다. 측정값에 변화가 발생하면 이메일이나 문자 메시지 보고를 받을 수 있다. 이와 같이, 진행 중인 생산을 중단하지 않고도 표적 정비를 실시할 수 있는 셈이다.

결국 수명 주기 비용이 관건

“2016년 K무역박람회를 통해 선보인 시제품을 접한 관람객들의 반응이 정말 좋았습니다.” 샤바우어 씨는 이 말을 전하며 흡족한 표정이었다. “판매 가격이 결정되기도 전에, 우리는 박람회 개막과 동시에 시스템을 판매할 수 있었습니다.”

 이는 분명 수명주기 비용 측면을 그 어느 때보다 중요하게 여기는 공장 운영자들이 지닌 관심의 초점이 변화한 데서 비롯된 것이다. 중요한 것은 더 이상 기계의 구매 가격만이 아니라 수명주기 전반에 걸쳐 축적되는 일체의 비용이다. 결과적으로, 기계설비가 일관되게 효율적으로 작동하도록 하는 일에 훨씬 더 역점을 둔다. 예를 들어, 수일 내에 유지보수가 필요하다는 보고가 고객에게 전달될 수 있다면, 고객은 이미 계획된 생산 전환에 해당 작업을 함께 반영할 수 있을 것이다.

B&R의 상태 모니터링 솔루션은 제어 캐비닛의 모든 데이터 뿐만 아니라 진동, 토크, 온도, 습도, 오일 품질, 유량 및 스크루 기능과 같은 측정값을 읽고 평가한다.