자동차 산업: 제어와 MES 시스템 사이의 완벽한 통신으로 최고급 품질과 안전기준을 보장한다.

매년 100만개 이상의 전자식주차브레이크(EPB)를 생산하는 조립라인

Kuster Automotive Control System GmbH(ACS)는 EPB 공급업체 사이에서 유럽시장의 선두주자 중 한 회사에 속한다. EPB를 생산하는 4개 조립라인의 자동화 기술은 모두 Beckhoff 기술이다.

자동차의 브레이크 방식이 기존 핸드브레이크에서 전자식 주차브레이크(EPB)로 점차 대체되고 있다. EPB는 주차 시 브레이크가 자동으로 잠겨 있다가, 출발할 때 자동으로 케이블을 조절해서 브레이크를 풀어 준다. Kuster그룹의 KusterAutomotive Control System GmbH(ACS)는 EPB 공급업체 사이에서 유럽시장의 선두주자 중 한 회사에 속한다. EPB를 생산하는 4개 조립라인의 자동화 기술은 전부 Beckhoff 기술이다. 그 핵심적인 기술에는 통합, 데이터베이스 유도 프로세스 모니터링, EPB의 전기적 교정이 있다.

자동차 뒤축에 있는 전자식 주차 브레이크. 이 이미지는 브레이크 캘리퍼에 브레이크 케이블등의 경로를 보여준다.

생산과 테스트, 교정 과정에 대한 자세한 문서
당연한 말이지만, EPB 생산의 제어와 모니터링을 위한 요구 조건은 복잡하다. 생산에 있어 가격 압력이 있다. 즉, 조립 과정은 기본적인 요구 조건으로서 효율적이며, 고도로 자동화되어야 한다는 것을 의미한다. 다른 한편으로 EPB는 엄격한 테스트와 문서 요구에 해당하는 안전 관련 부품이다. 추가적인 복잡함은 EPB가 계속하여 자동차와 통신을 하고, 그 결과로서 여러 작동 상태(경사각, 제동곡선)에 따라 조정되어야 하는 민감한 전자 시스템을 갖추고 있다는 사실에서 나타난다. 원료 배달, 여러 제조 단계, 교정, 기능 테스트, 선적, 생산 라인 단위의 제어와 테스트를 포함하는 모든 생산 단계에서 중앙 데이터베이스와의 모든 통신은 Beckhoff의 산업용 PC인 C6140을 통해서 이루어진다. 모든 시스템 부품들로부터 데이터를 자동으로 모으고, 번들 형태로 데이터를 서버에 전송함으로써, 이 PC는 하나의 동기 시스템처럼 동작한다.

동기 시스템과 조립 스테이션과의 통신은 TwinCAT ADS를 통해 이루어진다. 또한, C6140은 원격 유지관리와 진단을 한다. 데이터베이스가 모든 제어 명령들을 승인하고, 전체 생산과 교정과정, 차후의 기능 테스트를 기록한다. 각 EPB는 전부 테스트를 받게 된다. Frankfurt 지부의 Beckhoff 영업팀 일원인 Oliver Barwitzk는 “생산 계획에 기초해서 부품들이 조립되고 배달되는 ‘보통의’ 생산과는 바로 여기서 차이가 납니다. Kuster에서는 완제품, 즉 EPB는 값이 측정되며 필요하면 보정 값들이 적용됩니다”라고 말했다. 데이터 교환은 아주 고속으로 이루어진다. 영역에 따라서 제어 모듈에서의 데이터베이스 쿼리에 대한 응답시간은 건당 평균적으로 약 100m/s이다. 2011년의 경우처럼 120만개의 EPB 연간 생산과 더불어 약 130GB의 테이블 데이터가 생성된다.

교정 시스템을 위한 컨트롤 캐비닛

EPB 생산, 교정, 시험장치의 제어는 거의 전적으로(98%) Beckhoff의 자동화 기술에 의해 처리된다. Kuster 경영자들은 Beckhoff 솔루션의 유연성과 소형, 고속 처리, 인상적인 가격대비 성능 비율에 감명 받았다. Oliver Barwitzki는 “Beckhoff 제어 플랫폼의 또 다른 하이라이트는 완전한 프로세스 시퀀스 제어뿐만 아니라, 측정기술(힘과 배기량 측정)도 제어 시스템에 통합될 수 있다는 사실입니다”라고 말했다. 더 큰 이점은 EPB의 제어 전자장치와의 통신은 FC5101 플러그인 방식의 카드와 11 또는 29 비트 CAN 식별자를 가진 자동차 특유의 CAN 버스 프로토콜을 통해서 PLC로부터 직접 이루어질 수 있다는 사실이다.

Kuster는 성능 면에서 확장 가능한 모든 범위의 Beckhoff 제품들을 사용한다. 제어장치들은 BK시리즈의 Ethernet 버스 터미널 제어기, 임베디드 PC, 최종 라인의 컴퓨터로서 C6650 세대인 산업용 PC가 있다. 소프트웨어는 TwinCAT I/O, TwinCAT PLC, TwinCAT NC I가 있다. 이들의 공통된 특징은 모든 제어기가 하나의 네트워크에 있으며, 데이터베이스와 함께 시너지 효과를 낸다는 것이다.

KusterACS는 TwinCAT 소프트웨어에 매우 의존한다. 예를 들어, 2010년 상하이에 인도된 EPB의 모듈식 생산을 위한 최종라인의 조립라인에서 TwinCAT NC I가 처음으로 사용됐다. 자동차는 정기적으로 물과 접촉하기 때문에 EPB 하우징은 아주 꽉 조여 있어야 한다. 밀봉 과정은 TwinCAT NC I 제어기를 가진 XY 테이블을 통해서 이루어진다. 이것은 일정한 경로속도와 시일링컴파운드의 지속적인 도포를 보장하기 위한 유일한 방법이다.

EPB 부속품들:위-틸트 센서와 컨트롤 PCB. 가운데-DC모터/기어 유닛. 당겨주는 힘은 스핀들의 스플라인 샤프트를 거쳐 회전운동으로부터 생성된다. 모든 부속품들은 최종 EPB에 조립되고 난 후 테스트 된다.

표준으로서의 Beckhoff 제어 기술
2003년 Kuster에 적용된 Beckhoff 기술은 첫 EPB 생산을 위한 시험 장치에서 시험적으로 적용되기 시작했으며, 그 이후 지금까지 계속되고 있는 성공 이야기이다. Beckhoff는 개방형 제어 기술과 유용성으로 점수를 땄고, Kuster의 표준 제어 공급업체로서 확실하게 자리를 잡게 되었다. 오늘날 Beckhoff 제어기들은 전체 Kuster그룹에서 사용되며, 이런 상승추세는 계속될 것이다. 또한, 그 동안에 Kuster는 공급업체들에게 Beckhoff 기술을 사용할 것을 조건으로 지정하였고, 기술적으로 Kuster와 Beckhoff 사이의 관계는 계속 진전되고 있다. 라이트버스 프로토콜이 더 이상 Kuster가 요구하는 속도를 충족시킬 수 없는 적당한 시기에 Beckhoff가 EtherCAT 필드버스를 개발했다.

워크 피스홀더 위의 켈리브레이션을 마친 EPB들

제어와 MES 시스템 사이의 완벽한 통신
약 100개의 제어기가 데이터베이스와 연결되어 있다. 즉, 거대한 양의 데이터를 처리해야 한다는 의미이다. 각 EPB에 대해 측정된 값과 테스트 데이터가 대략 250개 저장되어 있다.그 중 약 150개는 마지막 최종 승인 시 수집된다. 승인된 부품들만 사용되며, 제품이 높은 품질과 안전 기준을 충족시켜 준다는 것을 데이터베이스에서 확인할 수 있다. 각 부품을 추적하는 것과 나사, 개스캣, 하우징이 어떤 배치로부터 나왔는지 찾는 것은 생산된 각 EPB에서 가능하다. 어떤 공급업체가 품질 결함을 시인해야 해서 불평이 발생하거나 운송 중 훼손이 생길 때 도움이 된다. 되짚어 추적할 수 있고, 정확하게 어떤 배치들이 영향을 받았는지 찾을 수 있기 때문이다.
자동화와 생산 공정 및 제품 개발 자체의 측면에서 Kuster는 항상 기술개발의 최전선에 있다. 최근 사례로 중국에서 EPB 생산을 위해서 원격 유지보수를 시행했다. 제품 분야 또한 뉴스거리가 되는 발전이 있다. 배기 기술에 일대 혁신을 일으킬 잠재력이 있는 자동 배기댐퍼와 음향댐퍼를 가지고 Kuster는 다음의 잠재적인 인기상품 출시를 준비 하고 있다. Kuster 생산설비 부서는 이미 Beckhoff 제어기를 가지고 첫 생산 라인을 조립한 상태이다.

자료제공: 트라이텍