[인더스트리뉴스 최종윤 기자] “MX-System이 기계 제작 분야에서 설계 및 설치의 판도를 바꾸고 있습니다.” Schirmer Maschinen의 Ludger Martinschledde 상무이사가 말했다. 프로파일 처리 시스템에 처음으로 사용된 Beckhoff의 플러그형 시스템 솔루션은 모든 프로젝트 단계의 요구 조건을 완벽히 충족시켰다. 컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화를 구현한 것이다.

사실 창문 및 문 제작은 첨단 기술을 요하는 사업이다. Schirmer Maschinen의 프로파일 처리 기계에서 원자재를 전자동으로 처리하는 첫 번째 프로세스 단계부터 분명하게 알 수 있다. 1979년에 설립된 Schirmer는 Beckhoff의 첫 번째 고객사다. 회사는 처음의 위치 제어기부터 새로운 MX-System에 이르기까지 40년 이상 Beckhoff의 PC 기반 제어 기술을 신뢰해 왔다.

컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화를 위한 플러그형 시스템 솔루션은 프로파일 및 프로세스 측면에서 높은 출력과 유연성을 갖춘 고객별 솔루션을 만드는 Schirmer의 기계 컨셉과 특히 잘 부합했다. Schirmer는 2016년부터 Beckhoff Automation의 일원이 됐으며 현재 약 250명의 직원을 고용하고 있다.

Schirmer 기계는 다양한 프로세스에 사용할 수 있다. 창틀과 창호를 위한 개별 부품은 약 6미터 길이의 프로파일 바에서 연속 프로세스로 생산된다. 가능한 한 모든 드릴링, 밀링, 펀칭 작업을 원자재 바에서 수행한 다음 끝을 절단하고 처리한다.

프로파일 바가 처리되는 동안 보강 프로파일은 PVC 프로파일에 자동으로 삽입 및 배치할 수 있는 옵션을 사용해 별도의 라인에서 크기에 맞게 절단된다. 그 다음 프로파일 및 보강재 나사 조이기, 강철 가공(드릴링, 밀링), 잠금 장치 삽입 및 나사 조이기 등의 추가 프로세스가 이어진다.

Schirmer 기계는 자주 변경되는 다양한 프로파일 형상을 처리해야 하므로 변환 프로세스가 자동으로 수행된다. Ludger Martinschledde 상무이사는 “많은 정류장과 브래킷을 완전 자동으로 배치해야 하기 때문에 우리에게 수동 설정은 불가능한 일”이라고 말했다. 이어 그는 “우리는 지난해 총 210개의 축으로 구성된 라인을 도입했다”고 덧붙였다.

컨트롤 캐비닛이 생산 프로세스 결정

현재까지 Schirmer 기계의 드라이브 증폭기, 전원 공급 장치, 배전 및 PC 기반 제어 기술이 모두 컨트롤 캐비닛에 설치된다. Schirmer 기계에는 일반적으로 기계의 2~3개 프로세스 모듈에서 케이블이 라우팅되고 연결되는 스테이션이 기계를 따라 여러 개 설치돼 있다. 서브 배전기에서는 EtherCAT I/O도 사용된다. 이는 각 개별 프로세스 모듈에서 액추에이터 및 센서 신호를 수집하는 데 사용된다. 다만 여러 프로세스 기능을 단일 컨트롤 캐비닛에 결합하고, 신호 라인을 연결하지 않고 클램프로 고정하는 서브 배전기를 사용하는 것은 모듈식 기계 구축을 위한 절충안이다.

Ludger Martinschledde 상무이사는 솔루션의 단점으로 “대부분의 전기 설치와 시운전이 최종 조립 중에만 이루어진다는 것을 의미하며, 배송을 위해 다시 분해하기 전에 시스템을 최대한 빨리 시운전하는 것을 목표로 하고 있다”고 말했다. Schirmer는 오래 전부터 모듈형 기계 컨셉과 중앙 컨트롤 캐비닛 간의 불일치가 효율적인 프로젝트 워크플로우를 달성하는 데 걸림돌로 생각해왔다.

2021년 Beckhoff의 MX-System을 통한 컨트롤 캐비닛이 필요없는 자동화의 가능성에 대해 들었을 때, Ludger Martinschledde와 Schirmer의 설계 엔지니어들은 당연히 흥미를 느꼈다. Beckhoff의 Daniel Siegenbrink MX-System 제품 관리자는 “설계 엔지니어와 Ludger는 모듈형 기계 제작 프로젝트에서 MX-System이 가지는 잠재력을 즉시 알아차렸다”고 말했다.

컨트롤 캐비닛이 없는 기계 설계로 새장 열다

Schirmer는 기계 제작과 관련된 리드 타임과 프로세스를 최적화하는 것을 주요 목표로 새로운 방향을 제시하면서 MX-System을 도입했다. 기계 옆에 있던 컨트롤 캐비닛 대신 프로세스 모듈의 강철 프레임에서 MX-System 베이스 플레이트를 직접 확인할 수 있다. 서브 배전기의 경우 해당 작업은 MX-System에 수용되거나 Beckhoff에서 제공하는 분산형 I/O 모듈(EtherCAT Box 모듈)로 대체됐다. MX-System 및 EP Box 모듈의 조합을 통해 모터, 센서 및 밸브 단자에 연결된 모든 케이블을 플러그형으로 연결할 수 있다.

Schirmer에 따르면 MX-System의 중요한 장점은 내부 프로세스를 재구성하는 데 있다. 플러그형 시스템 솔루션을 통해 머신빌더는 사전 조립 중에 기계 모듈의 모든 전기 부품을 설치하고 사전 조립된 케이블을 사용해 쉽게 연결할 수 있다. 또 다른 중요한 측면은 사전 조립 시 모든 측면에서 기계 모듈에 자유롭게 접근할 수 있어 케이블을 배치하고 연결하기가 훨씬 쉽다는 점이다.

Daniel Siegenbrink는 “이를 통해 많은 시간을 절약하고 워크플로우의 효율성을 크게 높일 수 있다”고 설명했다. 단순히 조립에만 적용되는 것이 아니라 생산 단계의 계획, 준비 작업 및 자재 공급부터 이미 시작된다는 취지다.

MX-System의 기능 모듈을 사용하면 기존 컨트롤 캐비닛 설계에서 흔히 볼 수 있듯 수많은 하위 구성 요소를 복잡하게 개별적으로 배선할 필요가 없다. 이를 통해 배선 오류를 방지하고 다양한 부품을 간소화할 수 있다.

따라서 전기 설계가 완료된 직후에 필요한 구성요소(MX-System 베이스플레이트 및 모듈과 사전 조립된 시스템 케이블)를 창고에서 선택해 사전 조립이 가능하다. Ludger Martinschledde는 “최소한의 재고 수준, 요구 사항 및 보충 시간으로 관리할 수 있는 주문 독립적 창고를 달성하는 것이 목표”라고 강조했다.

Schirmer에게 초기 개발 프로젝트는 두 가지 추가적인 이점을 제공했다. 최종 단계의 변경 사항은 훨씬 더 쉽게 구현할 수 있으며, 프로젝트 후반 단계에서도 노력이 덜 필요하다는 점이다. 또한 모듈식 부분 시운전을 통해 기능 오류를 초기에 감지하고 시간 압박 없이 수정할 수 있다.

엔드 유저를 위한 신속함과 효율성

최종 조립 단계에서 기계는 넓은 면적을 차지하므로 대기열에 있는 다음 시스템을 위한 공간을 확보하기 위해 Schirmer에서 프로세스를 빠르게 실행해야 한다. Ludger Martinschledde는 업스트림 프로세스, 특히 전기 설치와 부분 시운전을 통해 가동 중단 시간을 크게 줄이고 프로세스의 공간 효율성을 높일 수 있다고 말한다. 이를 통해 Schirmer는 같은 홀에서 더 많은 시스템을 조립, 검사 및 배송할 수 있다.

수출 점유율이 75%에 달하는 머신빌더로 자동화 솔루션의 보편적인 사용은 Schirmer의 또 다른 중요한 측면이다. 이전에는 전기 설계 및 자재 조달 과정에서 향후 설치 위치를 고려해야 했지만, 이제 MX-System이 IEC, UL 및 CSA를 준수하므로 시간이 많이 소요되는 수정 작업 없이도 전 세계에서 사용할 수 있다. 이는 기존 컨트롤 캐비닛의 상황과는 완전히 대조적이며, Schirmer의 표준화 수준을 한층 더 높여준다.

컨트롤 캐비닛이 필요없는 자동화의 이점을 누리는 것은 Schirmer 뿐만 아니라 MX-System이 실질적인 이점을 제공하는 엔드 유저도 포함된다. 특히 기계 구조에 대한 접근성이 향상되고 컨트롤 캐비닛 제거로 인한 공간 요구 사항이 줄어든다. 이는 작업 현장에서 각 생산 시설을 더 가깝게 배치해 대피로 요건을 위반하지 않으면서도 공간을 최적화할 수 있음을 의미한다.

부품 수가 10배 줄어들면서 예비 부품 창고의 규모도 줄어든다. MX-System과 함께 시장에 출시되는 Beckhoff 진단 앱은 유지보수 담당자가 오류를 쉽게 찾아내고 수정할 수 있게 해 주는 도구다. Daniel Siegenbrink는 “종단 간 연결이 가능하고 멀티미터를 대체하는 진단 앱을 사용할 수 있다는 것은 MX-System 모듈을 연결하거나 교체하는 데 특별한 교육을 받은 전기 기술자가 필요하지 않다는 것을 의미한다”고 강조했다.

컨트롤 캐비닛 없는 자동화의 성공적인 시작

Beckhoff의 MX-System 사용을 통해 Schirmer의 전체 프로세스 체인에 걸쳐 최적화가 이루어졌다. 기존 컨트롤 캐비닛 설계의 경우 통상 2~3주가 소요되던 조립 시간이 단 몇 시간으로 단축됐으며, 전기 계획에 대한 기존 작업량도 약 50% 감소했다. Ludger Martinschledde는 최종 조립 단계에서 다운타임을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이 새로운 기계는 업계 최고의 국제 무역 박람회인 Fensterbau Frontale 2024에서 처음으로 공개됐으며, Ludger Martinschledde는 이 시스템이 컨트롤 캐비닛이 없는 새로운 자동화 시대를 향한 마지막 시스템이 아닐 것이라고 확신한다.

Ludger Martinschledde는 “Schirmer는 앞으로도 Beckhoff가 제공하는 혁신적인 솔루션을 적용할 것”이라며, “MX-System을 통해 컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화 시스템으로 기계를 완전히 전환하고 있으며, 향후 이를 알루미늄 및 강철 프로파일 제품 라인에도 적용할 예정”이라고 밝혔다.

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