지멘스디지털인더스트리, 디지털 트윈으로 제조 프로세스 완전 정복!
  • 조창현 기자
  • 승인 2022.10.07 14:00
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생산성 향상을 위한 지멘스의 똑똑한 솔루션

[인더스트리뉴스 조창현 기자] 제조 프로세스는 제품 디자인에서부터 시작해 생산 계획·엔지니어링·실행, 그리고 유지보수까지 유기적으로 연결된다. 한국지멘스디지털인더스트리는 공작기계 핵심 부품인 CNC, 드라이브 모듈, 모니터, 센서, 케이블 등 일종의 패키지 조합을 제조사에 납품해 고객의 완제품 생산에 도움을 주고 있다.

SINUMERIK ONE 하드웨어 [사진=지멘스]

지난 9월 21일 열린 ‘디엠지모리코리아 오픈하우스2022’에서는 최신 가공 기술 트렌드 관련 세미나가 진행됐다. 이날 한국지멘스 디지털인더스트리(DI) 모션컨트롤 공작기계사업부(MC MTS) 박병준 대리는 ‘공작기계 디지털화를 통한 생산성 향상’을 주제로 공장 자동화를 위한 선도적인 지멘스의 CNC 기술력을 강연했다. 박 대리는 특히 CNC 솔루션 ‘SINUMERIK’과 공장 내 생산성 향상을 위한 다양한 소프트웨어를 강조했다. 관련 내용을 정리했다.

제조 공정 생산성 높이는 똑똑한 ‘SINUMERIK’

공작 기계를 사용하는 생산 공정에서 수치 제어 장치 사용은 필수다. 지멘스의 SINUMERIK CNC 솔루션은 지능형 수치 제어로 많은 작업에 활용되고 있다.

기계 설계 및 구축부터 운영, 서비스에 이르기까지 제조 프로세스 내 모든 과정에 적용되는 SINUMERIK은 지멘스의 자동화 기술 역량과 디지털화를 결합해 최적화된 생산 공정을 만든다. 또, 단순 작업이나 개별 부품 생산뿐만 아니라 복잡한 공작물 혹은 대량 생산에까지 어디에든 적용할 수 있다.

지멘스의 SINUMERIK 제품군은 현재 제품별 기능과 특징에 따라 △SINUMERIK 808D △SINUMERIK 828D △SINUMERIK 840D sl, 그리고 후속모델인 △SINUMERIK ONE이 있다. 지멘스가 출시한 SINUMERIK ONE은 최초의 ‘디지털 네이티브 NC’라는 모티브로 디지털 트윈 솔루션을 지원해 작업 공정의 혁신을 만들고, 공작기계의 생산성을 높여준다.

SINUMERIK CNC 솔루션에는 자동화된 다양한 소프트웨어가 탑재되어 있어 고객이 쉽게 사용할 수 있고, 생산 과정에서 효율성을 높여준다. 특히 유지보수, 예지보전 모니터링 같은 다양한 기능을 제공하는 소프트웨어를 사용자의 입맛에 맞게 구성을 추가해 이용할 수 있다.

유지보수에 최적화된 ‘툴 패스’

데이터 시각화 및 분석을 하는 ‘Analyze MyWorkpiece/Toolpath’ 소프트웨어는 복잡한 동작을 포함하는 제조 프로세스에서 속도와 품질을 향상시킨다. 수집한 데이터와 일반 csv파일을 시각화하고, 분석하기 위해 효율적인 3D 검사 도구를 제공한다. 또, 도구 경로에 대한 색상 코딩 프로세스 데이터 제공으로 CNC프로세스 체인에서 장애 및 개선 가능성을 식별하는 등 핵심적인 역할을 한다.

실제로 CAD/CAM을 통한 제품 디자인 결정 및 실제 가공 이후 생산한 제품이 불량이거나 예측한 것과 다를 때, 고객에게 해당 원인을 분석 및 제공해 작업 공정에서 불필요한 시간 지연을 줄이고 효율성을 높인다.

특히 소프트웨어에 CAD/CAM 작업을 통해 만든 디자인을 적용해 NC데이터에 축적된 실제 결과값을 프로그램에 입력하면, 공정에서 어떤 부분이 문제인지 빠른 분석 및 쉬운 확인이 가능하다.

가공 피드 최적화 돕는 ‘적응 제어’

지난해부터 지멘스는 오마티브의 ‘어댑티브 컨트롤(adaptive control)’ 기술을 SINUMERIK에 적용해 ‘Optimize MyWorkpiece/Adaptive Control’이라는 소프트웨어 옵션으로 제공, 가공 피드 속도 최적화를 돕고 있다.

공구별 특화된 제어 알고리즘과 학습 부하에 기반해 실시간 자동 적응 제어를 구현한다. 지멘스의 적응 제어 프로그램을 사용하면, △일정한 가공 부하 유지로 공구 수명 증가 △피드 능동 제어를 통한 최적화 솔루션 제공으로 사이클 타임 단축 △공구 과부하 감지로 갑작스러운 파손을 예방해 가공 비용 절감 △일정한 부하로 일관되고 높은 품질 등을 제공해 공정에서 생산성을 향상시킨다.

해당 소프트웨어는 비가공 중 가공피드가 증가하면, 충격 지점에서 가공피드를 감소시켜 공구를 보호한다. 이후 스핀들 부하 값에 맞춰 무부하 구간, 부하 구간에 따라 자동으로 가공속도를 조정한다. 무부하 구간에는 피드를 올리고 과부하 구간에는 피드를 낮추는 것으로 최적화된 가공시간을 보여준다.

실제로 스핀들 모터가 받는 부하의 크기에 따라 피드 조절 학습을 통해 이를 조절한다. 기능 구현을 위한 별도의 화면 구성 과정이 필요 없고, 옵션 활성화만 하면 자동으로 해당 소프트웨어 화면이 생성된다.

강력한 실시간 예지보전 ‘툴 모니터’

과도한 공구 마모 및 파손을 감지하고, 비정상적인 절삭 조건에 대응해 기계를 즉시 정지시키는 ‘Analyze MyWorkpiece/ToolMonitor’는 지멘스의 전자동 실시간 모니터링 시스템이다.

해당 소프트웨어는 가공 작업에서 부하가 커져야 하는 시점에도 부하가 떨어진다면, 부하량이 차지 않음과 동시에 모니터 상에 알림을 띄운다. 또, 기계를 즉시 정지시켜 쉽고 빠른 모니터링이 가능하다. 고객 편의를 고려해 사용자가 원하는 대로 파손 알람, 과부하 알람 등 모니터링에 대한 민감도를 설정할 수 있어 활용성이 좋다.

툴모니터를 활용하면, △공구 마모 감지 △공구 파손 모니터링 △장비 이상 모니터링 △직관적인 사용 △성능 추적 △운영 관리에 용이하다. 프로그램 운용을 위한 특별한 교육이나 사전 설정 같은 복잡한 준비과정을 거칠 필요 없이 라이선스만 추가해 기능 활성화만 시켜준다면, 즉각적인 사용과 설정 적용이 가능하다.


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