Keysights ad
Home » 이슈포커스 » 산업용IoT » 제3장. 자동차 산업의 RFID 도입 방안

제3장. 자동차 산업의 RFID 도입 방안

RFID 업종별 산업적용 가이드라인(11)

RFID(Radio Frequency Identification)는 무선 인식 기술로 기존의 바코드에 비해 판독거리, 내구성, 재사용성, 저장용량 등의 측면에서 장점이 있기 때문에 자동화가 용이하며 다양한 응용에 활용될 수 있다. RFID 기술은 제품흐름을 이력추적관리하고 관리체계, 재고연한 분석과 같은 가시성을 극대화하여 자동차, 식품, 유통, 물류, 가전, 섬유 다양한 산업 영역에서 막대한 경제적 파급효과를 창출 할 수 있는 핵심기술로 각광받고 있다.

3. 자동차산업 업무프로세스 분석

(1) 물류 프로세스
완성차 업체의 물류프로세스는 물류영역별로 조달(Inbound) 물류, 생산 물류, 판매물류로 나뉘며 판매물류는 내수판매와 수출물류로 구분된다. 즉, 해외조달 물류와 완성차 수출물류와 같은 국제물류는 통관업무, 보세운송 등 수출입절차의 복잡성, 항만/공항시설에 대한 절대적인 의존도, 운송수단 선택범위 (자동차전용선 등) 등에 있어서 국내 물류와 상이한 물류 특성을 갖고 있다.

1) 조달(Inbound) 물류
완성차 조립•생산을 위한 부품 조달은 국내뿐만 아니라 일본, 미국 등 해외에서도 조달하고 있는데, 그 비중은 완성차 및 차종별로 다소 차이가 있으나, 금액기준으로 약 10% 정도로 추정된다. 즉, 부품공급업체로부터 운송된 각종 자동차부품의 하역, 창고 내 보관 등의 물류활동을 수행하는 부문이다. 생산공장별로 300~400개의 부품업체로부터 2만 여종 부품의 납입업무와 관련한 조달물류의 효율성은 물류비 측면뿐만 아니라 생산•조립라인의 효율적인 운영을 위해서 중점 관리해야 할 물류영역이다.

일반적으로 완성차 업체에서 채택하고 있는 JIT 생산시스템하에서는 이론적으로 소요부품의 재고 없이 납입 부품을 곧바로 조립라인에 투입하는 방식으로 조달 물류 프로세스가 전개되어야 하나, 현실적으로 운송시간 및 부품공급량의 불확실성이 존재하므로 이에 대비할 수 있는 부품재고의 관리와 보관이 중요한 조달물류업무의 하나이다.

2) 생산물류
생산물류는 조립라인의 생산일정에 따라 필요한 부품을 적기 공급하기 위한 기능으로서 모든 활동이 공장 내에서 이루어진다는 점에서 조달•판매물류와 달리 완성차업체의 물류관리 역량에 따라 물류비 절감 및 효율성 제고 여부가 결정된다는 특성이 있다. 그렇지만, 생산물류는 철저하게 생산시스템(조립라인)의 요구조건에 따라 운영 절차가 결정될 수 밖에 없는 종속성 때문에 별도의 물류계획보다 생산계획의 범주안에서 관리•운영되며, 이 때문에 생산시스템과 분리하여 별도로 관리하는 것은 적절하지 않다.

이 같은 특성 때문에 생산물류와 관련된 물류비용은 대부분 조립과정에서 발생하는 재공품 재고비용과 부품•재공품의 이송비용(주로 인건비의 형태로 발생됨) 등이 절대적인 비중을 차지한다.

3) 판매물류
판매물류는 국내시장의 고객에게 생산완료(품질검사 포함)된 완성차를 공급하는 과정에서 발생하는 물류업무, 즉 생산공장에서 출고센터 간의 완성차 운송, 생산공장내 출고센터와 지역 출고센터에서의 완성차 보관 등이 주된 물류활동이다.

(2) 차량생산 프로세스
완성차를 생산하기 위한 차량생산 업무프로세스는 크게 차체 생산, 도장 생산, 조립 생산 등 3가지로 구분할 수 있다.

1) 엔진 공정 공정(Engine Shop)
엔진은 자동차의 전체 작업공정 가운데 가장 많은 부품이 결집돼 하나의 부품을 형성하게 된다. 실린더 블록과 같은 복잡한 형상의 부품에는 30~40개의 가공 공정을 가지고 있다.

완성된 엔진으로 만들어지기까지 과정을 간략히 소개하면 소재입고, 기계가공, 단품조립, 워싱(Washing), 엔진조립 등 다섯 가지 공정으로 나뉘어진다. 기계가공은 소재를 가공하는 공정으로 엔진의 정밀도를 위해 첨단 술로 가공하며, 측정 및 검수를 거쳐 조립에 임하게 된다. 각각의 가공라인은 정밀하고 완벽한 부품을 생산하기 위해 지기진단기능, 자동검사기능, 자체검출기능, 공구 교환시기 정보기능 등을 갖추고 있다.

기계가공설비는 어떤 특정부품의 특정가공을 위한 전용기, 일정구역 내에서 가공, 검측, 세정, 자세교환 등을 자동적으로 수행하는 트랜스퍼머신, NC공작기계 및 자동차화 장치, 자동 계측기 등으로 이루어져 있다.

기계가공을 마친 부품은 단품 조립과정을 밟게 되는데 단품조립이란 엔진을 구성하는 작은 조립품을 말한다. 이렇게 단품조립과정까지 마치면 워싱(Washing)공정에 이르게 되는데 워싱은 완전한 엔진을 조립하기 전 단계로 각 공정을 거치는 동안 부품에 묻은 이물질이나 먼지를 깨끗하게 씻어내는 공정이다. 워싱공정을 거친 각 부품들(실린더 블록, 실린더 헤더, 커넥팅로드 등)은 마지막 공정인 엔진조립공정에 이르러 엔진의 구동에 필요한 단품들이 장착되면서 비로소 완성차에 탑재될 엔진본체가 완성된다.

2) 프레스 공정(Press Shop)
자동차에 있어 프레임, 바디 패널, 브라켓 등 철판에 의한 무게는 자동차 총 중량의 약 50% 이상으로 프레스 공정을 거치는 강판으로 만들어 진다. 프레스 공장은 자동차의 외형을 만드는 첫 번째 과정이다. 즉 프레스 공장에서 자동차의 형체를 만들 패널을 만들어 주어야만 이후 용접을 통해 자동차의 형상이 만들어지고 페인트 작업과 각종 부품을 장착하여 완전한 자동차가 만들어지기 때문이다.

프레스 가공이란, 상하왕복운동을 하는 프레스 머신 사이에 자동차 바디 부품형상을 가진 금형을 장착시킨 후 소성 변형시켜 소정의 패널을 제작하는 작업 방법이다. 즉, 소재(素材)인 철판(Coil)을 프레스 기계와 금형을 이용하여 교축(Drawing)→ 굽힘(Bending)→ 절단(Cutting) 등의 복합적인 과정을 통하여 성형, 제품(Panel)을 생산해내는 것을 말한다.

생산공정은 소재생산공정과 패널생산 공정으로 크게 구분되는데, 소재생산공정에서는 입고된 코일을 가공 전에 세척을 하여 블랭킹(Blanking) 프레스에서 상, 하 금형을 이용하여 코일 형태로 입고된 철판을 필요한 형상대로 잘라내게 된다. 블랭킹 라인이란 자동차 각부에 들어가는 패널을 성형하기 위한 최적형태의 평면철판(Blank)을 금형과 프레스기계를 이용하여 생산하는 라인을 말한다.

hilscher

다음은 프레스 가공라인으로 옮겨지게 된다. 여기서는 프레스기계와 금형을 이용하여 필요한 형상을 만들게 된다. 프레스 기계란 2개 이상의 쌍을 이룬 금형을 사용하여 그들 금형 사이에 가공재인 철판을 놓고 금형을 상하 운동시켜 슬라이드에 의해 가공재에 강한 힘을 가함으로써 성형가공을 하는 기계로, 대개 자동차 제작사는 수천 톤에 이르는 자동이송식프레스(트랜스퍼 프레스)를 이용하게 된다. 이렇게 완성된 각 패널들은 차체공장으로 이송된다.

3) 차체 공정 공정(Body Shop)
차체조립공장은 말 그대로 프레스 가공을 통하여 만들어진 자동차 각 부분의 패널들을 조립, 용접하여 차의 모양을 만들어 내는 곳이다. 차체조립은 공정 면에서 보면 자동차 조립공장에서 가정 정밀도가 요구되는 공정으로 주요설비의 대부분이 전용기이기 때문에 모델변경 시에는 설비의 대부분은 새로운 설비로 바뀌게 된다. 차체조립작업은 용접작업, 실러(Sealer)작업, 메탈휘니쉬 작업, 납땜작업, 볼트작업, 헤밍(Hemming)작업 등으로 구분되어 실시된다. 용접작업에는 점 용접(Spot Welding), 탄산가스 아크용접(CO2), 브레이징용접(알곤용접) 등이 있는데, 이 가운데 점 용접은 차체 조립과정에서 가장 많이 이용되고 있다.

차체조립공장에서 하는 작업의 중요성은 차의 형상, 즉 차의 스타일을 최초로 형성하는 곳이라는 점 외에도 차체조립을 튼튼하게 함으로써 안전성을 확보한다는 점 등을 들 수 있다. 차체조립은 크게 다음과 같은 공정으로 구성된다.

_ 바디를 기초로 하는 플로어 메인 공정

_ 차체의 벽면 주요 부품인 바디 사이드 공정

_ 기초가 되는 플로어에 벽면인 사이드, 루프, 리어 패널 등을 붙이는 메인 바디공정

_ 메인 공정에 공급되는 중간 조립품을 조립하는 메인 서브공정

_ 메인 바디에 도어, 후드를 붙이는 메탈 라인 공정

_ 메탈라인에 공급하는 도어, 후드 등의 부품을 조립하는 메탈 서브공정

4) 도장 공정
도장공장에서 차체의 외관도장은 1차 전착도장, 2차 중도도장, 3층 상도도장으로 3단계 공정을 거쳐서 이루어진다. 이러한 공정은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

첫째, 양산방식으로 설비 장비율이 높다.

둘째, 양산품으로서 형상이 비교적 크고 복잡하며 도색사양도 많다.

셋째, 도막의 요구성능은 방청성, 외관성, 내구성 등 대단히 엄격하다.

– 10년 이상의 사욕기간의 내구성을 유지하여야 한다.

– 겨울철 눈이 내리는 지역에서는 염화칼슘에 의한 외판부식 방지가 요구된다.

– 자외선에 의한 도막결합의 파괴

– 인접차의 도어 개폐시 손상

– 낙석. 화물에 의한 손상 및 새똥, 산성비 등 화학물질에 의한 변색 등 다양한 사용조건에 견디는 품질을 확보 하여야 한다.

그 이외에도 도장공정관리의 주요 이슈를 정리하면 다음과 같다.

– 실시간 불량내역 파악 및 신속한 대응 문제

– 다양한 품질정보를 통계적으로 분석 처리

– 설비별, 공정별, 현재 상태에 대한 정확한 정보 수집 필요

– 차체공장과 조립(의장)공장의 생산 차종을 포함한 생산정보 공유 분석(유연한 생산관리 필요)

5) 조립(의장) 공정 공정(Assembly Shop)
차량의 조립 공정은 도장된 차체에 내장, 계기판, 시트, 유리 등 실내_외 의장 부품을 장착하고 엔진, 트랜스미션, 차축 등의 유니트를 조립하며 전장부품과 배선, 배관 작업을 하여 차량으로서 완성하고 품질 확인을 하여 상품으로서 마무리를 하는 최종 공정이다.

차량 조립은 노동집약적 공정이며 물류관리가 대단히 중요한 공정이다. 또 부품 메이커와 밀접하게 관련 되어 있고, 전 부품의 품질확인공정이 되며 전용설비도 적다.

모델 체인지가 있어도 대폭적인 설비 변경은 없고 타 공정에 비해 자동화 비율도 가장 작다.

이러한 조립 공정은 컨베이어 위에서 각종 작업을 하며 여기에는 메인 라인과 부속되는 서브 라인이 있고, 세부 공정은 PBS(Painted Body Storage)통해 내외장 공정, 샤시 등의 관련부품 조립공정, 최종 조립공정, 테스트공정을 거쳐 완성차로서 출고된다. 조립공장의 구성을 흐름방식으로 살펴보면 다음과 같다.

① PBS 설비
도장된 바디는 컨베이어에 이송되기 전 PBS라고 하는 임시저장소에서 일단 저장되며, PBS에 저장된 바디는 전산화된 차량생산계획에 의해 최적투입순서로 조립라인에 투입된다. 저장 방법으로는 바디를 행거(Hanger)에 걸어서 오버 헤드 콘베이어 (Over Head Conveyer)로 이송하는 방법과 대차에 실어 플로어 콘베이어(Floor Conveyer)로 이송하는 방법이 있다.

② 내외장 공정(TRIM LINE)
주로 배선작업, 천장작업, 계기판부착, 엔진룸 내의 부품부착 등을 조립한다.

③ 샤시 공정 공정(CHASSIS LINE)
자동차의 심장인 엔진과 엑슬, 머플러 그밖에 현가장치 등을 장착된다.

④ 최종조립 공정 공정(FINAL LINE)
이곳에서는 거의 완전한 형태로서의 자동차의 면모를 갖춘다. 타이어를 달고 유리를 달고 내장트림, 램프류 등이 모두 여기서 장착된다. 또한, 모든 조립이 끝나면 브레이크 오일, 냉각수, 엔진오일, 가솔린 등을 주입하여 주행 상태로 마무리를 짓는다.

이상과 같은 내외장, 샤시, 최종 조립 시에 부착되는 부품은 자동차 제작사의 라인 운영, 공장 레이아웃에 따라 부품이 부착되는 공정이 달라지기도 있다.

아이씨엔 매거진 2009년 06월호

추천 기술기고문


추천 뉴스

국회융합혁신 경제포럼 김정태의원(왼쪽)과 슈나이더 일렉트릭 코리아 김경록대표(오른쪽)가 수상 후 사진촬영을 하고 있다

슈나이더 일렉트릭 김경록 대표, 2017 4차 산업혁명 경영대상 수상

김경록 대표, 에코스트럭처 성공적 도입을 통한 4차 산업혁명의 새로운 비전 제시 인정 받아 슈나이더 일렉트릭 ...

사물인터넷 이미지 internet of things

세계 사물인터넷(IoT) 시장, 2021년 1조 4천억 달러 전망

IDC의 최근 연구보고서(Worldwide Semiannual Internet of Things Spending Guide)에 따르면, 올해 전세계 사물인터넷(IoT) 지출 규모가 ...

답글 남기기

이메일은 공개되지 않습니다. 필수 입력창은 * 로 표시되어 있습니다.

hilscher