전세계에 걸쳐, 자동차 메이커들은 가능한 한 신속하고 비용효율적으로 가장 혁신적 신차를 시장에 출시하여야 하는 과제에 직면하고 있다. VW에서는, 새로운 WLAN 기능을 겸비한 Siemens의 팔레트 자동 입출 솔루션을 도입함으로써, 두 가지 차량 모델의 동시 생산이 가능하도록 기존 생산라인을 용도변경 할 수 있었다.
자동차 혼합 생산 플랜트에서 섀시 조립용 팔레트는 공간 제약의 극복과 사이클 타임 단축이 요구된다. 이를 위해 VW Wolfsburg의 계열사 Auto 5000은 혁신적인 컨셉을 채택하였다. 바로, Siemens가 설계한 역동적인 전자동 입출 시스템으로 치밀한 타임프레임 내에서 실행된다. 다음은 독일 Wolfsburg 소재 폭스바겐(VW)사의 새시 조립용 자동 팔레트 입출 시스템 구축에서의 성공사례이다.
Auto 5000은 독일 Wolfsburg에 위치한 폭스바겐(VW)사의 플랜트에서 Touran 소형 밴을 제작하는 업체로, 독일의 성공사례로 꼽을 수 있다. 이 VW 계열사는 5,000명의 비고용 자동차 업계의 노동력을 산업현장으로 재 투입하는 데 공헌한 혁신적인 고용 컨셉을 개발해냈다.
플랜트 경영진은 이제 Auto 5000이 자사의 Wolfsburg 시설에서 신모델을 제작한다고 명시하였으며, 이는 기존의 생산 시설이 Touran과 더불어 신모델에도 사용됨을 의미한다. 최초 모델이 2007년 말에 양산될 예정으로, 플랜트 생산설비 전체를 재구성하는 데 소요되는 시간은 단 3개월에 불과하다.
목표: 컴팩트한 고속 입출 시스템
두 가지 모델 생산을 병행하기 위해, Hall 8의 섀시 조립 라인이 순식간에 재설계되었다. 주기시간 내에 하부차체를 조립하기 위해 두 가지 유형의 프레임을 제작한 것이 변경의 핵심이다. 이로 인해 발생하는 공간 제약의 문제점이란, 완충 및 대기 역할을 하는 버퍼라인을 포함한 종래의 솔루션이 불가능하다는 것을 의미했다.
Siemens는 3개의 스토리지 레벨을 갖춘 완전 자동화된 2-열 팔레트 입출 시스템 구축을 목표로 했다. 이 시스템은 랜덤 방식으로 팔레트를 입고하고, 적시에 이를 다시 해당 조립 공정에 투입하기 위해 종축 이송라인을 갖춘 2대의 랙 피더(rack feeder)를 사용한다.
생산 작업은 플랜트 전반을 대상으로 한 생산 제어 공장정보시스템(FIS; Factory Information System)을 써서 실시간(Real Timea)으로 발주된다. Siemens 시스템은 요청된 팔레트를 제공하는데, 이 경우 팔레트는 34개의 조립 사이클을 통해 각각 1.1m(분)의 순환주기로 공급된다.
팔레트들은 연속되는 사이클의 일부로써 취급된다. 일단 조립부가 팔레트에서 내려지고 나면, 해당 팔레트는 결합 스테이션에서 빠져 나와 랙 시스템상의 이송지점으로 반송된다. 여기서, 각 팔레트는 랙 피더에 의해 수집된다. 피더는 36개의 내부 스토리지 베이 중 하나에 팔레트를 입고하며, 해당 팔레트는 다음 번 입출까지 여기서 대기하게 된다. 유지보수를 필요로 하는 팔레트들은 2개의 송출지점 중 한 곳으로 이송된다.
이 시스템은 현재 1년 간 가동 중에 있으며, Touran 생산을 통해 성공적으로 입증되었을 뿐만 아니라, 혼합 조립라인으로도 필드 테스트를 통과했다.
Profinet과 함께 신뢰성 있는 통신
VW의 입장에서 최우선 과제는 팔레트 입출 제어 시스템과 랙 피더들 간의 신뢰성 있는 통신을 안정적으로 확보하는 일이었다. 또 다른 요구 조건은 팔레트 입출 시스템 고장이 곧바로 생산 중단결과를 초래하는 점을 감안하여, 시스템 가용성을 극대화하는 것이었다. 때문에, VW 경영진은 다른 고려의 대상 없이 오직 Profinet 통신 버스만을 기존의 검증된 컴포넌트들과 연동하여 투입하기로 했다.
일체의 Siemens 솔루션만이 짧은 프로젝트 수행기간 내에 신뢰성 있는 시스템을 구축할 수 있는 유일한 방안이었다. 메인 컨트롤러로 기능하는 SIMATIC S7-400은 Profinet을 경유하여, SCALANCE WLAN 테크놀로지를 사용한 SIMATIC S7-300 랙 컨트롤러들과 통신한다. 새로운 SINAMICS S120 드라이브 및 SIMODRIVE 1FT6 서보 제품들은 역동적인 동작을 제어한다.
폭스바겐 특수 생산기술 프로젝트 담당자 외르그 드렉슬러(Jörg Drexler)씨는 “상당히 혁신적이며 역동적이면서도, 전적으로 신뢰할 수 있는 물류 시스템에 매우 만족하고 있다”고 말했다.
최상의 신뢰성을 갖춘 WLAN
이 팔레트 입출 시스템은 또한 무선용 동축 케이블(R-Coax Cable)을 사용한 WLAN 통신 사양을 갖추고 있다. 이러한 설계 컨셉은, VW Emden 사업장의 Passat 생산에서 이미 성공적으로 검증된 것으로, 최적의 무선 연결을 보장한다. 전송 경로가 동축 케이블(R-Coax Cable) 주변의 엄격히 정의된 공간에만 한정되기 때문에 무선 환경에서 가장 큰 문제로 지적되어 왔던 주변환경에서의 노이즈와 같은 무선에서의 “공해”를 획기적으로 감소된다. 또한 2.75 GHz에 비해 보다 강력한 5 GHz 테크놀로지가 적용되어, 전파간섭에 대한 내성을 더욱 높였다.
해당 시스템은 표준 송/수신 통신 명령을 써서 손쉽게 프로그램 할 수 있다. 무선 통신을 위한 추가 보강이나 개조가 불필요하다. “이로써 시스템 투명성이 프로그래머에게 완벽하게 보장되는데, 이 말은 프로그래머들이 표준화된 시스템 내에서 작업할 수 있게 되었음을 의한다.” VW Wolfsburg 전기 기획 및 플랜트 엔지니어링 사업부 소속 전기 엔지니어인 크리스티안 란트(Christian Land)씨의 설명이다.
일단 시스템이 혼합 모델 생산용으로 사용되면, 데이터 추적과 시스템 투명성이 그 어느 때보다 더 중요하다. SIMATIC Multi Panel MP370은 해당 시스템의 여러 지점에 도킹 가능한 모바일 패널을 장착하고 있어, 시스템을 전체적으로 즉시 파악할 수 있다.
< 자료제공 : Siemens 자동화사업부>
WLAN을 통한 Profinet으로 효율적 통신 시스템 구축
다음 구성은 Profinet 기반의 통신이 모바일 어플리케이션을 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게 처리하는가를 보여주는 사례이다.
① 해당 컨트롤은 모바일 운영자 패널을 사용하여 작동 및 설정되며, 이는 다양한 지점뿐만 아니라 컨트롤 저장 및 회수기능을 지닌 SIMATIC MP 370 멀티패널 2대와도 도킹될 수 있다.
② SIMATIC S7-400은 부하 컨트롤러 역할을 담당하며, 공장 전체에 걸쳐 생산 컨트롤과 통신한다.
③ 이때 통신은, 정의된 무선 대역을 갖춘 무선통신용 동축 케이블(R-Coax Cable)을 사용하는 무선 SCALANCE WLAN 액세스 포인트를 통하여 실행된다. 이는 다른 무선 네트워크와의 충돌을 방지한다.
④ 모션 명령을 비롯한 다른 모든 컨트롤 데이터의 전송은 SIMATIC S7-400 컨트롤 및 SCALANCE 클라이언트와 데이터를 주고받으며 이루어진다.
⑤ 해당 컨트롤 시스템은 동일하게 구성된 두 개의 하이베이(high-bay) 운영자 패널들로 이루어진다. 이는 Profinet과의 호환성을 겸비한 S7-300, SINAMICS 컨버터 및 ET 200S 주변장치 인터페이스 등을 사용하는 한편, 이들 모두가 Profinet 버스와 연결되어 있다.
아이씨엔 매거진 2007년 09월호
Profinet과 WLAN이 새시 조립라인의 팔레트 시스템을 혁신시키다
