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성공사례

RFID와 무선시스템을 통한 식품 자재창고 식별 솔루션 구축

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터크 RFID및 무선통신 시스템으로 실시간 생산 모니터링 및 물류, 유통기한 관리까지 구현하다!

터크 RFID 및 무선통신 시스템;
실시간 생산 모니터링 및 물류, 유통기한 관리까지

최근 RFID기술은 전세계적으로 물류 및 창고관리 뿐만 아니라 생산라인에도 널리 적용되고 있다. 특히, 중국 기업들은 원자재 처리, 생산, 저장 및 운송에 RFID 기술을 사용해 보다 효율적인 프로세스를 구축하는데 많은 노력과 투자를 하고 있다. 이를 통해 식품업계에서 중국기업의 입지가 높아지고 있다.

터크 RFID및 무선통신 시스템으로 실시간 생산 모니터링 및 물류, 유통기한 관리까지 구현하다!

업계에서 유명한 중국의 한 회사는 창고 관리에 신뢰성있는 비용 절감 기술을 필요로 했다. 이에, 터크의 RFID 기술로 원자재 운송의 추적 및 관리를 수행하는 실시간 자재 관리 시스템을 구현했다. 이 시스템은 자재창고 데이터 목록을 확인하고 각 팔레트를 재고로 지정한 뒤, RFID 읽기/쓰기 헤드 (안테나)를 통해 팔레트에 부착된 데이터 캐리어로 데이터를 기록하는 방식으로 구성된다. PLC는 창고 내에 팔레트의 위치를 자동으로 지정하고 해당 위치에 자재가 보관되도록 지게차를 안내한다. 이 때 사용되는 지게차에는 읽기/쓰기 헤드 (안테나)가 설치되어 자재 및 제품의 위치 및 정보를 중앙 관제 시스템에 저장한다.

터크의 IP67 등급 RFID 모듈 BL ident와 BL67 필드버스 게이트웨이를 선택해,<br />지게차에 이 제품들을 설치하여 건조하거나 습한 환경 모두에서 작동이 가능하도록 구현했다.

높은 가용성을 위해 시스템은 전체 데이터가 중앙 관제 시스템과 분산데이터로 이중화되었고, 출고시에는 선입선출법을 적용했다. 시스템은 생산 작업에 따라 자재가 정확한 생산 라인으로 이동되도록 지게차를 안내한다. 운송 도중 지게차의 읽기/쓰기 헤드는 팔레트의 데이터 캐리어를 확인해 자재 필요 여부를 확인한다. 오류 발생 시, 시스템은 알람을 내보내고 자재를 채우기 위해 취해야 할 조치를 자동으로 표시한다.

팔레트 적재제품을 한번에 리딩하는 RFID 기술

팔레트에 이미 RFID 태그가 설치되어 있으므로 다량의 제품에 대한 정밀한 디지털 관리가 매우 간단하다. 이제 작업자가 수많은 바코드 라벨을 미리 인쇄하여 팔레트에 붙이고 바코드 스캐너로 스캔 할 필요 없이 태그형 팔레트를 통해 이 모든 작업을 한 번의 읽기/쓰기 과정에서 완료할 수 있다. RFID 태그는 표면의 스크래치나 얼룩이 영향을 주지 않기 때문에 까다로운 물류 환경에도 적용이 가능하고, 재활용 역시 가능하다. 태그는 바코드 라벨과 달리 우천 시에도 사용할 수 있고, 특정 태그의 UID 정보는 자재 트래킹 정밀도를 향상시킬 수 있다.

습도가 높은 환경에서 생산되는 글루탐산 나트륨은 분말 원료를 별도로 보관해야 하기 때문에 이 시스템은 습한 환경뿐만 아니라 건조하고 먼지가 많은 환경에서도 완벽하게 작동할 수 있어야 했다. 고객은 이러한 이유로 터크의 IP67 등급 RFID 모듈 BL ident와 BL67 필드버스 게이트웨이를 선택하였고, 지게차에 이 제품들을 설치하여 건조하거나 습한 환경 모두에서 작동이 가능하도록 구현했다. BL ident 읽기/쓰기 헤드는 운송 중에도 데이터의 읽기 및 쓰기가 가능하므로 지게차에 장착하여 사용할 수 있었다.

팔레트에 이미 RFID 태그가 설치되어 있으므로 다량의 제품에 대한 정밀한 디지털 관리가 매우 간단하다.

무선통신 시스템으로, 움직이는 지게차 게이트웨이의 데이터를 취합하다!

이 시스템 구현의 가장 큰 과제는 지게차의 게이트웨이를 중앙 관제 시스템으로 연결하는 것이었다. 지게차가 계속해서 움직이기 때문에 케이블로 연결하는 것은 불가능했고, 여러 번의 논의와 테스트를 거쳐, 터크는 프로그래밍 가능한 게이트웨이와 제어 레벨의 통신이 가능한 무선 이더넷 네트워크 솔루션을 제안했다. 이 솔루션으로 고객은 생산 시스템의 전체 물류관리 및 제품 유통기한 관리를 실시간으로 구현했다.

프로젝트 담당자는 “터크의 읽기/쓰기 헤드의 외형이 근접센서와 동일해서 사용이 용이하고, 설치가 쉬었습니다. 0~ 200mm의 작동거리는 어플리케이션 요구사항을 만족시켰고, 터크는 견고한 하우징의 RFID 시스템과 함께 50미터 길이의 조립 가능한 연결 케이블을 함께 제공하여 열악한 환경 조건에서도 안정적인 데이터 전송을 보장하였습니다. 또한 무선 네트워크는 게이트웨이와 네트워크 노드만으로 간단히 구현하였습니다.”라고 전하며 터크의 BL Ident 시스템의 장점을 요약했다. [제공. 터크코리아 www.turck.com]

아이씨엔 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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사람과 로봇의 콜라보레이션

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B&R 인간-로봇 콜라보페이션

인간과 로봇이 서로 손잡고 완벽한 조화를 이루며 협력하는 것은 인간의 오랜 꿈 중 하나이다. 인간의 세밀한 운동 기능과 경험으로부터 학습하는 능력은 유연성 측면에서 인간에게 우세한 반면에, 로봇은 꾸준한 품질과 반복성으로 지루하고 힘든 작업을 다루는 능력이 있다. 양쪽 세계의 장점을 조합한다면 기존 프로세스를 최적화하거나 전혀 새로운 프로세스를 탄생시키는 데 도움이 될 수 있다. EngRoTec는 자동차 뒷문 조립을 보여주는 그의 데모 셀(demo cell)에서 중(重)부하 로봇의 어려운 환경 하에서도 인간-로봇 협력(humanrobot collaboration: HRC)이 단순한 희망사항을 넘어서 훨씬 더 중요하다는 것을 입증한다.

B&R 인간-로봇 콜라보레이션

그림 1. 뒷문 문짝은 모든 공차를 감안하는 다중 센서 시스템에 의해 측정된다. 위치가 계산되고 그에 따라 로봇이 조정된다.

지금 이 장면은 보기만해도 인상적이다.

길이가 2.7미터에 달하고 최대 용량이 220킬로그램인 로봇이 자동차의 뒷문 문짝 전체를 장착 치구로 운반하고 있고, 그러는 동안 EngRoTec 엔지니어인 Sebastian Filk는 그의 워크스테이션의 경계를 표시하는 적색 LED 스트립 뒤에서 이것을 바라보고 있다. 만약 그가 경계선을 넘어서 발걸음을 옮긴다면, 로봇은 그의 인간 조작자가 위험에 빠지지 않도록 수밀리 초 이내에 작동을 정지하거나 충분히 감소된 속도로 작업을 지속할 것이다. Filk의 “강철로 만들어진 작업 동료”가 정지하면, 전등은 즉시 녹색으로 바뀌고 그는 안전하게 진입할 수 있다. 조작자는 두 개의 경첩을 고정시킨 후 다시 그 구역을 벗어나서 작업 프로세스를 마치도록 터미널 옆에 있는 버튼을 누른다. 그러면 로봇은 미리 조립된 문짝을 차체로 옮기고 레이저에 의해 유도되는 정밀도로 문짝을 제자리에 위치시킨다. 다시 한 번 녹색 전등이 켜져 작업물이 제자리에 배치되었고 안전하게 현장에 진입할 수 있음을 Filk에게 알려준다. 그가 문짝을 차체에 나사로 조일 때, 컨트롤러는 이미 바쁘게 ERP 시스템에 품질 데이터를 전송하고 다음 작업물을 요청한다. Industry 4.0에 의해 구상되는 가까운 장래에, 이러한 종류의 친밀한 팀워크는 머지 않아 정상적인 모습이 될 것이다.

로봇은 이제 서비스 제공자

집안 일 도우미와 보건 의료 서비스 로봇이 신문 헤드라인을 장식한지는 꽤 오래되었다. 직접적인 인간-로봇 협력은 작은 부품의 조립과 취급에 상당히 적합하다. 로봇은 머리 위 높은 곳의 작업이나 인간 공학적으로 바람직하지 않은 위치에서 작업을 수행해야 하는 작업자들에게는 환영할만한 업무 경감을 제공해준다. 이러한 유형의 적용에는 이동되는 질량이 작고 구동 장치가 인간에게 위험을 가져오지 않은 만큼 낮은 속도와 힘으로 움직이는 경량 로봇들이 관련된다.

중부하 로봇의 세계에서는 상황이 상당히 다르다. 안전 셀 내에서 작업하는 수백 대의 로봇이 자동차 차체 전체를 함께 용접하는 자동차 제조 분야에는 수 많은 적용 사례가 있다. “대부분의 적용 사례는 지금 이러한 조건 하에서 자동화될 수 있습니다.” EngRoTec 상무 이사 Marc Burzlaff는 설명한다. “장래의 관건은 사람을 프로세스에 포함시키고 로봇의 장점과 함께 인간의 지능을 조합하는 것입니다.” 결과는 보다 효과적이고 유연한 생산 프로세스와 조작자를 위해 향상된 작업 조건이 될 것이다. “Industry 4.0과 대량 맞춤화의 도래와 함께, 이러한 장점은 더 큰 의미를 갖게 될 것입니다.” Burzlaff는 말한다.

높은 안전도가 요구되는 중부하 로봇

동일한 물리적 공간에서 인간과 로봇이 일하고 움직이는 상황에서, 둘 사이의 접촉은 불가피하고 경우에 따라 의도적일 수 있다. 부상 위험성이 높기 때문에 조작자의 안전은 1차적인 고려사항이 된다. 이를 수행함에 있어서 적용 가능한 지침은 표준 DIN EN ISO 10218 및 ISO/TS 15066에서 찾아볼 수 있다. 특정 작업에 대해 요구되는 안전 이격거리를 최대 이동 속도 및 작업 공간 감시 요건과 함께 도출할 수 있다. 사용되는 안전 기술에 대한 요구는 상응하는 수준으로 높다.

그림 2. openROBOTICS, B&R 제어와 모션 기술, openSAFETY 광 커튼 및 SafeROBOTICS 기술 패키지를 조합하면 250 밀리 초의 안전 응답 시간이 달성된다.

그림 2. openROBOTICS, B&R 제어와 모션 기술, openSAFETY 광 커튼 및 SafeROBOTICS 기술 패키지를 조합하면 250 밀리 초의 안전 응답 시간이 달성된다.

Burzlaff는 자동차 업계에서 다수의 HRC 프로젝트를 수행해왔기 때문에 전체 안전 사슬의 응답 시간은 HRC 적용의 성공에서 성패를 가름하는 요인이 될 수 있다는 것을 알고 있다. “만약 안전 응답시간을 350에서 400 밀리초 미만으로 확보할 수 있다면 안전 이격거리를 현재의 최첨단 기술과 비교하여 최대 50%까지 줄일 수 있습니다.” 그는 설명한다. 이것은 전체적인 기기 점유 면적을 감소시킨다. 작업자는 짧은 이동거리와 보다 인간 공학적으로 설계된 크스테이션으로부터 편익을 누린다.

종래의 MRC 솔루션은 자체의 제어 시스템을 갖는 표준 로봇과 별도의 셀 제어 장치 및 안전 기술을 기반으로 한다. 시스템들 사이의 수많은 안전 파라미터와 통신의 분산 방식 관리에는 막대한 양의 개발 작업이 요구된다. “그러한 수준의 복잡도에서 500밀리초 미만의 응답 시간을 달성하는 것은 불가능합니다.” Burzlaff는 말한다.

openROBOTICS는 가능성 있어 EngRoTec는 2015년에 로봇의 지원을 받고 공차가 최적화된 뒷문 문짝 장착을 가능하게 하는 AI 로봇 제어 시스템을 개발하였다. 현장에서 입증되고 업계 협회의 승인을 받은 어플리케이션이 새로운 HRC 데모 셀에서 추가로 개발되어 왔다. “당사 고객을 위해 비용 효율적인 방식으로 이러한 시나리오를 실현 가능하도록 하는 것이 우리 잡업의 주요 핵심이었습니다.” Burzlaff는 말한다. “이를 가능하게 하기 위해 우리는 자동화 솔루션을 기본부터 모두 재평가해야 했습니다.”

EngRoTec 엔지니어들은 심층 시장 조사 후에 자유로이 설정 가능한 제어 기술에 의해 보강된 Comau 로봇을 사용하기로 결정하였다. 이 협력의 결과는 openROBOTICS라고 불리며 이러한 유형의 로봇이 전체 시스템에 밀접하게 통합되는 것을 허용한다. “Comau에서 자체의 로봇 제어 장치를 제외시킨 결과 자동화 기술의 복잡성이 현저히 줄어들었습니다. 게다가 제어, 모션 및 안전 기술에 이용된 B&R 기술과 SafeROBOTICS 기술 패키지는 엔지니어링 비용뿐만 아니라 안전 응답 시간을 극적으로 감소시켰습니다.” Comau의 로봇 판매와 마케팅 책임자인 Tobias Daniel은 말한다.

SafeROBOTICS와 함께 표준을 설정하는 B&R

이러한 솔루션은 실제로 시스템 공급자로서 의 B&R의 역할을 강화시킨다. 제어, 모션 및 통합 안전 기술을 자유로이 선택하고 구성할 수 있다. 실시간 이더넷 POWERLINK 및 openSAFETY의 수행과 B&R의 Automation Studio를 이용하여 모든 엔지니어링을 완성할 수 있는 능력은 EngRoTec의 개발자들의 마음을 사로잡았다. B&R은 또한 일련의 기술 패키지를 제공함으로써 그들의 엔지니어링 작업을 지원한다.

B&R 인간-로봇 콜라보페이션

그림 3. 바닥의 LED 스트립은 작업물 경계를 보여주고 언제 진입하는 것이 안전한 지를 표시한다.

그러한 패키지 중 하나인 SafeROBOTICS는 광범위한 상이한 작업을 위해 HRC 어플리케이션을 구현하는 데 이용될 수 있는 여러 가지 중요한 기능을 수행한다. 예를 들어, 복수의 플랜지, 연결부, 감시 및 공구 중심 지점 그리고 공간의 어느 곳에든 배치되는 20개까지의 직육면체나 평면을 동시에 안전 감시하고 실시간으로 재구성하는 것이 가능하다. 구성을 용이하게 하기 위해 이 데이터를 직접 시뮬레이션 툴로부터 적용할 수 있다.

SafeROBOTICS는 또한 로봇의 공구 중심 지점(tool center point: TCP)의 이동을 감시하고 로봇의 안전한 위치 결정, 속도 및 방향을 보장하는 안전 모션 제어 기능도 포함한다. 이러한 기능이 없다면 HRC 어플리케이션은 구현하기 어렵거나 불가능할 것이다.

이들을 이용하면 안전 어플리케이션의 응답 시간이 극적으로 감축될 수 있다. “이 어플리케이션에서 우리들은 레이저 스캐너가 작업물이 위치를 침범한 것을 검출한 때부터 구동 장치가 안전하게 차단될 때까지 안전한 320밀리초의 반응 시간을 달성하였습니다.” B&R 독일의 상무이사인 Markus Sandhofner는 지적한다.

이러한 성과는 추가적으로 EngRoTec의 전문지식으로부터 도움을 받았다. 이 회사는 지능형의 데이터베이스 지원 소프트웨어와 컨트롤러 설계를 통해 많은 하드웨어와 그 밖의 기기의 필요성을 제거할 수 있었다. 높아지는 생산성과 낮아지는 작업 부하 Burzlaff는 특히 감소된 안전 이격거리와 제어 캐비닛 점유 면적에서 고객에 대한 편익을 확인하였다. 극적으로 감소된 공간 요건은 작업자들이 커버해야 할 거리의 측면에서 생산 라인 작업자들에게 현저한 개선을 가져다 준다.

EngRoTec 데모 셀의 경우에 이것은 15% 더 작은 바닥 점유 면적, 40% 줄어든 이동 거리 및 7%의 순환 시간 축소를 의미한다. “만약 더 많은 데이터베이스 기반 작업을 수행하고 openSAFETY 광 커튼을 사용함으로써 하드웨어를 추가로 감축한다면, 응답 시간을 70밀리초 더 줄일 가능성이 있습니다. 이들은 조립 라인에서 인간-로봇 협력을 위한 거대한 진전입니다.” Burzlaff는 자신 있게 말한다. 이러한 기술을 더욱 발전시키는 것이 추구할 가치가 있는 일이라는 것은 감히 확언할 수 있을 것이다.

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오토닉스 자동화 솔루션, 압출성형 전선 제조 공정을 혁신하다

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인쇄공정

전선 제조 공정에서 사용되는 성형법은 ‘압출성형(Extrusion Moulding)’이란 성형법이다. 이는, 원료를 압출성형기에 공급하고 금형에서 밀어내어 일정한 모양의 단면을 가진 연속체로 변환시키는 성형법이다. 다양한 고무 제조 공정 중에서도 현대의 전선 산업은 일상 생활에서부터 특수 산업까지 우리 실생활에서 빼놓고는 이야기할 수 없는 부분이 되었다. 특히, 날이 갈수록 전력망과 통신망 등의 발전에 따라 가정용 전선, 소방용 케이블, 해저케이블, 초고압케이블 등 전선의 종류와 산업에서의 요구는 더욱 많아지고 있는 추세다.

산업용 센서∙제어기기 전문기업 오토닉스는 최근 단순 제조를 넘어서 공장 자동화의 통합 솔루션을 개발 및 제공하는 기업으로 성장했다. 오토닉스는 뛰어난 기술력과 업력, 그리고 다양한 제품들을 통하여 전선 제조공정에 효율적인 자동화 솔루션을 제공한다.

신선 공정 : 로터리 엔코더

신선 공정
전선 제조공정에서의 첫번째 단계는 신선 공정이다. 우리가 흔히 아는 일반적인 전선은 수 많은 구리선 여러 가닥을 꼬아서 하나의 선으로 만들어진 제품이다. 이 작업을 위해 구리 선을 각 케이블의 사이즈에 맞게 늘려주고 배분하는 공정이 필요한데, 이것이 바로 신선 공정이다.
오토닉스의 로터리 엔코더는 이러한 신선 공정에서의 구리선 이동 시 이동 속도를 제어하는데 사용될 수 있다.

연선 공정 : 근접 센서와 펄스메타

연선공정

연선공정


구리선 여러 가닥을 한 개의 선으로 집합, 일정 가닥(수)를 꼬아주는 연선 공정에서 구리선이 권취되는 보빈의 회전 속도 측정을 위한 도그 검출에 로터리 엔코더와 더불어 함께 활용되는 것이 근접센서다. 다양한 사이즈 및 검출거리와 라인업을 갖추고 있는 오토닉스의 근접센서를 활용하여 회전하고 있는 보빈의 날개 부분을 감지하고, 일정한 구간에서 보빈이 멈추도록 하는 위치 센싱의 역할을 수행한다.
이렇게 구리 선이 권취되는 보빈의 회전 수와 속도를 측정하여 한 눈에 알아보기 쉽게 디지털 신호로 출력을 내보내는데 사용되는 것이 고기능 디지털 펄스메타 MP5 시리즈다. 해당 제품은 회전 수와 속도 측정 외에도 주파수, 절대 비율, 통과 시간 등 16가지 동작 모드로 다양한 측정이 가능하며 50kHz의 고속 측정이 가능한 제품으로 빠르게 권취되는 연선 공정에서 각종 속도 및 회전 수 등을 손 쉽고 효과적으로 측정해낼 수 있다.

절연 공정 : 근접 센서와 온도조절기

절연공정

절연공정


그 다음으로는, 구리 선에 피복을 입히는 절연 공정 과정이 진행된다. 절연 공정이란, 전기가 불필요한 부분으로 흐르지 않도록 도체를 부도체로 지지하거나 둘러싸는 과정을 뜻한다. 쉽게 말해서, 연선 과정을 거쳐 여러 가닥으로 감겨진 구리 선에 피복을 입히는 과정을 뜻한다. 이때 사용되는 제품이 원주형 정전 용량형 근접센서 CR 시리즈다. CR 시리즈는 철, 금속, 플라스틱, 물, 돌, 분체 등 유전율을 갖고 있는 물체를 검출하는데 특화된 근접센서로서 레벨 및 위치 제어에 주로 사용된다. 해당 공정에서는, 피복 원료를 압출기에 투입 시 원료 투입량을 검출하며 제어하는 역할에 사용된다.

절연공정2

절연공정2


압출기에 원료가 정상적으로 투입되었다면, 이제는 구리 선에 피복을 입히는 과정에서 원료 가열을 할 차례이다. 플라스틱 제조에 사용 되는 원료인 펠릿(Pellet)이 섭씨 180-190도의 실린더 안에서 분해되고 녹여지게 되는데, 이렇게 액체화가 된 펠릿을 압출기 속 실린더의 스크류가 일정한 속도로 밀어내며 구리 선과 만나게 되어 피복이 입혀지는 것이다.
해당 공정에서 가장 중요한 것은, 피복을 입히기 위해 펠릿을 녹이는 과정에서의 온도를 얼마나 정확하고 정밀하게 제어하느냐이다. 오토닉스의 고기능 PID 온도조절기 TK 시리즈는 50ms의 고속 샘플링과 ±0.3% 표시 정도를 실현해 고정도의 온도 제어를 실현한다. 뿐만 아니라, 가열과 냉각을 동시에 제어하며 자동과 수동 제어 선택이 가능해 정밀함이 요구되는 해당 공정의 온도제어에 최적화 되었다.

냉각/건조 공정 : 압력센서

냉각/건조 공정

냉각/건조 공정


그 다음 공정은 냉각/건조 공정으로써 열에 의해 강도가 약해진 플라스틱을 빠르게 식히며 고체화 시키는 단계다. 압출기를 통해 나온 피복이 입혀진 전선은 일정한 열과 압력을 받았기 때문에 쉽게 변형이 이루어질 염려가 있다. 이와 같은 상황이 발생되지 않도록 순환되는 냉각수를 통해 1차적으로 열을 식히는 작업이 필요하다. 냉각수를 거친 전선은 다음 단계로 수분을 제거하는 에어 분사 건조 과정을 겪게 된다. 이 때 일정한 에어 분사의 압력을 제어하는 것이 디지털 압력센서 PSQ시리즈다.
PSQ 시리즈는 현재 값과 설정 값을 동시에 표시할 수 있는 2단 디스플레이 디지털 압력센서로써, 해당 공정에서 입력 해 놓은 압력 값과 출력되고 있는 현재의 에어 분사 압력 값의 차이가 어느 정도인지 한 눈에 쉽게 알아볼 수 있어 오차를 손 쉽게 제어할 수 있다.

인쇄 및 이동 공정 : 레이저마킹기와 포토센서

인쇄공정

인쇄 공정


전선 제조 공정의 마지막 단계는 인쇄 및 완제품 이송 과정이다. 냉각과 건조 등의 절연 공정을 거친 피복 전선에 오토닉스의 레이저 마킹기 ALF 시리즈를 이용해 규격 및 인증마크, 제조사, 케이블 번호 등 제품의 가장 중요한 정보를 기입하면 이제 완제품으로 태어날 수 있는 모든 준비를 다 갖춘 셈이다.
레이저 마킹기 ALF 시리즈는 플라스틱은 물론 금속 및 비금속 재질에도 마킹이 가능한 제품으로서 블랙마킹이 가능할 뿐만 아니라, 컴팩트한 사이즈로 생산 공정에서도 설치가 용이하다는 장점이 있다.

인쇄 과정을 마친 피복 전선은 다시 한번 권취의 과정을 거친 후 완제품 포장이 되어 이동하게 된다. 이때 컨베이어 벨트 내 이송 시 포토센서를 적용하여 완제품을 검출하거나, 에어 실린더를 이용하여 이송 경로를 변경하는 과정이 진행된다.

이동공정

이동공정


오토닉스의 포토센서는 초소형부터 마이크로형 및 원주형 등 다양한 사이즈와 검출 거리로 컨베이어 벨트 내 포장 및 이송 공정에 적합할 뿐만 아니라, 다양한 검출체의 재질 및 종류에 따라 선택이 가능하기 때문에 공정 환경 및 사용자의 편의에 따라 맞춤형 공정 실현이 가능하다.

이처럼, 하나의 제조 공정에는 거쳐야 할 수 많은 프로세스들이 존재하며 이를 실현하기 위해 다양한 제품들과 솔루션이 요구된다. 기술이 날로 발전하며, 그 수요는 커져감에 따라 전선 산업 및 제조 공정에서의 자동화 기술에 대한 요구 역시 증가할 것이다.

오토닉스는 이러한 자동화의 흐름 속 공정의 첫 시작부터 마지막까지 적용시킬 수 있는 센서, 제어기기 등 다양한 제품 라인업으로 전선 제조 공정 산업을 위한 토탈 솔루션을 제공한다. [제공. 오토닉스 www.autonics.com]

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Lofty prospects – thanks to a digital twin

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The commissioning of the actual machine was also much shorter thanks to virtual commissioning

Responding quickly and flexibly to requirements in the packaging industry is no problem for Tronrud Engineering. Working together with Siemens, the Norwegian machine manufacturer was able to cut the time needed for the programming, design and assembly of a new, extremely flexible, high-speed packaging machine by half.

High in the clouds with a heavenly view of the picturesque Norwegian landscape, it’s easy to let your mind wander. For Olav Tronrud, a flight in his helicopter is more than just a trip from A to B. The CEO of the Norwegian machine builder Tronrud Engineering also sees it as an excellent opportunity for gaining a new perspective. “When I fly, my mindset changes. That’s how I get new ideas,” explains Tronrud. One of these ideas resulted in the world’s fastest packaging machine.

Same size, twice the speed
The new machine helps customers in the packing industry to overcome formidable challenges: shorter time to market, greater flexibility and efficiency, and higher product quality. As a result, the most pressing need is for fast and flexible machines that permit rapid product changeovers. “Development of the new packaging machine began with a demonstration model that was created using NX, Mechatronics Concept Designer (MCD), and the TIA Portal,” says Kjell Erik Meier, Programming Engineer at Tronrud Engineering. This made it possible to put together interdisciplinary project teams from different business units while also expediting development. “By working on the design, mechanical components, and programming simultaneously, we can drastically reduce the time to market. In another project, this approach allowed us to save about 20 percent, or two months,” says Erik Hjertaas, General Manager Packaging Technology at Tronrud Engineering.

It quickly became apparent that the new machine would have to undergo fundamental changes to make it much faster. The goal was to build a machine that could pack 300 flow-wrap bags into boxes per minute, instead of the current industry standard of 160 bags – and to do so without taking up more space than the previous machine versions. A high degree of flexibility was also called for, because the machine had to be able to process bags and boxes of different sizes. Sinamics servo drives and a fail-safe Simatic technology controller from Siemens ultimately made it possible to design a fast, compact machine that can handle different types of packaging.

The commissioning of the actual machine was also much shorter thanks to virtual commissioning

The commissioning of the actual machine was also much shorter thanks to virtual commissioning (@siemens)

The digital twin enables parallelization
Using a digital twin of the new machine, it was possible for designers, engineers, and programmers to work on the same project simultaneously, while constantly exchanging ideas and sharing experiences. This enabled the machine builder to reduce programming time, design effort and assembly time by a total of 50 percent. The commissioning of the actual machine was also shorter thanks to virtual commissioning with NX MCD. Tor Morten Stadum, PLM Manager at Tronrud Engineering, sums up the results of the parallel execution of development steps in an interdisciplinary team: “We shortened the design phase by about ten percent and commissioning by 20 to 25 percent.”

Because the machine and all its components were designed in completely virtual environments, it was possible to use the digital twins to simulate machine and component behavior and test the interoperability of individual components. Collisions occurred only on the computer without causing any actual damage. Other efficiency gains came from the TIA Portal. “It’s fantastic to be able to access visualization, control, and drive technology in the same software environment,” says Kjell Erik Meier, who was responsible for the virtual commissioning of the new machine.

In addition, MindSphere – Siemens’ cloud-based, open IoT operating system – facilitated documentation and data analysis for the Norwegian machine builder. From the machine data, a digital twin for performance is created, from which new knowledge can be gained and used to further optimize the machines and initiate predictive maintenance activities. Now the company can offer these maintenance activities to its customers as a new service. According to Tronrud, his company will continue to focus on new opportunities for enhancing its competitiveness. “Digitalization is a tremendous opportunity. The important thing is not to be afraid of challenges, but to take full advantage of the opportunity it gives us to create added value.”

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