완벽한 음료포장을 위한 방법
머신비전 검사 솔루션 활용 … 결함 여부 탐지
음료 포장 분야의 품질과 보안성을 감시하는 머신비전 검사 솔루션은 즉각적인 투자 수익을 제공하는 효과적인 품질제어 방법이다. 머신비전 검사 솔루션을 활용함으로써 회사 이미지를 높이고, 소매 단계에서 구매를 거부하거나 환불하는 일을 줄이며, 잠재적인 위험으로부터 소비자를 보호하고 위험으로부터 오는 책임을 피할 수 있다.
자료제공 | 메틀러토레도 CI-Vision(www.mt.com/ci-vision)
음료 제조 및 포장 산업은 세계에서도 효율적인 제조 공정으로 손꼽힌다. 현재 즉 미국·유럽·아시아 등 세계 각국에 포진한 대규모 음료업체들 중 대부분이 음료 생산과 포장 현장에 머신비전을 도입하고 있다. 이에 머신비전 검사 솔루션이 음료 업계에 투입되는 일이 점점 많아지고 있는 추세다.
위에서 언급한 지역 내에서 음료를 만든다는 것은 다시 말해 세계에서 가장 큰 음료 시장에 뛰어들었다는 이야기와 일맥상통한다. 오늘날 시장은 전에 없던 품질 표준 생산일정·납기·품질 기준 등에 압력을 가하고 있다. 따라서 소매 업체나 소비자에게 제품이 도달하기 전에 음료의 품질을 완벽히 보장하는 것이 과거 어느 때보다도 중요한 위치에 올라있다. 이에 세계 유수의 음료 제조업체는 자사 생산라인에 머신비전 검사 프로그램을 도입하고 있다.
머신비전 검사 프로그램은 음료 생산과정 전체에 걸쳐 유용하게 쓰인다. 소비자에게 판매할 제품을 검사해 결함 여부를 탐지하고 결함을 방지하는 기능이 생산과정에서도 중요한 역할을 하는 것. 최근 몇 년 동안 소매업체 및 소비자는 ‘허접한’ 포장 품질에 민감해져 있다. 건강에 위협이 될 요소가 늘어나는 것은 물론이고 이를 처리하기 위한 소매 비용 역시 증가하기 때문이다. 하지만 머신비전 검사 프로그램을 제대로 갖추고 그 프로그램이 생산 현장을 관리할 경우에는 이야기가 달라진다. 재작업을 줄일 수 있고, 상품 리콜에서 자유로워 회사를 보호할 수 있으며, 소비자의 신뢰 역시 증가하기 때문이다. 병의 결함으로부터 소비자를 보호하고 혹시나 있을 소송을 미연에 방지하는 것은 물론이다.
오늘날의 음료 시장
음료 산업은 아시아에서도 빠르게 성장하는 분야 중 하나로 손꼽힌다. 2011년에만 하더라도 아시아 전역에 걸쳐 175개의 생산라인이 신설됐다. 하지만 음료 시장에서는 아직까지 자동화 검사 시스템이 익숙찮다. 이에 음료 제조 공정으로 머신비전 검사 시스템을 적용하는 것은 천천히 그러나 꾸준히 성장하고 있다.
머신비전 검사가 음료 제조업체에 있어 왜 중요한지를 알려주는 세 가지 결정요소가 있다. ▲더 빠른 라인 속도와 제품 생산 속도 ▲인건비 상승 ▲품질 표준 증가가 그것이다.
1. 더 빠른 라인 속도와 제품 생산 속도: 지난 10년 간 설치되어왔던 병 음료 라인과 달리 오늘날 병 음료 라인의 표준 생산속도는 분당 720개 정도다. 이를 수동으로 검사하기란 불가능하다.
이처럼 빠른 속도로 계속 생산을 하다 보면 잠재적인 결함이 크게 증가하기도 한다. 예를 들어 병뚜껑을 씌우는 기계의 경우 평균 실패율은 0.5% 정도이며, 이를 8시간 교대로 생산한다고 가정하면 (720×60×8)×0.5% = 1728병의 결함 제품이 발생한다. 이는 여러 소매업체에서 일반적으로 1700병 이상의 결함 제품을 납품받는 것과 같다. 따라서 소매업체의 반품, 업체 이탈, 잠재적으로 소비자의 소송과 그에 따른 법적 피해 등의 결과를 초래할 수 있다.
2. 인건비 상승: 아시아 태평양 지역의 노동자 임금은 최근 2년 동안 105%가량 증가했다. 더불어 세계적으로 훈련을 받은 고급 노동 인력을 찾는 것이 점점 어려워지고 있다. 머신비전 검사는 이를 극복하기 위한 좋은 수단이다. 사람 대신 제품이 품질 기준에 충족하는지 검사해 노동 비용을 절감할 수 있기 때문이다.
3. 품질 표준 증가: 지역 소비자의 의식이 향상됨에 따라 품질 문제를 더욱 명확히 인식하게 됐다. 이를 잘 볼 수 있는 사례가 리콜이다(리콜 비율은 생산의 증가 속도와 비례해 증가한다). 소비자들은 자신이 품질을 인지할 수 있는 유명한 브랜드의 제품을 구매한다. 그래서 음료 제조업계의 상위를 차지하고 있는 회사는 브랜드 이미지 및 품질에 대한 명성을 이어가고자 머신비전 검사 프로그램을 사용하고 있다.
어떤 머신비전 검사 솔루션이 적합한가
최근에는 음료를 병에 담는 공정에서 제품 결함을 100% 탐지하는 것이 필수 요소가 되고 있다. 중대 결함의 대부분은 음료를 병에 담고 뚜껑을 씌우는 과정에서 발생한다. 아래에 설명하는 상황 및 장소는 대부분의 결함이 일어나는 위치임과 동시에 머신비전 검사 솔루션이 음료 포장 라인에서 품질을 보증할 역할을 할 수 있는 곳이다.
음료를 채우는 공정에서의 머신비전 검사 시스템
1. 빈 병 검사: 병의 목과 옆면 그리고 밑면을 검사한다. 두께·물집·오염 여부·구멍 여부·입구나 병 안에 이물질 혹은 파편이 있는지 등을 검사한다.
2. 채우기·씌우기 검사: 뚜껑 여부·위치·기울기·색상·채워진 음료 양·안전장치 온전성 등을 검사한다. 이 중 핵심적한 검사는 ▲뚜껑이 없거나 잘못되었는지 ▲뚜껑이 덜 씌워지지는 않았는지(뚜껑의 높이 측정) ▲뚜껑이 잘못 씌워지지는 않았는지(비스듬히 씌워졌는지) ▲과도하게 씌워지지는 않았는지(비스듬히 씌워지거나 탬퍼 밴드에 손상이 가진 않았는지) ▲탬퍼 밴드가 없거나 손상되지 않았는지 등이 있다.
3. 라벨 검사: 라벨의 존재 여부와 위치 그리고 ID를 확인한다. 이중 라벨, 내용물과 다른 라벨, 주름 감지, 코드 확인 등을 수행한다.
4. 상자 포장 검사: 제품이 제대로 있는지, 배치는 잘 되었는지 여부를 확인한다. 외부 코드와 일치하는지, ID는 맞는지, 포장 장식 등은 잘 되어있는지, 헐겁지는 않은지, 위치는 정확한지 등을 검사한다.
생산라인에 머신비전 검사 솔루션을 구현하는 방법
머신비전 검사 시스템은 음료 포장 분야의 결함을 책임지고 100% 탐지할 수 있는 신뢰성을 자랑한다. 결함을 사전에 감지하고 분석해 결함 제품이 소비자에게 가지 않도록 설계되어있는 것. 머신비전 검사 솔루션을 구성하는 데에는 세 가지 방법이 있다.
1. 스스로 한다(Do It Yourself, DIY)
2. 시스템 통합을 이용한다
3. 머신비전 검사 솔루션 제공업체와 협력한다
제조업체가 머신비전 검사 프로그램을 구현하기로 결정했다면 프로그램을 구현하는 최선의 방법을 결정해야 한다. 모든 머신비전 검사 시스템은 본질적으로 동일한 기능을 수행한다. 하지만 대부분의 사용자에게 설계 및 개발 단계에서 커스터마이제이션(주문 제작) 과정이 필요하다. 몇몇 업체는 한 제품을 여러 분야에 적용할 수 있도록 만든 제품을 제공한다. 반면 머신비전 시스템은 문제 해결 제공자(Solution Provider)가 토털 패키지로 구현했을 때 최적의 성능을 자랑하게 된다. 반면 부품 공급업체가 다재다능한 제품을 싼 가격에 판매한다면 주의를 기울일 필요가 있다. 그 장비를 구입함에 따라 얻은 비용보다 더 큰 지출을 불러올 수 있기 때문이다.
1. 스스로 한다(Do It Yourself, DIY)
숙련된 기술자를 둔 거대 기업은 다양한 공급업체로부터 구입한 부품을 조립해 자사 고유의 솔루션을 만들 수 있다. 하지만 기술을 배우기 까다롭고 업계 표준이 부족하며 제품 개발 및 상용화까지의 시간이 오래 걸리기 때문에 이 방법은 비현실적이다. 생산현장에서 이득을 얻기 위해 만들기 시작한 비전시스템이 오히려 시간과 에너지 그리고 자원 등에 악영향을 미칠 수 있는 것. 뿐만 아니라 대부분의 업체는 스스로 머신비전 솔루션을 제작할 수 있는 전문 지식이 부족하다.
자동영상협회의 시장 분석가인 넬로 조이히(Nello Zeuch)에 따르면, 제품 구성비용은 머신비전 검사 프로그램 구축비용의 3분의 1밖에 차지하지 않는다. 제품 개발에 드는 비용은 개발에 쓰이는 노력과 시간이라는 기회비용을 포함해야 한다. 연구결과에 따르면, 빠르게 변화하는 오늘날의 시장에서 제품 개발이 6개월가량 지연되었을 때의 기회비용은 개발비용을 50%, 제조비를 10% 초과하는 것으로 나타났다.
2. 시스템 통합을 이용한다
많은 제조업체들이 아웃소싱 방식을 선호한다. 시스템 통합 방식을 이용하거나 비전 시스템 전체를 구입하는 것이 스스로 시스템을 제조하는 것보다 위험이 적다는 사실을 알고 있기 때문이다. 시스템 통합 역시 전문 지식이 필요하다. 고객의 상황과 요구를 철저히 검토해 응용프로그램에 특화된 고유의 솔루션을 제공해야 하기 때문이다.
제조업체들이 아웃소싱 방식을 이용하면 핵심 사업에 집중하고 생산성을 유지할 수 있다. 하지만 대부분의 제조업체들은 문제가 발생했을 때 이를 지원하거나 수정하는 데 필요한 사내 서비스를 지원하고 있지 않다. 따라서 시스템을 구축한 뒤에도 추가적인 지원이 필요하다. 이는 비용 증가라는 위험을 내포하고 있다.
3. 머신비전 검사 솔루션 제공업체와 협력한다
미국의 머신비전 검사 전문가에 따르면, 실제로 구현한 머신비전 프로젝트의 90%가 기대를 충족하거나 기대 이상의 결과를 얻는 데 실패했다. 공장의 사정이나 제품 취급 방법이 다르고, 각각 생산라인마다 많은 종류의 제품을 검사해야 하는 등의 문제가 있기 때문이다. 머신비전 검사 솔루션은 제조업체의 다양한 제품 검사 요구에 응답할 수 있는, 정확하고 반복적인 솔루션을 제공해야 한다.
머신비전 검사 솔루션은 잘 설계된 솔루션·강력한 솔루션·턴키 솔루션을 제공한다. 이해하기 쉽고 사용자가 특정 시설 내에서 소유권을 갖게 되는 사용자 인터페이스 소프트웨어를 포함하고 있는 것은 물론이다. 이는 더 높은 교육을 받지 않아도 머신비전 검사 시스템을 사용할 수 있게 하며, 사용자의 실수로 인해 가동이 중지되는 현상과 중지 시간을 최소화한다.
오늘날 머신비전에 사용되는 기술은 지속적으로 발전하고 있으며, 머신비전 검사 솔루션 공급업체는 각각 자사만의 기술을 통해 발전하고 있다. 예를 들어 360° 촬영 기술은 정교한 컴퓨터 소프트웨어와 모든 방향에서 컨테이너를 검사하는 여러 카메라의 합작이다. 머신비전 검사 솔루션 업체는 타의 추종을 불허하는 수준의 검사 정확성·사용자 편의성·속도·다양성·미래와의 유연성 등을 결합했다. 최근 일구어낸 또 다른 발전은 Anti-Vision Circumvention Technology로, 머신비전 검사의 품질관리를 회피하려는 시도를 감지하고 이를 방지하기 위한 기술이다.
DIY와 시스템 통합은 사용자의 기대에 부응하지 않는 일회성 시스템이 될 가능성이 있다. 예를 들어 DIY와 시스템 통합은 작업을 자동으로 전환할 수 있는 기능을 제공하지 않거나 제한을 둘 수도 있다.
머신비전 검사 시스템은 시스템 소유자와 제조업체에게 자동화 작업을 전환하고 이를 수행할 수 있도록 보장한다. 머신비전 검사 시스템 구매자는 타사와의 경쟁력을 유지하기 위해 오늘날 기술 발전의 빠른 흐름에 적응할 수 있는 시스템을 선택해야 한다. 또한 만약 시스템을 구축하기로 결정했다면 구현 과정이 중요하다는 것을 잊지 말아야 한다.
메틀러토레도 CI-Vision 검사 솔루션의 장점
메틀러토레도 CI-Vision의 머신비전 검사 솔루션은 운영 및 유지보수를 간단히 수행할 수 있게 설계되었다. 따라서 사용자는 자사에 맞추어진 고유의 제품을 쉽게 ‘소유’할 수 있다. CI-Vision 시스템을 고객의 요구에 맞추어 설치 및 조정하고 나면 기존 직원이 최소한의 유지·보수만으로도 쉽게 조작·운영할 수 있다.
시스템을 설치·시험·시운전한 이후에 사후 지원이 필요할 경우 CI-Vision은 전 세계에 있는 기술지원센터와 연락망을 구축하고 있어 지원이 용이하다. CI-Vision은 시스템 운영자, 유지 및 보수 직원, 관리 요원 등 여러 직업군의 수준에 맞춘 교육을 진행한다. CI-Vision의 목표는 품질보증 프로그램을 적용한 모든 고객들이 쉽고 편하게 기능을 이용할 수 있도록 돕는 것이다.
CI-Vision은 1979년경부터 다양한 제품과 공정을 검사하는 턴키 비전 검사 솔루션을 제작 및 설치해왔다. 각 고객의 개별적 요구에 맞추어 각 표준 솔루션을 설계한다. 오늘날 수준 낮은 대부분의 머신비전 검사 솔루션이 자동화 작업 전환 기능을 제공하지 않음으로써 특정 작업 전용으로 만든 제품을 지원하지 못하는 것과 대조적이다. 제조업체가 수준 낮은 솔루션 업체의 제품을 구입하려면 라인업이 얼마나 다양한지를 확인해야 한다. 자동화 작업 전환이 불가능한 경우가 태반이기 때문이다.
머신비전 검사 시스템을 구입하려는 업체는 빠르게 변화하는 기술적 흐름 속에 적응하지 못하는 업체를 선택하면 자사 역시 흐름 속에서 도태됨을 인식할 필요가 있다. 따라서 구입을 고려하는 시스템뿐 아니라 시스템을 제공하는 업체까지 평가할 수 있어야 한다.
머신비전 검사 솔루션을 활용한다는 것은 작업을 진행하는 과정에서 결함이 있는 제품을 지속적이고 안정적으로 발견할 수 있음을 의미한다. CI-Vision은 머신비전 기술의 전문가이며 30년 이상에 걸쳐 이 기술을 완성했다. 머신비전 검사 프로그램을 구현하고자 고려하고 있다면 음료 제조 공정에 제공할 솔루션을 찾아낼 수 있는 CI-Vision을 참조하면 된다.
