고속 비디오를 통해 생산 작업 최적화하기
정밀도·속도 전문가, 제조·조립 과정을 개선하다
생산 프로세스를 최적화하기 위해서는 두 가지 요소가 부드럽고 원활하게 상호작용해야 한다. 정밀도와 속도가 그 주인공이다. 회사가 사용하지 않는 잠재적인 자원을 활용해 최상의 결과를 끌어내는 것 또한 중요한 요소다. 생산성에 초점을 맞추고 공정을 최적화하면 생산량과 질을 높이는 동시에 생산에 필요한 부가적 요소를 없애 비용을 줄일 수 있다.
자료제공 | Mikrotron(www.mikrotron.de)
독일 노이엔부르크 암 라인에 있는 Rexam Pharma는 고속영상 시스템을 이용해 놀라운 결과를 만들어냈다. MotionBlitz Cube 고속영상 시스템을 활용한 지 6개월 만에 자사의 여러 생산 분야에 25가지 분석작업 및 차후 작업에 최적화된 시스템을 적용하고 있는 것. 현대적이고 효율성 높은 최적화 도구는 평균적으로 일주일에 두 번씩 생산 공정을 분석하고 있다.
이는 Rexam Pharma가 노이엔부르크 공장을 진정한 의미로 ‘통제’할 수 있음을 의미한다.
효과·지속성 잡아라
고속 영상 시퀀스는 인간의 눈으로 확인하기에는 너무나 빠른 움직임을 포착한다. Rexam의 노이엔부르크 공장에서는 주로 초당 500~3000프레임의 영상 시퀀스를 사용함으로써 공장 내부를 통제한다. 예를 들어 그리핀의 움직임 및 관련 밸브의 교체시간을 분석할 때에는 영상 기반 측정을 통해 밸브의 교체시간을 영상 시퀀스의 개별 프레임에 밀리초 단위로 정확하게 표시할 수 있다. 동적인 작업을 정밀하게 분석 및 추적할 수 있으며, 캠 운동 또한 점차적으로 바꿀 수 있다. 시스템은 각 작업을 정확히 구분함으로써 이를 실현한다.
고속 영상을 통해 총 25개의 결과를 얻을 수 있다. 이 분석 작업의 약 80% 가량에서 정밀한 시간 의존적 결과를 도출할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 생산에 쓰이는 기계들이 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 조정할 수 있었다.
노이엔부르크에 있는 Rexam Pharma의 생산 관리자인 마틴 백은 “기계 조작에서부터 공정 최적화 엔지니어까지 오류를 발견한 이가 누구든 간단하게 체인의 움직임을 최적화할 수 있다”고 말했다.
그는 “처음부터 이 기능을 염두에 둔 것은 아니지만, 기대했던 것보다 훨씬 편리하다”며 만족감을 드러냈다.
복잡한 부품도 빠르고 안전하게
노이엔부르크에서도 프라이부르크와 특히 가까운 생산 공장은 Rexam 그룹의 제약 부서 공장이다. 세계 8대 제조공장 중 하나로 손꼽히는 이 공장은 주로 복잡한 개별 부품들을 가지고 조합·개선하는 과정을 거쳐 제품 및 시스템을 제조한다.
이들이 생산하는 제품 중 하나는 고객에게 의학적 처방에 맞는 제품을 제공하는 장치다. 장치 안에는 주머니 크기의 천식환자용 흡입기와 주사량을 조절할 수 있는 인슐린 주사기를 포함하고 있다. 다른 사례로는 고객에게 여러 감미료를 제공할 수 있는 모듈이 있다. 이들 장치는 모두 제품의 품질과 안전을 최우선으로 한다.
경제적 여건으로 인해 생산 및 조립 공정에 쓰이는 기계는 다중 교대 작업에도 원활하게 작동해야 한다. 하지만 어셈블리를 느린 제조공정에서만 사용해온 경우에는 차후 생산 속도를 높였을 때 문제가 발생할 수 있다. 이런 상황에 부딪히게 되면 원인을 찾아내기 어렵다. 따라서 정확하고 신속하게 조립 과정과 사출 과정을 수행할 수 있는 효과적인 방법 및 도구를 찾는 것이 중요하다. 문제가 발생한 원인을 정확히 규명해야 설정을 최적화할 수 있기 때문이다.
이런 제조 및 조립 과정에서 일반 캠코더를 사용한다면 금세 한계에 다다르고 만다. 일반 캠코더를 통해 고속으로 조립과 사출을 검사하기에는 최대 영상 주파수 및 영상 품질을 비롯한 여러 기능이 턱없이 부족하다. 이를 극복하기 위해 Rexam Pharma는 고속영상 시스템을 도입하고자 시장을 물색하고 업체를 모집했다.
세 개의 시스템 공급 업체가 최종 후보자 명단에 올랐다. 동일한 사용 사례를 들어 각자의 고속 비디오 시스템을 시연했다. 각 업체는 실제 구동을 통해 영상 품질 및 해상도 그리고 사용자 편의성 등 여러 중요한 부분들을 장점으로 내세웠다. Rexam Pharma는 실제 사용 사례를 바탕으로 각 회사별 제품을 면밀히 비교했다.
2007년 초, Rexam Pharma는 Mikrotron의 MotionBlitz Cube3를 선택했다. 각 제품들 사이에서도 성능·작은 크기·이동성·모듈식 소프트웨어 아키텍처·사용자 편의성·투자 용의성 등 여러 장점이 두드러졌다. 기계적 신호를 통한 간단한 내부 트리거링 및 외부 제어 기능은 특히 중요한 요소였다.
‘ImageBIZ’라는 이름의 자동 트리거는 매우 빠르고 민감한 센서를 통해 실시간 이미지를 획득할 수 있어 산발적으로 발생하는 이벤트에도 안정적인 기록을 보장한다. 센서는 녹화 영역 내에 있는 어떤 크기 및 위치의 제품이라도 감지해 고감도로 보정한다.
쉬운 조작
Rexam 직원들은 첨단 분석 도구에 빠르게 적응했다. 부가적인 설명이 필요없을 정도로 명확한 운영체제와 ‘Learning by Doing’ 기능 덕이었다. 제품을 처음 사용하면서부터 이런 기능들을 활용해 인상적인 결과를 도출할 수 있었다. 뿐만 아니라 Mikrotron에서는 고급 교육을 통해 이 지식과 경험을 보강했다.
Mikrotron이 세 명의 직원에게 동시에 분석 도구에 대해 교육했다. MotionBlitz Cube를 사용할 때마다 전체 분석절차 및 그 결과를 직원들에게 상세히 설명했다. 제품뿐 아니라 공정 최적화 과정을 통해 고속영상 시스템 및 분석 옵션을 활용하는 방법을 가르쳤다. 교육을 받은 직원들이 다른 직원에게 다시 교육 및 설명을 이어감으로써 지속적인 사내교육을 실천하는 모범사례가 되었다.
생산 서비스 부서에 적용했던 제품 및 교육을 조립 공장의 엔지니어링 부서에 그대로 다시 적용할 수도 있었다. 카메라를 활용한 시스템은 사용하기 쉽고 편리해 직원들이 첨단 분석을 사용하는 데에 대한 거부감이나 공포가 없었다. 응용프로그램 전반에 걸쳐 이들이 습득한 광범위한 지적 기반은 오류 및 장애 발생을 없애기 위한 자극제 역할을 했다. 따라서 품질 및 기능 면에서 더 나은 설계를 실현할 수 있었다.
MotionBlitz Cube가 공장에 처음 도입되던 당시에는 설치 및 적용 분야에서 표준으로 작용했다. 하지만 현재 공장의 기술은 더욱 높은 수준에 도달해있다. 고장을 일으키는 문제와 요인을 일찍 발견함으로써 빠른 생산속도를 실현해야 한다.
따라서 Mikrotron은 기계를 추가적으로 구입할 경우 고객을 찾아가 고속 카메라 및 분석 과정에 쉽게 적용할 수 있도록 돕는다. 고객에게 문제점을 명확히 설명함으로써 초기 단계부터 고객에게 솔루션을 개발해온 개발자로써의 의무를 다한다.
빠른 투자비용 회수
여러 산업이 그렇겠지만, 특히 제약 분야에서는 품질이 회사의 이미지 개선과 성공을 위한 최우선사항이 되고 있다. 노이엔부르크 공장을 포함한 많은 제약회사에서 생산성보다 품질에 우선을 두고 있는 이유이다.
하지만 두 가지 요소는 아주 밀접하게 연관되어있다. 예를 들어 분당 200개의 인슐린 주사기를 만드는 공정에서 문제가 반복적으로 발생하고 있다고 가정하자. 부품 중 일부가 생산 도중 손상을 입어 오작동 및 고장으로 인한 시간 지연을 일으킨다. 문제점을 파악하기 위해 느린 속도로 공정을 시연했을 때는 장치가 완벽하게 작동한다. 하지만 일반적인 생산 속도에서는 오류가 자주 발생한다. 이런 상황에서 고장 원인을 파악하기란 쉬운 일이 아니다.
문제점을 분석해본 결과, 각 부품을 제자리에 정밀하게 배치하지 않았음을 발견할 뿐이었다. 정확하지 못한 배치는 성능 장애와 결함 제품이라는 결과를 낳는다.
반면, 고속영상 도구를 활용함으로써 결함의 원인은 물론 이에 따른 결과 및 대치법까지 명백하게 분석할 수 있었다. 직원들은 매 영상 프레임에 기계의 제어 신호를 동시에 저장함으로써 그리퍼가 몇 밀리초 정도 일찍 열렸다는 것을 발견할 수 있었다. 이를 교정하기 위해 개발자와 고객이 힘을 합쳐 프로그램을 다시 제작하자 즉각 생산 효율이 10%정도 증가했다.
공장에서는 매 시간마다 서로 다른 제품들을 생산한다. 생산하는 제품을 바꿀 때마다 시스템을 중단해야 한다면, 전체 작업시간동안 비용 측면에서 상당한 손실을 초래할 것임이 분명하다.
하지만 Rexam은 MotionBlitz Cube를 도입함으로써 비용 측면에서 엄청난 개선을 이루어냈다. 동시에 품질 측면에서도 상당한 개진을 기록했다. 불량 제품 발생률이 크게 줄어든 것.
뿐만 아니라 Rexam 제품과 함께 작업 공정을 안정적으로 처리할 수 있음을 입증했다. 이 모두가 의약 제조업체의 경쟁력을 위한 중요한 측면이다.
Rexam은 MotionBlitz Cube와 카메라를 통한 비디오 분석 기능을 사용한 지 6개월 만에 25개의 분석작업을 개선했다.
마틴 백은 “이 시스템을 활용하면서 우리가 원래 계획했던 것보다 구매비용 이상의 비용 절감을 2년 이상 빠르게 이루었다”는 말은 결코 과언이 아니다. 마틴은 계속해서 “세계 각지에 분포한 Rexam의 여러 공장에 노이엔부르크 공장의 성공사례를 소개했다”며, “각 공장의 품질 및 산업제조 분야 책임자들이 노이엔부르크 공장 사례에 흥미를 보였다”고 말했다.
