작업자가 데이터를 수기로 하다 보면 오기와 누락이 생길 수 있으며 서류정리 하는 데에도 많은 시간적 비용이 발생하게 된다. 그러나 무선 SPC 시스템을 도입하면 시간 단축은 물론 페이퍼리스 작업도 가능해 업무의 효율을 높일 수 있다. 머신비전 세미나에서 성신인스트루먼트 박용수 팀장이 발표한 ‘스마트 팩토리를 위한 SPC 시스템 적용과 도입 효과’에 대 강연 내용을 정리했다.

▲ 성신인스트루먼트 박용수 팀장

성신인스트루먼트는 제조현장에서 가장 많이 사용하는 계측기를 판매하는 미쓰토요 한국총판이다. 

요즘 스마트 팩토리라고 해서 여러 가지 솔루션들이 많은데, 성신인스트루먼트는 실시간으로 계측기 데이터 입력을 받아서 측정된 데이터가 합격인지 불합격인지를 통계적 공정관리 기법을 사용해서 모니터링하고, 이상 원인이나 불량 내용들의 제거를 통해 양품을 생산할 수 있도록 하는 무선 SPC 시스템을 제공하고 있다.

무선 SPC 시스템 구성

제조업체에 가보면 품질 검사 성적서라는 게 있다. 대부분은 수기로 하고 있는데, SPC 시스템을 도입하면 이 모든 과정을 쉽고 간편하게 자동화할 수 있다. SPC 시스템은 계측기에 무선 송신기 시스템을 달아서 원거리에서 측정한 데이터가 PC의 수신기를 통해 데이터가 전송되면 실시간 계측 데이터를 원하는 위치에 넣을 수 있도록 구성돼 있다.

시스템 연관 구성을 보면, 먼저 측정 데이터를 무선 입력한다. 그러면 엑셀에 실시간으로 성적서가 작성된다. 다음 단계가 통계적 공정관리 시스템인데, 작업자가 화면에 도면을 띄어놓고 각각 측정 포인트들을 설정한다.

그렇게 하면 각 기준 항목들에 대해서 톨러런스를 갖게 되고 톨러런스를 기준으로 해서 계측기 값이 전송됐을 때 합격이면 초록, 불량이면 빨간색으로 표시된다. 그리고 그것과 연동해서 아래쪽에는 X바 관리도와 히스토그램 등 통계 그래프들이 실시간으로 나타내게 된다.

만약 관리선이 이탈했거나, 주기가 한쪽 방향으로 치우쳤거나 또는 진동하고 있을 때, SPC 통계적 공정관리 기법을 사용해서 이상 원인이 판단되면 그런 부분들을 기록하고 제거를 통해서 프로세서가 안정화 될 수 있게 시스템을 유지할 수 있다.

데이터를 획득하는 방법은 유선이나 무선 둘 다 가능하다. 요즘은 무선 시스템을 많이 권장한다. 그 이유는 과거 현장에서 자주검사대를 구축하다 보면 유선으로 연결하는 계측기의 경우 3개에서 5개만 연결해도 매우 복잡하고 관리하기 어려웠다. 지금은 국내 전파인증을 통해서 국내에서도 유통할 수 있게 미쓰토요에서 허가를 받아 무선 시스템이 가능해졌다. 수신기 하나를 PC에 달고 디지털 타입의 계측기마다 송신기를 달면, 대략 20m 또는 50m 거리에서도 실시간으로 데이터들을 PC로 전송할 수 있다. 사용자가 측정 데이터를 잘 못 입력했거나 사용자 인터페이스가 잘 못되었을 경우에는 취소 기능을 이용해서 방금 보낸 데이터를 프로그램에서 자동으로 삭제할 수도 있다.

성신인스트루먼트는 미쓰토요 한국 총판이지만, 벡트릭스사 제품도 같이 공급하고 있다. 그 이유는 미쓰토요 제품은 가격은 상대적으로 저렴하지만, 미쓰토요 전용 시스템으로만 구성된다는 한계성을 가지고 있다. 반면 벡트릭스사의 RS-232C 범용 무선 SPC 시스템은 에어마이크로미터, 레이저 측정기, 토르크 게이지, 전자저울 등 각종 게이지 및 자동화기기 측정 데이터들을 실시간으로 전송해서 기록할 수 있기 때문이다.

이들 무선 SPC 시스템 하나가 받아들일 수 있는 계측기 수는 100개까지 연결할 수 있다. 99번까지 채널을 할당하는 개념으로 되어 있어 송신기 하나에 캘리퍼스 100개를 연결하거나 마이크로미터 100개를 연결해서 50m 또는 20m 원거리에서 실시간으로 데이터를 모을 수 있다.

무선 SPC 시스템 도입 효과

무선으로 실시간 데이터를 주고받는 가장 중요한 이유는 검사의 효율성을 높이기 위해서다. 작업자가 수기로 직접 데이터를 기록하려다 보면 데이터 오기와 누락이 발생할 수 있고 서류 정리하는 데에도 많은 시간적 비용이 들게 된다. 하지만 무선 SPC 시스템을 도입하면 그런 부분들을 획기적으로 줄일 수 있다.

최근 적용 사례를 보더라도 불량품 유출감소, 리얼타임 판정에 의한 측정 오류 방지 및 검사 효율화로 약 4분의 1 작업시간 단축이라는 효과가 있으며, SPC 프로그램에서 데이터 관리하기 때문에 페이퍼리스 작업이 가능했다. 또한, 무선 SPC 시스템을 통해서 간단하게 성적서를 작성할 수 있고, 다음 단계인 통계적 공정관리도 할 수 있다.

기본적으로 검사 성적서만 실시간으로 데이터 전산화할 경우에는 엑셀에 애드인(Add-In)해서 데이터 영역을 선택하면 된다. 원하는 셀에 간단한 드래그로 입력방향을 설정하고 측정기별 채널 할당 후 데이터 입력 버튼만으로 활성화된 성적서 폼에 자동 입력된다. 그리고 측정기에서 데이터 취소 신호를 보내면 마지막 데이터가 삭제된다.

예를 들어, 엑셀의 데이터 영역에서 마이크로미터는 아래로, 캘리퍼스는 우측으로 설정해놓으면 아랫부분을 눌렀을 때는 마이크로미터 자리에 데이터가 쌓이고 우측을 누르면 캘리퍼스 자리에서 데이터가 쌓이는 방식으로 되어 있다. 이 시스템의 설치 시간은 대략 15분 걸리며, 30분 정도 교육을 받으면 사용할 수 있다.

스마트 팩토리의 궁극적인 목적은 빅데이터를 빨리 분석하고 적용해서 미래 지향적으로 발전해 나가는 데 있기 때문에, 여기서는 계측기 데이터를 전산화하는 방법으로 접근하고 있다. 그것의 가장 기초적인 단계가 성적서 작성법이라고 볼 수 있다.

▲ SPC 시스템 활용 화면 예

다음 단계가 SPC 통계적 공정관리 시스템이다. 현재 측정하고 있는 계측기로는 캘리퍼스, 마이크로미터, 토르크 게이지 등을 사용하고 있는데, 이들 각각의 계측 정보는 통계적 공정관리 프로그램을 통해서 실시간으로 나타난다. 그리고 이 데이터들은 네트워크를 통해서 사무실, 또는 관리실에서 모니터링할 수 있다. 예를 들어 초품검사대에서 A라는 하나의 제품이 여러 곳에서 측정됐을 때 중앙에서 A라는 제품의 측정 데이터를 다 불러들여 불량률은 얼마이고 어떻게 개선했는지, 이런 부분들을 SPC 시스템을 통해 실시간으로 모니터링할 수 있다. 

정리 : 임근난 기자 (fa@hellot.net)