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생산처리 시간을 10시간에서 단 15분으로 단축시킨 로레알(L’Oreal)의 사례 소개
김우겸 기자|kyeom@kidd.co.kr
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생산처리 시간을 10시간에서 단 15분으로 단축시킨 로레알(L’Oreal)의 사례 소개

기사입력 2021-06-30 10:50:07
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생산처리 시간을 10시간에서 단 15분으로 단축시킨 로레알(L’Oreal)의 사례 소개

[산업일보]
화장품 산업의 주요 특징이라면 소량 생산단위 및 극한 경쟁이라고 할 수 있다. 이러한 시장에서 살아남기 위해서는 유연한 생산방식을 활용해 최대의 효율을 얻기 위해 노력해야만 한다. 이를 위해, 우수한 수준의 엔지니어링 기술과 최신식 구동 및 제어방식 등의 도입은 매우 중요한 요인이라고 하겠다.

프랑스 기계제작 전문업체인 SECAD사는 ‘부품의 합을 통해 예상되는 값보다 실제 시스템의 성능이 훨씬 더 큰데, 이는 개별 부품들 간의 상호작용의 결과라며 이번 사례에 대해 언급하고 있다.

프랑스 북부에 위치하고 있는 SECAD사는 화장품 산업이라는 거대한 시장을 위해 끊임없이 더 우수한 기계를 개발해야 할 필요성을 인식해 직접 실천하고 있는 기업이다. SECAD사의 기계 엔지니어인 Kevin Gomes는 최근 보도된 자료에서 ‘모든 새로운 프로젝트에는 새로운 도전과제가 따라오게 마련’이라고 설명한다.

세계 최대 규모의 화장품 회사인 이번 L’Oréal사 프로젝트를 위해, SECAD사는 포장용기에 내용물 충전이나 라벨링 작업 등의 총 6가지 독립 생산라인들을 하나의 단일 생산라인으로 통합시킴으로써, 생산처리 시간의 대폭 절감이라는 새로운 도전과제를 안게 됐다.

화장품 및 의약품의 충전 및 라벨링 작업처럼 비교적 작고 가벼우며 취약한 제품을 취급하려면 전문적인 기계가 필요하다. 전통적인 방식으로는, 한 작업 스테이션에서 다음 작업 스테이션으로 제품을 옮길 때 ‘퍽(puck) 핸들링’이 달린 컨베이어 벨트를 주로 사용해왔는데, 제품 이송기(캐리어)라고도 불리는 퍽(puck)은 제품의 안정성과 최적의 위치를 보장해준다. 얼핏 보면 이러한 전통적인 방식이 가장 합리적이고 경제적인 옵션으로 보이지만, 자세히 보면 문제점도 발견된다.

전통적인 제품 이송방식에서는 모든 작업 스테이션이 컨베이어로 연결되기 때문에 더 큰 설치공간을 필요로 한다. 즉, 각각의 작업 셀과 그를 연결하는 컨베이어는 다양한 프로세스를 용이하게 해주는 표준화된 시스템에 비해 훨씬 더 많은 공간이 필요하게 된다.

더욱이 각 스테이션을 거쳐 이송될 경우, 시스템 간에 퍽(puck)을 모아서 이송시켜주는 장비와 기계가 추가적으로 필요한데, 이렇게 늘어난 기계들의 정비작업을 위해서 유지보수 비용이 추가적으로 또 발생하게 된다.

생산처리 시간을 10시간에서 단 15분으로 단축시킨 로레알(L’Oreal)의 사례 소개


L’Oréal 사의 경우, 시스템들 사이에서 퍽(puck)의 이송작업 완수를 위해 여러 개의 축적 용기가 필요했다. 또한 높은 제품처리량의 달성뿐만 아니라, 서로 상이한 공정 진행시간에서도 연속적인 흐름을 유지하기 위해 수많은 개수의 퍽(puck)이 필요하다는 점은 전통적인 셋업 방식에서 추가로 고려해야 할 요인이었다.

즉, L’Oréal의 기존 공장에서는 총 300개의 퍽(puck)이 필요했지만 새로운 셀에서는 그 개수가 70개로 대폭 줄어들어 (76%의 절감효과) 생산성이 그만큼 향상되는 결과를 가져왔다. 또한 더 이상 축적 용기를 사용할 필요도 없어졌다. 이에 대해 SECAD사는 “시스템에서 퍽(puck)의 개수를 줄이는 것만으로도 상당한 비용 절감효과를 이룰 수 있었습니다.”라고 언급했다.

이러한 긍정적인 효과는 로터리 모터와 리니어 구동 시스템이 결합된 백호프(이하 Beckhoff)의 연장형 이송 시스템(XTS) 덕분에 달성 가능했다. 시스템 내의 모든 캐리지는 이른바 ‘무버’를 통해 개별 제어 되는데, 여기에서 무버란 햅코모션(이하 HepcoMotion)의 스틸 클램프에 장착된 전자 구동요소들로 이루어진 제품을 뜻한다.

이는 해당 전자 부품들이 장착될 또 다른 HepcoMotion 제품인 스틸 트랙에 완벽하게 들어맞게 된다. XTS의 개별 무버는 독립적으로 제어가 되므로, 비동기 작업 프로세스를 고속의 단일 생산라인으로 통합하는 것이 가능했다. 또한, 소프트웨어를 통한 무버의 독립제어 기능은 단시간 내에 작업 스테이션의 추가 및 제품형태의 변경도 가능하게 해준다.

XTS 제품을 통해, SECAD사는 40m/s2의 가속으로 최대 4m/s의 속도를 달성할 수 있게 됐다. 또한 XTS 시스템과 HepcoMotion의 GFX 1-Trak Lite 시스템을 통합시켜, 매일 8시간씩 주6일간 가동시킬 경우 페이로드 800g인 시스템의 수명을 5년 이상으로 보장해 주었다.

생산처리 시간을 10시간에서 단 15분으로 단축시킨 로레알(L’Oreal)의 사례 소개
완전 모듈형인 GFX 시스템은 클로소이드 곡선의 트랙섹션과 하부 스틸 구조물로 이루어진다. 클로소이드 세그먼트는 무버가 시스템 내에서 180°로 회전하며 통과할 때 최적의 경로를 제공해준다. 본 시스템은 정밀 연마급 슬라이드와 함께 곡선구간에서도 매우 우수한 정밀도로 제로(zero) 플레이를 보장해주는 HepcoMotion의 특허품인 베어링 3개 구성의 경량형 무버를 사용했다.

높은 정밀도로 짝을 맞추어 구성된 직선 및 곡선 트랙섹션은 GFX와 같은 HepcoMotion의 트랙 시스템들을 타 경쟁사보다 훨씬 돋보이게 해주는 핵심 특징이다. 하키 스틱 모양이나 알파벳 ‘J’자 형태는 하나의 트랙에 여러 개의 작업 스테이션을 통합시킬 수 있는 공간절약형 방법이다.

이 시스템은 정지(그만)-시작(start) 운동의 작동방식과 높은 가속도 등으로 인해 시스템에 가해지는 부하와 힘을 수용할 수 있도록 매우 견고한 기계 가이드 시스템을 갖추는 것이 필수적이다. 특히 이번 어플리케이션의 경우에는 가이드 시스템이 셀 안쪽 깊숙이 자리잡고 있으므로 유지보수 작업의 필요성을 최소화시키는 것도 매우 중요했다.

이를 위해 Hepco의 GFX는 시스템에서 발생할 수 있는 베어링의 예압을 수용해주는 조정형 편심 베어링 외에도, 필요에 따라 무버의 용이한 제거 및 교체가 가능한 분리형 슬라이드 섹션을 사용함으로써 최소한의 유지보수 작업을 보장해주었다.

SECAD사는 기존 시스템을 대신해 총 70개의 무버가 사용된 새로운 시스템을 설치하게 됐다. Beckhoff의 리니어 모터 모듈을 시스템에 장착했으며, 각각의 무버에 장착된 마그넷이 동력을 제공하고, 인코더 플래그가 무버의 위치를 모터 모듈로 전달한다. 본 시스템의 경우, 한쪽 면에서만 모든 제품 공정이 진행되므로, 나머지 면에 작업 공정을 추가할 수도 있다.

마지막으로, ‘Beckhoff XTS 시스템과 Hepco GFX의 완벽한 결합으로, 실질적인 생산 처리량 증가뿐만 아니라 높은 유연성 및 저소음의 생산시스템을 구축하자는 목표를 충분히 달성할 수 있었습니다’라고 SECAD사의 프로젝트 매니저는 자료를 통해 이번 프로젝트를 마감하는 소감을 전했다.

국제산업부 김우겸 기자입니다. 독일과 미국 등지의 산업현안 이슈들을 정확하면서도 신속히 보도하겠습니다.


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