수동에서 자동화로 – 탄소 벨트 슬리팅 업그레이드를 위한 공장의 경로

라벨 인쇄 기술의 이면에는 겉보기에는 눈에 띄지 않지만 중요한 요소인 리본이 있습니다. 리본은 열전사 인쇄의 "잉크"이며, 리본의 슬리팅 품질은 최종 제품의 선명도, 내구성, 그리고 품질을 직접적으로 좌우합니다. 오랫동안 리본 생산에 집중해 온 한 공장에게 자동화로 향하는 이 길은 단순한 기술 혁신을 넘어 효율성, 품질, 그리고 경쟁력 측면에서의 자기혁신이기도 합니다.

1. 과거의 문제점: 전통적인 수동 슬리팅의 어려움

몇 년 전만 해도 공장의 슬리팅 작업장은 상황이 달랐습니다. 거대한 마스터 코일이 슬리팅 머신 위에 세워져 있었고, 숙련된 마스터 몇 명이 기계가 굉음을 내며 돌아가는 동안 빠르게 돌아가는 블레이드를 뚫어져라 쳐다보고 있었습니다. 그들의 업무는 적재, 정렬, 장력 조절, 슬리팅 공정 모니터링, 그리고 마지막으로 하역, 검사, 포장까지 포함됩니다.

인력에 의존하는 이 모델은 점차 무시하기 어려운 문제점을 드러냅니다.

1. 효율성 병목 현상: 장비 로딩, 코일링, 디버깅은 시간 소모적입니다. 주문이 다른 사양(예: 폭 및 길이)으로 전환될 때마다 기계를 정지하여 매개변수를 재설정해야 하므로 생산 용량이 심각하게 제한됩니다.

2. 품질 변동: 제품 품질은 마스터의 경험과 직급에 크게 좌우됩니다. 사람의 눈은 미크론 단위의 버, 줄무늬 또는 먼지를 지속적이고 정확하게 식별할 수 없기 때문에 제품 수율이 불안정해지고 고객 불만이 빈번하게 발생합니다.

3. 비용 상승: 숙련된 인력 부족 현상이 심화되고 인건비가 매년 상승하고 있습니다. 동시에, 인적 오류(예: 절단 오차, 벨트 파손)로 인한 자재 낭비 또한 상당한 비용 부담을 초래합니다.

4. 데이터 누락: 실제 계량, 실시간 장력, 속도 등 생산 공정의 핵심 데이터 대부분은 추적 및 분석이 어려운 수동 기록에 의존하며, 정교한 관리 및 공정 최적화를 위한 데이터 지원을 제공할 수 없습니다.

작업장 관리자 왕공은 이렇게 회상했습니다. "당시 가장 두려웠던 것은 소량 생산, 다품종 소량 주문이었습니다. 사양이 바뀌면 반나절 만에 품절되고, 작업 효율도 떨어지고, 사람들은 숨이 막힐 정도로 지쳐 있었습니다. 품질은 장인의 감각과 책임감에 달려 있었는데, 장인은 항상 불안해했습니다."

2. 게임 깨기: 자동 슬리팅 방식 선택

리본 정밀도와 배송 속도에 대한 시장 요구가 증가함에 따라 경영진은 변화가 임박했음을 깨달았습니다. 심층적인 시장 조사와 기술 시연을 거쳐 마침내 완전 자동 리본 슬리팅 생산 라인을 도입하기로 결정했습니다.

이 자동화 솔루션의 핵심은 "무인 개입"과 "데이터 기반"입니다.

• 자동 적재 및 하역 시스템: AGV 트롤리 또는 로봇 팔을 사용하여 무거운 마스터 코일을 자동으로 운반하여 슬리팅 머신에 설치하고, 완제품은 완성 후 자동으로 하역합니다.

• 지능형 비전 검사 시스템: 고정밀 카메라로 미세한 결함도 감지하지 못합니다. 이 시스템은 실시간으로 결함을 식별하고 표시하며, 결함이 있는 제품을 자동으로 분류하여 제품의 100% 품질을 보장합니다.

• 정밀한 장력 제어 시스템: 완전 디지털 서보 제어 시스템은 슬리팅 공정 동안 장력이 일정하고 균일하게 유지되도록 보장하여 장력의 급격한 변화로 인해 발생하는 밴드 끊어짐 및 주름과 같은 문제를 근본적으로 방지합니다.

• 중앙 제어 및 MES 통합: 전체 슬리팅 공정은 중앙 컴퓨터로 제어되며, 작업자는 제품 사양을 입력하고 버튼 하나만 누르면 됩니다. 모든 생산 데이터(계량기, 속도, 수율, 에너지 소비량 등)는 생산 실행 시스템(MES)에 자동으로 업로드되어 전체 공정의 시각화 및 추적성을 확보합니다.

3. 업그레이드로 가는 길: 과제와 대응

업그레이드로 가는 길이 항상 순탄하지만은 않습니다. 신규 장비의 설치 및 시운전, 기존 시스템과의 도킹, 그리고 운영자의 기술 혁신은 모두 극복해야 할 장애물입니다.

공장은 장비 공급업체와 긴밀히 협력하기 위해 전담팀을 구성했습니다. 한편으로는 기존 직원들을 대상으로 체계적인 자동화 운영 및 유지보수 교육을 실시하여 단순 육체 노동자에서 장비 관리자 및 보호자로 전환할 수 있도록 지원합니다. 다른 한편으로는 공정 매개변수를 점진적으로 개선하고, 마스터의 귀중한 경험을 장비 표준화 데이터로 변환하여 데이터베이스에 저장합니다.

몇 달간의 시험과 최적화 끝에 새로운 생산 라인이 마침내 안정적으로 운영되기 시작했습니다.

4. 갱신 효과: 자동화로 인한 전면적 도약

자동화 업그레이드의 이점은 즉각적이고 포괄적입니다.

1. 효율성이 두 배로 향상되었습니다. 교체 시간이 30분에서 몇 분으로 단축되었고, 전체 장비 효율성(OEE)이 40% 이상 향상되었습니다. 24시간 중단 없는 생산이 가능해졌고, 생산 능력이 크게 증가하여 긴급 주문에 쉽게 대응할 수 있게 되었습니다.

2. 탁월한 품질: 제품 수율이 약 95%에서 99.5% 이상으로 향상되었습니다. 통합 디지털 표준을 통해 코일부터 리본까지 거의 완벽한 일관성을 보장하여 브랜드 평판과 고객 만족도를 크게 향상시켰습니다.

3. 비용 최적화: 초기 투자 비용은 크지만, 노동비 절감, 재료 낭비 감소, 에너지 소비 관리 최적화로 인해 종합적인 생산 비용이 크게 낮아졌으며, 투자 회수 주기가 예상보다 짧아졌습니다.

4. 관리 업그레이드: 실시간 데이터를 기반으로 관리자는 더욱 과학적인 결정을 내릴 수 있습니다. 생산 계획 및 일정이 더욱 합리적으로 수립되고, 품질 추적이 클릭 한 번으로 완료되며, 공장은 "지능화"와 "디지털화"를 향한 확고한 발걸음을 내딛었습니다.

5. 미래 전망

새롭게 자동화된 작업장에 들어서자 기계들이 질서정연하게 돌아가고, 몇몇 기술자들이 제어 화면 앞에서 데이터 흐름을 모니터링하고 있습니다. 이 리본 슬리팅 및 업그레이드 도로는 전통 제조업의 변혁과 업그레이드를 보여주는 축소판과 같습니다.

"사람의 손"에 의존하던 것에서 "데이터"를 신뢰하는 것으로, "제조"에서 "지능형 제조"로 나아가는 것이 결코 불가능한 꿈이 아님을 증명합니다. 이 공장에 자동화는 끝이 아니라 새로운 시작입니다. 다음 단계에서는 시각 검사 시스템에 인공지능(AI) 알고리즘을 도입하고, 결함 인식 모델을 더욱 최적화하며, 공장 전체에 걸쳐 포괄적인 사물 인터넷(IoT) 상호 연결을 모색하여 진정한 "블랙라이트 공장" 구축이라는 목표를 향해 나아갈 계획입니다.

이러한 업그레이드의 길은 자국의 발전 미래를 밝혀주고, 다른 나라들에게 귀중한 변혁 모델을 제공합니다.