포장기업 생산효율 30% 증가 : 필름 슬리팅 머신의 변신 기록

점점 경쟁이 치열해지는 포장 산업에서 생산 효율성은 기업의 비용 절감과 시장 선점을 위한 핵심 요소입니다. 오늘은 국내 유수의 연포장재 제조업체를 살펴보겠습니다. 이 업체가 "심장 장비"라고 불리는 필름 슬리팅 머신의 정밀한 기술 혁신을 통해 전체 생산 효율을 30%나 획기적으로 향상시킨 비결을 소개합니다.

1. 배경 및 과제: 성장의 병목 현상

이 회사는 주로 BOPP, CPP, PE 등 다양한 플라스틱 필름의 슬리팅 및 판매를 전문으로 합니다. 시장 주문량이 꾸준히 증가함에 따라 기존의 필름 슬리팅 기계는 점차 성능이 저하되어 생산 공정의 가장 큰 병목 현상이 되었습니다. 구체적으로 다음과 같은 문제가 발생합니다.

1. 매우 낮은 순서 변경 효율: 제품 사양(예: 폭, 직경)이 변경될 때마다 기계를 최대 20~30분 동안 정지시켜 도구 위치, 장력 매개변수 등을 수동으로 조정해야 하며, 이는 장비의 종합 가동률(OEE)에 심각한 영향을 미칩니다.

2. 생산 속도 제한: 기존의 전기 제어 시스템은 고속 슬리팅을 안정적으로 지원할 수 없으며, 필름 파손, 절단면 불균일 등 품질 문제를 피하기 위해 작업자는 일반적으로 속도를 장비 상한의 80% 이상으로 구동하지 않습니다.

3. 수율 개선이 필요합니다. 기존 자기 분말 클러치로 제어되는 장력 시스템의 안정성이 낮고, 시동-정지 또는 고속 운전 시 장력 변동이 발생하기 쉽습니다. 이로 인해 슬릿 필름 롤에 "양배추" 모양의 파열된 힘줄, 고르지 않은 단면 등의 결함이 발생하고 불량률이 여전히 높습니다.

4. 숙련공에 대한 의존도가 높음: 조정의 정확도는 마스터의 경험과 감각에 크게 의존하며, 자격을 갖춘 작업자의 교육 주기가 길고, 인력의 흐름이 생산 안정성에 영향을 미칩니다.

경영진은 새 장비를 구입하는 것만으로 문제가 해결될 수 있다는 것을 깨달았지만, 투자 비용이 너무 높고 투자 회수 기간이 길었습니다. 그래서 그들은 더 현명한 결정을 내렸습니다. 기존 슬리팅 머신을 체계적으로 개조하는 것이었습니다.

2. 변환 계획: 소프트 및 하드 정책 모두 정확한 정책

회사는 장비 공급업체, 자동화 엔지니어, 내부 기술자로 구성된 프로젝트 팀을 구성하고, 상세한 진단을 거친 후 전기 제어 시스템과 핵심 액추에이터를 핵심으로 하는 변환 계획을 수립했습니다.

혁신의 핵심: 기계와 아날로그를 서보와 디지털화로 대체

3. 변환 기록: 핵심 기술 구현 세부 사항

1. 원클릭 주문 변경 기능 구현:

◦ 수정 전: 작업자는 자를 사용하여 측정하고, 핸드휠을 수동으로 흔들어 좌우 툴 홀더의 위치를 ​​조정하고, 장력 및 기타 매개변수를 수동으로 입력합니다.

◦ 변환 후: HMI 터치스크린에 목표 볼륨 폭, 직경 및 기타 매개변수를 입력하고 "원클릭 주문 변경"을 클릭합니다. 서보 모터가 툴 홀더를 구동하여 사전 설정된 위치로 정밀하게 이동하고, 제어 시스템은 사전 설정된 장력 및 속도 곡선을 자동으로 호출합니다. 전체 프로세스는 수동 개입 없이 2분 이내에 완료됩니다.

2. 장력 제어 정밀 도약:

◦ 느린 응답, 높은 발열, 낮은 제어 정확도를 지닌 자기 분말 클러치를 제거하고, 서보 모터 + 장력 센서를 사용하여 완전한 폐쇄 루프 제어 시스템을 구성합니다.

◦ 이 시스템은 장력 변화를 실시간으로 모니터링하고, 서보 모터에 알고리즘을 통해 밀리초 단위의 토크를 보상하도록 지시하여 필름 장력이 필름이 완전히 감긴 후부터 완전히 감긴 후까지 전체 공정 동안 일정하게 유지되도록 합니다. 이를 통해 불안정한 장력으로 인한 제품 품질 문제를 근본적으로 제거합니다.

3. 고속 동작 및 안정성 향상:

◦ 새로운 서보 스핀들 구동 시스템은 더 강력한 출력과 더 부드러운 속도 제어를 제공하여 장비가 오버클러킹 시에도 설계 속도의 100%에서 안정적으로 작동할 수 있습니다.

◦ 모션 컨트롤러는 풀기, 견인, ​​되감기 등 여러 모터 간의 정밀한 전자 캠 동기화를 보장하여 속도 동기화 해제로 인한 늘어남이나 주름을 제거합니다.

4. 효과와 이점: 숫자가 말해줍니다

변환이 완료된 후, 한 달간 지속적으로 작업하고 데이터를 통계한 결과, 예상을 훨씬 뛰어넘는 결과가 나왔습니다.

• 생산 효율 향상: 전체 효율이 30% 이상 향상되었습니다. 이는 주로 주문 변경 시간이 평균 25분에서 2분으로 단축되고, 평균 생산 속도가 기존 75%에서 95% 이상으로 향상되었기 때문입니다.

• 제품 품질 향상: 수율(A등급 제품)이 전환 전 92%에서 98.5% 이상으로 향상되었습니다. 끝면 불균일, 힘줄 균열 등의 문제가 거의 사라졌고, 고객 불만률도 크게 감소했습니다.

• 운영 비용 절감:

◦ 에너지 소비 감소: 전력 소모가 큰 자기 분말 클러치를 제거한 후, 전체 기계의 에너지 소비가 약 15% 감소했습니다.

◦ 인건비 최적화: 작업자의 기술 요구 사항이 낮아지고, 신규 직원의 교육 주기가 절반으로 단축되며, 한 명의 작업자가 더 많은 기계를 관리할 수 있습니다.

• 인텔리전스 및 데이터: 모든 생산 데이터(계량기, 속도, 폐기율, 가동 중단 사유)가 자동으로 기록 및 보고되어 경영 의사결정을 위한 정확한 데이터 지원을 제공하고 투명하고 디지털화된 경영을 실현합니다.

5. 결론 및 깨달음

필름 슬리팅 머신의 성공적인 전환 사례는 제조 기업의 경우 오래된 장비를 사용하는 경우 "폐기 및 교체"보다 "전환 및 업그레이드"가 종종 비용 효율적이고 전략적이라는 사실을 알려줍니다.

성공의 열쇠는 다음과 같습니다.

1. 정확한 진단: 무작정 업그레이드하는 것이 아니라 생산 효율성을 제한하는 실제 병목 현상을 정확하게 찾아냅니다.

2. 체계적 사고: 하드웨어 교체뿐만 아니라 "하드웨어+소프트웨어+프로세스"의 체계적 최적화를 추구합니다.

3. 기술선정: 서보기술, 디지털제어 등 성숙하고 진보된 기술을 선택하여 변환의 신뢰성과 예측성을 확보합니다.

이러한 변화는 단순한 장비 업그레이드가 아니라, 회사가 "산업 4.0" 스마트 팩토리로 전환하기 위한 핵심 단계이며, 향후 회사의 지속 가능한 발전을 위한 견고한 기술 기반을 마련하는 것입니다.