모듈식 차체 생산 라인

“차량”을제작하는자동차제조업체로서는예비작업이중요합니다.그리고이러한성공적인차량을정밀하게제작하기위해폭스바겐은여러국가에서매년평균 3개의신규생산공장을설계하여구축합니다. 각공장에는수백대의로봇이배치됩니다.차량모델종류가점차늘어나는동시에차량모델별생산량은감소하고있습니다.이런추세는생산량계획수립시해결해야할새로운과제를낳고있습니다.이에따라표준에대한정의가모델링방식의문제와함께전면에대두됩니다.이런이유로폭스바겐은 2009년부터플랜트전기설비를설계할때 EPLAN Engineering Configuration(EEC)과 함께모듈식구성을성공적으로활용하고있습니다.

EEC의 핵심은 규칙을 기반으로 타당성 검사 기능을 탑재한 회로도 생성용 구성을 포함하는 모듈식 시스템입니다. 모듈 방식에서는 거의 모든 메카트로닉 의존성이 고려되는 것으로 볼 때, 데이터는 중앙 모델에서 나온다고 할 수 있습니다(단일 데이터 소스). 폭스바겐은 이 혁신적인 작업 방식의 장점을 공급업체에 알리기를 원하며, 점차 반응이 긍정적으로 변하고 있습니다.

“EEC를 통해 구현한 구성 솔루션을 Volkswagen Electrical Systems Configurator(VEAK)라고 부릅니다.” 전기 시스템 설계 엔지니어인 Steffen Strickrodt가 이끌고 있는 팀이 EPLAN과의 긴밀한 협업을 통해 개별 구성 환경을 개발했습니다. Wolfsburg에 광활하게 자리잡은 Volkswagen사 공장의 어느 건물에서 해당 자동차 도시와 항만 시설을 조망하며 진행된 인터뷰에서 Strickrodt 팀장은 “저희 팀은 VEAK를 이용해 당사와 당사 공급업체를 위해 EEC에서 폭스바겐 표준에 정확히 조율된 사용자 친화적이고 단순한 환경을 구현했습니다”라고 설명합니다.

기능별엔지니어링:병렬식작업 수행

자동차 엔지니어로써 Steffen Strickrodt 팀장은 거의 모든 자동차 제조업체가 인터넷에서 제공하는 차량 구성에 그 기본 원리를 비유하여 설명합니다. 즉, 여러 대화 상자를 통해 드림카를 구성할 수 있는 것과 마찬가지로, VEAK는 프로젝트 엔지니어가 최대한 사용자 친화적 방식으로 차체 생산 라인을 구성하도록 모든 과정을 안내합니다. 기존의 순차적인 프로세스에서는 기계 부문 설계가 치수 설정 및 레이아웃 치수 설정부터 시작합니다. 그런 다음 이 데이터가 생산 라인의 자동화를 담당하는 전기 부문 설계로 전달됩니다. VEAK에서는 이 순차식 작업 방식이 각 기본 분야간 연결 정보를 이용해 병렬식으로 실행됩니다. 따라서 시간이 경과할수록 동일 정보의 중복되는 입력량이 감소합니다. 이를 모델링하기 위해 차체 생산 라인의 기계적 구성 요소가 메가트로닉 방식으로 고려됩니다. 산업용 로봇, 턴테이블 또는 안전문과 같은 기계적 구성 요소가 분야간 연결 정보(예: 회로도 내 표시)를 통해 VEAK에서 모델링됩니다. VEAK 사용자는 회로도를 모델링할 정보(특히 배선 순서의 명세 사항)를 추가해 생산 라인의 기계적 모델을 구성합니다. 이러한 절차 덕분에 그 결과는 쉽게 예측할 수 있습니다. “구성 복사 및 붙여 넣기” 도중 발생하는 오류를 방지할 수 있고 확실한 표준 유지가 가능합니다.

가치있는예비작업

이를 위해서는 상당한 예비 작업이 필요합니다. VEAK 팀은 2009년 말부터 설계 부서 및 EPLAN과 협력하여 이 예비 작업을 수행하고 있습니다. 다수의 가용 구성 요소를 A, B 및 C 계층으로 분류합니다. A 및 B 구성 요소는 구성에서 사용 가능하고 요구 사항을 45% 충족해야 합니다. C 구성 요소는 “보유하면 바람직한 요소”로써 모듈식 시스템 포함 여부는 해당 구성 요소의 사용 빈도와 모델링의 난이도에 따라 결정됩니다. 차체 생산 라인은 기본적으로 특수 기계 구성과 연결되어야 합니다. 그러므로 최적 모듈로의 조직화가 필요합니다. 각 모듈이 상호 연결되어 전체 시스템으로 기능하려면 모듈의 정확한 크기가 매우 중요하기 때문입니다. 프로젝트 엔지니어가 차체 생산 라인의 구성을 담당하므로 결과에 대한 궁극적 책임도 이들에게 있습니다. VEAK 환경은 통합 '신호등' 시스템을 통해 목표 지향적이고 명확한 방식으로 개별 모듈을 구성할 수 있는 구조입니다.  

최대 50%의시간절약

VEAK 팀이 구성에 제공하는 예비 작업은 충분한 가치가 있습니다. 예를 들어 이런 방식으로 약 300쪽 회로도를 생성하는 작업 그룹의 기본 구조를 "2시간만에 구성할 수 있고 완성도는 70 ~ 80%에 이릅니다.”라고 Steffen Strickrodt 팀장은 설명합니다. 나머지 20-30%는 수작업을 통해 구성해야 합니다. 이 작업은 EPLAN Electric P8을 이용해 수행하게 되는데, 폭스바겐의 구성 담당 부서에서는 통상적인 작업입니다. 이 작업 단계에서는 최대한 목표 지향적 방식으로 결과를 얻기 위해 매뉴얼이 제공됩니다. 설계 엔지니어가 이 매뉴얼을 따른다면 “시운전 후 정확한 회로도”를 확보할 수 있을 것입니다. Steffen Strickrodt 팀장은 “최근 설문조사에서 공급업체들은 VEAK를 이용한 작업이 약 50%의 시간을 절감한다고 확인하고 있다”고 전합니다. 자동 생성 회로도의 품질이 높을수록, 회로 문서의 점검 및 재점검 측면에서 이미 성과를 올리고 있는 것입니다.

상당한장점을제공하는 새로운프로세스모델

VEAK에서는 설계 사양의 유지를 위한 지침이 모델링되며, 이를 통해 결과적으로 프로젝트 진입 문턱이 낮아진다고 설명하며 “기업은 Volkswagen 표준 규격의 준수에 소요되는 시간을 단축할 수 있습니다”라고 덧붙입니다. VEAK의 목표는 생산 라인 설계의 복잡성을 낮추고 계약업체의 저변을 확대하며 생산 라인 구축의 전반적인 유연성을 크게 강화하는 것입니다. 이러한 목표는 생산 라인 모듈화 및 표준화(모듈식 생산법)의 그룹 전략과 일치합니다.

“아는사람이라면누구나원하는모듈방식”

현재 VEAK는 푸에블라, 브라티슬라바, 엠덴 및 츠비카우 공장 프로젝트에서 사용 중입니다. 구현에 앞서 각 업체는 이틀간의 워크숍을 통해 환경 운용 및 결과에 대해 교육을 받습니다. Strickrodt 팀장은 VEAK 워크숍의 개괄적인 내용에 대해 “첫째 날에는 모듈 방식으로 무엇을 할 수 있는지, 환경이 어떻게 구성되는지, EPLAN Electric P8에서 어떻게 회로도가 생성되는지 시연으로 소개합니다. 둘째 날에는 워크숍 참가자가 직접 모듈 방식으로 작업해본 후 마지막으로 VEAK의 최적화에 대한 피드백을 요청합니다”라고 소개합니다. VEAK는 폭스바겐 브랜드의 신규 차체 생산 라인에 참여하는 각 계약업체가 사용해야 하며, “이는 폭스바겐 표준을 유지하는 데 도움이 되고” 사용자의 시간 및 비용을 절약해줍니다. 50개 작업 그룹의 약 350대의 로봇으로 구성되는 푸에블라 공장의 신규 차체 생산 라인과 같은 기준 프로젝트가 VEAK의 정립에 중요합니다. 각 작업 그룹에는 최대 12대의 로봇과 최대 300쪽의 회로도가 있습니다. 작업 그룹이 50개이므로 회로도가 약 15,000페이지에 이른다는 의미입니다. 사용자들은 시스템의 만족도와 잠재성에 대한 질문에 긍정적으로 답변합니다. 작업 그룹 내 VEAK 팀이 초기에 가졌던 유보적 태도가 빠르게 사라졌습니다. 사용자들은 이 혁신적 시스템이 자신들에게 선사할 가능성과 장점을 빠르게 자각하고 있습니다.

야심찬비전

VEAK 팀은 야심찬 목표를 설정했습니다. “저희 팀은 전기 시스템 설계의 핵심 부서가 되기를 희망하며, 앞으로 모든 신규 생산 라인의 설계에서 고려되기를 기대합니다.” 이 목표를 달성하기 위해서는 공급업체와의 통신을 위한 보안 인터페이스가 필요합니다. 향후 중앙 서버를 통해 균일하게 릴리스되어 글로벌 가용성에 아무런 지장이 없도록, 모듈식 접근을 올해 안에 웹 기반 구성으로 구현할 계획입니다. 한편, 차량 생산 라인용 PLC 프로그램도 자동으로 생성되도록 조만간 VEAK를 소프트웨어 분야로도 확대할 예정입니다. 기본적으로 EEC는 입찰 서류, BOM, 3D 모델, 회로도 또는 소프트웨어와 같은 모든 프로젝트 고유 문서를 자동으로 생성하는 기술을 지원합니다.

“저희팀은전기엔지니어링 분야의혁신을주도하고있으며, EPLAN과같이유능한파트너와함께단호하게이혁신을추진하기를희망합니다.”