Beckhoff, PC 기반 제어 및 OPC UA를 사용하여 Industrie 4.0에 준수하는 트럭 및 버스 타이어 공장의 토대 형성[FA VISION 2018년 7월]

Continental은 PC 기반 제어 및 OPC UA를 사용하여 Industrie 4.0에 준수하는

트럭 및 버스 타이어 공장의 토대를 형성한다

환경 친화적이고 효율적인 재생 공장은

개방적이고 확장성이 뛰어난 제어 기술에 의존하다

- 트라이텍(PC Control-Beckhoff Automation)

Continental Reifen Deutschland GmbH는 2013년에 독일 하노버 스토케켄(Hannover Stöcken)에 지속가능한 ContiLifeCycle(CLC) 공장을 설립했다. 이 공장은 버스 및 트럭 타이어 재생을 고무 재활용 시스템과 결합했다. 그 결과, 회사는 타이어 재생을 위한 혁신적인 생산 공정을 수립할 수 있을 뿐 아니라 원자재 활용도를 획기적으로 향상시킬 수 있었다.

신설 공장의 효율성을 높이는 데 기여한 것은 Beckhoff의 PC 기반 제어 기술이 적용된 범용 자동화 시스템으로, Industrie 4.0을 위한 최적의 확장성과 표준 연결성을 특징으로 한다.

Beckhoff 제어 기술을 장착한 많은 제어 캐비닛 앞에 서서: Continental Tires의 자동화 전자 기술자 Dardan Zeqiri; Beckhoff Hannover 사무소의 핵심 계정 관리자인 Alexander Kruse; Franz Stuefer, CLC 공장 관리자; Continental Reifen의 제어 및 드라이브 담당 프로젝트 관리자인 Paul Malliband

CLC 공장장인 Franz Stuefer에 따르면 지속가능하고 자원 효율적인 방식으로 타이어를 버핑, 리-빌딩 및 큐어링하는 새로운 프로세스는 Continental 및 업계 전체의 재생 사업에서 큰 진전을 의미한다.

“타이어 재생은 타이어의 롤링 특성을 개선하여 타이어의 유용한 수명주기를 연장하고 자원을 절약하며 차량 연료 소비 및 CO2 배출량을 줄이는 것까지 포함합니다. 고객들에게는 트럭과 버스의 연료 소비량을 줄이는 것이 타이어 트레드 수명만큼이나 중요하기 때문에 이는 중요한 경쟁 이점입니다. 결국, 재생 타이어는 트럭과 버스 부문에서 시장의 약 40%를 차지합니다.”

완벽한 자원 재활용

타이어를 재생할 때, 버핑 과정은 고무 과립을 발생시킨다. 과거에는 그 과립을 폐기하거나 레일 타이(rail tie)용 필러 재료와 같은 저급 제품으로 재활용했다. 지금은 새로운 공정을 통해 과립의 100%를 새로운 고무 혼합물을 위한 고품질 원료로 가공한다.

Franz Stuefer는 “과립의 100% 재사용이라는 컨셉으로 ContiLifeCycle 재활용 프로세스를 완성했습니다.”라고 설명한다. “타이어의 수명주기는 합성 고무, 천연 고무 또는 카본 블랙과 같은 원료를 사용하여 생산을 시작합니다. 다음으로, 타이어가 길 위를 달리고, 원한다면 고객은 더 많은 주행거리를 얻기 위해 타이어 트레드를 다시 커팅할 수 도 있습니다. 트레드가 마모되면 CLC 공장에서 버핑합니다. 그 과정에서 생성된 과립은 혁신적인 재활용 테스트 절차를 거친 후 혼합물 생산 공정을 거쳐서 최종적으로 생산주기를 다시 시작합니다. 그 다음 이 혼합물을 사용해서 다른 타이어를 재생합니다.”

조건들이 새로운 공장 건설에 이상적이었다. Franz Stuefer는 다음과 같이 기억한다. “우리는 약 200명의 Continental 직원과 함께 12개월 만에 이 프로젝트를 완성했습니다. 연구 개발, 품질 관리, 혼합 생산, 검사, 엔지니어링 및 Continental Machinery(자체 기계 및 시스템 엔지니어링 회사)가 이미 현장에 있었던 것이 공장 건설에 도움이 되었습니다. 이것은 또한 많은 시너지 효과를 창출했습니다. 예를 들어, 지금 우리는 타이어 재생을 위해 우리에게 보내지는 각 타이어를 완전히 분석하고 평가합니다. 이것은 새로운 타이어 개발에 궁극적으로 이익이 되는 귀중한 정보를 R&D 부서에 제공합니다.”

범용 제어 기술

Continental의 제어 및 드라이브 담당 프로젝트 매니저인 Paul Malliband는 시너지 효과와 수년간의 제어기술 경험을 ContiLifeCycle에 적용할 수 있었다고 말한다: “우리는 Beckhoff의 PC 기반 기술을 이 공장의 모든 제어 시스템에 적용했습니다. 2012년 11월 CLC 프로젝트가 시작되면서 우리는 4가지 컨트롤러 Continental Tires 유형을 사용했습니다. 그러나 유지보수 프로세스를 최대한 단순하게 만들고 컨트롤러 인터페이스를 MES 수준으로 간소화하기 위해 우리는 PC 기반 제어를 표준 시스템으로 만들기로 결정했습니다. 또한 Continental Tires의 기계 제조 사업부인 Continental Machinery는 Beckhoff 기술을 생산 기계에 수년 동안 사용해 왔으며 이는 우리에게 현장에서 직접 광범위한 전문기술을 제공해 주었습니다.”

Beckhoff의 C6925 및 C6650 제어 캐비닛 산업용 PC (IPC)는 25대의 모든 생산기계를 제어하는 데 사용됩니다. Malliband는 다음과 같이 설명한다: “Beckhoff의 PC 기반 제어 기술은 모든 개별 애플리케이션 요구사항을 수용할 수 있도록 확장성이 뛰어납니다. 우리는 가황 프레스와 같은 기본 기계에 주로 C6925를 사용합니다. C6650은 더 많은 컴퓨팅 성능이 요구될 때마다 작동합니다. 예를 들면, 콜드 리트레딩 공정에서 트레드 스트립을 타이어 케이싱에 부착하거나 핫 리트레딩 공정에서 스트립을 적층하기 위한 다축 기계들이 있습니다. 12인치 터치스크린과 영숫자 키보드가 있는 CP7931 제어판을 사용하는 HMI에도 동일하게 적용됩니다. 필요한 경우, 예를 들어 기계가 많은 애플리케이션 별 동작제어 옵션을 제공할 때 추가적인 전자기계식 키가 보완됩니다.”

OPC UA를 통한 MES 연결

Industrie 4.0 개념에 따라 전체 시설은 완벽하게 네트워크로 연결되고 관리 수준의 IT 시스템에 연결된다. 이 부분에서 PC 기반 제어의 개방성이 빛을 발한다.

Malliband에 따르면: “수직 통합, 즉 MES (Manufacturing Execution System) 역할을 하는 SAP 시스템과의 통신은 OPC UA를 통해 구현됩니다. 모든 C6925 및 C6650 산업용 PC는 OPC UA 클라이언트를 실행하기 때문에 SAP 시스템과 직접 통신합니다. 프로젝트 초기에 Continental의 표준은 이러한 목적으로 OPC DA를 필요로 했습니다. 당시에는 OPC UA를 고려하지 않았지만, 현재는 수많은 기계가 포함된 새로운 생산공장을 위해 검토 중입니다. 우리는 현재 여러 가지 기본 통신기능을 사용하고 있습니다. OPC UA로의 이전은 Continental을 이 분야의 선구자로 자리매김하게 했습니다.”

범용 OPC UA 통신의 이점은 이미 분명하다. Malliband에 따르면: “Industrie 4.0 개념에서 예상한대로 전반적으로 생산의 유연성과 효율성을 높일 것입니다. 예를 들어, 우리는 타이어 재생 과정의 시작시 타이어 바코드를 기계에서 직접 스캔하여 MES로 전달할 계획입니다. MES는 이 특정 타이어의 주문을 인식하고 적절한 가공방법을 기계에 반환합니다.”

Beckhoff Hannover 사무소의 핵심 계정 관리자인 Alexander Kruse는 다음과 같이 덧붙인다. “SAP 시스템은 제어 플랫폼과 밀접하게 연결되어 있습니다. 바코드 데이터와 같은 생산 데이터 또는 여러 생산 단계는 OPC UA를 통해 직접 교환할 수 있습니다. 또한 PLC에서 SAP 시스템으로의 직접 메소드 요청이 앞으로 더욱 보편화될 것입니다. 이렇게 하면 통신 속도가 빨라지면서 다른 작업을 위한 프로세서 용량을 늘릴 수 있습니다.”