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자동화 품질 관리: 작업 속도를 높이기 위한 전기차 제조업체의 핵심 전략

해결 과제: 자동차 산업의 혁신은 품질 관리에 새로운 기회와 도전을 가져왔습니다.

전기 자동차(EV)의 인기가 높아지면서 많은 엔지니어와 품질 관리 전문가들이 새로운 부품 검사 문제에 직면하고 있습니다. 기존 자동차에는 주로 기계식 부품이 들어가지만 EV는 소프트웨어로 제어되는 복잡한 전기 기계 장치를 갖추고 있습니다. 가솔린 차량보다는 움직이는 부품이 훨씬 적지만 EV 안에는 수많은 복잡한 하위 시스템이 들어 있으며 이 모든 것이 이 새로운 차량의 성능과 핸들링에 영향을 미칩니다.

그 결과, 기존 차량에 더 익숙한 기술자들로 구성된 품질 관리 팀은 구성품의 품질과 규정 준수를 보장하기 위해 기존의 방법과 도구 및 워크플로를 바꿔야 합니다. 또한 EV 제조업체는 최신 기술을 적용한 제품을 시장에 더 빨리 출시하고자 하기 때문에 QC 팀은 생산성도 높게 유지해야 합니다.

제품 안전과 생산 속도를 개선하기 위해 점차 많은 EV 제조업체들은 공장과 생산 현장에서 자동화 품질 관리 시스템을 도입하고 있습니다. 그러면 문제가 발견되었을 때 즉시 엔지니어링 직원에게 보고가 이루어져 빠르게 조치할 수 있습니다. 검사 속도를 높이면 처리량이 증가하고 출시 기간이 단축됩니다.

비효율적인 품질 관리 방법과 숙련된 인력 부족으로 인한 생산성 저하

현재의 노동 시장에서는 효과적인 품질 관리 검사를 수행하는 데 필요한 경험과 전문성을 갖춘 숙련된 인력을 찾기가 어려운 실정입니다.

수동 검사 또는 기존의 좌표 측정기(CMM)를 이용한 검사에는 시간이 많이 소요됩니다. 둘 모두 작업자의 능력에 따라 효율성이 달라지고 인적 오류도 빈번하게 발생합니다. CMM은 많은 프로그래밍과 설정이 필요하여 전용 랩에 배치되는 경우가 많은데, 이 때문에 생산 라인을 분주하게 오가야 합니다. CMM은 그다지 빠르지 않으며 조작을 위해 계측 전문가가 필요합니다. 이러한 모든 부분들이 품질 관리 검사의 실행 속도를 크게 떨어트릴 수 있습니다.

복잡한 EV 부품과 새로운 생산 형태로 인해 복잡해진 검사

또한, EV 부품과 하위 시스템은 기존 차량보다 복잡할 수 있어 검사에 추가적인 단계가 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 기존 검사 기술은 표면 마감에 매우 민감할 수 있고, 검사를 제대로 수행하려면 분말 도포와 같은 표면 처리가 필요할 수 있습니다. 이러한 준비 작업은 추가적인 시간이 필요하고 예측하기 어려울 수 있으며, 올바르게 수행하지 않으면 검사 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.

또한 많은 EV 부품은 재작업이 불가능합니다. 즉, 검사자가 품질 문제를 놓치고 규격을 벗어난 부품이 생산 라인으로 넘어가면 해당 라인이 즉시 가동을 멈출 수 있습니다. EV 제조업체가 양산을 시작하기 전에 완제품에 대해 100% 측정을 요구하는 이유가 여기에 있습니다.

또한 자동차 산업은 전기차 생산에 고혼합 저용량(HMLV, high mix and low volume) 생산 방식을 채택하는 추세에 있습니다. 이로 인해 품질 관리 팀이 CMM 프로그래밍을 지속적으로 변경해야 하기 때문에 경험이 풍부한 계측 기술자의 전문 지식과 추가적인 시간이 필요합니다.

엔진 마운트 조립 라인엔진 마운트 조립 라인
정보 제공: Walter Automobiltechnik

 

속도와 정확성 사이에서 적절한 균형 찾기

앞서 언급했듯이 기존의 수동 검사나 CMM 검사는 기술자의 숙련도에 의존하므로 데이터 정확도, 신뢰성 및 반복성이 저하될 수 있습니다. 특히 CMM은 주변 생산 환경의 진동, 먼지 및 습도에 매우 민감합니다. 실제로 검사 정확도를 보장하기 위해 CMM을 격리된 콘크리트 슬래브에 배치하기도 합니다. 그 결과 새로운 CMM을 배포할 때 비용과 복잡성이 크게 증가합니다.

정확도에 대해 더 해야 할 말이 있습니다. 기존의 CMM은 매우 정확합니다. 사용하는 목적에 비추어 너무 정확할 때도 있습니다. 예를 들어, 표면 프로파일, 트림 포인트 등에 대한 스탬핑이나 용접에서 요구되는 가장 엄격한 공차는 +/- 0.5mm입니다. 심지어 +/- 1.0 및 +/- 1.5mm인 경우도 드물지 않습니다. CMM의 정확도(최대 수 마이크론)는 가장 작은 공차보다도 10 ~ 100배 더 정확합니다! 즉, 경우에 따라서는 CMM이 사용 목적에 비해 너무 정확하다는 의미입니다. 따라서 CMM은 이런 정확성이 실제로 필요한 경우에만 사용해야 하며, 나머지는 보다 빠른 기술로 대부분의 부품을 검사해야 합니다.

해결 방법: EV 제조업체의 효율성과 처리량을 높이는 자동화 품질 관리 솔루션

Creaform의 자동화 품질 관리를 위한 R-Series™ 3D 스캐닝 솔루션은 고도로 숙련된 기술자 없이도 정확도의 저하 없이 검사 효율성을 높이고자 하는 EV 제조업체에 이상적입니다.

MetraSCAN 3D-R™은 라인 검사를 위해 자동화 품질 관리 프로세스 내에서 구현할 수 있는 강력한 로봇 장착 광학 CMM 스캐너입니다. 생산 유형(고혼합 저용량 또는 저혼합 고용량)에 관계 없이 MetraSCAN 3D-R은 CUBE-R™ 셀 또는 맞춤형 구성 내에서 C-Track 광학 추적기와 함께 턴키 솔루션으로 셋업할 수 있습니다.

  • 높은 생산성
    품질 관리 팀은 부품 크기, 표면, 트림 및 기하학적 특징에 관계 없이 초당 최대 1,800,000회의 측정을 수행할 수 있습니다.
  • 멀티태스킹
    MetraSCAN 3D-R 및 Creaform의 3D 소프트웨어 플랫폼인 VXelements를 함께 사용하면 데이터 수집과 분석을 동시에 수행하여 처리 속도를 높일 수 있습니다.
  • 산업 환경을 위한 견고한 설계
    모든 생산 환경에 적합하므로 품질 관리 팀은 불안정성, 진동 및 열 변화가 존재하는 환경에서도 0.025mm(0.0009인치)의 현장 정확도를 실현할 수 있습니다.
  • 자동 캘리브레이션
    처리 속도가 빨라졌음에도 시간에 따른 정확도의 편이가 없습니다.

MetraSCAN 3D-R을 사용한 엔진 마운트의 자동화 품질 관리MetraSCAN 3D-R을 사용한 엔진 마운트의 자동화 품질 관리
정보 제공: Walter Automobiltechnik

이점: 자동화 품질 관리로 정확한 검사 결과 확보

MetraSCAN 3D-R로 턴키 또는 맞춤형 자동화 품질 관리 솔루션을 구현하는 모든 경우에 EV 제조업체는 기술 인력 없이도 적절한 정확도로 검사를 더 빠르게 수행할 수 있습니다.

그뿐 아니라 MetraSCAN 3D-R은 장시간의 교육이나 심각한 운영 중단 없이 신속하게 생산 라인에 통합할 수 있습니다.

빠른 구현 및 교육

디자인과 사용 편리성 덕분에 MetraSCAN 3D-R은 1주일 이내에 설치할 수 있습니다. 또한, 모든 수준의 기술자가 단 하루 만에 교육을 마칠 수 있습니다. 따라서 제조업체의 인력 관리 문제가 해소되고 자동화 품질 관리 시스템을 구현하기 위한 다운타임이 줄어듭니다.

100% 완벽한 치수 검사 - 더 빠르게

EV 제조업체가 혁신적 제품을 시장에 더 빨리 출시해야 하는 압박을 받고 있는 상황에서 MetraSCAN 3D-R과 같은 자동화 품질 관리 솔루션은 측정 정확도, 신뢰성 및 반복성을 떨어트리지 않으면서 데이터 수집 속도를 높여야 하는 요구를 충족시킵니다.

일부 제조업체는 MetraSCAN 3D-R을 사용하여 검사를 위한 데이터 수집 시간을 몇 시간에서 단 몇 분으로 단축하고 있고, 검사를 통과한 부품이 사양 및 업계 규정에 부합한다는 확신도 가지게 되었습니다. 향상된 검사 능력은 궁극적으로 생산 속도의 향상으로 이어집니다.


logo WAT

자동차 및 오토바이 업계의 대형 OEM을 위한 부품 및 액세서리를 공급하며 이름을 알리고 있는 독일 업체인 Walter Automobiltechnik GmbH는 최근 맞춤형 자동화 품질 관리 시스템에 MetraSCAN 3D-R 시스템 두 대를 추가하여 전기 자동차용 엔진 마운트의 품질을 평가하면서 주기 시간을 단축하고 있습니다.

엔진 마운트는 복잡한 형상의 용접 구조 부품을 사용하여 제작되었기 때문에 검사가 어렵고 시간이 많이 걸립니다. 이 마운트는 또한 반사성 아연 도금 강철로 개발되었기 때문에 검사할 때의 어려움이 더욱 큽니다.

품질 관리 팀이 몇 초 만에 높은 수준의 측정값을 캡처할 수 있도록 해준 MetraSCAN 3D-R을 사용함으로써 Walter Automobiltechnik은 엔진 마운트 검사 시간을 1시간 30분에서 단 8분으로 대폭 단축할 수 있었습니다! 기존의 CMM으로는 Walter Automobiltechnik이 이러한 수준의 처리량을 달성할 수 없었을 것입니다.

MetraSCAN 3D-R 덕분에 이 업체는 전체 부품을 다룰 수 있는 더 작은 로봇을 사용함으로써 작업장 공간을 줄일 수 있었습니다. 이를 통해 Walter Automobiltechnik는 로봇 투자 비용을 절약할 수 있었고 통합에 필요한 공간이 줄어들면서 생산 현장의 변화도 적었습니다.

이 회사는 다른 많은 생산 라인에도 속도 개선을 실현하기 위해 조만간 더 많은 MetraSCAN 3D-R 광학 CMM 스캐너를 추가로 도입할 계획입니다.

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