정보에 입각한 생산 라인 관리를 위한 시각적 신호

그림 1: 시각적 관리라는 용어는 단순히 정보를 전달하도록 의도된 다른 설비 바닥 시각적 통신과 달리 직원의 행동을 촉구하기 위해 고안된 통신을 의미합니다. 이러한 경고등은 위험한 조건이 존재함을 알려줍니다. (이미지 출처: Getty Images)

그림 2: 교차로에서 운전자의 행동을 관리하기 위한 신호등과 마찬가지로 산업 응용 분야의 시각적 관리 장비는 설정된 공정 요구 사항에 대한 직원의 대응을 촉구하는 데 목표를 두고 있습니다. (이미지 출처: Banner Engineering)

상품을 처리, 정렬, 전달, 조립, 포장하는 생산 라인에서는 일반적으로 개별적이지만 상호 연관된 여러 작업을 동시에 실행하는 장비 어레이를 통합합니다. 그런 작업에서는 안전하고 중단 없는 생산을 위한 부품을 포함해야 합니다. 여기서는 시각적 신호 부품이 핵심입니다. 이러한 부품은 서면 지침이나 텍스트를 거의 이용하지 않고 조명이나 기타 시각적(종종 색상으로 구분) 수단을 통해 공장 직원에게 기계 데이터와 기타 실행 가능한 정보를 빠르고 효과적으로 전달합니다.

산업 자동화의 맥락에서 시각적 제어라고도 하는 시각적 관리에서는 IIoT 공장 기반 접근 방식의 효율성과 간결한 제조를 지원합니다. 그런 시각적 관리에서는 작업 현장의 간단한 표시, 통신 광고판과 작업물 배치의 스티커 및 태그, 제어 스테이션 또는 기계의 광 타워(andon 조명이라고 함) 및 기타 조명 전자 장치, 조립 스테이션 부품함의 조명 스트립, 천장 실장 평면 스크린 등을 활용하여 공장 직원에게 실시간 조건과 지침을 전달할 수 있습니다.

생산 라인에서 시각적 관리의 기본 목표는 작업자 또는 기술자에게 필요한 조치를 시기적절하고 사전 예방적으로 전달하여 모든 생산 공정과 조립 공정이 최대한 안전하고 효과적으로 진행되도록 보장하는 것입니다.

시각적 관리 부품

자동화 시설의 시각적 관리 부품은 세 가지 기능을 제공합니다. 즉, 생산 라인의 공정 및 기계 조건에 대한 실행 가능한 정보를 전달하고, 기계 운영자 및 다른 공장 직원에게 코딩 지침을 제공하고, 회사 차원에서 정보에 입각하여 더 나은 결정을 내릴 수 있도록 생산 라인 성능을 추적합니다. 각 기능은 전용 시각적 관리 도구의 중복 라인업과 연결됩니다.

공장 직원에 대한 시각적 경보

그림 3: 시각적 경보에서는 기계 이벤트가 발생할 경우 센서를 통해 감지하며 경우에 따라 가청 사이렌을 울립니다. 여기서는 SAE J1939-15 프로토콜을 통해 패널 실장 및 CAN 네트워킹을 위한 LED 조명 압전 경보를 보여줍니다. 다양한 경보 조건을 전달하도록 경보음을 구성할 수 있습니다. (이미지 출처: Floyd Bell Inc.)

시각적 경보는 일반적으로 단일의 매우 구체적인 문제에 대한 전용 경고로서, 광학적으로 기계 운영자와 공장 관리자의 주의를 끄는 LED 조명, 표시기 램프, 조명 장치입니다. 경보의 일반적인 원인에는 기계 걸림, 과부하, 과열, 누설, 압력 강하, 전기적 결함, 안전 기능 임피던스, 화재 등이 포함됩니다. 특히 심각한 상황일 경우 시각적 경보와 함께 가청 사이렌이 울립니다.

예를 들어 화재 경보는 열 및 연기 입자 센서와 소리를 울리면서 깜박이는 신호 출력을 생성하도록 프로그래밍된 견고한 전자 장치를 통합합니다. 일련의 불길한 이벤트가 발생할 경우 지정된 경보를 통해 가장 두드러진 경고를 출력하도록 명령할 수 있는 고급 컨트롤러 시스템에 경보가 네트워크로 연결되는 경우도 있습니다.

대부분의 산업 경보는 오류의 근본 원인이나 정확한 위치에 대한 세부 정보 없이 오류가 발생한 사실만 전달합니다. 하지만 산업용 시각적 경보는 일반적으로 초보 관찰자라도 문제가 있다는 것을 직관적으로 알 수 있도록 설계되었으며, 가장 좋은 점은 문제의 본질을 즉각적으로 파악할 수 있다는 것입니다. 예를 들어 연결된 센서에서 미리 프로그래밍된 횟수만큼의 거부가 감지될 경우 생산 라인에 설치된 경보가 깜박이거나 그에 해당하는 신호를 출력할 수 있습니다. 그러면 교대 작업자가 컨베이어 또는 라인의 일부 지정되지 않은 지점에 문제가 있다는 것을 알 수 있습니다. 다른 기계에서는 타이밍 패턴에 따라 시각적 경보가 켜지거나 꺼지도록 프로그래밍되며(예: 수상 교통의 수로 표시), 깜박이는 패턴마다 코딩된 의미가 있습니다.

기계 상태 표시기

산업 환경의 기계 상태 표시기에는 대부분의 엔지니어가 표시기라는 단어를 듣고 떠올릴 수 있는 계측기, 게이지 및 카운터가 포함됩니다. 실제로 상태 표시기에는 제어 패널 조명, 광 타워, HMI 기능을 비롯하여 기계 이벤트 발생 또는 필요한 직원 대응을 나타내는 다른 자동화 부품도 포함됩니다.

위험하거나, 일상적이지 않거나, 다른 공정 중단 이벤트가 발생한 사실만 알려주는 경보에 비해 기계 상태 표시기는 지정된 작업에 일반적인 실행 가능한 발생 또는 지표와 연동됩니다. 예를 들어 모니터링되는 장비 축에서 일부 가변 속도 또는 토크로 실행되는 공정에서 소모되는 전기량 또는 발열량을 실시간으로 표시할 수 있습니다.

Andon 조명 및 광 타워

그림 4: 경보 및 표시기와 달리 andon 조명은 단일 기계 상태만 전담하는 장치입니다. Andon 광 타워는 다양한 스택(조명 색상) 수와 지름으로 제공됩니다. 산업 표준 브라켓 및 사전 배선 속도 통합. (이미지 출처: Menics)

Andon 조명은 오늘날의 생산 시설에서 일반적으로 사용되는 시각적 관리 부품으로, 여러 색상을 세로로 쌓은 타워 조명입니다. andon이라는 용어는 일종의 고정식 랜턴을 나타내는 일본어에서 유래되었으며, 제조 부문에서는 Toyota에서 초기 근대 공장의 조명 기반 문제 신호 시스템을 나타내는 데 andon을 처음 사용했습니다.

Anodon은 지정된 기계 인터로크, 정지 버튼 또는 작업 추적 장치와 서로 연동된다는 점에서 다른 시각적 관리 부품과 다릅니다. andon 시스템의 가장 고유한 기능은 문제가 발생할 경우 직원이 생산 라인을 멈출 수 있다는 것입니다. andon 조명의 기본 기능은 생산 라인에 문제가 있다는 것을 주위 직원에게 알리는 것입니다.

andon 광 타워에서 각 색상은 산업 표준 메시지를 전달합니다.

• 녹색은 생산 라인이 작동 중이고 감지된 문제가 없음을 나타냅니다.
• 노란색은 기계 논리에서 문제를 감지했지만 생산 라인이 여전히 작동 중임을 나타냅니다. andon의 노란색 조명은 생산 라인에서 일반적으로 과열, 물량 부족, 기계 오작동, 비정상 거부 횟수와 같은 이상이 있는 경우에 켜집니다. 노란색 조명을 트리거하는 문제는 심각하지는 않지만 해결하지 않을 경우 심각한 문제로 이어질 수 있습니다.
• 빨간색은 주로 기계 운영자가 기계 인터로크를 작동했거나 비상 정지 버튼을 눌러서 생산이 중지되었음을 나타냅니다. andon 시스템이 즉각적인 주의가 요구되는 심각한 문제를 감지하거나 해당 경고를 수신할 경우 andon 타워의 빨간색 조명이 켜지고 andon 시스템이 생산을 멈춥니다. andon 시스템이 아닌 다른 방식을 통해 생산이 중단되거나 andon 시스템에서 감지되지 않은 이유로 인해 중단된 경우 빨간색 andon 조명이 빨간색으로 깜박입니다. 문제가 해결될 때까지 생산이 멈춘 상태로 유지됩니다.

가장 일반적인 andon 조명은 빨간색, 노란색 및 녹색 조명이 겹쳐져 있지만, 빨간색과 녹색만 있는 경우도 있습니다. 또한 흰색 조명과 파란색 조명이 스택에 포함되는 경우도 있습니다. andon 타워에서 파란색 조명의 산업 표준 의미는 소재 보충, 유지 보수 직원, 관리 등 지원 요청을 나타냅니다. 반면에 andon 광 타워의 흰색 LED 조명은 일반적으로 모니터링된 생산성 조치와 관련된 기계별 상태를 나타냅니다.

간단한 표시 및 공장 사이니지

그림 5: 안전 사이니지에서는 NEMA(National Electrical Manufacturers Association), 미국 표준 협회(ANSI 표준 Z535) 및 국제표준화기구(ISO 표준 7010)에 의해 표준화된 도해를 채택합니다. (이미지 출처: Getty Images)

그림 6: 일반 신호 기반 시각적 관리에서는 공장 직원의 안전을 보장할 수 있습니다. (이미지 출처: Clarion Safety Systems)

산업 설정의 시각적 관리가 전자적일 필요는 없습니다. 작업 셀과 기계의 내부 및 주변에 있는 일반(로우 테크) 표시, 신호 및 태그는 체계적으로 설계된 간결한 제조 공장의 필수 요소입니다. 그런 사이니지는 공장 직원에게 지시하고 안내합니다. 예를 들어 현장 마킹은 제조 시설에서 안전한 경로를 따라 이동할 수 있도록 안내합니다. 다른 위치에 있는 아이콘 기반 레이블은 도구, 조립용 부품, 장비 축, 안전 게이트, 기타 물체의 올바른 위치를 명시적으로 나타낼 수 있습니다.

가장 중요한 신호 기반 시각적 관리 유형은 직원 안전과 관련 있습니다. 뜨거운 표면, 전기 위험, 젖은 바닥 또는 방사선 노출 위험이 있는 모든 곳에는 법률에 따라 해당 사이니지가 필요합니다. 또한 안전 신호는 작업자에게 특정 작업 영역에 필요한 개인 보호장비(PPE)에 대해 경고하고, 작업자가 승인되지 않은 직원에게 제한된 구역에 접근할 때 경고합니다. 생산 라인의 시각적 관리 신호에 대한 다른 예로는 주어진 기계 또는 공장 조건에 대응하여 취해야 하는 단계 또는 간단한 장치 또는 장비를 작동하는 방법을 설명하는 래미네이트 또는 경질 플라스틱 레이블 및 태그가 있습니다.

KPI용 그래픽 보드 및 HMI

그림 7: 공장의 작업 및 KPI 보드에서 개별 작업 셀 및 전체 공장 성능을 전달하기 위해 디지털 IIoT 연결 스크린 사용이 점점 증가하고 있습니다. (이미지 출처: Getty Images)

이 기사의 범위에는 포함되지 않지만 기계 차원의 경고 및 경보를 전달하는 데 HMI 사용이 증가하고 있습니다. 이러한 HMI 경고는 공장 직원에게 친숙한 물리적 돔 및 andon 조명과 흡사하고 눈에 잘 띄는 화상 신호입니다.

하나 이상의 생산 라인 성능 및 현재 상황에 대한 정보와 함께 공장 및 기업 차원 지표와 관련된 데이터를 전달하는 데에는 공장 현장 그래픽 보드가 기본으로 사용됩니다. 이러한 보드에는 전자식과 비전자식이 있습니다.

비전자식 그래픽 보드는 작업 셀 처리량 속도, 완성되어 납품된 부품, 안전 사고 등과 관련한 수기 정보 및 컴퓨터 출력 생산 통계를 표시하는 화이트보드 및 게시판입니다.

간단한 전자식 그래픽 보드에는 점 매트릭스 화면에 숫자를 표시할 수 있는 LED 스코어보드가 있습니다. 더 정교한 전자식 그래픽 보드에는 기계에 네트워크로 연결되고 장비, 공장 현장 및 기업 차원 데이터를 실시간으로 표시하는 디지털 평면 스크린이 있습니다. 대부분의 경우 목표 처리량과 기타 작동 수치를 실제 처리량 및 관련 수치와 비교하여 표시합니다. 이러한 값을 핵심 성능 지표(KPI)라고 하며, 비즈니스 차원의 의사결정을 알리기 위한 운영 등급 및 개선 조치를 나타내는 지표입니다. KPI 외에도 시각적 관리 보드에는 워크스테이션 주문 이행, 생산된 부품 수, 기계 가동 중단, 중단 없이 실행된 시간, 무사고 일수 등과 관련된 성능 통계가 포함됩니다.

결론

산업 자동화 맥락의 시각적 관리에는 공장 직원에게 텍스트가 아닌 방식으로 지침을 전달하는 시스템 및 신호 부품이 포함됩니다. 실제로 시간적 관리 기능을 전담하는 부품은 공정 및 기계 상태 관련 정보를 전달하거나, 생산 라인의 성능 및 처리량에 대한 실행 가능한 정보를 전달합니다. 고유하게 눈에 잘 띄며 색상으로 지정되고 빛나며 깜박이는 신호는 시각적 관리의 성공과 IIoT 비주얼 팩터리의 생산성 향상에 필수적입니다.