개조를 통해 스피닝 머신에 새 생명을 불어넣어요

프랑스 자본과 폴란드의 전문 기술을 결합한 회사인 사필린은 의류, 가구, 공업용 섬유, 식품, 자동차 및 기타 여러 산업에 사용되는 원사를 포함해서 아마와 대마 기반 제품을 제조해요.회사는 또한 복합 재료용 로빙뿐만 아니라 다양한 용도의 꼬기와 꼬인 실을 생산해요.폴란드에서 사필린은 미와코보와 슈치트노에서 생산 시설을 운영해요.후자의 부지에는 습식 방적소와 빗질 공장이 둘 다 있어요.이 시설에서는 연간 약 2,000톤의 완제품을 생산해요.습식 스피닝의 경우 흔히 PM이라고 하는 PM88 기계를 사용해요.이 기계들은 1982년부터 운영돼왔어요. 즉, 40년 넘게 작동해왔다는 뜻이에요.산업 전략의 일환으로 회사는 기존 장비의 대안을 모색하고 깊은 공정 전문 지식을 활용하여 아마사 생산에서 경쟁 우위를 구축하기로 결정했어요.기존 자산을 최대한 활용하기 위해 경영진이 PZ-KA로 이름을 바꾸고 PM 기계에 제2의 생명을 불어넣는 개조 프로그램을 시작했어요.노후화된 기계를 현대화하기로 한 결정으로 프로세스를 자동화하고 생산 매개변수를 실시간으로 시각화하여 운영 효율성이 향상되고 비용이 크게 절감됐어요.핵심 성공 요인은 이니셔티브에 적극적으로 기여한 다양한 분야의 사필린 전문가들을 모아 포괄적인 프로젝트 팀을 만든 것이었어요.

아마 방사 공정에는 화학적으로 처리된 로빙, 즉 사전 처리되고 지정된 선형 밀도의 약간 꼬인 아마 슬라이버를 드래프팅하는 동시에 비틀는 과정이 포함돼요.

”슈치트노 시설에서 스피닝은 습식 스피닝 방식으로 해요.로빙 보빈은 스피닝 프레임에 올려져 있어요. 거기서 '스피닝 준비' 과정이 시작돼요.여기에는 로빙을 18~22°C로 유지되는 수조를 통과한 다음 천천히 그리고 통제된 방식으로 긴장을 풀 수 있게 해주는 일련의 가이드가 포함돼요.”
사필린의 프로세스 엔지니어 알렉산드라 카즈보스카가 설명해요.

PM88 기계는 세 가지 주요 구성품으로 이루어져 있어요: 전기 캐비닛, 기계 캐비닛, 작동 모듈.기계 캐비닛은 기어, 체인, 벨트 시스템을 통해 구동력을 전달하도록 설계됐어요.사실 약 50개의 부품, 주로 스퍼 기어로 구성된 전체 메커니즘이 단일 전기 모터로 구동됐어요.

”이 솔루션을 사용하면 기어를 교체하여 변속비를 변경하는 등 수동 개입이 필요했기 때문에 기계 매개변수를 변경하기가 어려웠어요.또한 순환 동작을 제어하기 위한 래칫 메커니즘 같은 기계식 조정 부품을 사용해야 했어요.이를 위해서는 정밀한 설정 조정이 필요했고 기계를 새 제품군에 적응시키는 데 필요한 시간이 길어졌어요.”
스피닝 부서 수퍼바이저 아네타 시에맥이 떠오르네요.

개조 프로젝트 작업이 2023년 5월에 시작되어 2024년 7월까지 계속됐어요.기계 캐비닛 전체가 서보 모터 설치에 맞게 재설계되고 개조됐어요.현대화 과정에서 서보 구동 시스템으로 대체된 기어 트레인을 포함하여 몇 가지 부품이 교체됐어요.베어링 어셈블리와 구동축도 새 조건에서 작동하도록 개조됐어요.이러한 변경으로 기계 작동 매개변수를 정밀하게 조정하여 전체 성능을 크게 향상시켰어요.

”서보 모터 덕분에 더 이상 구동 시스템에 수동으로 개입할 필요가 없어 기어를 교체할 필요가 없어요. 기계 파라미터는 이제 PLC 컨트롤러를 통해 조정돼요.또한 기계의 각 작업 섹션 내의 모든 매개 변수를 완벽하게 볼 수 있어 설정을 빠르고 쉽게 재구성하고 생산 프로세스를 최적화할 수 있어요.사필린의 수석 에너지 엔지니어인 마치에이 루시넥이 말해요.

”베어링, 샤프트, 기타 어셈블리 같은 주요 동력 전달 부품의 내구성을 최적화하여 전체 시스템의 신뢰성을 크게 향상시켰어요.” 사필린의 기계 엔지니어인 카밀 바란이 덧붙여요.

기계 부품 수가 줄어들면서 중요 부품에 더 쉽게 접근할 수 있고 가동 중지 시간이 크게 줄어들어 유지 보수가 더 쉬워졌어요.전체적으로 이러한 개선이 기계 효율성 향상과 운영 신뢰성 향상에 기여했어요.

현대화 전 전기 제어 캐비닛.

개조 덕분에 기계 작동 안전도 크게 개선됐어요.PZ-KA에 이제 위험 평가 프로세스를 통해 확인된 요구 사항에 따라 설계된 새로운 안전 시스템이 장착됐어요.다른 기능들 중에서도 기계에 표준 버섯형 비상 정지 버튼이 장착되어 있어요.

”안전 시스템은 SIRIUS 3SK2 제품군의 프로그램 가능한 안전 릴레이가 감독해요..기본 비상 정지 기능 외에 기계를 안전하게 정지시킬 수 있는 잠금 해제 요청 기능도 구현됐어요.보건, 안전, 환경 전문가 이웰리나 라돔스카가 말해요.

자동화는 에 의해 통제돼요 SIMATIC S7-1500 컨트롤러에 지멘스 CPU가 통합돼요 S7-1500, 서보 드라이브하고 다른 기계 부품들의 작동을 조정해요.그 기능 중에는 구동 속도와 프로세스의 동기화와 솔레노이드 밸브와 환기 시스템의 제어가 있어요. TP1200 컴포트 HMI 오퍼레이터 패널차례로, 기계의 기본 기능을 관리해요.드라이브를 포함한 시스템 구성 요소를 진단할 수 있고 프로세스 매개변수를 제어하고 모니터링할 수 있어요.패널은 실이 감긴 보빈의 충전 레벨과 같은 주요 작동 데이터도 시각화해요.

기계 현대화 프로젝트에는 기술 통합과 새로운 IT 솔루션 구현과 관련된 광범위한 활동이 포함됐어요.이 부분의 주 목적은 디지털 방식으로 생산 데이터를 수집하고, 처리하고, 분석하여 제조 프로세스를 최적화할 수 있는 시스템을 만드는 거였어요.

”수집된 데이터를 통해 기계 작동의 전체 그림을 재현할 수 있어 잠재적 문제를 식별하고 시정 조치를 계획하고 운영 효율성을 개선할 수 있어요.120개 이상의 기계 매개변수가 기록되는데, 그 중 가장 중요한 매개변수에는 스핀들 속도, 링 레일 진동, 이송 속도, 전달 속도가 포함돼요.얀 슬로빈스키가 말해요.

”프로젝트의 일환으로 애플리케이션 서버가 라이브 프로덕션 데이터를 수집하도록 구성됐어요.서로 다른 시스템 간의 데이터 흐름을 자동화할 수 있는 Node-RED 프로세스 오케스트레이션 환경으로 데이터 전송이 간소화돼요.크론 스케줄링 유틸리티와 결합하면 정보 전송 시기와 방법을 완전히 유연하게 정의할 수 있어요.수집된 모든 기계 데이터는 SQL 데이터베이스에 저장돼요.사필린의 소프트웨어 엔지니어 마치에이 추진스키가 설명해요.

IT 구현의 마지막 단계는 Power BI에서 데이터 시각화 시스템을 개발하는 것이었어요.이 플랫폼을 사용하면 사용자에게 생산 성과에 대한 명확하고 동적인 통찰력을 제공하는 대화형 보고서와 분석 대시보드를 만들 수 있어요.이러한 시각화는 문제 식별을 지원하고 데이터에 기반한 의사 결정을 용이하게 해요.

PM88의 현대화를 통해 달성한 결과가 너무 성공적이어서 공장에서 추가 기계를 개조할 계획이에요.프로젝트 가정에 따르면, 투자 수익률은 1년 남짓한 기간에 달성될 것으로 예상돼요.다른 이점으로는 소음 수준을 94dB에서 89.5dB로 낮춰 작동 안전이 향상되고 작업 조건이 크게 개선됐어요.완제품의 품질도 향상됐어요, 특히 강도와 실 균일성 측면에서 말이죠.구현된 IT 솔루션 덕분에 이제 Power BI에서 원사 품질 지표를 지속적으로 모니터링해요.

금전적 이익은 주로 기계 생산성의 약 19% 향상을 통해 달성되는 원사 생산 비용 절감에서 비롯돼요.절대 환산하면, 평균 생산량이 하루 176kg에서 209.5kg으로 올랐어요.