자동화된 생산 라인 설계를 최적화하기 위한 필수 도구인 생산 라인 모델링 및 시뮬레이션 시대가 도래했습니다.

시뮬레이션 모델링을 올바르게 사용하면

제조업체가 위험을 식별 및 제거하고,

정상적인 생산 운영을 보장하고,

비즈니스를 극대화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 가치를 부여하고 성공에 기여합니다.

시뮬레이션은 프로젝트 전반에 걸쳐 강력한 도구가 될 수 있으며, 이를 통해 프로젝트 팀은 설계 단계에서 생산 라인의 여러 측면을 시각화할 수 있습니다.

새로운 생산 라인을 계획하거나 기존 생산 라인을 개조하려면 다음을 포함하여 많은 질문에 답해야 합니다.

개발이 더 가능해지기 전에 생산 라인을 시각화하고 생생하게 구현하도록 설계된 기술 그 어느 때보다 쉽게 ​​구할 수 있습니다. 3D PDF 또는 비디오는 전자적으로 볼 수 있으며, 많은 소프트웨어 프로그램은 이미 가상 현실(VR) 헤드셋 눈과 직접 통합되어 작업자가 정확한 대화형 생산 라인 레이아웃에 액세스할 수 있습니다.

이 시각화는 모든 사람이 설계 매개변수를 보다 효과적으로 이해하고 최종 설계를 명확하게 이해하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어 증강 현실(AR) 기술을 사용하는 스마트폰 앱과 헤드셋은 3D 모델을 기존 공간에 투사하여 생산 라인에 대한 대안적인 시각을 제공할 수 있습니다. 정적 또는 동적 모델링은 간섭과 장애물을 표시할 수 있으며 프로젝트 초기 단계에서 이러한 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.

시각화는 디자인 단계에서 다른 방식으로 사용될 수도 있습니다. 즉, 다양한 제약 조건 하에서 제품의 움직임 역학을 강조하는 것입니다. 시뮬레이션을 통해 사용자는 기계 및 컨베이어 속도, 컨베이어 길이, 장비 위치, 제어 동작 등 생산 라인의 작동 매개변수를 설정하고 다양한 매개변수 하에서 시스템이 어떻게 작동하는지 확인할 수 있습니다. 애니메이션 시뮬레이션은 생산 라인 레이아웃이나 스프레드시트를 볼 때 발견하기 어렵거나 불가능한 생산 라인의 잠재적인 설계 문제를 발견하는 경우가 많습니다.

시뮬레이션의 중요성은 최근 사례에서 볼 수 있습니다. 이 애플리케이션에서는 한 번에 4개의 상자를 채우고 동시에 4개의 상자를 모두 기계에서 밀어내야 했습니다. 평균 기계 속도는 100박스/분이지만 실제 기계의 순간 출력은 0~200박스/분이다. 기계가 하역 중일 때 컨베이어 벨트가 평균 속도의 두 배로 작동하지 않으면 상자가 나갈 때 기계에 다시 들어가 기계가 새로운 빈 상자를 로드하는 것을 방지합니다.

표면적으로는 속도가 맞는 것처럼 보이지만 실제 작동을 해보면 기계가 막히는 것을 확인할 수 있습니다. 시뮬레이션 모델을 사용하면 설계 단계에서 문제를 식별할 수 있으므로 설치 전에 수정할 수 있습니다.

생산 라인에서 제품의 실시간 상호 작용을 이해하려는 경우 물리적 모델링은 유용한 도구입니다. 설계자는 컨베이어에서 제품 이동 패턴을 확인하고 이에 따라 컨베이어 설계를 조정하여 제품 제어를 유지할 수 있습니다.

이전에는 학습된 추측과 CAD(컴퓨터 지원 설계) 레이아웃을 통해 이를 수행할 수 있었습니다. 그러나 컨베이어 벨트에서 굴러가는 반죽의 역학과 같은 일부 특수 응용 분야에서는 예측하거나 정확하게 시각화하기가 어렵습니다. 물리적 모델링은 컴퓨터 하드웨어에 대한 수요가 높습니다. 대상 모델을 생성할 수 있습니다. 작은 모델에서 배운 교훈을 더 큰 모델에 적용할 수 있습니다.

잘 설계된 생산 라인에서도 기계 가동 중지 시간은 불가피합니다. 불확실한 가동 중지 시간이 미치는 영향을 예측하기는 어렵습니다. 제조업체는 문제를 숨기거나 활동하지 않는 운영 인력을 장려할 것이라고 생각하여 완충 장치 구축을 주저할 수 있습니다. 기계 설계에 따라 일부 버퍼는 성능에 거의 영향을 미치지 않아 불필요한 자본 비용이 발생할 수 있습니다. 시뮬레이션을 통해 시나리오를 모델링하고 정상적인 운영 조건을 고려하여 최적의 버퍼 수, 위치 및 용량을 결정하여 생산 라인 성능을 향상시키고 불필요한 비용을 피할 수 있습니다.

시뮬레이션이 도움이 될 수 있는 또 다른 중요한 영역은 생산 라인 제어입니다. 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC)를 배치하기 전인 설계 프로세스 초기에 시뮬레이션 모델을 통해 설계 팀은 이를 제어하는 ​​방법을 고려할 수 있습니다. 이를 통해 장비를 구매하기 전에 광전자 공학 및 기타 센서의 배치를 테스트하고 최적화할 수 있습니다.

아마도 시뮬레이션을 사용하는 가장 중요한 시기는 PLC 프로그램을 테스트할 준비가 되었을 때입니다. 일부 모델링 소프트웨어는 PLC에 연결될 수 있습니다. 모델은 시뮬레이션된 센서를 통해 PLC에 신호를 보내고, 시뮬레이션된 모터에 대한 PLC 신호에 응답합니다.

제어 엔지니어는 수동으로 코드를 추적하거나 인간 기계 인터페이스(HMI)를 사용하여 성능을 시각화하는 대신 현실적이고 응답성이 뛰어난 시스템을 사용하여 제어를 디버깅할 수 있습니다. 모델에서는 센서 배열을 정밀하게 미세 조정할 수 있습니다.

HMI 프로그램은 이 모델을 PLC와 함께 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 모델은 PLC에 의해 제어되므로 HMI의 버튼을 누르면 실시간 생산 시나리오가 시뮬레이션됩니다. 따라서 시뮬레이션 모델을 사용하면 생산 라인 디버깅 시작 시간을 크게 줄일 수 있습니다.

시뮬레이션 모델을 PLC에 연결하는 과정도 훈련을 용이하게 합니다. 새로운 PLC 또는 HMI 프로그래머는 현장에서 생산에 들어가기 전에 오류를 식별하고, 새로운 아이디어를 테스트하고, 위험이 낮은 환경에서 자신감을 구축할 수 있습니다. 라인 운영자는 라인 작동 방법을 배우고 설치 전에 새로운 PLC 프로그램을 배울 수 있습니다.

시뮬레이션은 다른 간접적인 이점도 가져올 수 있습니다. 생산 라인 역학에 대한 배경 지식을 얻으면 모델링 프로그래머는 일반적으로 개발 후반부에 해결해야 할 질문을 설계 프로세스 초기에 질문할 수 있습니다. 일정 요구 사항을 충족하는 것은 시뮬레이션이 제공하는 또 다른 이점입니다. 종종 생산 라인을 설계하고 설치했지만 다양한 제약으로 인해 PLC 프로그램이 완료되기 전에만 시작하고 디버깅할 수 있습니다.

공장에 들어가기 전에 모델을 테스트하면 프로그램을 더 빠르게 검증하는 데 도움이 됩니다. 그러나 시뮬레이션에는 한계가 있습니다. 모델 출력은 입력이나 가정이 충분할 경우에만 충분합니다. 시뮬레이션은 나쁜 작업자 습관, 불량한 재료 또는 응축수 축적과 같은 요인을 예측할 수 없습니다. 정확한 적용 조건과 동작을 반영하도록 모델을 다시 검토하고 조정하는 것이 중요합니다.

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