Kia Motor Slovakia, 안전 가동 중단 시간 최대 70% 감소

배경
1944년 창립한 KMC(기아자동차)는 한국에서 가장 오래된 자동차 제조업체입니다. 현대-기아 자동차 그룹에 속해 있는 기아자동차는 세계 최고의 자동차 브랜드가 되겠다는 포부를 가지고 있습니다. 유럽뿐 아니라 세계 시장에서도 점유율을 높이기 위해 KMC는 유럽 최초로 슬로바키아 질리나 지역에 연간 30만 대 규모의 생산 시설을 마련하고 2006년 12월 생산을 개시했습니다.

KMS(Kia Motor Slovakia)는 2009년에 기아 씨드와 기아 스포티지, 두 가지 모델을 생산했으며 그중 기아 씨드 모델이 총 생산량의 80% 이상을 차지했습니다. 2010년에는 SUV 모델로 새로 출시된 신형 스포티지와 현대 ix35를 생산 포트폴리오에 추가했고, 현재 KMS는 세 종류의 모델을 생산하고 있습니다.
2010년 전체 생산량 중 SUV 모델이 50% 이상을 차지했습니다. KMS의 2010년 자동차 생산 대수는 229,505대입니다.

과제
다른 자동차 업체와 마찬가지로, 효율성 및 생산성 극대화를 위해 제조 프로세스를 최적화하는 것이 그 어느 때보다 중요해진 상황입니다. KMS에 필요한 것은 정보와 장치를 서로 완벽하게 연결해 주는 통합된 솔루션이었습니다.

KMS 차체 공장에서는 CompactLogix와 ControlLogix를 연결하여 공장을 운영했으며, 모든 작동 부품을 작업자 20명이 수동 조종하는 BC(Body Complete) 라인에서 조립했습니다. 그러나 빈번한 가동 중단으로 인해 생산성이 저하되었을 뿐만 아니라 KMS 라인 전체의 생산이 중지되는 경우도 있었습니다.

BC 라인은 SICK 안전 릴레이로 구성하고 SICK 안전 스캐너와 릴레이를 보호 장치로 사용했습니다. 이 안전 릴레이는 배선이 복잡하고 안전 장비에서 기본 캐비닛의 릴레이까지 이어지는 컨덕터 경로가 매우 길었으며, 스캐너 우회 기능도 없었습니다.

안전 회로나 안전 장비에서 경미한 라인 중단 사태가 자주 발생했는데, 이 경우 고장 위치 또는 원인을 파악하기가 어려운 동시에 교체하는 시간도 오래 걸렸습니다. 더욱이 길고 복잡한 안전 배선 회로 때문에 언제 라인이 중단되어도 이상할 것이 없는 상황이었습니다.

릴레이 기반의 안전 제어는 오래 전부터 작업자와 기계 사이에 위험한 접촉 사태가 발생하지 않도록 예방하는 데 사용되었습니다. 장비 운영자를 보호하는 수단으로는 안전 릴레이로 연결된 비상 정지 스위치나 스캐너 같은 안전 장비를 선택하곤 했습니다.

그러나 릴레이로는 대개 폴트를 진단하는 데 한계가 있고, 배선을 해야 하기 때문에 애플리케이션 변경에 맞춰 변화하기가 쉽지 않습니다. 엄중한 상황과 함께 이러한 이유를 감안하여, 현재의 릴레이 시스템보다 신뢰성과 유연성이 우수한 한편 상태 시각화 기능을 갖춘 통합된 안전 솔루션을 대안으로 KMS에 도입해야 했습니다.

솔루션
신뢰성이 우수하고 시각화 기능을 갖춘 통합 안전 솔루션을 찾아 나선 KMS는 공장의 생산 개시부터 시작하여 대부분의 작업을 담당해 줄 믿음직한 공급업체로 로크웰 오토메이션을 선택했습니다.

이에 따라 로크웰 오토메이션은 안전 관련 PLC와 네트워크로 구성된 안전 시스템을 제안했습니다. 기존의 안전 릴레이 대신 도입된 세이프티 컨트롤러는 군더더기 없이 빠르고 응용력 뛰어난 제조 프로세스로 오퍼레이터의 안전을 지켜 줍니다.

로크웰 오토메이션은 표준 Allen-Bradley ControlLogix 프로세서를 기반으로 안전 펌웨어와 안전 프로세서를 더하여 확장한 Allen-Bradley GuardLogix 세이프티 컨트롤러를 제안했습니다. 여기에 원격 안전 I/O 모듈을 추가하여 EtherNet/IP 네트워크에 연결하고 안전 상태, 알람, 비상 상황, 제어 시스템 프로그래밍 등을 시각적으로 표시했으며, 시각화에는 기존의 Allen-Bradley PanelView Plus 패널을 사용했습니다. 프로그래밍과 설치를 비롯한 모든 작업은 로크웰 오토메이션 CSM(고객 지원 및 유지보수) 팀에서 담당했습니다.

Allen-Bradley GuardLogix는 공통의 프로그래밍 환경, 공통의 네트워크, 공통의 제어 엔진을 사용할 수 있는 Logix 플랫폼의 장점에 통합형 안전 제어 기능을 더하여 사용하기 쉬운 환경에서 제공하며, 이와 동시에 SIL(Safety Integrity Level) 3 제어 수준까지 갖췄습니다. GuardLogix 사용자는 Allen-Bradley ControlLogix 프로세서를 배포함으로써 공통의 프로그래밍 소프트웨어와 컨트롤러 및 I/O를 사용하여 개발 시간을 단축하고 애플리케이션 비용을 절감할 수 있습니다.

전통적인 설계에서는 어떤 사람이 작업 공간에 들어오거나 생산 중 장비 하나가 고장을 일으키면 라인 전체가 중지되었습니다. 따라서 KMS에서도 각각의 영역과 장비를 점검하여 문제를 찾아내야 했습니다. 그러나 고장을 찾아내기가 어려웠고 어떤 안전 버튼을 눌러야 하는지 알 수도 없었습니다. 고장을 찾아서 해결할 때까지는 라인 전체가 중지되었습니다.

새로운 설계에서는 라인이 다섯 구역으로 나뉘어 있습니다. 구역마다 배선이 2-3m에 불과한 안전 Point I/O와 캐비닛이 있습니다. 이러한 안전 Point I/O는 각각 RSLogix 5000을 사용하여 EtherNet/IP를 통해 Allen-Bradley GuardLogix에 연결되어 있습니다. 각 스캐너에 우회 기능이 있으며 조명 신호 및 전환도 가능합니다.
이제는 라인이 중단되어도 그 위치로 신호를 보내 해당 구역만 중지되도록 합니다. 또한 오퍼레이터는 EtherNet/IP를 통한 시각화로 각 구역과 손쉽게 통신할 수 있습니다. 다른 구역에서 조업을 계속하는 동안 손쉽게 고장을 파악하고 신속하게 복구할 수 있습니다.

결과
KMS는 로크웰 오토메이션 솔루션이 대성공이라고 평가합니다. 릴레이 기반의 솔루션에서 안전 PLC로 전환함으로써 KMS는 탁월한 안정성을 갖춘 유연한 라인을 가지게 되었습니다. 이 유연한 플랫폼은 유지보수 및 문제 해결을 줄여 주는 한편 필요한 만큼의 안전 보장에도 도움이 됩니다. 현재 KMS는 차체 및 프레스 공장의 다른 라인에도 통합 안전 개념을 확대 도입하고자 계획 중입니다.
"고장을 신속하게 파악해서 문제를 빨리 해결하는 기능 덕분에 안전 중지 시간이 최대 70%나 줄었고, 생산성이 획기적으로 향상되었습니다." KMS의 Ondrey Vasek 차체 유지보수 관리자의 말입니다. "그리고 무엇보다 라인을 유지보수하기가 쉬워져서 제 인생이 훨씬 편해졌어요." KMS의 목표 중 하나는 기존 안전 라인의 효율성을 높이는 것입니다. 따라서 다음 단계에서는 다른 라인에도 이와 유사한 솔루션을 적용해 볼 계획입니다. 그리고 로크웰 오토메이션의 통합 안전 솔루션과 GuardLogix는 KMS의 표준 플랫폼으로 선택될 가능성이 매우 높습니다.