Okuma CNC 자동화로 24시간 연속 가동... 로봇 로더 3대로 생산성 50% 향상
미국 정밀부품 제조기업 Youngers and Sons Manufacturing 은 Okuma의 CNC 선반과 로봇 로더를 결합해 생산 공정을 자동화했다. 이 회사는 GENOS L3000-e CNC 선반 3대에 Okuma Robot Loader를 각각 적용해 생산 처리량을 높이고, 24시간 연속 가동과 주말 무인 생산 체제를 구축했다. Youngers and Sons Manufacturing은 현재 50%의 생산성 향상을 달성했으며, 향후 200% 향상도 기대하고 있다.
▲ Youngers and Sons Manufacturing은 오쿠마 CNC 장비와 로봇 로더를 활용해 생산 자동화 체계를 확대하고 있다.
Challenge
반복 주문과 꾸준한 수요가 자동화 도입의 계기
미국 캔자스주 위치타의 Youngers and Sons Manufacturing은 50년 이상 제조 경험을 축적해온 기업이다. 초기에는 농장의 작은 철제 작업장에서 레크리에이션 장비를 제작하는 회사로 출발했지만, 이후 석유·가스, 농업, 산업 분야에 사용되는 부품을 생산하는 여러 생산시설을 갖춘 제조기업으로 성장했다.
회사는 성장 과정에서 경쟁력을 높이고 향후 사업 기회를 확보하기 위해 적합한 공작기계와 기술에 지속적으로 투자해왔다. Okuma에 따르면 Youngers and Sons Manufacturing은 먼저 적합한 장비를 선정하고, 운영 테스트와 공정 개선을 거치며 생산 체계를 발전시켰다. 이 과정에서 반복 주문과 꾸준한 수요가 자동화 추진의 계기가 됐다.
생산 확대를 위해서는 기존 장비 운용 방식만으로는 충분하지 않았다. 짧은 사이클 타임의 공정을 안정적으로 운영하려면 작업자가 장비에 계속 붙어 소재를 공급하고 가동 상태를 유지해야 했다.
Youngers and Sons Manufacturing 측은 과거 작업자가 짧은 사이클 타임 때문에 한 장비에 묶여 있었고, 장비를 계속 로딩하고 운전하기 위해 하루에 10마일, 약16km를 이동해야 했다고 설명했다. 따라서 이 회사의 과제는 생산량을 늘리는 동시에 작업자의 반복 적인 장비 보조 업무를 줄이고, 안정적인 가공 품질과 반복성을 유지할 수 있는 자동화 체계를 구축하는 것이었다.
▲ Okuma Robot Loader는 CNC 선반과 연계해 소재 공급과 완성품 배출 공정을 자동화한다.
Solution
GENOS L3000-e와 Okuma Robot Loader 통합 적용
Youngers and Sons Manufacturing은 생산 확대를 위해 Okuma 와 현지 대리점 Hartwig의 지원을 받아 GENOS L3000-e CNC 선반 3대와 Okuma Robot Loader를 도입했다. 각 CNC 선반에는 로봇 로더가 결합돼 소재 공급과 완성품 배출을 자동으로 수행하도록 구성됐다.
GENOS L3000-e는 일체형 스핀들을 적용한 단일 새들 CNC 선반이다. Okuma는 이 장비가 고정밀 CNC 가공을 위한 강력한 절삭 성능과 고강성 가이드웨이를 제공하며, 선삭은 물론 선택 사양에 따라 밀링, Y축 가공, 서브 스핀들 기능까지 지원한다고 설명한다.
함께 적용된 Okuma Robot Loader-Rotary(ORL-R)는 자동 소재 공급 및 배출을 위한 통합형 로봇 로더 시스템이다. 회전 플랫 폼과 디스크형 저장 장치를 갖추고 있어 가공 전 소재와 완성 부품을 함께 관리할 수 있다.
ORL-R은 플러그 앤 플레이 방식과 대화형 셋업 절차를 적용해 설치와 운용 부담을 낮춘 것이 특징이다. Youngers and Sons Manufacturing은 두 대의 ORL-R 시스템을 도입한 뒤 1주일 이내에 완전한 생산 가동 상태에 도달했다. 이후 자동화 효과를 확인한 회사는 세 번째 로봇 로더를 추가 도입했다.
▲ GENOS L3000-e CNC 선반과 로봇 로더를 결합한 생산 셀은 24시간 연속 가동 체제 구축에 활용된다.
Result
하루 600~800개 생산, 24시간 연속 가동
자동화 도입 이후 Youngers and Sons Manufacturing은 ORL-R을 적용한 각 장비에서 하루 600~800개의 복잡한 부품을 생산하고 있다. 최적화된 공정은 약 2분의 사이클 타임으로 24시간 운영되며, 금요일부터 일요일까지는 작업자가 없는 상태에서도 스핀들이 계속 가동돼 주말 무인 생산이 가능해졌다.
자동화는 작업자의 역할에도 변화를 가져왔다. 기존에는 짧은 사이클 타임 때문에 작업자가 장비를 계속 관리해야 했지만, 로봇 로더 도입 이후에는 반복적인 로딩 업무가 줄어들었다. 이에 따라 작업자는 장비 사이클 중 수행하기 어려웠던 서류 작업과 품질 검사에 더 많은 시간을 투입할 수 있게 됐다.
Youngers and Sons Manufacturing 측은 로봇 로더가 일자리를 대체한 것이 아니라, 작업자의 업무를 더 만족스럽게 만들었다고 평가했다. 또한 회사는 현재 50%의 생산성 향상을 달성했으 며, 향후 200% 향상을 기대하고 있다고 밝혔다.
향후 자동화 확대 계획도 진행 중이다. Youngers and Sons Manufacturing은 현재 3대의 로봇 로더를 운영하고 있으며, 향후 6개월 이내에 로봇 로더를 총 7대 규모로 확대할 계획이다. 다음 단계에서는 ORL-D 서랍형 로봇 로더를 멀티태스킹 선반에 적용해 석유·가스, 농업, 건설, 중장비 시장을 위한 가공 역량을 높일 예정이다.
▲ 로봇 로더는 반복적인 소재 로딩 업무를 줄여 작업자가 품질 검사와 공정 관리에 집중할수 있도록 지원한다.
Insight
자동화는 공정 안정화 이후 효과가 커진다
이번 사례에서 주목할 부분은 로봇 로더 도입 자체보다 자동화 적용 순서다. Youngers and Sons Manufacturing은 자동화 장비를 먼저 구매한 것이 아니라, 어떤 장비와 워크플로가 로봇 적용에 적합한지 평가한 뒤 사전 계획을 수립했다. 회사 측은 “먼저 부품을 잘 만들 수 있는 상태와 적합한 워크플로를 갖춘 뒤, 그 공정을 자동화했다”고 설명했다.
이는 CNC 자동화의 효과가 로봇 장비 도입만으로 결정되지 않는 다는 점을 보여준다. 자동화 대상 공정이 안정화돼 있고, 작업 흐름이 표준화돼 있을 때 로봇 로더의 생산성 향상 효과가 더 분명해질 수 있다. 또한 Okuma 장비와 자동화 솔루션을 함께 적용한 점도 운영 측면에서 의미가 있다.
Youngers and Sons Manufacturing은 표준화를 중요하게 보고 있으며, Okuma 장비와 자동화를 함께 사용함으로써 동일한 영업·서비스 체계의 지원을 받을 수 있다고 설명했다. 이는 품질관리와 커뮤 니케이션 효율 측면에서 자동화 운영 부담을 줄이는 요소로 볼 수 있다.
Youngers and Sons Manufacturing 사례는 반복 생산과 짧은 사이클 타임을 가진 가공 현장에서 CNC 선반과 로봇 로더의 결합이 생산성 향상, 무인 가동, 작업자 업무 전환을 동시에 지원할 수 있음을 보여준다. 특히 공정 최적화 이후 자동화를 적용한 점은 제조 현장에서 로봇 자동화 투자를 검토할 때 참고할 만한 부분이다.
자료제공: Okuma(www.okuma.com)
