2D 및 3D 기반 제품 설계를 사용하여 프로세스 자동화 장비 설계

3D 설계 솔루션으로 전환

오토윈은 반도체, LCD(액정 디스플레이), 가전 및 자동차 산업을 위한 프로세스 자동화 장비를 개발하는 기업으로, 신기술 개발 및 투자, 핵심 기술 인력의 양성과 미래를 위한 새로운 비즈니스 창출에 전념하고 있다.

Siemens 솔루션 파트너사인 지경 솔루텍은 오토윈에 통합 3D 기반 제품 설계 및 시뮬레이션 솔루션인 Solid Edge® 소프트웨어 도입을 권장했다. Solid Edge는 포괄적이고 통합된 소프트웨어, 하드웨어 및 서비스 제품군에 속하는 Siemens Xcelerator 제품군의 일부이다. 오토윈은 점진적으로 비즈니스를 기존의 2D 기반 설계 업무에서 3D 설계 업무로 전환하고 있다.

이 고객사의 문제점으로는, 10여년 이전부터 2D 기반으로 제품 설계를 해오고 있었으나, 제품이 다양해지고 복잡해짐에 따라, 간섭이나 부품의 조립불가 등으로 인한 잦은 설계 변경이 발생하여 제품의 출하시간 지연은 물론 품질저하를 초래하게 되었다. 이러한 설계 변경이 완벽한 제품으로 출하될 때까지 반복되면서 반복 제작에 따른 원가 상승, 업무량 증대 등 손실이 막대했다.

또한, 시뮬레이션을 통한 제품 사전 검증이 없었기 때문에, 제품 설계 오류가 생산 및 조립 단계에서야 비로소 발견되게 되므로, 설계 오류가 빈번히 발생하고 제품 출하가 지연되는 주요 요인이 되었다.

한편, 시장에서는 계속하여 납기 단축에 대한 요구가 이어지고 있기 때문에, 개발 기간은 점점 더 짧아지는 부담이 있었다.

과거에는 2D 도면만으로 모든 업무가 처리되었기 때문에 고객 서비스 단계에서 커뮤니케이션의 문제가 자주 발생하였으며, 다품종 생산에 따른 BOM(Bill of Material) 도입이 필요하였지만 2D 설계의 제한으로 불가능하였다.

한편, 제품이 복잡해짐에 따라 내부 기구 및 구동 해석의 필요성이 점점 증가되었으나, 2D 제품 데이터만으로는 구조해석 솔루션이 제대로 가동되지 못하였다. 또한 고객을 위한 제품 매뉴얼이나 마케팅 자료 작성시에도 제품 데이터를 재활용하지 못하는 문제도 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위한 솔루션이 필요하였으나, 제품 개발 기간 단축을 실현하는 동시에 이에 따른 리스크는 최소화해야 하는 어려움이 있었다.

3D 설계 기반 프로세스의 주요 고려 사항

결국, 오토윈은 제품의 품질 개선을 위한 물리적 시간의 한계를 극복하기 위해, 제품 설계를 3D 데이터 기반 프로세스로 전환을 도모하였다. 다양한 솔루션들이 시장에 존재하였지만, 오토윈은 설계자의 개발 시간을 줄여줄 수 있는 솔루션이 필요했다. 또한 설계 오류에 대한 검증이 쉽고, 빠른 솔루션을 필요로 하였다.

이러한 상황에서 지경 솔루텍을 통해 지멘스의 Solid Edge 솔루션을 제안받았다. 오토윈은 2D와 3D 환경을 결합할 수 있는 솔루션이 필요하다는 것을 인식하고 있었다. 검토범주는 크게 ‘설계검증’, ‘설계변경’, ‘설계시간 및 효율’, ‘설계 데이터의 확장성’이 원활한 것인지에 대하여 검토하였다.

오토윈은 BOM에서 제품 형상 정보를 재사용할 수 있는지 살펴보았다. 또한 데이터 흐름 시스템이 제조에서 사후 유지보수 서비스에 이르기까지 제품 라이프사이클 전반에 걸쳐 액세스할 수 있는 재사용 가능하며 정확한 제품 정보를 전달할 수 있는지 확인하는 데 관심이 있었다. 오토윈은 Solid Edge를 채택하면 설계 및 제조 프로세스에서 효율성을 높일 수 있다는 것을 알게 되었다.

Solid Edge솔루션은 제품 설계 작업을 가속시킴과 동시에, 신속하게 변경된 부분을 반영할 수 있었다. 이를 통해 Solid Edge가 제품 데이터의 재사용을 향상시키는 동기화 기술을 내장하고 있는 가장 효과적인 하이브리드 3D 제품 설계 솔루션임을 확신하게 되었다. Solid Edge는 3D 제품 데이터를 활용한 시뮬레이션도 가능하게 하므로, 지속적으로 심화되고 있는 제품 설계 업무의 복잡성을 완화시킬 수 있을 것으로 기대하였다.

숙련도는 설계자에 따라 크게 다르기 때문에, 초급 설계자부터 고급 설계자들까지 제품 설계 솔루션의 변경에 따른 적응이 쉽고 빨라야만 했다. 이 문제를 해결하기 위해, Siemens의 파트너사인 지경솔루텍이 오토윈을 위해 기초단계부터 고급단계까지 온라인 맞춤형 교육 컨텐트를 개발, 제공하였다.

Solid Edge 도입 및 프로세스 변경

기존에는 완성 제품을 숙련자의 경험에 의존하여 제작 과정에서 수작업으로 평가를 할 수밖에 없는 상황이었다. 하지만 Solid Edge를 도입하여 간섭체크, 구동 시뮬레이션, 정확한 BOM을 산출하여 좀 더 복잡한 메커니즘을 갖는 제품의 설계가 가능해졌다.

오토윈의 강상구 팀장은 “Solid Edge는 설계자가 쉽게 사용하고 배울 수 있어 매우 편리합니다. 특히 Siemens의 파트너사인 지경 솔루텍이 직접 제작하여 제공한 온라인 교육 컨텐츠를 활용하여 실시간으로 실무에 적용하여 좋은 성과를 낼 수 있었습니다.”라고 말한다.

Solid Edge를 사용하여 팀은 제품 설계 오류를 크게 줄여 약 20%의 비용을 절감할 수 있었다.

오토윈의 강상구 팀장은 “이제 제품 개발 프로세스에서 Solid Edge를 사용하여 3D 모델을 통해 2D 도면에서는 쉽게 파악할 수 없는 복잡한 모양의 제품을 쉽게 조립할 수 있는지 확인할 수 있습니다. 이를 통해 현장에서 설계를 즉시 확인할 수 있으며, 실제 제품을 생산하기 전에 설계를 확인하고 변경할 수 있어 전체 개발 시간이 크게 단축되었습니다.”라고 말한다.

부품수가 많은 반도체, LCD생산 자동화 제품의 특성상 간섭체크, 조립성 검증이 빈번하게 필요하였으나, 이를 모두 신속히 실현할 수 있었고, Solid Edge에서 기본으로 제공되는 BOM 입출력 기능은, 부품수가 많은 제품에 아주 유용하게 활용될 수 있었다. Solid Edge를 사용하여 팀은 고객을 대상으로 하는 프레젠테이션 및 제품 홍보 자료에서 소프트웨어를 사용하여 3D 제품 모델을 재사용할 수 있었다. 3D 제품 모델을 바탕으로 고품질의 3D 제품 이미지를 제작할 수 있고, 설계 치수 및 중량을 산출할 수도 있어 고객의 제품에 대한 이해도를 높일 수 있게 되었다. 지경 솔루텍의 유동진 영업 총괄 이사는 “Solid Edge는 오토윈의 생산 프로세스 전반에 걸쳐 3D 제품 데이터를 활용하기 위한 주요 솔루션이며, 고객의 디지털 트랜스포메이션 속도를 높이는 초석이 될 것입니다.”라고 말한다.

Solid Edge는 오토윈이 판매하는 생산 자동화 제품 특성상 부품수가 많은 대형 어셈블리도 쉽고 가볍게 처리하고 있다. 또한, 설계팀에서 설계 작업과 완성된 하위 어셈블리를 공유하여 최종 제품을 원활하게 조립할 수 있다. 오토윈의 기술력과 Solid Edge가 만나 설계자는 고객에게 고품질의 제품을 효율적으로 생산하고 제공할 수 있어, 오토윈의 비즈니스 성과에 크게 기여한다.