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Komatsu NTC Ltd.
Industrial Machinery & Heavy Equipment NX for Design
Komatsu NTC Ltd.

HIP (Hardware-in-the-loop) 단계에서의 가상 커미셔닝으로 프로세스 효율성을 높히다

일본 도야마현 난토시

Komatsu는 출시 시간과 비용을 줄이기 위해 실제 기계를 가상으로 재생성하는 제어 프로그램을 테스트하는 Mechatronics Concept Designer를 사용합니다

Industrial Machinery & Heavy Equipment NX for Design

HIP (Hardware-in-the-loop) 단계에서의 가상 커미셔닝으로 프로세스 효율성을 높히다

일본 도야마현 난토시

Komatsu는 출시 시간과 비용을 줄이기 위해 실제 기계를 가상으로 재생성하는 제어 프로그램을 테스트하는 Mechatronics Concept Designer를 사용합니다

quotation marks Mechatronics Concept Designer를 사용하면서 교차 영역 시뮬레이션을 사용해 물리적으로 보이지 않는 영역의 움직임도 확인할 수 있습니다. 이를 통해 테스트 및 디버깅 작업 효율성을 향상시키고 테스트 작업자 안전도 보장할 수 있게 됐습니다. Takafumi Asatani, Control Development; Development Division’s System Development Center Komatsu NTC Ltd.
과제
  • 기계 도구 설계 프로세스 효율성 향상
  • 개발 시간 단축
  • 부서 간 정보 통합 확대
  • 커미셔닝 중 안전 보장
성공 비결
  • Mechatronics Concept Designer 도입으로 기계 설계와 제어 설계 팀 간 정보 공유 가속화
  • 실제 기계 작동을 모사하는 수준으로 가상 공간에서 시뮬레이션 수행
결과
  • 기계 설계와 제어 설계가 동시에 이뤄지며 개발 시간이 대폭 단축됨
  • 가상 공간에서 제어 프로그램을 실행해 디버깅 효율성을 향상시키고 테스트 중 작업자의 안전 보장
  • 기계 설계 문제를 조기에 발견해 제조 비용 및 구축 시간 단축

Komatsu NTC Ltd.

Komatsu는 트랜스퍼 머신, 특수 목적 기계를 비롯한 여러 기계 도구를 설계, 제조, 판매하는 기업입니다.

http://www.komatsu-ntc.co.jp/

quotation marks Siemens는 애플리케이션부터 인프라에 이르는 모든 레이어에 걸친 토탈 솔루션을 제공하는 몇 안되는 업체 중 하나입니다. Komatsu NTC는 Siemens의 포괄적 솔루션을 활용하며 차세대 제조를 촉진하고자 합니다. 아시아 뿐만 아니라 유럽으로의 확장도 계획하고 있습니다. Yoshiharu Oyabe, Director; Development Division’s System Development Center Komatsu NTC Ltd.
quotation marks Mechatronics Concept Designer를 사용하면서 교차 영역 시뮬레이션을 사용해 물리적으로 보이지 않는 영역의 움직임도 확인할 수 있습니다. 이를 통해 테스트 및 디버깅 작업 효율성을 향상시키고 테스트 작업자 안전도 보장할 수 있게 됐습니다. Takafumi Asatani, Control Development; Development Division’s System Development Center Komatsu NTC Ltd.

기계 설계와 제어 설계가 동시에 이뤄져 이후 단계에서의 재작업이 줄어듭니다

Komatsu NTC는 트랜스퍼 머신, 특수 목적 기계, 연마기, 머신 센터, 크랭크축 밀러, 와이어 쏘 등의 장비를 설계, 제조, 판매하는 기계 도구 제조사입니다. Komatsu 그룹 계열사인 Komatsu NTC는 "품질1등", "고객 만족 향상" 이라는 기치 하에 세계 정상급 제품을 제공합니다. 더불어 친환경 제조 지침을 준수합니다.

"기계 구성 소프트웨어의 중요성이 확대되고 개발 프로세스가 복잡해 지면서 납품 시간과 비용에 대한 고객 요구사항도 한층 엄격해졌습니다." "그러나 전기 및 소프트웨어 제어 설계 부문에서는 기계 설계가 완료된 후 제공 받은 청사진에서 필요한 정보를 얻어 작업할 수 밖에 없었고, 이는 빠른 납품 및 비용 절감에 방해가 됐습니다." 요시하라 오야베 개발 사업부 시스템 개발 센터장

기존에 정보 공유는 개발 프로세스 각 단계에서 기계 설계 팀과 제어 설계 팀이 회의를 하며 이뤄졌습니다. 일이 극도로 바빠지면 이들 팀이 아이디어를 교환할 수 있는 기회를 만들기가 매우 어려워집니다. 이는 사양 변경에 대한 보고가 이뤄지지 않은 채 상세 설계가 진행되는 결과로 이뤄지며, 결국 프로젝트 오류가 발생하고 맙니다. 예를 들어 설계 프로세스 최종 단계에서 기계와 전기 구성요소가 서로 간섭하고 있다는 점이 발견되는 경우가 있었으며, 기계가 요청한 대로 작동하지 않는다는 점이 발견되기도 했습니다.

또한 기계 팀이 제어 설계 프로세스 진행 중에 프로토타입을 만들고, 제어 설계 팀은 그에 맞게 기술 요구사항을 충족하기 위해 제어 프로그램을 수정해야 하는 경우도 있습니다. 이러한 중복 작업을 피하기 위해 엔지니어는 설계 프로세스 초기 단계에 3D에서 제어 영역을 모델링하고 각 개발 단계에서 전기 설계와 제어 프로그램 성능을 검증할 수 있는 도구를 필요로 했습니다.

"실제 세계와 가상 세계의 융합은 핵심 구성요소이며 Industry 4.0에 기반한 차세대 제조로 나아가기 위한 중요한 개념입니다." "우리는 실제 기계를 가상으로 재현하는 환경에서 효율적으로 제어 소프트웨어를 개발할 수 있도록 가상 커미셔닝을 구현하고자 했습니다." 다카후미 아사타니, 시스템 개발 센터 제어개발부

Mechatronics Concept Designer, 완벽한 가상 커미셔닝을 제공하다

Komatsu NTC는 2015년 가상 커미셔닝 구현을 위한 도구 선정 작업에 착수했습니다. 여러 평가 기준을 사용해 몇 가지 도구를 비교하고 검토했습니다. 최종적으로 Siemens Digital Industries Software의 NX™ 소프트웨어와 옵션인Mechatronics Concept Designer 모듈을 택해 제어 설계 영역에 설치했습니다. 기계 설계 영역은 타사의 3D CAD 소프트웨어 솔루션을 사용하고 있어 기존 (CAD) 소프트웨어의 설계 자료를 완벽하게 교환하고 재사용할 수 있는 기능이 필수적으로 필요했습니다.

"Mechatronics Concept Designer를 사용해 컨셉트 설계 단계부터 기계 설계와 제어 설계 간 일관성을 유지하는 개발 단계를 실행할 수 있게 됐습니다. Mechatronics Concept Designer는 HIP (hardware-in-the-loop)에 필요한 기능을 갖춘 유일한 도구로, 완벽한 가상 커미셔닝을 제공합니다. 중력과 마찰 값을 변경하고 추락, 충돌 및 반동과 같은 움직임을 시뮬레이션하기 위한 계산을 수행할 수 있는 점과 우리가 채택한 Siemens CNC 컨트롤러와의 호환성이 핵심 포인트였습니다." 다카후미 아사타니, 시스템 개발 센터 제어개발부

Komatsu NTC는 구현을 위한 환경을 구축했으며 NX와 Mechatronics Concept Designer를 6개월 간의 개발 작업에 사용했습니다. 설치 후 제어 설계 팀은 기본 및 응용 트레이닝에 참여했고 Siemens Digital Industries Software의 지원을 받았습니다. NX와 Mechatronics Concept Designer의 직관적 사용 방식 덕분에 설치는 원활하게 진행됐습니다.

HIL 가상 커미셔닝 구현으로 개발 프로세스 효율성을 향상시키다

Komatsu NTC는 기계 설계와 제어 설계 팀 간 정보 공유 가속화하기 위해 Mechatronics Concept Designer를 도입했으며 이를 통해 개발 프로세스 효율성을 향상시켰습니다. 예를 들어 제어 설계 팀은 Mechatronics Concept Designer를 사용해 요구사항에 맞게 기계 파트 형상과 차원을 변경합니다. 변경이 이뤄지면 기계 설계 팀과 즉시 공유되므로 양 팀은 통합 개발 단계를 진행할 수 있으며 최신 설계 정보를 참조할 수 있습니다.

엔지니어는 설계 프로세스 초기 단계에 3D에서 제어 영역을 모델링 할 수 있는 IT 환경을 사용해 각 개발 단계에서 전기 설계 및 제어 프로그램의 유효성을 검증할 수 있습니다. 또한 Mechatronics Concept Designer로 HIL을 적용해 가상 커미셔닝을 구현할 수 있었습니다. 현재 Komatsu NTC는 제어 프로그램을 가상으로 테스트하며, 실제 기계를 시뮬레이션 해 오류와 결함이 발생하는 조건을 파악합니다. 이를 통해 필요한 디버깅을 쉽게 수행할 수 있습니다.

"Mechatronics Concept Designer를 도입하기 전에는 테스트 시 구성요소 간 간섭이나 설계 오류로 인한 오작동으로 시제품이 망가지는 경우가 있었습니다. Mechatronics Concept Designer를 사용하면서 교차 영역 시뮬레이션을 사용해 물리적으로 보이지 않는 영역의 움직임도 확인할 수 있습니다. 이를통해 테스트 및 디버깅 작업 효율성을 향상시키고 테스트 작업자 안전도 보장할 수 있게 됐습니다." 다카후미 아사타니, 시스템 개발 센터 제어개발부

Komatsu NTC는 곧 CAD 소프트웨어를 Mechatronics Concept Designer와 통합해 곧 기계 움직임에서 구성요소 마모나 마찰을 측정할 계획입니다. 또한 기계 납품 후 오작동이 발생하는 경우와 같은 원격 지원을 위해 Mechatronics Concept Designer를 활용해 기계 라이프사이클을 평가하는 시스템도 설치할 계획입니다. 특히 오작동 발생 전 후의 NC-PCL 데이터를 사용해 문제 조기 해결용 프레임워크를 구축하려는 계획도 갖고 있습니다. 기술자는 Mechatronics Concept Designer를 사용해 문제를 복제해 고객 현장 방문에 앞서 문제의 근본적 원인을 파악할 수 있습니다.

"Siemens는 애플리케이션부터 인프라에 이르는 모든 레이어에 걸친 토탈 솔루션을 제공하는 몇 안되는 업체 중 하나입니다. Komatsu NTC는 Siemens의 포괄적 솔루션을 활용하며 차세대 제조를 촉진하고자 합니다. 아시아 뿐만 아니라 유럽으로의 확장도 계획하고 있습니다." 요시하라 오야베 개발 사업부 시스템 개발 센터장

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quotation marks Siemens는 애플리케이션부터 인프라에 이르는 모든 레이어에 걸친 토탈 솔루션을 제공하는 몇 안되는 업체 중 하나입니다. Komatsu NTC는 Siemens의 포괄적 솔루션을 활용하며 차세대 제조를 촉진하고자 합니다. 아시아 뿐만 아니라 유럽으로의 확장도 계획하고 있습니다. Yoshiharu Oyabe, Director; Development Division’s System Development Center Komatsu NTC Ltd.