산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2016. 11. 특집(1) (p71~77)

진화의 방향은 IoT와 3D프린터
미국 공작기계박람회「IMTS 2016」의 보고

미국의 공작기계시장에 새로운 흐름이 일어나고 있다. 공작기계 하드웨어의 기능성 향상보다, IoT(Internet of things) 및 3D프린터로의 대응에 힘을 쏟아 붓기 시작한 것이다. 미국 시카고에서 개최된 공작기계박람회「International Manufacturing Technology Show 2016」(통칭: 시카고 쇼, 2016년 9월 12~17일, McCormick Place)에서는 그 존재감을 유감없이 드러냈다. 이번 시카고 쇼에 내방한 사람들의 이목을 집중시킨 사례를 소개하겠다.

일본의 대형 공작기계업체는 의연하게 그 위세를 뽐냈다. 한편, 미국시장에서는 IoT 및 3D프린터로의 대응이라는 새로운 흐름이 생겨나, 활기를 띄고 있다 ---. 이것이 이번 IMTS 2016의 특징이라고 할 수 있다. 일본업체들의 위세는 세계의 공작기계업체가 패를 겨루는「남관(南館)」맨 앞줄의「영토 뺏기 전투」를 정벌한 것이, 단적으로 이를 증명하고 있다. 남관은 IMTS의 메인 전시회 장소. 그 맨 앞줄은 접근하기 쉬운 장점도 있어, 많은 방문객들로 붐비는 “명당자리”로 뽑힌다.

맨 앞줄에 나란히 자리잡은 5개의 부스 중, 일본업체가 4개의 부스를 자지했다. 야마자키마작(MAZAK, 아이치), 오쿠마(OKUMA), 마키노후라이스제작소(Makino Milling Machine), DMG모리세이키(DMG MORI SEIKI)가 그것이다. 2014년에 개최된 「IMTS 2014」와 동일한 멤버이기도 하다. 또한 이번 박람회에도 입구 정면의 부스는 야마자키마작의 차지가 되었다. 

맨 앞줄의 나머지 1구획에 부스를 마련한 것은 개최국의 공작기계업체인 미국 Haas Automation社이다. 지난 박람회까지 두 번째 열에서 만족해야만 했으나, 다시 맨 앞줄로 올라왔다. 대신, 맨 앞줄에서 탈락한 곳이 한국의 두산 공작기계사이다. 눈부신 성장을 보인 두산 공작기계는 2010년에 개최한「IMTS 2010」에서 Haas Automation을 누르고 맨 앞줄에 진입했다. 그러나 현재는 한국 원화가 오르는 등의 영향을 받아, 당시의 위세가 꺾이고 말았다. 

Haas Automation 등, 미국의 공작기계 업체에서는 더 이상 새로운 기능을 찾아볼 수 없다. 그에 비해, 일본의 공작기계 업체는 복합가공화와 고속화 등의 하드웨어 기능을 향상시킨 공작기계의 개발을 계속해 왔으며, 이것이 오늘날 경쟁력의 원천이 되고 있다. 그러나, 이번 IMTS 2016에서는 그러한 하드웨어의 기능보다도 눈에 띄는 움직임이 보였다. 그것이 바로 IoT로의 대응이다.

-- 생산관리를 「가시화」 --
세계가 IoT화를 제창하는 속에서, 공작기계 업체도 뒤쳐지면 안 될 것이다. 자신들의 공작기계가 IoT에 대응하고 있다는 것을 미국의 고객에게 어필하는 기업이 눈에 띄었다. 공작기계를 네트워크에 연결시켜, 가동률 등의 상황을「가시화」하는 것으로 생산관리의 질을 높여, 생산성을 향상시킨 사례의 전시가 많았다.

공작기계의 네트워크 접속을 추진하는데 있어서, 대부분의 공작기계업체가 채용하는 것이「MTConnect」이다. 이것은 미국제조기술협회(AMT)가 제창하는 제조업을 위한 오픈 통신 프로토콜이다. 로열티가 발생되지 않기 때문에, ”사실상의 표준”이 되고 있다. MTConnect에 대응함으로써, 다른 업체의 공작기계라도 동일한 네트워크로 접속할 수 있다.

오쿠마는 자사의 공작기계용 MTConnect에 접속하기 위한 소프트웨어를 제공한다. Web사이트「Okuma App Store」에서 MTConnect 접속용 소프트를 다운로드하여, 공작기계에 인스톨하면 네트워크가 구축된다. 단지, 여기까지는 공작기계에서 네트워크로 연결될 뿐, 다른 작업은 할 수 없다. 따라서, 오쿠마는 외부의 기업이 제공하는 생산관리용 모니터링 소프트와 서비스를 자신들의 부스에서 소개했다. 공작기계의 가동상황 등을 리얼타임으로 가시화 시킬 수 있다.

미국은 이런 소프트나 서비스를 제공하는 회사가 많다. 클라우드 베이스의 산업용 IoT를 위한 소프트웨어 플랫 폼(클라우드 플랫폼)「Predix」를 제공하는 GE사도 그 중 하나이다. 오쿠마는 공작기계의 고객이 지금부터 소프트웨어를 자유롭게 선택할 수 있도록 할 방침이다.

-- 생산관리용 서비스와 손을 잡다 --
Sodick은 IoT대응을 위해, 소프트 개발회사인 미국의 System Insight와 손을 잡았다. Sodick는 MTConnect 접속용 소프트(어댑터)를 인스톨한 상태에서 공작기계를 판매한다. 따라서 Sodick의 공작기계는 인터넷 경유로 데이터를 송신할 수 있게 된다. 이 데이터들을 수집하여, 생산관리를 위한 모니터링을 하는 것이 System Insight社이다.

System Insight社는 공작기계로부터 데이터를 수집하는 외부장착의 PC(Agent)를 제공하여, 해당 PC로부터 인터넷을 통해 System Light사의 서버에 데이터를 송신 및 축적시킨다. 또한, 해당 데이터를 사용한 생산관리용 모니터링 서비스「VIMANA」를 제공. Sodick의 고객은 VIMANA의 Web페이지에 접속하여 서비스를 이용한다.

-- 공장 네트워크의 안전성을 확보 --
야마자키 마작은 IoT 대응을 위한 공장을 네트워크화 시킬 때의 안전성을 높이는 스위칭 허브(Switching hub)「MAZAK SMARTBOX」를 전시했다. ERP(Enterprise Resource Planning)등, 기업의 메인 시스템의 시큐리티를 확보하면서, 공장내의 공작기계를 네트워크상에 연결시킬 수 있다.  

새로운 스위칭 허브는 미국 Cisco Systems사와 야마자키마작이 공동 개발했다. 야마자키마작은 Cisco System이 보유한「암호화 기술과 액세스 권한의 컨트롤 기능」을 높이 평가했다. 공작기계와 기업의 메인 시스템 및 사내LAN 등을 연결하는 네트워크 간의 새로운 스위칭 허브를 설치한다. 공장기계에 탑재시켜도, 단독으로 설치해도 상관이 없다. 스위칭 허브 1대로 여러 대의 공작기계에 접속할 수 있다.

통신 프로토콜에는 MTConnect를 채용. 해당 프로토콜에 대응하는 공작기계라면, 야마자키마작 제품 이외의 것도 접속이 가능하다. 그 밖에, 두산 공작기계社도 MTConnect를 사용한 인터넷 접속으로, 공작기계의 가동상황 등의 가시화가 실현 가능하다는 것을 이번 전시에서 어필했다.

-- 8종류의 수지 제(樹脂製) 부품을 혼류생산(混流生産) --
공작기계에서는 일본기업에 뒤처졌던 미국기업이, 거꾸로 차별화를 둔 것이 바로 3D프린터이다. 이번 IMTS에서는「Additive Manufacturing(적층 제조)」전용의 전시장이 마련되어, 미국의 3D프린터 업체가 부스를 만들었다. 미국 3D Systems社는 3D프린터를 사용하여 수지제 부품의 성형을 자동화하는 컨셉 생산라인(이하, 컨셉라인)「Figure4」를 개발, 전시장에서 가동시켰다. 8종류의 수지 제 부품을 혼류생산 할 수 있으며, 무인화(Unmanned)보다 비용을 줄일 수 있다.

전시장에는 USB메모리의 케이스, 보청기 및 헤드폰 등의 이어피스(귓구멍에 집어넣는 부분), 마니홀드(Manifold), 파이프 부품 등의 형상을 실연해 보였다. 컨셉라인은 모듈러형(modular Type)으로 되어 있다. 즉, 각 공정이 모듈화 되어있어, 3개의 모듈 공정으로 만들어진다. [1]프린팅 공정, [2]크리닝 공정, [3]큐어링(Curing) 공정의 세 가지이다.

-- 3D프린터로 EV의 공정 마무리 --
공작기계도, 3D프린터 업체도 아니면서, IMTS에서 가장 주목 받은 기업 중 하나가 된 것이 미국 Local Motors社이다. 이 업체는 전기자동차(EV) 기본의 소형 자동운전 버스「Olli」를 개발하여, 전시장 안에서 자율주행을 시연했다. 12인승으로, 속도는 시속 24~32km. 3D프린터를 사용하여 차체를 구성하는 부품의 일부를 제작하고, 인공지능(AI)을 사용하여 자율주행을 실현했다. 또한, 클라우드(Cloud) 베이스의 오픈 체제를 차체에 설계했다.

3D프린터로 제작한 것은 외장부품인 로커패널(Rocker panel)과 펜더(Fender), 내장부품으로는 시트를 받쳐주는 부품(Seating parts)이다. 그 밖에 차량탑재 부품 등을 장착할 곳에 쓰는 스페이서(Spacer)를 3D프린터로 만들었다. 금형을 사용하지 않는 것부터, 디자인 변경에 신속하고 유연한 대응이 가능하다는 장점이 있다. 재료는 탄소섬유를 함유해서 강화한 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene). 이 탄소섬유 강화수지(CFRP)의 알갱이를 히터로 용해시켜, 가동헤드에서 토출(Discharge)하는 열 용해 적층(FDM)방식의 3D프린터로 각 부품을 적층 제조 하고 있다.
 

Local Motors社는 간선도로를 주행할 수 있는 3D프린터로 만든 자동차「LM3D SWIM」도 출품했다. 2인승의 EV로, 시속 약 80km의 속도로 달릴 수 있다. 3D프린터로 만든 것은 몸체(Body)와 새시(sash). 인스트루먼트 패널(Instrument panel)이나 시트 등의 몸체의 실내부분, 앞면(Front)과 후면(Lear)의 범퍼부분, 양 사이드의 아랫부분 등은 적층 제조한 표면을 드러낸 채로 사용했다. 이에 반해, 몸체의 앞면과 후면, 양쪽 도어의 상반 부분은 외관품질을 높였다. 여기에서는 적층 제조 후의 부품의 표면을 닦아내어, 도장을 하기까지의 과정을 몇 가지 단계의 샘플로 전시. 마지막에는 광택이 있는 외관으로 완성시켰다.

  -- 끝 --