[Beckhoff 제공] 중단없는 개발과 지속적인 혁신이 Beckhoff의 PC기반 제어 기술을 탄생하게 한 원동력이었다 해도 과언이 아니다.

Beckhoff는 이와 같은 기술적인 강점을 필두로 폭넓은 파트너십 구축에도 신실한 노력을 경주하며 꾸준하게 업계의 두터운 사랑을 받고 있다.

이 가운데 창립 20주년을 맞은 Beckhoff 스위스는 자회사 첫 고객 중 한 명인 스위스 Frasnacht 소재 Bruderer AG의 제어기술부서 책임자 Herbert Högger와 인터뷰를 진행하며 고객사들이 바라본 Beckhoff의 파트너십에 대해 들었다.

Bruderer는 스탬핑 프레스(Stamping press) 및 피더 유닛(Feeder unit)을 전문으로 다루는데, 제조현장서 사용할 때 특별한 요구사항이 있다면?

자사 기계는 주로 스탬핑 제품을 대량 생산하는데 쓰인다. 자동차, 전자, 전기 및 컴퓨터 산업을 위한 커넥터를 생산하거나 클럭 메커니즘용 부품 제조시 최고 및 최저 스트로크 속도 범위에서 높은 가용성과 정밀성이 요구되는 곳이라면 어디든 Bruderer 장비를 쉽게 찾을 수 있다.

여기서 관건은 가능한 한 높은 제품 생산량과 일관적인 제품 품질을 보장해야 한다는 것이다. 상당한 기계적 정밀도와 고성능 제어 기술이 요구되는데 분당 최고 2,300의 스트로크 속도가 유일한 해결책이라는 것이 업계의 전언이다. 산업 분야의 애플리케이션에서는 다중 낙하 스탬프 부품이 생산되는 경우가 적지 않기 때문에, 종종 분당 수천 개의 부품에 적합한 출력 성능도 낼 수도 있어야 한다.

PC기반 제어기술을 사용해 이러한 요구 사항을 충족시키기로 결정한 시점은?

자사는 원래 기계에서 CNC에 통합된 PLC를 사용했지만 이 제품은 1996년에 단종됐다. 상대적으로 높은 비용과 명령 목록을 사용하는 기존의 제어 프로그래밍 때문에 PLC를 바꾸길 원칠 않았다.

우리는 무역 박람회에서 PC기반 제어를 처음 다뤘는데 Visual Basic 또는 Structured Text로 프로그래밍을 할 수 있으며 특히, 시각화 개발에 큰 이점이 있다고 소개했다. 이 시스템의 기반이 되는 하드웨어가 Beckhoff 것이기에, 자연스럽게 우리는 이 독일 자동화 기술 제공 업체와 손잡게 됐다.

당시 Beckhoff 스위스는 존재하지 않았나?

없었다. 하지만 당시 Bruderer와 Beckhoff 독일 본사는 지난 1997년 5월에 한 ‘Bruderer control’ 프로젝트 계약에 대해 긍정적으로 반응했다. 원칙적으로 이 계약은 오늘날에도 여전히 적용되는데, 이것이 우리가 오랫동안 쌓아 온 신뢰와 긴밀한 협력을 보여주는 대목이다.

여기에는 두 가지 중요한 요소가 있었다. 하나는 오늘날에도 Beckhoff에서 근무하는 직원 및 담당자와의 지속적인 연락이 되고 있다는 점이고 다른 하나는 계약 후에 비지니스가 성장함에도 불구하고 변하지 않는 가족 같은 고객과 공급업체 간의 관계다.

직접적인 연락과 지원이 왜 중요했다고 보고 있나?

필요할 때 빠르면서 복잡하지 않은 지원과 집중적인 연락을 제공하는 것은 우리에게 매우 중요했다. Beckhoff Switzerland의 Arbon 지역 사무소와 Schhoffhausen 지역 사무소는 처음부터 교류가 활발했다. 스위스 전문가와 독일의 제품 개발자들에게 조금 더 전문적인 요청을 할 수 있었다.

기계 개발 과정에서 종종 발생할 수 있는 문제가 생기면 즉각 Beckhoff 전문가들에게 자사 기계를 맡겨야 한다고 생각하지 않는다. 특정 요구 사항을 이행하는 경우에도 마찬가지다. 이미 광범위한 포트폴리오를 제외하고 Beckhoff 제품을 개발하거나 적용하기 위해 설득할 필요도 없다. 특히, Beckhoff는 종종 다른 용도로 사용될 수 있는 제품에 대해 자사의 산업 및 기계 전문 지식을 획득하는데에 관대하다.

첫 기술 협업은 어떻게 진행됐나?

당시 스탬핑 기술 분야는 Beckhoff에게 새로운 분야였으며, 그 결과 두 파트너는 서로에게서 배울 수 있는 기회가 됐다. 처음에는 툴 보호 및 프레스 힘 모니터링과 같은 스탬핑 프레스에 요구되는 기술 기능을 정의하는 사양이었다. Beckhoff는 이 초기 리트머스 테스트를 플라잉 컬러로 통과시켰다. 

각각 경우 분당 2,000회의 스트로크 움직임을 360도 각도로 세분화했다는 것을 고려한다면 이것은 상당한 기술적인 도전이었다. 새로운 제어 시스템의 첫 번째 프로토 타입은 1998년에 성공적으로 완성됐으며, 첫 번째 기계는 1999년 4월에 출하됐다.

새로운 기계는 어느 정도 검증됐나?

스탬핑 시스템은 키보드 제조업체에서 큰 성공을 거뒀으며 현재까지도 명성을 이어가고 있다. 여전히 사용하고 있다는 것은 기계 및 제어 기술의 품질이 이미 입증됐다는 것을 방증한다. 또한, 이것은 Beckhoff 제어 기술의 견고성과 장기 가용성을 드러내는 대목이다. 

임시 소프트웨어 업데이트를 제외하고 기계는 여전히 원래 상태로 작동한다. 사용 중인 산업용 PC가 고장 나더라도 인터페이스와 관련해 기계적으로 호환되는 산업용 PC로 손쉽게 교체할 수 있다. 또한 기술 발전으로 인해 향상된 컴퓨팅 성능을 활용할 수도 있다. 특히, 사용 수명이 매우 긴 기계 제조업체의 관점에서 보면 Beckhoff는 제어 시스템 공급 업체로도 돋보인다. 

지난 20년 동안 Beckhoff의 컨트롤러가 장착된 약 2,500개의 시스템을 공급할 수 있었던 것은 우연이 아니다.

PC 기반 제어의 근본적인 이점은 무엇인가?

PC기반 제어는 이해하기 쉽고 명확하게 구성된 시스템이다. 중앙의 지능형 제어 센터로서 전체 생산 셀에 서비스를 제공하며 광범위한 네트워크와 통신도 가능하다. PC기반 제어는 현대 기계 제어 플랫폼이 다른 기계와의 통신, 다른 ERP 시스템에 연결하는 인터페이스, 진단 목적 및 도구 관리를 위한 데이터 저장소 및 데이터 분석과 클라우드 연결의 기초로 사용되기 때문에 그 가치가 꾸준히 커지고 있다. 미래의 AI 애플리케이션 프로그램도 마찬가지다.

기존 CNC 또는 PLC 제어 시스템과 달리 버전 관리 및 소프트웨어 업데이트를 통해 PC기반 제어를 손쉽게 확장하고 업데이트 할 수 있다. 이와 같은 방법으로 연속성이 보장된다. 우리는 지속적으로 첫 번째 기계를 지원할 수 있고 필요한 경우 교체 부품을 제공할 수 있다.

제어 기술의 향상과 혁신의 중요성에 대한 소견을 밝힌다면?

일관성과 호환성만큼이나 필수적이다. 고객은 가장 간단한 업데이트 옵션으로 장기적으로 동일한 소프트웨어를 사용할 수 있기를 바란다. 하지만 측정 기술 또는 인더스트리 4.0 개념의 통합과 같은 혁신적인 기술을 활용할 수 있어야 한다. 여기서 중요한 것은 모든 가능성을 이용할 수 있다는 것이다. 그러나 기술 발전은 또한 적시에 일관성 있게 구현된다.

예를 들어, 현재 TwinCAT 2에서 TwinCAT 3 소프트웨어로 전환하는 것의 장점을 검토하고 있는데 이 시점에서 우리의 주요 관점은 고객에게 최적의 혜택을 제공하는 것에 주안점을 둬야 한다. 즉, 재 프로그래밍은 기존의 모든 지적 재산을 통합하고 소프트웨어를 개념적으로 수정해 TwinCAT 3의 이점을 완전히 활용할 수 있어야 하는 것이다. 이와 관련해 객체 지향 프로그래밍, 멀티 코어 CPU 지원 및 클라우드 기술이 예가 될 수 있다.

PC기반 제어 기술의 개방은 얼마나 중요한가?

PC기반 제어 기술은 IT 세계에 대한 개방성으로 인해 현재의 모든 최신 기술을 쉽게 구현할 수 있다. 이는 예를 들어, 생산 시설 내에서 수평 및 수직 통신을 구현할 때 이점을 제공한다. 또한, EtherCAT 외에 다른 필드 버스가 제어 프로그램을 복잡하게 변경할 필요 없이 시스템에 통합할 수 있도록 한 PC기반 제어는 사용되는 버스 통신과 관련해 개방되는 식이다.

성공적인 협업도 제품 포트폴리오를 뛰어 넘어 확장된다고 보나?

그렇다. 20년 전만 해도 기술 파트너와의 협업이라는 측면에서 우리에게 흥미로운 질문 중 하나였다. 우리는 30년 이상 사용 중인 기계를 오랜 기간 산업들에 공급하고 있다. 실제로, 수 년에 걸쳐 기계 장치 및 배선이 올바르게 점검되며 유지된다고 가정한다면 50년이라도 실현 가능하다.

이러한 관점에서 볼 때, 우리는 Beckhoff가 장기적인 가용성을 제공하는 제품과 마더보드 생산을 통해 뿌리 깊은 전문지식을 갖춘 제품을으로 막대한 이익을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 두 요소 모두 동일한 I/O 터미널 또는 동일한 IPC(적어도 호환되는 후속 제품)를 10년 또는 20년 후에도 계속 사용할 수 있음을 보여준다. 

소프트웨어도 매한가지다. 새로운 윈도우 운영체제나 새로운 인터페이스를 지원하더라도 소프트웨어에는 변경 없이 동일하게 TwinCAT을 계속 사용할 수 있다.

PC 기반 제어가 스탬핑 프레스 개선에 어느 정도 기여했나?

지난 1999년 Beckhoff의 PC 기반 제어 기술이 적용된 최초의 초고속 프레스를 장착했을 때 런타임에 스트로크 높이를 조정하는 옵션이 눈에 띄는 특징이었다. 고성능 IPC 기술을 통해서만 분당 2,000 스트로크가 넘는 μm범위에서 스탬핑과 굴곡의 품질에 중요한 램 모션을 조정할 수 있는 것을 감안한다면 이것이 고속 프레스의 결과적인 동적 효과와 높은 원심력의 균형을 맞출 수 있는 유일한 방법이다.

개선된 제어 성능 외에도 이 기술을 기존 분야에서도 손쉽게 사용할 수 있다는 사실에 처음부터 효과가 드러나기 시작했다. 따라서 장비 운영자는 사용자 인터페이스를 변경할 필요없이 시스템 개조작업의 일부와 동일한 최신 기능을 얻게 된다. 또한 제어 시스템 공급 업체로 Beckhoff가 지정되면 매우 유연하고 개방적인 시스템을 사용 할 수 있어 시장에 확립된 모든 기술과 개발의 활용이 가능해진다.

EtherCAT 산업용 이더넷 시스템의 개발에도 이점이 있나?

Beckhoff가 개발한 EtherCAT 시스템은 여전히 시장에서 가장 우수한 필드버스 기술이다. 따라서 우리는 EtherCAT Technology Group (ETG)에 처음부터 참여했다. 중요한 것은 툴 보호 및 프레스 힘 모니터링 영역에서 가능한 한 동시에 여러 센서를 쿼리해야 하기 때문에 초고속 데이터 통신이 필수이다. 우리는 현재 빠른 EtherCAT 통신 없이는 불가능한 50μs의 사이클 시간으로 작업 중이다.

우리는 앞으로 수년간이 이러한 기술적 우위로부터 이익을 계속 얻을 것으로 기대하고 있다. 시스템의 지능형 장치를 분산시키고 그에 따라 복잡한 통신 체계를 구축할 필요가 없어졌기 때문이다. 제어 시스템은 효율적이고 투명하게 유지된다. 또한 중앙 집중식 아키텍처를 통해 커브 모니터링 또는 머신비전과 같은 새롭고 복잡한 기능을 표준 제어 시스템에 훨씬 쉽게 통합할 수 있다.

미래의 특별한 개발 잠재력은 특별히 어떤 분야에서 예측 가능한가?

우리는 특히 미래의 프로젝트의 일부로 데이터 분석 및 평가와 예측 유지보수를 다룬다. Beckhoff는 특히 TwinCAT Analytics 및 TwinCAT Machine Learning과 같은 분야에서 매우 혁신적이다. 시스템 통합 측정 기술도 중요하다. 무엇보다 고정밀 EtherCAT 측정 모듈은 훨씬 더 높은 처리 정밀도를 달성할 수 있는 상당한 잠재력을 제공한다.

사실, 우리의 기계는 매우 견고하게 제작돼 높은 스탬프 힘에도 불구하고 기계에서 확장이 거의 발생하지 않는다. 그러나 동시에 가해지는 힘의 정도를 정확하게 파악하기 위해서 확장량을 측정해야 한다. 방해받는 수준보다 약한 측정 신호만 이를 위해 사용할 수 있지만 Beckhoff의 ELM 시리즈 측정 기술 모듈로는 어떤 제약에서도 작업을 수행이 가능하다.