[화요특집] 공작기계-특별기고 "FMS 필요성과 개발사례"

강철희 박사

-서울공대 졸업

-독일 Aachen공대 박사학위 취득

-현 통일중공업 전무겸 기술고문

여러 선진국에서는 메카트로닉스기술과 소프트웨어기술의 발달로 생산기술혁신이 진전되고 있다. 우리나라에서는 경제 민주화에 편승, 가속화되는 노사분규에 신축적으로 대처하기 위해 공장자동화(FA)에 대한 필요성이 더욱커지고 있다.

공장자동화를 추진하고 있는 국내 기업의 대부분은 공장 자동화가 아닌 기계기구.유압.공압 등을 이용한 간이자동화에 머물고 있고 유연생산셀(FMC),유연생산시스템(FMS)을 이용한 완전자동화는 먼 장래의 것으로 보고 있다.

생산자동화는 수치제어(NC:Nume-rical Control)에서 컴퓨터수치제어(CNC:Computer Numerical Control)로 발전되었고 머시닝센터를 거쳐 FMS시대를 맞이했으며 최근에는 선진국을 중심으로 컴퓨터통합생산(CIM)시스템이 급속히확산되고 있다.

우리나라에서는 CNC선반이나 머시닝센터를 설계.제작할 수 있는 기술은 가지고 있으나 아직 FMS를 완전 자력으로 구축한 경험은 전무한 상태다.

따라서 한국 실정에 맞으면서 한국기술로서 FMS용 공작기계를 설계.제작하고시스템화할 수 있는 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.

국내기술로 자체 개발한 머시닝센터와 시스템 운용기술을 사용하여 FMS를개발한 업체 중에서는 통일중공업이 선두주자로 꼽히고 있다. 통일중공업은꾸준한 노력으로 과거 수년간 차량부품기술을 개발해 왔으며 공작기계 분야에서도 범용 및 NC공작기계를 양산해 왔다.

1985년에 각형 소재 가공용 FMS와 원형 FMC를 개발하여 당사 창원공장에설치한 후 현재까지 잘 운용하고 있으며, 또한 다양한 공작기계를 개발하여(AXLE SHAFT용 FMS포함) 한국의 제조업 자동화에 기여하고 있다.

국내에서 아직 FMS를 상품화한 업체는 없고 울산의 H사, 안산의 D사, 군포의G사, 인천의 H사 등에서는 일본으로부터 FMS를 수입해 사용하고 있으며 D사의 경우는 국내 제품이 없어 일본으로부터 FMS수입을 추진하고 있는 중이다. 그외에도 한국디젤.현대자동차 등에서는 머시닝센터.선반.연삭기의 자동화라인을 일본으로부터 수입, 사용중이며 대우.기아 등에서는 로더를 이용한기계를 일본으로부터 수입, 사용하고 있는 실정이다.

국내 시장규모는 향후 5년동안 2천억원으로 예상되며 FMS시스템의 수입에대해서는 규제조치가 없으므로 대일 무역적자를 해소하기 위해서는 일본의 FMS보다 저렴한 가격으로 품질 좋고 한국의 실정에 적합한 한국형 FMS를 개발, 상품화해야 하며 이를 위해 시스템의 설계 및 제조.운용기술이 필수적이고특히 국내 기업체에서는 소프트웨어 및 시스템의 기술이 부족하므로 전문연구를 하는 대학 및 연구소의 지원을 받아 산.학.연 공동으로 연구개발하게되면 3년 이내에 한국형 FMS가 상품화될 것으로 전망된다. 상품화된 FMS는가격과 품질면에서 국제경쟁력을 갖추게 되므로 국내시장은 물론 FMS를 필요로 하는 외국의 고객을 대상으로 수출신장이 예상된다.

선진국에서는 1970년부터 FMS를 개발하여 금속절삭 가공을 FMS로 하고 있으며 최근에는 기어.시트 메탈 등도 FMS로 생산하고 있다. 일본에는 약 2천세트의 FMS가 가동되고 있다. 일본의 경우 마작.오쿠마.모리세이키.마키노등에서 FMS를 상품화하고 있으며 자동창고업체인 다이후쿠.무라다.서부전기에서는 공작기계 직결형 자동창고를 제작하여 마작과 오쿠마.모리세이키 등에납품하고 있다.

마작에서는 인텔리전트 마자트롤 FMS라는 이름의 시스템 운용 소프트웨어를자체 개발하였으며 이것의 특징은 FMS의 구성요소가 표준화되어 있어 사용자에게는 가공물의 종류 및 수량이 늘어나고 사업자금이 여유가 있으면 쉽게확장이 가능하다.

오쿠마에서도 시스템 운용 소프트웨어를 2가지 모델(라쿠라쿠 FMS, 인텔리전트 FMS)로 개발해 상품화했으며 지금까지 약 1백30세트를 판매한 것으로알려졌다.

모리세이키의 경우 시스템 운용 소프트웨어는 FANUC제품을 사용하여 FMS를구성하고 있으며 지금까지 20세트 이상의 판매실적을 기록하고 있다.

공장자동화에 관련된 기술은 앞으로 부품에 대한 유연성이 증가할 것이며셀을 구성하는 하드웨어 및 소프트웨어의 모듈화가 진행될 것으로 보인다.

또FA설계를 위한 컴퓨터 시뮬레이션 기법이 발달할 것으로 보이며 FA내부에사용되는 워크스테이션도 다양해질 전망이다. 이밖에도 각종 기능의 지능화가급진전되고 무인화도 보다 더 완벽하게 진행될 것으로 예측되고 있다.

우리나라에서는 지난 92년 정부의 G7 프로젝트(21세기 선도기술 개발사업)중첨단생산시스템 프로젝트의 주관 연구기관 공개모집에서 차세대 가공 시스템의 주관 연구기관으로 통일중공업(주)이 선정되었다. 통일중공업은 14개연구과제중 7개의 연구주관기관으로서 개발.연구결과를 토대로 새로운 FMS를제작, 설치할 책임을 지게 되었으며 현재 개발이 모두 이루어져 "마스플렉스"라는 이름으로 창원 대원동에 설치 중에 있으며 금년 11월에 가동에 들어갈예정이다.

FMS의 기술은 공장자동화의 완성품이라 할 수 있으므로 공작기계.컨트롤시스템.생산계획.생산관리 등 전 생산시스템을 컴퓨터로 완전관리할 수 있는기술을 익숙케하여 장차 CIM으로 발전하는 과도기적 역할을 하게 될 것이고국내의 생산업계에 커다란 기술적 파급 효과를 주게 될 것이다. 특히 장비각각의 효율성은 물론 시스템 전체의 효율이 높아질 것이며 한 시스템에서완성품이 가공돼 생산성이 대폭 향상될 것으로 보인다.

한국형 FMS가 개발되면 선진국에서 밀어닥칠 수입 압력에 국산시스템으로대처하고 공작기계업체는 이 기술을 기업화하여 국내 수요를 충족시키며 FMS의기술(생산관리.품질관리 포함)이 완성된 후에는 다음 단계인 CIM기술 개발을시작할 수 있다. 따라서 이 기술은 생산의 지능화를 위한 초보적인 단계로그 중요성이 크다고 볼 수 있으며 그동안 해왔던 것보다 워크 피스의 가공정도를 향상시키거나 가공 비용을 싸게 하고 제작기간을 단축하며 생산량을 최소의 비용으로 증가할 수 있을 것으로 보인다.

현재 FMS의 주류가 되고 있는 워크 피스는 각형 주물류다. 그 이유는 각형부품은 다양한 가공이 많이 필요해서 FMS화로 인한 효과를 얻기 쉽고 로딩언로딩, 운반 등의 핸들링이 용이하기 때문이다.

한편 생산라인의 FMS화로 인해 기대되는 효과는 우선 생산성의 대폭 향상이다.

FMS는 무인운전뿐만 아니라 세트업시간과 각종 청소시간 및 치수 측정시간단축으로 1일 생산량이 단독기계에 비해 3배 이상 향상된다. 또 사무처리시간.대기시간.준비시간 등 리드 타임을 단독기계의 3분의 1로 줄일 수 있어생산성향상.원가절감.인력절감 등의 기대효과가 무한할 것으로 추측된다.

국제적인 생산 경쟁에 있어서 생산자동화만이 살아남는 길이다. 생산자동화는 CNC 공작기계를 중심으로 자동창고.자동공구장치(ATC).자동팔레트장치(APC) 등을 서로 컴퓨터로 연결, 한 시스템화하여 다종소량 생산을 유연성있게 하는 FMS로 선진국은 우리를 앞서가고 있다. 우리나라에서도 FMS 또는소규모로 하는 FMC에 관심을 가지고 적극 개발해야 한다. 어려운 기술적인문제가 있지만 국내 기업들이 적극 투자에 나설 때다.