Challenge

• 전기자동차 배터리 화재 및 리콜 이슈로 배터리 수율 향상과 생산 이력 추적에 대한 필요성이 커짐
• 신규 배터리가 새로 개발되었으나 기존 생산라인 및 과거의 품질검사 시스템을 그대로 활용​해 데이터 연계 및 통합이 불가능한 상태. 생산 이력을 추적할 수 없다는 문제 발생​

Approach

• 다양한 통신 프로토콜을 제공하는 Data CAMP로 검사 장비들이 생산하는 데이터를 한 번에 일괄 수집​
• 개별 생산품을 추적할 수 있는 바코드 리더기 도입 후 별도 솔루션 추가 설치 없이 Data CAMP만을 활용해 각 생산품의 검사 데이터와 고유 바코드 숫자를 통합​
• 통합한 데이터를 자동 전처리하여 상위 서버 요구 형태로 전송​ 
  

Full Story

검사 데이터와 바코드 통합이 가능한 생산이력 관리 툴 부재

2015년 새로운 원통형 배터리인 ‘21700 배터리’가 개발됐습니다. 기존에 사용되던 18650 배터리보다 에너지 밀도와 용량을 늘린 것이죠. 이제는 많은 전기차에 21700 배터리가 탑재됩니다.

그런데 기존 18650의 생산라인을 그대로 사용한 탓에 생산 관리에 문제가 생기기 시작했습니다. 불량 검사 체계가 과거에 머물러 있었고, 데이터를 통합·연계할 수 없었던 겁니다. 예를 들어 각 배터리에 할당된 고유 바코드 숫자와 각종 검사 데이터가 따로따로 수집되는 식이었죠.

요컨대, 생산이력을 관리할 수 없었습니다.

불량으로 인한 인명 피해와 막대한 리콜 비용 발생 사전 방지

21700 배터리가 소형 전동공구나 노트북 등에 적용될 때에는 이게 별 문제가 되지 않았어요. 하지만 전기자동차에 들어가면서 상황이 달라집니다. 소형 애플리케이션 대비 전기차에는 워낙 많은 양의 배터리가 탑재됐고, 한번 사고가 나면 인명 피해로 직결될 가능성이 컸죠. 막대한 리콜 비용이 발생하는 건 물론이고요.

재발을 막으려면 사고가 난 직후, 기존에 거르지 못했던 어떤 유형의 불량이 어떤 배터리에 내포돼 있었는지를 역추적해서 알아내야 합니다. 하지만 검사 데이터가 통합되지 않은 환경에서는 이 같은 생산이력 추적이 매우 어려웠습니다.

전기자동차 이차전지를 생산하는 A사는 아하랩스의 기존 고객사였습니다. 다양한 프로토콜을 제공하는 Data CAMP 솔루션을 활용해 검사 장비들이 생산하는 데이터를 한꺼번에 수집하고 DB에 저장했으며, 시각화 기능을 활용해 검사 전반을 한 눈에 모니터링 하고 있었죠.

이 프로젝트를 통해 끊임없이 고객사와 소통하는 과정에서 생산이력 추적이 어렵다는 페인 포인트를 발견하게 됐습니다. 불과 몇 년 사이 타사 전기자동차에서 화재가 많이 발생한 상황이었죠.

Data CAMP라는 단일 솔루션을 이용해 검사 데이터와 바코드 매칭 및 전송까지

아하랩스는 이에 맞춰 Data CAMP 솔루션을 고도화하는 프로젝트를 진행했습니다.

공정 처음부터 마지막 단계까지 모든 검사 장비가 생산하는 검사 데이터를 고유 바코드 숫자와 통합했습니다. 또한, 그렇게 수집 통합한 데이터를 자동 전처리해서 상위 서버에 원하는 형태로 올려줄 수 있도록 솔루션화했습니다.

구체적인 과정은 이렇습니다. PLC(programmable logic controller)가 검사 장비와 Data CAMP에 검사를 시작하라는 코드를 동시에 보냅니다. Data CAMP는 이때 고유 바코드 숫자를 함께 받습니다. 검사 장비가 불량 유무 데이터를 만들어내면, Data CAMP는 이 검사 데이터와 고유 바코드 숫자를 통합해 제조실행시스템(MES) 및 상위 서버로 보냅니다. 이런 과정을 각 검사 장비마다 반복합니다.

• 제조 현장의 데이터 통합은 왜 어려울까요?
  기존 제조 현장에 도입돼 있는 검사기는 PC 기반이 아닌 ‘컨트롤러’ 타입이 많습니다. 가령, 비전 컨트롤러는 생산품의 표면을 촬영해 사전 지정된 룰에 따라 정상에서 벗어난 샘플을 알려주는 카메라 기반의 장비죠. 이러한 컨트롤러 타입의 검사 장비는 대부분 불량 유무 데이터만을 전송할 뿐, 검사하는 생산품의 바코드 숫자 등 외부 정보를 함께 처리하는 기능이 없습니다. 즉, 비전 컨트롤러는 앞에 놓인 검사 대상이 어느 셀인지 모른다는 거죠. 별도 소프트웨어를 개발하는 방법도 있지만 상용 검사 장비의 특성상 외부 정보 처리는 부하가 큰 일이기 때문에, 자칫 공정 속도가 느려지거나 에러가 발생할 수 있습니다.

생산품 고유 번호와 검사 이미지 통합 개념도. 제조 현장의 다양한 데이터를 수집하고 서로 연계하는 DATA CAMP 솔루션을 활용하면 생산이력을 손쉽게 추적할 수 있습니다. – Image Credit : 아하랩스

-설비 중심이 아닌 데이터 중심 솔루션으로 장기적 확장성 확보

-데이터를 일괄 수집 및 통합 분석함으로써 설비 투자비 및 관리 복잡도 절감

그 결과, 사용자는 각 배터리에 대한 전체 검사 데이터를 한 눈에 확인할 수 있게 됐습니다. 지금까지 데이터 통합 성공률 99.9%를 유지하고 있으며, 향후 제품에 문제가 생겼을 경우, 수집 통합된 데이터를 통해 생산공정을 손쉽게 역추적해서 문제점을 발견하고 빠르게 개선할 수 있습니다.

요컨대, 단일 솔루션으로 데이터를 일괄 수집하고 통합 분석함으로써 설비 투자비와 관리 복잡도를 늘리지 않고도 페인 포인트를 해결한 것입니다. 

무엇보다 Data CAMP는 설비 중심이 아닌 데이터 중심 솔루션이라는 장점이 있습니다. 다양한 종류의 검사 장비, 다양한 유형의 데이터에 모두 대비가 가능하죠. 예컨대, 기존의 SCADA 시스템이 새로운 설비와의 호환성, 확장성이 낮은 것과 비교해 Data CAMP는 장기적 확장성이 확보되어 있습니다. 

아하랩스는 이처럼 현장의 디테일한 요구에 빠르게 대응하여 고객사가 Data Driven 제조 비즈니스를 성공적으로 구현할 수 있도록 도와드립니다.