제조업과 AI

소리·2024년 6월 2일

📗 제조기업에서 AI를 적용할 수 있는 분야

불량검사
자재관리
고장 예지 정비
설비 운영 최적화

🔍 불량 검사

일반적인 결함 검출 기법
: 가동 시 소음, 공정 데이터, 이미지 정보, 발열

좀더 자세히 살펴보면

검사 방법

전수 검사
샘플링 검사
비파괴 검사 (초음파, 엑스레이, 자분, 침투)
- 자분 : 자기를 활용하여 검사
- 침투 : 액체 침투액으로 표면 검사
파괴 검사
자동화 검사 (머신비전, 자동화된 측정기기)
광학 검사
- 머신 비전 검사 : 카메라와 이미지 프로세싱 알고리즘을 이용하여 결함 검출
- 현미경 검사 : 현미경을 사용하여 미세한 결함을 시각적으로 검출
전기적 검사
- 오실로스코프 검사 : 전기 신호의 파형을 분석해 결함 찾기
- 인서킷 테스트 (ICT) : 전자 부품이 장착된 회로에서 개별 부품의 전기적 특성을 검사
통계적 방법
- SPC : 수집된 데이터를 이용해 공정 변동을 모니터링하고 결함 예방
열 검사
- 적외선 열화상검사
음향 검사
- 음향 방출 검사 : 재료가 파괴되 때 발생하는 음향 신호를 분석하여 결함 찾음

검사 지표

불량률
: 생산품 중 불량품이 차지하는 비율
결함 밀도
: 특정 단위 면적, 길이, 제적 등에서 발생하는 결함 수
PPM (Parts Per Million)
: 백반 개 당 결함 수를 나타내는 지표
Cp, Cpk (process capability indices)
: 제조 공정 능력을 나타내는 지표
Cp는 공정 능력을 CpK는 공정의 중심이 목표 규격에 얼마나 근접했는지를 나타냄
FTQ (first time quality)
: 처음 생산 시 불량 없이 바로 합격한 제품의 비율
RFT (right first time)
: 처음 시도에서 요구된 사양을 충족시킨 비율
AQQL (Average Outgoing Quaility Level)
: 검사 후 출고되는 제품 중 불량품의 평균 비율, 샘플링 검사에서 주로 사용

모터, 터빈, 서브스테이션 개념

모터 : 전기E ➡️ 기계E
펌프, 팬, 압축기, 컨베이어 벨트
터빈 : 유체E ➡️ 기계E
유체흐름으로부터 에너지를 뽑아내는 회전기관

서브스테이션 : 전력 시스템에서 전력의 변환, 제어, 분배 등을 수행하는 시설
전력망의 안정성과 효율성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 발전소에서 생산된 전력을 사용자에게 전달하는 과정에서 전력 손실을 최소화하고, 전력 시스템의 안전을 보장합니다.

(추가) 모터 진단 원리
INPUT 전압, OUTPUT 전류,
진폭변조(amplitude modulation, 반송파 신호의 진폭이 정보 진폭변조되는 현상), 측파대 (Sideband, 변조된 신호는 주파수 분석 시 측파대 관찰)

기본적인 프로세스

분석 원리와 시스템 구성도, 하드웨어 설치 제안으로 모터 진단에 대한 컨설팅 진행

➡️ 하드웨어 설치 후 2주간 데이터 학습 및 모델링 작업 수행

➡️ 모터 트렌드 관찰 및 주파수 분석 진행하여 진단 결과 공유

일반 용어

디지털 전환 DX

: 기업 및 조직이 디지털 기술과 도구를 활용하여 비즈니스 모델과 프로세스를 혁신하는 과정
기존 업무 방식을 자동화하고 클라우드 컴퓨팅과 데이터분석 등으로 효율적으로 운영

: DT는 Digital Transformation의 약어이며, DX는 Digital의 D와 Transformation(전환)의 의미를 갖고 있는 X로 만들어진 합성어

오버홀

기계류를 완전히 분해하여 점검, 수리, 조정하는 일
분해수리의 방법, 주요 부품을 분해하여 세밀하게 점검하고 교체하는 작업을 통칭

베어링

gas whirl 현상

유체역학에서 사용하는 용어로, 가스가 원형 운동을 하며 회전하는 현상
가스의 소용돌이, 최전흐름을 의미하며 터보기계, 예를 들어 가스터빈이나 압축기 등에서 자주 나타남.
가스 소용돌이는 장비의 성능에 영향을 미칠 수 있으며, 때문에 진동이나 소음을 유발할 수 있다.

진폭 amplitude

진동이나 파동에서 최대 변위를 나타내는 값
회전 기계의 진동 분석에서는 샤프트나 다른 구성 요소가 기준 위치에서 얼마나 멀리 이동하는지를 나타낸다.
진폭이 크면 진동이 크다는 의미이며, 이는 기계의 성능이다 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

위상 phase

진당이나 파동의 시간적 위치를 나타내는 값으로, 주기로 반복되는 운동에서 특정 시점에서의 위치를 나타냄
회전 기계의 진동 분석에서는 진동의 주기적인 패턴과 관련된 시간적 정보를 제공. 위상 차이는 두 진동 사이의 시간적 차이를 나타내며, 이는 기계의 동작 상태를 분석하는 데 중요한 정보를 제공

shaft center line

회전하는 샤프트(축)의 중심선. 샤프트의 중심선은 이론적으로 샤프트가 완벽하게 정렬되고 균형을 이룬 상태에서의 중심축을 나타냄.
실제로는 제조 공정의 한계나 기계 작동 중의 다양한 요인으로 인해 샤프트의 중심선이 약간의 편차를 가질 수 있으며, 이러한 편차를 분석하고 관리하는 것이 회전 기계의 유지보수 및 성능 최적화에서 중요

회전 기계의 동적 분석에서는 샤프트의 진폭과 위상을 측정하여 기계의 진동 상태를 평가합니다. 이러한 측정을 통해 샤프트의 불균형, 정렬 문제, 기계적 결함 등을 파악할 수 있으며, 이를 통해 적절한 유지보수 조치를 취할 수 있습니다. 샤프트의 중심선과의 편차를 분석함으로써 기계의 안정성과 성능을 최적화할 수 있습니다.

베어링

회전 축 또는 왕복 운동을 하는 축을 지지하여 축에 작용하는 하중을 부담하는 요소
축받치개라고도 부르며, 원하는 움직임에 대한 상대운동을 제한하고 움직이는 부분 사이의 마찰을 줄여주는 기계 요소 중 하나, 회전이나 왕복운동을 하는 축을 일정한 위치에서 지지하여 자유롭게 움직이게 하는 기계장치(부품)이다.

개념과 종류를 좀더 알고 싶다면