도금산업에서 제조프로세스와처리기술표준화 · 약품관리 설비관리...

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2019. 11. 21

강 승 식

도금산업에서

제조 프로세스와 처리기술 표준화

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Ⅰ. 도금산업 소개

Ⅱ. 도금공장 스마트공장 도입

Ⅳ. 도입 준비단계 고려사항

Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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도금기술 전, 후방산업

건식

습식

세정

표면처리산업

조선

자동차

항공

전자산업

이동통신

디스플레이

전방산업

PCB

기계부품

다층막부품

MEMS

반도체

일반장식품

부품소재산업

모재 특성을 변화시키지 않고, 재료의 표면 처리하여 원하는 특성을 얻는 기술로내구성 향상, 기능성 부여, 미관향상 등의 특성을 얻는 기술


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표면처리 제품 및 산업 분류

표면처리 제품

완제품 중간처리 부품 기초부품

• 반도체, LCD, OLED

• 광학필름

• 자동차

• 인체, 의료

• 항공 우주

• 생활용품

• 환경 및 건축

• PLM

• CAD

• 선반

• 밀링

• 드릴

• 연삭

• 표면처리

• 전극조립

• 진공제어

• 방전제어

• PC 제어

• PLC제어

• 위치제어

• 인터페이스

• 세라믹

• 플라스틱

• 스테인리스

• 실리콘

• 유리

• 가스

• 세척액

• 가스조절기

• Power

• 도금약품

• 진공펌프

• 배관자재

• 밸브류

• 공압품류

• 약품농도해석

• PH농도해석

• 유체유동 해석

• 가스유동해석

• 방전기구해석

• 전압/전류 해석

설계 가공 조립 PGM 소재 부품 시뮬레이션

* 출처 : 중소기업 기술로드맵 (제조기반)을 바탕으로 내용 수정


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표면처리 기술 분류

* 출처 : 중소기업 기술로드맵 (제조기반)

표면처리 Evaporation

습식표면처리

세정기술

건식표면처리

소재합성

유기합성

무기합성

전해 도금

무전해 도금

Sputtering

Oxidation

Organic Cleaning

Inorganic Cleaning

• Ultrasonic• Air Knife• Dry Ice• Brush• Hybrid Plasma

• Dry Ice• Ozone• Atmosphere Plasma• EUV

• Thermal• Pyrogenic

• DC Magnetron• RF Magnetron

• 치환형• 환언형

• Thermal• Electron Beam• MBE• Laser Ablation

• Anodizing• Chromate

• Sol-Gel• Spray• Deep

• Arc Ion Plating

• 혼합• 정제

• 전기 폭발법• 층간 분리법• 촉매 활용법• Evaporation


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습식도금기술 응용분야 및 제품

* 출처 : 중소기업 기술로드맵 (제조기반)


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구분 촉진요인 저해요인

수요

◆ 새로운 제품 등장으로 수요층 다양화

◆ 휴대폰과 같이 한 개의 제품으로 다양한 기능 및 응용분야 요구

◆ 소비자 요구증대로 기술개발 속도 저하

◆ 투자자금 회수 불투명

환경

◆ 환경규제로 건식 코팅 등 시장 급성장

◆ 복합 다기능 표면 기능 적용으로 다양한 시장창출 가능

◆ 기술변화 속도에 따른 기업환경 악화

◆ 다양한 업종이 공존하는 것이 아니라특정기술을 지닌 업종이 시장을 주도

기술

◆ 초소형화, 복합기능화, 친환경 에너지절감 및 고생산성 등 제품기술 융합화

◆ 신개념의 표면처리 기술 요구

◆ 고기능성 및 내구성 확보를 위한 표면처리기술 확대

◆ 고급 엔지니어의 수가 제한적이므로 다양한 제품으로의 확대에 제한적

◆ 중국 등 대규모 투자로 인한 기술인력및 기술력 유출우려

◆ 대기업의 중소기업 기술 유출로 인해중소기업의 기술개발 의지 약화

도금산업 촉진요인과 저해요인(NET) Ⅰ. 도금산업 소개

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도금산업

고부가가치산업의

핵심산업

기술집약형산업분야

주문자 방식

생산구조

중소기업

전문화 업종

도금산업 특징 Ⅰ. 도금산업 소개

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기본 도금공정

Loading Loading Cleaning Descale

Hot Rinse Neutralization Plating Pre Dip

Drying Unloading Inspection Packing


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수입검사 초음파 침적탈지 회전가랑 초음파침적탈지 니켈도금 금도금 변색방지 탈수 건조 완제품 검사금 도 금

수입검사 바렐 침적탈지 침적탈지 산 처리 동 도금 니켈도금 수절제 탈수 건조 완제품 검사니켈바렐

수입검사 예비 탈지 본 탈지 산 처리 전해 탈지 중화 아연도금 활성화 3가 크로메이트아연 Rack

수입검사아연바렐

수입검사 산 처리 침적탈지 초음파침적탈지 전해탈지 활성화 동 도금 활성화 주석 도금주석Rack

수입검사주석바렐

수입검사 침적탈지 동 도금 주석 도금 변색방지 수절제 탈수 건조 완제품 검사포터블

예비 탈지 본 탈지 산 처리 중화 아연도금 활성화 3가 크로메이트 탈수 건조

변색방지

탈수 건조 완제품 검사

침적탈지 활성화 주석도금 변색방지 수절제 탈수건조 솔더링 검사 완제품 검사

포장 출하

포장 출하

포장 출하완제품 검사

완제품 검사탈수 건조 포장 출하

포장 출하

포장 출하

포장 출하

도금별 표준공정

수입검사 탈지 에칭 중화 양극산화피막 수세 봉공처리 탕세 탈수 건조아노다이징

포장 출하완제품 검사


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도금공장 스마트공장 표준 Framework Ⅰ. 도금산업 소개

CPS

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목 차

Ⅱ. 도금공장 스마트공장 도입

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Machine Automation

InformationInformation Automation

Intelligent Manufacturing

ConnectionAnalysis & Monitoring

AutonomousOperationAutomation

IntelligentEnterprise

IntelligentSuite

DigitalPlatform

IntelligentTechnologies

제조정보 진화단계 Ⅱ. 스마트공장 도입

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Data Explosion

Product

Diversification

Process

Flexibility

Production

Speedy

Advanced Manufacturing

Issues Explosion

Design

Creative

Materials

Qualified

Utilities

Efficiency

Details, Complexity & Speedy

제조 인텔리전트화 Ⅱ. 스마트공장 도입

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• 장소·시간에 구애 없는 제조현장관리

• Paperless 제조현장관리

• 문제발생에 대한 신속·정확한대응체계

• 투명하고 신속한 협업 업무처리

• 명확한 Role & Responsibility 확보

• 작업부담 경감 및 작업 신뢰 확보

• 문제에 대한 재발방지 및 근본적대응력 확보

• 작업안전 확보 및 작업환경 개선

효율적인 제조현장 관리 신속∙정확 의사결정 지원 제조 편리성 확보신뢰하는 품질확보

스마트공장 도입목적

디지털 제조환경 임직원 의식변화

• 업무 정형화 및 프로세스 표준화

• 계수·계량화된 실시간 정보 제공

• 빅데이터 및 AI 활용 통찰력 제공

• 시뮬레이션을 통한 피드백 처리

• 지식 정보화된 경험 데이터 활용

생산성향상

품질보증및 향상

제품제조원가절감 이익확대

의사결정지원

눈으로 보는 제조환경

가시성확보

시공초월

계수화

계량화

정형화 통찰력확보

실시간

미래예측

매응력

상관분석

보증력확보

정확성

자율통제

시스템화

자동화 용이성확보

표준화

DB화

F/P화

Rule화

스마트공장 도입목적 Ⅱ. 스마트공장 도입

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계수화, 계량화

가시성 확보

고객취향 변화

제조환경 변화

역동환경 대응

비즈니스인프라

유연한 제조

마이크로 제조

문제해결 변화적응 경쟁우위 진화대응

스마트공장 필요성

『Digital Manufacturing』은 IoT Connectivity, Big Data, AI, VR/AR 기술 등을 활용하여 통찰력·예지력을 확보하여 『문제해결』, 『변화적응』, 『경쟁우위』, 『진화대응』하는 제조업 새로운 패러다임

Ⅱ. 스마트공장 도입

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• 시장변동성 증대, 제품 단명, 제품 복잡성 증대, 글로벌 공급망 확대로 유연하고 신속하게 대응해야 함

• 제품생애 디지털화는 생산, 서비스, 소셜 미디어의 데이터를 사용하여 더 빠른 제품 개선이 가능

• 똑똑한 제품은 생산에 대한 지능화와 유연성을 요구함. 데이터 분석을 통한 통찰력과 처방정보 제공

제조의 당면한 문제를 용이하게 해결

• 디지털 체인은 효율성을 향상시키고, 신규 비즈니스 모델을 빨리 구현할 수 있으므로 혁신 속도를 높임

• 제조업체는 장비를 공유하거나, 여유 자산을 판매하여 새로운 비즈니스를 창출 할 수 있음

• 센서 및 연결 장치 덕분에 제품은 서비스화 또는 서비스로 전환 될 수 있음

혁신경제로 이어짐

• 고객들은 개별적으로 만들어진 제품과 서비스 ( 『Made-for-Me』)를 요구

• 스마트한 설비를 사용하면 제조업체는 추가 비용없이 맞춤형 제품을 생산할 수 있음

• 디지털화는 클라우드 소싱을 보다 쉽게 유도하고, 신속한 설계 프로세스로 이어짐

고객을 모든 활동의 중심에 둠

• 설비가 똑똑하면 생산현장에서 작업이 더욱 편리해지고 인간 친화형으로 되며, 간단한 수작업은 사라짐

• 작업자는 원활한 생산을 보장하고 설비에 조치를 취할 때만 개입하는 조정자 역할을 함

• 유연성이 중요한 성공요인이 될 것이며, 근로자는 도움이 필요한 곳에 배정됨

인간을 제조활동 중심으로 끌어들임

스마트공장 특징 Ⅱ. 스마트공장 도입

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스마트공장 전체구성도 Ⅱ. 스마트공장 도입

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스마트공장 시스템 구성도 Ⅱ. 스마트공장 도입

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MES 하드웨어 구성도

출하

MES 서버

RDBMS

HUB

AP AP AP AP

Line#2

Line#1

생산현황판

사무실

TCP/IP Ethernet

Line Master

수입검사 예비탈지 본탈지 산처리 전해탈지 중화 아연도금 활성화 3가크로메이트 완제품검사탈수건조 포장소재입고

출하

출하

Line Master

수입검사 예비탈지 본탈지 산처리 전해탈지 중화 아연도금 활성화 3가크로메이트 완제품검사탈수건조 포장소재입고

* 공정 : 아연도금 기준

공정품질설비점검


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생산현장 데이터 수집

통합 생산관리

타 시스템과 정보공유

Plant Network

생산계획 및 경영지원

생산 현장 (작업장)

MES (Manufacturing Execution System)

약품관리 설비관리 품질관리생산모니터링

ERP

상위 인터페이스 시스템(생산계획, 생산실적, 기준정보, 품질정보, 설비정보, 약품정보)

생산/공정관리

▪ 생산계획

▪ 작업지시

▪ 재공관리

▪ 도금약품 농도관리

▪ Lot 정보관리

▪ 작업일지관리

▪ 제조이력관리

▪ 생산성관리

▪ 적재관리

▪ 입고관리

▪ 불출관리

▪ 재고관리

▪ 실사관리

▪ 설비종합효율

▪ 설비 비가동

▪ 설비이력관리

▪ 고장유형관리

▪ 품질 Tracking

▪ SQC관리

▪ 불량현황관리

▪ 검사정보관리

▪ 품질정보

▪ 생산진척 현황

▪ 불량 현황

▪ 가동 현황

▪ 생산성 분석

실시간 데이터 수집시스템 (Data Acquisition & Control)

M/C Controller OperatorSmart Tap Barcode PLC

작업표준

▪ 도금 SOP

▪ 검사 SOP생산실적

DB 모니터링

▪ 계획진척

▪ 설비상태

▪ 품질현황

▪ 출하현황

제품 관리

▪ 입하관리

▪ 출하관리

▪ 재고관리

계측관리

▪ 기기 기본정보

▪ 캘리브레이션

▪ 통신 I/F

MES 소프트웨어 구성도

기준정보관리

▪ 각종기준정보

▪ 공통코드관리

▪ 작업표준서

시스템관리

▪ 시스템설정

▪ 권한관리 외


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FEMS 개요 Ⅱ. 스마트공장 도입

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자료나 프로그램을 인터넷 접속을 통해 언제 어디서나 활용할 수 있는 클라우드 서비스를통해, 간단한 조작과 클릭으로 쉽게 공장 에너지관리 정보를 공유하고 전달할 수 있음

클라우드 & 빅데이터를 활용한 도금공장 FEMS Ⅱ. 스마트공장 도입

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목 차


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F/P 대응 도금 작업공정과 관리기준 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

전처리공정 도금공정 후처리공정 건조공정 제품검사 제품출하

작업관리 포인트

제품품질 이상조치• 제조이력관리(Lot관리)

• 작업관리 기준

• 품질관리 기준

Lot별로 소재상태 상이 (소재 가공 〮 오염 〮 변형)

▪상 황 에 따 라적부 판단

▪물리작용으로확률적 2회씩반복 수행

매뉴얼화, 관리기준 유지, 관리범위 유지

▪도금액분석 툴교정 및 정도

▪예측보급과 확인분석

▪점검툴 신뢰성

▪도금액분석 툴교정 및 정도

▪예측보급과 확인분석


▪계측 툴 교정및 정도

▪도금액 갱신시기 예측



▪검사 식별기능수준

• 도금액 Recipe관리

• 도금조건 관리

• 부대설비 관리

• 품질기준

• 검사기준

• 도금액 Recipe관리

• 최종세척 관리

• 부대설비관리

• 건 조 분 위 기관리

• 주설비 관리

• 부대설비 관리

• 상황 따라 적부판단 필요(目視)

• 물리적 작용으로2회 반복 수행

• 납품서

• 성적서

• 품질기준

• 검사기준


▪검사 식별기능 수준

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도금 약품처리 조 자동관리(F/P)

제조 데이터를 관리 기록하여 그 안에 있는 숨겨진 문제점을 추출하고 모색검토를 반복하여, 보다 높은 품질의 제품으로 구현해 갓 나갈 것이며, 그 제조 기록 증명 이야말로 진정한 품질 관리 인증임

• 분석 관리 장치는 매우 비싸, 생산에직접 투입이 곤란.

• 번거로운 조작 및 유지 보수가 필요하고, 숙련 작업자는 오랜 경험치가불필요하게 됨.

• 분석 시약 등 소모품을 다량으로 사용하여, 런닝 코스트 높아짐

• 도입하기 쉬운 낮은 가격 설정, 초기도입 비용 이니셜 감소 구입 방법으로제안.

• 조작은 간단! 버튼 하나로 가동 유지보수 지원 데이터 기록

• 분석에 필요한 최소한의 시약만 사용하여, 분석 시료를 최소량으로 설정함으로써 시약 사용량을 크게 줄임

도입 어려움 해 답


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◆ 분석장치에 장착된 각 성분 측정 센서에서 도금조 성분 농도를 정밀 분석

◆ 분석 결과를 바탕으로 자동 보급 신호를 출력 다양한 공급 펌프에 대응 가능분석치, 보충량, 보급 적산량 등의 유용한 데이터를 기록 관리

운영PC

제어반

순수물탱크도금처리 조

외부 제어신호

물 보급라인

순수 물공급장치

경고램프

데이터 통신

도금조 약품처리 자동관리(F/P) Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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구분 측정항목 측정방법 분석시간 분석정도

무전해도금조

Ni 금속농도 흡광도법 최단 약 2분 ± ３％

ｐH 농도 ｐH전극 최단 약2분 ± ３％

３성분 투입 Ni、차아인산、ｐH 조정액

아연도금조

가성소다 중화적정 최단 10분 ± ３％

아연 아연적정 최단 10분 ± ３％

탄산나트륨(Na2CO3) 중화적정 최단 10분 ± ３％

2성분 보급신호NaOH보급신호 최단 10분 간격 ± ３％

아연판 침수관리신호 최단 10분 간격 ± ３％

니켈도금

Ni금속성분 흡광도

총 15분

± ３％

붕산 중화적정 ± ３％

pH pH측정 ± ３％

도금조 약품처리 자동관리 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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도금 약품처리 도금조 자동관리(F/P)(1) Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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도금 약품처리 도금조 자동관리(F/P)(2) Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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도금 약품처리 복수조 자동 모니터링 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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도금조 약품처리 자동관리 모니터링 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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H사 사례 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

[도금조 액 관리]•pH, 온도

•도금 약품농도

•모니터링 및 자동 보급

[도금약품 관리]•약품 입출고

•약품 수불

•약품 재고

•선입선출

[화관법 관리]•작업일보

•용수, 폐수관리

•보고양식 관리

[제조이력 관리]• Lot관리(원재료, 공정, 출하)

•투입 약품

•정전개, 역전개

[도금제품 관리]•소재 수입검사

•제품출하

•도금두께 측정

•제품 품질관리

[에너지 관리]•전력 관리

•가스, 스팀 관리

•압축공기 관리

•용수관리

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S사 사례 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

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SS사 사례 Ⅲ. 도금공장 스마트공장 도입사례

◆Jewelry• 제품코드• 작업표준서• QC공정도

無공정별 사진공유

사진촬영

서버Tablet

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Ⅵ. 도입 준비단계 고려사항

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스마트공장 컨설팅 수행도구 및 방법론 Ⅵ. 도입 준비단계 고려사항

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구축 준비단계 고려사항

5. 합리화를 통한 업무 효율화, 표준화

1. CEO 의사결정

2. TFT 구성

3. 구축 범위 및 수준 정의

4. 현행 핵심업무 비즈니스 모델 정의

6. 정보시스템 현황 분석

7. 제조 및 시장현황 분석

8. 스마트공장 기술현황 및 수준 자가진단

9. 벤치마킹 및 Best Practice 분석

10. 스마트공장 추진방향 정의

11. 스마트공장 모델정의

12. 스마트공장 추진과제 정의

13. Visioning

14. KPI정의

15. 전략과제 방향성 도출

16. 과제별 추진전략 수립

17. 리스크 관리계획 수립

18. RFP 및 공급업체 선정기준 작성

19. 공급업체 제안의뢰 및 접수

20. 공급업체 평가 및 선정

Ⅵ. 도입 준비단계 고려사항

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기술위원 강승식

010-6389-1201

[email protected]

도금산업에서 제조프로세스와처리기술표준화 · 약품관리 설비관리...

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