효율성을 목표로
PolyWorks®, 유전 장비 제조사의 모터 부품 검사 시간을 절반으로 단축하다
Weatherford International Ltd.는 세계에서 가장 크고 역동적인 유전 서비스 회사 중 하나입니다. 휴스턴에 본사를 둔 이 회사는 전 세계에 34,000명 이상의 직원을 고용하고 있으며, 전 세계 100개 이상의 국가의 710개 이상의 지역에서 사업을 운영하고 있습니다. 이 회사의 캐나다 앨버타주 에드먼턴 시설에서는 석유 생산 작업을 위한 두 가지 제품, 즉 유정 시추 후 석유 생산에 사용되는 프로그레싱 캐비티 펌프와 유체 동력 섹션을 설계 및 제조합니다.
과제
호황을 누리고 있는 세계 석유 및 가스 시추 산업의 요구를 충족하기 위해, Weatherford는 생산량을 늘리고 이에 따라 검사 작업의 효율성도 향상시켜야 했습니다.
Weatherford의 제품은 전 세계 주요 석유 생산 업체들의 운영을 지원하고 있습니다.
캐나다 앨버타 주 에드먼턴에 위치한 Weatherford 시설에서는 석유 생산 작업을 위해 두 가지 제품을 설계 및 제조하고 있습니다. 하나는 시추 완료 후 원유 생산에 사용되는 프로그레싱 캐비티 펌프(Progressing Cavity Pump)이며, 다른 하나는 유압 모터로, 이는 시추 작업에 필요한 동력을 제공하는 모터입니다. 생산 효율성을 향상시키기 위해, Weatherford는 형상이 매우 복잡하고 기존 방식으로는 검사하기 어려운 유압 모터를 보다 효율적으로 검사할 수 있는 새로운 방법을 모색했습니다.
유체 동력 섹션.
과거에 이 회사는 가공 후 유체 동력 섹션의 치수를 검사하기 위해 제조 담당자 1명, 품질 관리 담당자 1명, 엔지니어링 담당자 2명 등 총 4명이 필요한 절차를 만들었습니다. 이러한 대형 나선형 곡선 구성 요소(일부 모델은 길이가 거의 20피트에 달하는)에 대한 검사 프로세스의 경우, 치수 데이터를 수집하고 이를 CAD 소프트웨어에서 생성된 원본 설계와 수동으로 비교하는 데 약 1시간이 걸렸습니다. 측정 결과를 바탕으로 가공 오차 값이 작업 현장에 전달되었고, 이를 반영하여 가공 공정을 수정했습니다. 이후 동일한 부품의 다른 섹션을 가공한 뒤, 수정 사항이 치수 정확도 향상에 효과가 있었는지 확인하기 위해 동일한 검사 작업을 반복했습니다.
Weatherford의 수석 프로젝트 엔지니어인 Wayne Pilgrim은 다음과 같이 말했습니다.
"이 작업은 매우 시간이 많이 소요되는 과정이었습니다. 또한, 측정된 형상을 CAD 도면과 비교할 수 있는 엔지니어링 부서가 근무하는 정규 업무 시간에만 검사 작업을 수행할 수밖에 없었습니다."
솔루션
2005년에, 이 회사는 더 효율적으로 치수 데이터를 수집하고 분석하는 방법을 찾기 위해 이러한 부품을 검사하는 접근 방식을 재평가했습니다. 이러한 프로그램의 일환으로 설계 의도에 따라 치수 데이터의 수집 및 비교에 관련된 많은 작업을 자동화 및 간소화하는 모든 기능이 있는 계측 소프트웨어인 InnovMetric Software의 PolyWorks® 3D 계측 소프트웨어를 설치했습니다.
"작업자는 PolyWorks가 사용하기 쉽다는 것을 알게 되었습니다. 자동화된 기능은 타 소프트웨어와 차별화되는 부분입니다." Travis Chometsky, Weatherford 제품 디자이너
PolyWorks|Inspector™ 소프트웨어 솔루션은 고정밀 Faro Platinum Arm에 장착된 FARO Laser Line Probe와 함께 사용됩니다. 하드웨어/소프트웨어가 결합되어 검사 및 분석 시간이 절반으로 줄고 작업에 필요한 인력도 4명에서 2명으로 줄었습니다. 또한 제조 그룹은 이제 독립적으로 운영되며 하루 24시간 교대로 근무할 수 있습니다.
포인트 클라우드 데이터 수집
실제로 FARO Laser Line Probe는 초당 최대 19,200개 포인트의 속도로 치수 데이터를 수집합니다. Weatherford 유체 동력 섹션에 대한 검사 루틴 중 10~15분 동안, 수백만 개의 데이터 포인트로 구성된 포인트 클라우드가 생성되어, 부품 형상의 세부 치수 정보를 매우 정밀하게 시각화할 수 있습니다.
Pilgrim 수석 엔지니어는 다음과 같이 말했습니다.
“우리는 올바른 단면을 추출하는 계산 작업을 PolyWorks 소프트웨어에 맡겼습니다.
PolyWorks의 자동 정렬 기능 덕분에 데이터 수집 과정에서 작업자에 의한 편차 없이 일관된 결과를 얻을 수 있습니다.”
이 회사는 배치 기반 단위에 공정 중 검사라는 접근 방식을 사용합니다. “예를 들어, 부품 5개로 구성된 배치를 생산하는 경우, 작업자는 첫 번째 피스에 대해 PolyWorks/FARO Laser Line Probe 검사 프로세스를 수행한 다음 동일한 CNC 프로그램을 사용하여 PolyWorks / Faro 레이저 검사 없이 다음 4개 피스를 생산합니다."라고 Pilgrim이 말했습니다. “다른 검사 방법으로는 왠지 의심스러울 때만 완제품을 검사합니다.”
유체 동력 섹션 구성 요소에 대한 검사 프로세스는 항상 동일합니다. 새로운 유체 동력 섹션 모델에 대한 첫 번째 가공 절단 후, 3D 스캐닝 프로세스를 통해 가공되지 않은 포인트 클라우드 데이터가 수집됩니다. 해당 포인트 클라우드에서 PolyWorks 소프트웨어는 PolyWorks|Inspector 모듈에 로드되는 메쉬를 생성합니다. 작업자는 PolyWorks의 데이터-CAD 정렬 기술을 사용하여 메쉬를 레퍼런스 오브젝트(PolyWorks로 가져온 ProENGINEER 파일)와 정렬하여 두 모델을 동일한 좌표계에 정렬합니다. 완벽하게 정렬되면, 작업자는 데이터-CAD 비교를 수행해야 하는 단면을 지정합니다.
왼쪽 여러 스캔 패스 정렬.
오른쪽 PolyWorks 메쉬 모델.
성과
선택된 각 단면에 대해, PolyWorks는 자동으로 측정된 데이터 모델과 CAD 모델을 비교하고, 표준편차, 최대 오차, 최소 오차 등 다양한 측정값을 계산합니다. 또한, PolyWorks는 데이터와 CAD 모델 간 비교 결과를 PDF 형식의 보고서로 자동 생성합니다. 기계 작업자는 이 보고서를 바탕으로 가공 조건을 조정하며, 이후 다른 섹션을 다시 가공하고 스캔하여, 수정된 조건이 설계 의도에 더 가까워졌는지 확인합니다.
"프로그래밍 경험이 많지 않아도 프로세스를 빠르게 설정할 수 있습니다. 매크로 프로그래밍 언어는 사용하기 쉬우며 명령 창에 작업을 기록합니다. 우리는 검사에 대한 이러한 접근 방식이 제조 작업에서 시간과 비용을 절약할 수 있다는 것을 확인했으며, 다른 부서에서도 이 접근 방식을 구현할 수 있도록 지원할 준비가 되어 있습니다."라고 Chometsky는 말했습니다. 강력한 매크로 프로그래밍 기능 덕분에, 작업자는 새로운 부품마다 PolyWorks에서 정렬 및 비교 작업을 일일이 수작업으로 수행할 필요가 없습니다. 마우스 클릭 한 번으로, 스캔 되는 모든 섹션에 대해 정렬부터 비교 및 레포트 생성까지 전체 검사 프로세스를 자동으로 수행할 수 있습니다.
