잘 모르실 수도 있지만, 실제로 구매하는 많은 제품의 비용은 처음 지불한 가격보다 훨씬 더 많이 드는 경우가 많습니다. 예를 들어, 차량을 25,000달러에 구매했다고 가정해 봅시다. 매주 얼마나 멀리 운전하고 휘발유를 몇 갤런이나 사용하시나요? 엔진 오일 교환, 타이어 위치 교환, 기타 정비는 얼마나 자주 하시나요?

5년 동안 차량을 운행하는 데 필요한 비용은 쉽게 12,000달러, 즉 차량 가격의 약 절반에 달할 수 있습니다. 온라인 검색, 자동차 리뷰 읽기, 구매 예정 차량 살펴보기에 소요되는 시간 또한 차량 소유 비용에 포함됩니다.

자본 설비 구매에도 비슷한 논리가 적용됩니다. 초기 구매 가격만 고려하면 구매 전후에 예상치 못한 비용이 추가되어 소유 경험에 악영향을 미치기 쉽습니다.

단기적으로는 "저렴해 보이는" 해결책이 장기적으로는 더 큰 비용을 초래할 수 있습니다. 이 글에서는 총 소유 비용(TCO)이 선형 모션 시스템에 어떻게 적용되는지 살펴보겠습니다.

선형 운동 시스템은 선형 모듈 또는 전기 기계식 액추에이터라고도 하며, 일반적으로 정밀 볼 스크류 또는 톱니 벨트와 같은 선형 구동 메커니즘과 선형 가이드 시스템(종종 볼 레일 또는 캠 롤러 가이드 어셈블리)을 하우징 내부에 결합하여 단일 선형 축을 생성합니다.

다양한 크기와 스타일을 사용할 수 있어 광범위한 응용 분야에 맞는 맞춤형 다축 로봇 시스템으로 쉽게 조합할 수 있습니다.

예를 들어, 매우 작은 시스템들을 조합하여 실험실 자동화를 위한 3축 분배 시스템을 만들 수도 있고, 매우 큰 시스템을 사용하여 무거운 자동차 부품을 처리하는 시스템을 구축할 수도 있습니다.

보다 통합된 시스템을 위해서는 모터, 구동 증폭기 및 컨트롤러가 필요하며, 사양 및 주문을 간소화하기 위해 일부 선형 모션 회사들은 완전하게 사전 구성된 카르테시안 모션 시스템을 제공하기 시작했습니다.

의료기기 제조 및 포장 회사들은 여러 축을 장착하고 정렬하는 데 드는 시간과 번거로움, 적절한 모터 및 구동 장치 조합 선택, 장착 인터페이스 설계 등을 없애기 위해 이러한 사전 구성 및 조립된 시스템을 선택하는 경우가 많습니다. 이를 통해 회사들은 기기 제조, 고처리량 스크리닝 또는 포장과 같은 본연의 전문 분야에 집중할 수 있습니다.

TCO는 선형 운동에 적용됩니다.
총소유비용(Total Cost of Ownership) 원칙은 1980년대에 직장에 개인용 컴퓨터를 도입하는 데 드는 비용을 정량화하기 위해 처음 정의되었습니다.

그 이후로 총소유비용(TCO) 이론은 제조업을 포함한 모든 주요 산업 분야에서 주요 자산의 생애주기 비용을 분석하는 데 널리 적용되어 왔습니다. 예를 들어, 잘 구현된 카르테시안 로봇이나 기타 다축 제조 시스템은 생산 시간을 단축하고 생산량을 늘릴 뿐만 아니라 품질과 수익성도 향상시킬 수 있습니다.

하지만 제대로 구현되지 않으면 이러한 이익은 재작업, 재설계 또는 예상치 못한 유지 보수 비용으로 사라질 수 있습니다. 자동차 사례에서 우리는 초기 구매 가격 외에도 차량을 운행하고 유지 관리하는 데 드는 지속적인 비용을 중요한 고려 사항으로 평가했습니다. 그렇다면 선형 운동 시스템의 비용을 평가할 때는 어떤 요소를 고려해야 할까요? 이 경우, 계획되지 않았거나 흔히 고려되지 않는 비용은 시스템 구현의 세 가지 단계에서 종종 발생합니다.

설계 및 사양 작성과 같은 구매 전 활동.
구매에는 주문, 제품 수령, 시스템 조립 및 시운전이 포함됩니다.
구매 후 단계에는 시스템 유지 관리 및 용도 변경이 포함됩니다.

구매 전 단계: 중요한 출발점
선형 모션 시스템 구현에서 가장 중요한 단계는 구매 전 단계입니다. 이 단계에서 총소유비용(TCO)에 영향을 미치는 비용 요소는 적절한 선형 모션 시스템을 설계, 사양 결정 및 구매하는 데 필요한 시간에 따라 달라집니다. 구매 전 단계에서 현명한 선택을 하면 시스템 설계 및 부품 조달에 소요되는 시간을 절약할 수 있습니다. 또한, 초기 단계에서 올바른 결정을 내리면 원활한 시동과 문제 없는 운영을 보장할 수 있습니다. 철저한 계획을 통해 나중에 문제가 발생하지 않도록 하면서 구매 전 단계에서 비용을 절감할 수 있습니다.

이 단계에서 성공의 핵심은 시스템에 적합한 선형 모듈을 적절한 크기로 선정하는 것입니다. 크기 선정 및 선택 과정을 간소화하기 위해 대부분의 평판 좋은 선형 모션 제조업체는 웹 기반 크기 선정 및 선택 도구를 다양하게 제공합니다.

일반적인 3축 직교 좌표계 시스템은 애플리케이션 요구 사항에 맞는 적절한 모듈을 선택하여 시스템 크기를 결정하는 데만 최소 17시간의 엔지니어링 시간이 소요됩니다. 시스템 크기가 너무 작거나 너무 큰 경우가 없도록 하기 위함입니다. 예를 들어, 실험실 자동화에는 대개 소형 시스템이 필요합니다. 시스템이 애플리케이션 요구 사항보다 크면 비용과 공간을 낭비하게 됩니다.

효과적인 크기 산정 도구를 사용하면 사용자가 고려해야 할 주요 요소를 쉽게 파악할 수 있으며, 소요 시간을 3시간 이내로 단축할 수 있습니다. 복잡한 시스템이라도 2D 및 3D 모델을 즉시 생성할 수 있는 자동 도면 생성기와 함께 사용하면 엔지니어링 비용만으로도 1,120달러 이상을 절약할 수 있습니다.

훌륭한 계획 수립으로 인한 비용 절감은 엔지니어링 시간 절약 그 이상입니다. 부실하게 설계된 시스템의 결과를 생각해 보십시오. 애플리케이션을 처리할 만큼 견고하지 못한 시스템은 설치 시 성능 저하, 생산성 손실, 시장 출시 기회 상실로 인한 매출 손실 등 막대한 낭비를 초래합니다.

게다가 비효율적인 시스템을 제거하고, 애플리케이션 크기를 조정하고, 새 시스템을 다시 주문하고, 재설치하고, 가동하는 데 드는 추가 비용과 번거로움을 고려해야 합니다. 이렇게 낭비되는 시간과 비용은 수천 달러를 쉽게 넘어설 수 있으며, 기계 제조업체라면 고객을 잃을 수도 있습니다.

선형 모션 시스템이 선정되어 애플리케이션에 맞게 설계되면 구매 활동이 시작됩니다. 일부 업체는 완전한 다축 전기 기계 시스템에 대해 단일 부품 번호를 제공하여 20~30개의 부품 번호를 하나로 줄임으로써 주문 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

결과적으로 공급업체 수, 구매 주문서 수, 품목 수가 줄어들어 승인, 구매 및 수령 프로세스 전반에 걸쳐 시간을 절약할 수 있습니다. 구매 주문서 처리 비용이 건당 100달러라고 가정하면 시스템당 2,000달러 이상을 추가로 절약할 수 있습니다(표 1 참조). 또한 동일한 시스템을 중복 주문해야 하는 경우에도 반복 주문으로 인한 비용 절감 효과가 이미 반영되어 있습니다.

선형 모션 시스템을 수령한 후 조립 및 시운전에 상당한 시간이 소요될 수 있습니다. 제품 수명 주기의 이 단계에서 비용을 절감하려면 설치가 간편하고 복잡한 시운전 절차가 필요 없는 시스템을 선택하는 것이 중요합니다.

조립식 선형 모듈과 직교 좌표계 시스템은 제조업체가 조립, 통합 및 프로그래밍 작업의 80%를 수행하기 때문에 이러한 측면에서 가장 복잡성이 낮습니다.

이러한 비용 절감 효과를 인식한 많은 시스템 통합 업체들은 사전 구성된 Cartesian 시스템을 사용하여 비용과 리드 타임을 줄이고 있으며, 경쟁력 강화를 위해 이러한 절감 효과를 최종 사용자에게 제공하고 있습니다.

사전 조립된 시스템과 함께 사용자 친화적인 HMI(인간-기계 인터페이스) 및 프로그래밍 프로토콜을 활용하면 기계 제작자와 최종 사용자에게 간단한 개방형 프로그래밍 옵션을 제공하여 시간과 비용을 더욱 절감할 수 있습니다.

구매 후 단계
또는 "평생 윤활"이란 무슨 뜻인가요?
시스템이 가동된 후 유지 보수 작업으로 인해 시스템 수명 기간 동안 소유 비용이 수천 달러 추가될 수 있습니다. 이는 기계 설계자(및 구매 부서)가 종종 과소평가하는 중요한 부분입니다. 일부 선형 제품은 "평생 윤활"이라는 마케팅 전략을 통해 홍보되기도 합니다.

하지만 수명(주행 거리 또는 회전 수)은 시스템에 부하가 걸리지 않은 상태를 기준으로 정의되는 경우가 많다는 점에 유의해야 합니다. 제조업체의 "세부 사항"을 반드시 숙지하십시오. 예를 들어, 100파운드(약 45kg)의 하중만 가해져도 "평생 윤활"이 적용되는 부품의 수명이 5배까지 단축될 수 있습니다. 즉, 25,000km에서 5,000km로 줄어들 수 있습니다.

스트로크가 1미터이고 하루 16시간 동안 1m/s의 속도로 움직이는 기계를 기준으로 할 때, 이는 약 1년의 수명 손실에 해당합니다. 선형 모션 시스템의 교체 주기가 3년이라면, 1년의 수명 손실은 교체 빈도를 33% 증가시킵니다.

유지보수 또는 교체 비용을 줄이려면 움직이는 부품 내부의 윤활을 유지하고 오염 물질의 유입을 방지하는 완전 밀봉형 씰이 적용된 선형 모션 시스템을 선택하십시오. 또한 윤활 포트에 쉽게 접근할 수 있거나 자동 윤활 시스템을 사용할 수 있는 시스템을 선택하면 재윤활 시간과 노력을 줄일 수 있습니다. 이러한 설계는 유지보수 담당자에게 큰 도움이 될 것입니다.

윤활 및 예방 정비 외에도 성능 향상을 위해 기계를 수리하거나 업그레이드해야 하는 경우가 있으며, 이 경우 종종 선형 모션 시스템을 교체하거나 업그레이드해야 합니다. 많은 경우 전체 선형 시스템을 업그레이드하거나 교체할 필요 없이 한두 개의 구성 요소만 교체하면 됩니다.

일부 선형 제품 제조업체는 프로파일 레일 및 러너 블록과 같은 교체 가능한 구성 요소를 제공하여 시스템의 일부만 쉽게 교체할 수 있도록 합니다. 이는 필요한 부품 비용뿐만 아니라 기계 변경에 필요한 시간도 절감해 줍니다. 교체 가능한 구성 요소를 사용하면 선형 모션 시스템의 교체 또는 업그레이드 비용을 최대 75%까지 절감할 수 있습니다. 예를 들어 프로파일 레일은 교체하지 않고 러너 블록만 교체하면 되는 경우입니다.

TCO는 낮은 가격을 맥락에 맞춰 설명합니다.
오늘날의 제조 환경은 가능한 모든 곳에서 낭비를 줄이기 위한 린(Lean) 경영 방식에 의해 점점 더 정의되고 있습니다. 그러나 린 사고방식은 제조 공정을 재구성하는 데에만 자주 활용됩니다.

앞서 살펴본 바와 같이, 총소유비용(TCO)을 최적화하기 위한 낭비 감소는 자본 설비 프로젝트의 모든 단계에서 이루어질 수 있습니다. 초기 연구 및 설계부터 구매 및 시운전 비용, 그리고 최종적으로 시스템 운영 및 유지보수에 이르기까지 모든 요소가 총소유비용에 영향을 미칩니다.

벤더의 견적서에 제시된 가격만 보지 말고 시스템 사양 결정, 설계, 구매 및 유지 관리와 관련된 비용도 고려해야 합니다. 단순히 초기 구매 가격이 가장 낮은 제품을 구매함으로써 얻는 단기적인 비용 절감은 이러한 다른 영역에서 발생하는 예상치 못한 비용으로 인해 금세 상쇄됩니다.

제조 기술의 사양을 정하고 구매할 때 총소유비용(TCO)을 고려하면 제조 우수성 달성, 낭비 제거, 근로자 만족도 향상, 매출 및 이익 증대, 품질 향상 등 모든 결과를 얻을 수 있습니다.