잘 모르시겠지만, 실제로 구매하는 제품 중 상당수는 처음 구매했을 때보다 훨씬 비쌉니다. 예를 들어, 차량 구매 가격이 2만 5천 달러라고 가정해 보겠습니다. 얼마나 자주 운전하고, 매주 휘발유는 몇 갤런이나 사용하시나요? 엔진오일, 타이어 위치 교환, 기타 정비는 얼마나 자주 하시나요?

5년 동안 차량 운영에 필요한 비용은 쉽게 12,000달러까지 늘어날 수 있습니다. 이는 차량 가격의 약 절반에 해당합니다. 온라인 검색, 자동차 리뷰 읽기, 구매 가능성이 있는 차량 살펴보기에 소요되는 시간 또한 차량 소유 비용에 영향을 미칩니다.

자본 장비 구매에도 비슷한 논리가 적용됩니다. 초기 구매 가격만 본다면 구매 전과 후에 소유 경험에 예상치 못한 비용이 추가되기 쉽습니다.

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

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

다양한 크기와 스타일이 제공되므로 광범위한 응용 분야에 적합한 맞춤형 다축 로봇 시스템으로 쉽게 결합할 수 있습니다.

예를 들어, 매우 작은 시스템을 결합해 실험실 자동화를 위한 3축 분배 시스템을 만들 수도 있고, 매우 큰 시스템을 사용해 무거운 자동차 부품을 취급하는 시스템을 구축할 수도 있습니다.

더욱 통합된 시스템을 위해서는 모터, 구동 증폭기, 컨트롤러가 필요하며, 사양과 주문을 간소화하기 위해 일부 선형 모션 회사에서는 완전하고 사전 구성된 데카르트 모션 시스템을 제공하기 시작했습니다.

의료 제조 및 포장 회사는 종종 이러한 사전 구성 및 사전 조립 시스템을 선택하여 여러 축을 장착하고 정렬하고, 적절한 모터 및 드라이브 조합을 선택하고, 장착 인터페이스를 설계하는 데 드는 시간과 번거로움을 없애고, 장치 제조, 고처리량 스크리닝 또는 포장과 같은 전문 분야에 집중할 수 있습니다.

선형 운동에 적용된 TCO
총소유비용 원칙은 직장에 개인용 컴퓨터를 도입하는 데 드는 비용을 정량화하기 위해 1980년대에 처음 정의되었습니다.

그 이후로 TCO 이론은 제조업을 포함한 모든 주요 산업에 걸쳐 주요 자산의 수명주기 비용을 분석하는 데 널리 적용되어 왔습니다. 예를 들어, 잘 구현된 직교 로봇이나 기타 다축 제조 시스템은 생산 시간을 단축하고 처리량을 증가시킬 뿐만 아니라 품질과 수익도 향상시킬 수 있습니다.

하지만 제대로 구현되지 않으면 이러한 수익은 재작업, 재설계 또는 예상치 못한 유지보수 비용으로 인해 사라질 수 있습니다. 앞서 언급한 자동차 사례에서, 초기 구매 가격 외에도 차량의 지속적인 운영 및 유지보수 비용을 중요한 고려 사항으로 평가했습니다. 그렇다면 선형 모션 시스템의 비용을 평가할 때 고려해야 할 요소는 무엇일까요? 이 경우, 계획되지 않았거나 자주 고려되지 않는 비용은 시스템 구현의 세 가지 개별 단계에서 종종 발견됩니다.

설계 및 사양과 같은 구매 전 활동.
구매에는 주문, 인도, 시스템 조립 및 시동이 포함됩니다.
구매 후 단계에는 시스템 유지 관리 및 재활용이 포함됩니다.

구매 전 단계: 중요한 시작점
구매 전 단계는 선형 모션 시스템 구축에서 가장 중요한 단계입니다. 이 단계에서 TCO에 영향을 미치는 비용 요소는 적절한 선형 모션 시스템을 설계, 사양 지정 및 구매하는 데 필요한 시간에 따라 달라집니다. 구매 전 단계에서 적절한 선택을 하면 시스템 설계 및 부품 조달 시간을 절약할 수 있습니다. 또한, 초기에 적절한 선택을 하면 원활한 시동과 문제 없는 운영을 보장할 수 있습니다. 철저한 계획을 통해 나중에 문제를 일으키지 않고 비용을 절감할 수 있습니다.

이 단계에서 성공의 핵심은 시스템에 적합한 선형 모듈의 크기를 조정하고 선택하는 것입니다. 크기 조정 및 선택 과정을 더욱 쉽게 하기 위해, 대부분의 유명 선형 모션 회사는 웹 기반 크기 조정 및 선택 도구에 대한 풍부한 리소스를 제공합니다.

일반적인 3축 데카르트 시스템은 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 데 적합한 모듈을 확보하기 위해 시스템 크기를 조정하는 데만 최소 17시간의 엔지니어링 시간이 필요합니다. 예를 들어, 실험실 자동화에는 종종 더 작은 시스템이 필요합니다. 시스템이 애플리케이션 요구 사항보다 크다면 비용과 공간을 모두 낭비하게 됩니다.

효과적인 사이징 도구는 사용자가 고려해야 할 주요 요소를 파악하도록 도와주며, 이 시간을 3시간 이내로 단축할 수 있습니다. 복잡한 시스템의 경우에도 2D 및 3D 모델에 즉시 액세스할 수 있는 자동 도면 생성기와 함께 사용하면 엔지니어링 비용만 1,120달러 이상 절약할 수 있습니다.

철저한 계획으로 인한 비용 절감 효과는 엔지니어링 시간 절감 그 이상입니다. 부실하게 설계된 시스템의 결과를 생각해 보세요. 애플리케이션을 처리할 만큼 견고하지 않은 시스템은 설치 시 성능 저하, 생산성 저하, 그리고 시장 출시 기회 상실로 인한 매출 손실로 인해 심각한 낭비를 초래합니다.

또한, 비효율적인 시스템을 제거하고, 애플리케이션 크기를 조정하고, 시스템을 재정비하고, 재설치하고, 새 시스템을 시작하는 데 드는 추가 비용과 번거로움을 고려해야 합니다. 이로 인해 발생하는 시간과 비용은 수천 달러를 쉽게 초과할 수 있으며, 기계 제조업체라면 고객을 잃는 결과를 초래할 수도 있습니다.

선형 모션 시스템을 선택하고 애플리케이션에 설계하면 구매 활동이 시작됩니다. 일부 회사는 완전한 다축 전기 기계 시스템에 대해 단일 부품 번호를 제공하여 20개 또는 30개의 부품 번호를 하나로 줄여 주문 절차를 간소화할 수 있습니다.

그 결과, 공급업체 수, 구매 주문서, 그리고 품목 수가 줄어들어 승인, 조달 및 입고 프로세스 전반에 걸쳐 시간이 절약됩니다. 구매 주문서당 100달러의 처리 비용을 고려하면, 시스템당 최대 2,000달러 이상의 추가 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다(표 1 참조). 또한, 중복 시스템을 주문해야 하는 경우에도 비용 절감 효과가 이미 내장되어 있습니다.

선형 모션 시스템을 수령한 후에는 시스템 조립 및 시동에 상당한 시간이 소요될 수 있습니다. 제품 수명 주기의 이 단계에서 비용을 절감하려면 설치가 간편하고 복잡한 시동 절차가 필요하지 않은 시스템을 선택하는 것이 중요합니다.

사전 조립된 선형 모듈과 데카르트 시스템은 조립, 통합 및 프로그래밍 작업의 80%를 제조업체에서 수행하므로 이런 측면에서 복잡성이 가장 낮습니다.

이러한 비용 절감 효과를 인식한 많은 시스템 통합 회사는 사전 구성된 데카르트 시스템을 사용하여 비용과 리드 타임을 줄이고 있으며, 경쟁 우위를 확보하기 위해 이러한 절감 효과를 최종 사용자에게 제공하고 있습니다.

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

구매 후 단계
또는 "lubed for life"는 무슨 뜻인가요?
시스템 가동 후 유지보수 작업으로 인해 시스템 수명 기간 동안 수천 달러의 유지 보수 비용이 추가될 수 있습니다. 이는 기계 설계자(및 구매 부서)가 종종 과소평가하는 중요한 부분입니다. 일부 선형 제품은 "수명 윤활"이라는 명목으로 교묘하게 마케팅됩니다.

하지만 수명(주행 거리 또는 회전 수)은 시스템에 무부하가 가해진 상태에서 정의되는 경우가 많다는 점에 유의해야 합니다. 제조업체의 "약관"을 반드시 이해해야 합니다. 단 45kg(100파운드)의 부하만 가해져도 이러한 "수명 윤활" 부품의 수명은 5배, 예를 들어 25,000km에서 5,000km로 단축될 수 있습니다.

1m 스트로크의 기계가 하루 16시간 동안 1m/s의 속도로 주행한다면, 이는 약 1년의 수명을 단축시키는 것과 같습니다. 선형 모션 시스템의 정기 교체 주기가 3년이라면, 수명 1년 단축으로 교체 빈도가 33% 증가합니다.

유지 보수 또는 교체 비용을 절감하려면 완전 접촉 씰이 적용된 선형 모션 시스템을 선택하십시오. 이 씰은 움직이는 부품 내부의 윤활을 유지하고 오염 물질 유입을 방지합니다. 또한, 접근이 쉬운 윤활 포트가 있는 시스템을 선택하거나 자동 윤활 시스템을 사용하면 재윤활 시간과 노력을 줄일 수 있습니다. 유지 보수 담당자는 이러한 설계를 높이 평가할 것입니다.

윤활 및 예방 정비 외에도, 성능 향상을 위해 기계 수리 또는 업그레이드가 필요한 경우가 있는데, 여기에는 선형 모션 시스템의 교체 또는 업그레이드가 포함되는 경우가 많습니다. 많은 경우, 전체 선형 시스템을 업그레이드하거나 교체할 필요가 없으며, 한두 개의 부품만 교체하면 됩니다.

일부 선형 제품 제조업체는 프로파일 레일과 런너 블록 등 교체 가능한 부품을 제공하여 시스템의 일부만 쉽게 교체할 수 있도록 합니다. 이를 통해 필요한 부품의 비용뿐만 아니라 기계 변경에 필요한 시간도 절약할 수 있습니다. 교체 가능한 부품을 사용하면, 예를 들어 프로파일 레일이 아닌 런너 블록만 교체하면 선형 모션 시스템의 교체 또는 업그레이드 비용을 최대 75%까지 절감할 수 있습니다.

TCO는 낮은 가격을 맥락에 맞게 보여줍니다.
오늘날의 제조 환경은 낭비를 최소화하기 위한 린(Lean) 이니셔티브로 점점 더 정의되고 있습니다. 하지만 린 사고방식은 제조 공정을 재편하는 데에만 사용되는 경우가 많습니다.

앞서 살펴보았듯이, TCO 최적화를 위한 낭비 절감은 자본 장비 프로젝트의 모든 단계에서 이루어질 수 있습니다. 초기 연구 및 설계부터 구매 및 시동 비용, 그리고 최종적으로 시스템 운영 및 유지 관리에 이르기까지 모든 과정이 총소유비용(TCO)에 영향을 미칩니다.

공급업체의 견적서에 제시된 가격만을 고려하지 말고, 시스템 사양, 설계, 구매 및 유지 관리와 관련된 비용도 고려해 보세요. 초기 구매 가격이 가장 낮은 제품을 구매하여 얻는 단기적인 절감 효과는 이러한 다른 영역에서 발생하는 예상치 못한 비용에 의해 빠르게 상쇄됩니다.

제조 기술을 지정하고 구매할 때 TCO를 고려하면 제조 우수성 달성, 낭비 제거, 근로자 만족도 향상, 매출 및 이익 증대, 품질 향상 등의 결과를 모두 얻을 수 있습니다.