[AI] 불량요인 분석 및 품질 향상 사례

알루미늄박 압연공정 사례

출처

www.dbguide.net/knowledge.db?cmd=specialist_view&boardUid=197740&boardConfigUid=104&boardStep=0&categoryUid=

---

 

품질 변수인 제품 두께와의 상관관계를 시계열 분석을 통해 의미 있는 결론을 도출

 

기대효과

• 품질 향상 측면에서 두께 편차 발생에 영향을 주는 요소를 관리해 제품 두께 불량을 최소화
• 불량률 감소, 생산성 증대를 통해 수익을 개선하고 고객의 신뢰를 높여 대외 이미지를 개선하는데 이바지

일정 계획

제조현장을 직접 견학해, 알루미늄 압연 공정을 눈으로 보고 현장 작업자에게 설명을 들은 후, 200여 가지가 넘는 요소 중에서 정말 영향이 있는 것들이 무엇인지 추려냈다.

알루미늄 압연공정에서 가장 중요한 품질 변수는 판상태와 두께다. 그중 판상태 제어는 매우 복잡한 요소이므로, 보다 단순하면서 결론 도출이 쉬운 두께 부분만 다루기로 했다.

 

데이터 수집

ibaAnalyzer를 통해 4개의 동일 재질(Lot)코일에 대한 전체 공정 변수 변화량을 매 0.1초 단위로 추출했다. 취합된 데이터는 각각 최상, 보통, 불량의 두께 품질을 가진 코일로 대부분 5번의 압연을 거쳐 최종 두께를 얻었다.

 

데이터 분석

시계열 분석, 군집분석, 상관분석을 수행했다.

시계열 분석은 주요 품질 요소인 두께를 타임라인에 따라 비교 분석하는 것으로, 두께 측정치와 각 공정 변수를 하나의 차트로 표시했다. 데이터 중 두께 편차가 가장 큰 알루미늄 코일(PQ0580)의 경우, 핀 상태를 제어하는 VC(Variable crown roll)의 유압 값이 매우 크게 유동한 것을 확인했다.

군집분석에서는 트렌드 분포에서의 두께 값 편차를 유발하는 독립 변수 중 VC의 압력에 주의해야 한다는 분석 결과를 얻었다.

상관분석은 두께 편차에 높은 관계를 보이는 공정 변수를 도출하는 방법으로 적용했다. 두께 편차와 반비례 상관관계를 갖는 Exit speed, Oil pressure, Mean tension등의 확인은 압연 이론에 따르는 결과로 도출됐다.

 

분석 결론

전체 공정변수와 제품 두께와의 연관성 분석 과정에서 실제로는 제품의 핀 상태를 제어하는 VC 제어 압력의 오버슈팅이 두께 편차를 발생시키는 것을 확인했다. 또한 5번의 압연 작업 과정 중 최종 제품의 두께 편차가 첫 번째 및 두 번째 Pass(작업)에서 좌우되는 경우가 많이 관측되었다. 이는 압연 작업 간 제품 경화에 따른 물성 변화가 결정되는 Pass로 추정된다. 따라서 주요 Pass에서의 두께 편차 한계를 관리함으로써 최종 제품의 두께 불량률을 낮출 수 있다는 시사점을 발견했다.

 

인사이트

첫째, 각 공정은 롤을 풀고 감는 과정을 거치기 때문에 두께 데이터의 형상이 대칭 형태를 이룬다. 따라서 높은 품질을 요구하는 제품의 경우 같은 로트의 제품에 대해서도 품질이 높은 구간을 선별해 취사선택 할 수 있을 것으로 보인다.

둘째, 최초 공정에서의 두께 품질이 이후 공정에 지속적으로 반영되었다.

셋째, 제품의 길이가 길어져 반분하여 다음 공정에 투입되는 경우에도 두께 품질이 좋지 못한 부분에서만 높은 편차를 보였다.

따라서 최초 공정에서 균일하고 높은 품질을 얻기 위해서는 핀 상태 주요 변수를 포함하여 필요한 조건에 대한 심층 분석이 요구되다.