로봇 시스템의 통합은 기계 성능 향상과 효과적인 생산 수요 대응을 기대할 수 있다.

Mitsubishi Electric

1. 요약

보스턴 컨설팅 그룹(Boston Consulting Group)의 연구에 따르면, 로봇 혁명은 향후 10년 동안 산업용 로봇의 비용 하락과 사용 편의성 증가 덕분에 상당한 성장이 기대된다. 운송 장비, 컴퓨터와 전자 제품, 전기 장비와 기계 산업은 2025년까지 고급 로봇 설치의 약 75%를 차지할 것으로 예측된다. 그때까지 로봇은 공장에서 자동화 공정의 30~40%를 처리할 수 ​​있어야 한다.

패키징 업계에서 로봇의 수요는 지난 5년 동안 3배로 늘었다. 모든 패키징 최종 사용자의 절반이 이들의 향후 자본 지출 계획에서 프로세스에서 로봇 사용을 예측한다. 로봇이 더 민첩하고 지능적으로 변함에 따라, 근로자는 안전해지고 생산 라인의 질과 효율성이 잘 유지된다. 로봇은 핵심 생산 설비 설치 후, 라인 종료 작업에 자주 투입된다. 지금은 고도의 통합된 전기, 기계 시스템으로 경쟁력과 성능을 향상하고 에너지를 절감하며, 기구 설치 면적을 줄이는 한 차원 높은 OEM의 통합된 메커트로닉스의 한 부분이 되고 있다.

2. 패키징 로봇 : 패키지 변경 수용

소비재 패키징 산업에서, 디자인과 모든 생산 과정의 정밀성에 대한 요구가 증가하고 있다. 업체는 여러 크기의 패키지를 수용하고 인건비를 줄이며 더 빠른 생산 작업과 효율적인 운영 그리고 운영 혁신을 위해 끊임없이 노력한다. 동시에 최적화를 추진하기 위해 라인 효율성의 지속적인 측정과 전환 시간의 단축을 하고 있으며, 규정과 라벨링 데이터에 대한 보고도 한다.

사용자는 IT나 운영(OT) 요원을 합쳐서 스마트 기계의 머신 빌더와 협력하고 고속화, 공간 축소, 정보 공유 향상이 가능한 방법을 찾고 있다. OEM은 발전된 자동화와 로봇을 통합해 자체 진단이나 원격 모니터링이 가능한 작은 공간으로 신속한 시스템을 제공한다. 필요에 따라 보고서 발급과 경보 발령도 한다.

더 많은 패키지 옵션에 대한 소비자의 요구, 선반 공간, 선적 옵션을 최적화하기 위한 소매 업체의 요구 때문에 포장 기계의 높은 응답성이 요구된다. 요구를 충족하기 위해 로봇 공급 업체는 프로그래밍과 교육 도구, 예측 유지보수 진단과 경보(운영자에게 실시간으로 표시됨) 그리고 비용 절감을 통합했다. 모든 옵션과 기술의 발전으로 OEM은 비용과 설계의 복잡성을 합리적으로 유지하면서 기능은 더 추가했다.

3. 통합 로봇의 경우

생산 변동성에 따른 노동의 변동과 패키징 옵션 가변성에 대한 수요 증가에 대응하기 위해, 정밀한 기계 동작 제어와 통합된 정보 전송이 필요해졌다.
컨트롤러와 MES 시스템 사이의 직접 통신은 지속적인 최적화 노력에 필수이며, 로봇 통합은 시스템 속도와 조정을 향상해 운영자의 개입과 학습에 대한 요구를 최소화한다. 기계와 로봇 유지보수 요구 사항은 즉시 보고되고 생산 중단 전에 적절한 가동 중단 시기도 예측한다. 이를 통해 적시에 부품과 인력을 확보할 수 있으며 최대한의 생산을 유지한다.

로봇의 경고 기능 외에도, 생산 중에 로봇 작동 로그와 상태를 모니터링하고 HMI에 저장해 필요한 경우 운영자 화면을 즉시 분석할 수 있게 한다.
작업자는 똑같은 HMI 디바이스를 써서 생산을 수행하고, 유지보수 담당자는 기계의 문제 해결과 상태 보고를 한다.

OEM은 민감한 생산 데이터를 기계에서 관리하거나 메모리 카드로 업로드/오프로드할 수 있도록 양 당사자를 위한 특정 화면을 설계할 수 있다. 적절한 승인을 통해 동일한 장치에서 특정 제품을 생산하려 로봇을 다시 프로그래밍하고 학습할 수 있다. 마찬가지로, 다수의 로봇과 통합된 장비를 갖춘 시설은 신속한 정보를 사설이나 공공 클라우드에 연결해 대규모 행동 모니터링과 고장 탐지를 한다. 복잡한 기계 장치를 보유한 OEM은 예상 동작과 유지관리 요구 사항을 제공하여 비지니스 모델을 향상하고, 생산 중단 없이 고객에게 우수한 제품을 제공할 수 있다.

4. (정확성과 처리 능력을 위한) 로봇의 진보

새로운 로봇 혁신 기술은 통합형 비전 시스템뿐만 아니라 그리퍼, 핀처(pinchers), 자석, 진공 혹은 흡입 장치를 제공하는 암 툴링(arm tooling) 옵션을 늘렸다. 여러 가지 암 옵션과 함께 암 끝에서 비전 시스템을 긴밀하게 통합할 수 있는 능력, 즉 생산 제품 전환을 위한 유연성, 유지보수와 통합 비용 절감, 기계적 간섭과 복잡성 감소 따위가 있다.

로봇 기술이 개선되고 전기나 기계적으로 전체 제어 시스템과 더욱 완벽히 통합됐다. 덕분에 생산 원가가 절감되고 프로그래밍이 쉬워져 설계와 작동과 유지보수가 더 개선되었다.
로봇의 적응력이 높아지고 기계의 핵심 부분에 통합됨에 따라 사용자는 인력과 유지보수 비용의 개선, 더 빠른 속도, 정확도 향상과 좁은 공간을 위한 더 엄밀한 기계 통합을 기대할 수 있다. 이와 관련해서 설계에는 자동화 시스템의 통합으로 협력 제어와 간섭 회피가 필요하다.

5. OEM 기회

OEM은 기계나 전기기기와 관련해 로봇과 기기 통합을 인식하고 있다. 이는 짧은 전환 시간, 높은 회선 성능, 낮은 최적의 OEE(Overall Equipment Effectiveness)를 수행할 수 있다.
레시피 관리에는 크기와 모양이 다른 제품과 생산 속도 증가를 고려한 로봇 구성이 포함된다. 또한 로봇은 많은 식품 생산자에게 더 안전한 포장 옵션을 제공하고 식품에 대한 직접 접촉을 승인받으면서, 동시에 동료 작업자들에게 더욱 안전한 환경을 제공할 수 있다. 따라서 기계의 다른 부분이나 상위 메커트로닉스, 전기 제어 장치와 더욱 완전히 통합할 필요가 있다.

로봇 제어를 PLC와 통합하면 최고 속도를 유지한 채로 제품 믹스의 즉시 변경이 가능하며, 도징, 라벨링, 포장과 배치를 더 정확하게 제어할 수 있다. 스크린, 운영 체제, 컨트롤에서 로봇 시스템을 별도로 프로그래밍하고 조작할 필요가 없다. 운영자는 단일 인터페이스에서 회선을 제어할 수 있으며 유지보수를 통해 변경 사항을 프로그래밍하고 문제를 해결하며 단일 소프트웨어 툴킷(toolkit)에서 로봇을 폐쇄(lock out)할 수 있다.

공통 하드웨어 플랫폼에 통합되면 별도 프로그래밍 시스템 사용을 위한 복잡한 소프트웨어 핸드오프(hand off)와 통합 비용이 필요없다. 컨트롤러 사이의 사이클 시간과 통신 속도 감소로 타이밍과 정확도가 향상된다. 일반적인 프로그래밍이나 시뮬레이션 도구는 교육과 개발 비용도 절감한다. 라이센스를 통해 시스템 수명의 안정화, 향후 비즈니스 모델 향상을 위한 기능과 업그레이드 제공 역시 중요하다.

자료 제공: Mitsubishi Electric(www.MitsubishiElectric.com)