‘통합 로봇 공학’ ... 설계 주기, 수요 대응 및 경쟁력 향상
로봇 혁명
운송 장비, 컴퓨터 및 전자, 전기 장비, 기계 산업이 2025년까지 첨단 로봇 설치의 약 75%를 차지할 것으로 예상된다. Boston Consulting Group에서 실시한 연구에 따르면, 비용 절감과 사용 편의성 향상으로 향후 10년간 산업용 로봇이 크게 성장할 것으로 예상된다. 그때까지 로봇은 이러한 산업에서 자동화 가능한 작업의 30~40%를 처리할 수 있을 것으로 보인다. 이러한 애플리케이션에서 로봇공학의 성장은 피킹 및 팔레타이 징, 컨베이어 적재/하역 작업 및 창고 관리 기능을 포괄한다. 로봇의 민첩성과 지능이 향상됨에 따라 작업자는 더 안전해지고 생산 라인의 품질과 효율성은 더욱 일관되게 유지되고 있다. 로봇은 핵심 생산 설비를 설치한 후 최종 라인 작업에 추가되는 경우가 많지 만, 이제는 고도로 통합된 전기 및 기계 시스템을 사용하여 경쟁력 있는 성능을 개선하고, 에너지를 절약할 뿐 아니라 기계 설치공간을 줄이는 통합 메카트로닉스 제품의 일부가 되고 있다.
산업 전반의 로봇공학
소비자 포장재 산업의 전자상거래 수요로 인해 설계와 생산 모두 에서 포장 및 물류가 점점 더 복잡해지고 있다. 제조업체는 다양한 크기의 패키지를 수용하고 인건비를 절감하며 생산 시간을 단축하기 위해 끊임없이 혁신에 힘쓰고 있다. 사용자는 이제 IT 및 운영(OT) 인력을 통합하여 기계 제작자와의 협업을 통해 고속 성능, 감소된 설치 면적, 향상된 정보 투명성을 갖춘 스마트 기계를 개발하는 방법을 찾고 있다. OEM은 이제 향상된 자동화 및 로봇 제품을 통합하여 더 작은 설치 면적에서 더 빠른 시스템을 제공하고, 필요에 따라 보고서와 경보를 발행하면서 자체 진단 및 원격 모니터링이 가능하도록 하고 있다. 즉각적인 배송에 대한 소비자의 변화하는 요구, 진열 공간 및 배송 옵션을 최적화해야 하는 소매업체의 필요성으로 인해 기계의 모든 측면에서 더 높은 응답성이 필요하게 된 것이다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 로봇 공급업체는 보다 쉬운 프로그래밍 및 교육 도구, 예측 유지 관리 진단 및 경보를 통합하고 비용을 낮추고 있다.
통합 로봇공학의 사례
노동력 변동으로 인한 수요 충족 변동성을 줄이고, 배송에 대한 수요를 개선해야 할 필요성은 고도로 통합된 정보 전송과 엄격하게 제어된 기계 동작을 촉진하고 있다. 컨트롤러와 물류 또는 창고 시스템 간의 직접 통신은 지속적인 최적화 노력에 필수적이다. 마찬가지로 로봇 통합은 시스템 속도와 조정을 개선하여 작업자의 개입과 학습 요구 사항을 최소화한다. 기계 또는 로봇 유지 관리 요구 사항은 즉시 보고되고 생산이 손실되기 전에 적절한 가동 중단 시간으로 예약된다. 이를 통해 부품과 서비스를 적절한 시기에 사용할 수 있고 주문 처리가 가능한 한오랫동안 유지된다.
로봇 보고 및 경보와 함께 로봇 동작 로그와 상태를 모니터링하여 HMI에 저장하고 필요한 경우 운영자 화면에서 즉각적인 분석을 제공 한다. 동일한 HMI 장치가 운영자가 생산을 실행하는 데 사용되고 유지 관리 인력이 기계의 문제 해결 또는 상태 보고에 사용된다. OEM은 특정 화면을 설계하여 민감한 데이터를 기계에서 관리하거나 메모리 카드에 업로드 또는 오프로드할 수 있다. 여기에 로봇을 재프로그래밍하고 재학습하거나 동일한 장치에서 저장 패턴을 재구성할 수도 있다.
마찬가지로, 여러 대의 로봇과 AGV 또는 ASRS와 같은 통합 머신이 있는 이커머스 시설에서는 대규모 동작 모니터링 및 이상 징후 감지를 위해 차량 정보를 개인 또는 공공 클라우드에 연결하는 것이 일반적이다. 복잡한 기계가 분산되어 있는 OEM은 이를 통해 예측 동작과 유지보수 요구 사항을 제공함으로써 비즈니스 모델을 개선하는 동시에 생산 손실 없이 적시에 수요를 충족하고 작업자의 안전과 화물 손상을 줄일 수 있다.
로봇의 정확성과 핸들링의 발전
새로운 로봇 혁신으로 그리퍼, 핀처(pincher), 자석, 진공 및 흡입 장치와 통합 비전 시스템을 제공하는 엔드 오브 암 툴링(end of arm tooling)의 옵션이 다양해졌다. 다양한 엔드 오브 암 옵션과 함께 엔드 오브 암에 비전 시스템을 긴밀하게 통합하는 기능은 패키지 배치의 유연성, 유지보수 및 통합 비용 절감, 기계적 간섭과 복잡성 감소를 가져온다. 로봇 기술이 개선되고 전기적, 기계적으로 전체 제어 시스템과 더욱 완벽하게 통합 됨에 따라 가격이 개선되고 프로그래밍이 쉬워져 설계, 운영및 유지보수 비용이 더 저렴해진다.
로봇의 적응력이 향상되고 포장, 자재 취급, 식음료 및 기타 산업의 기계 핵심에 로봇이 통합됨에 따라 사용자는 인건비 및 유지보수 비용 개선, 더 빠른 속도, 정확도 향상, 더작은 설치 공간에 대한 긴밀한 기계적 통합을 기대할 수 있다. 특히 여러 로봇이 관련된 관계형 설계는 자동화 시스템 과의 통합을 통해 협력 제어 및 간섭 방지가 필요하다. 이제 자동화 시스템은 공통 프로그래밍 도구와 시간 동기화를 활용하여 로봇 동작을 긴밀하게 통합하여 처리량을 최적화할수 있다.
점점 더 많은 로봇이 첨단 센서와 안전 기능을 통합하여 사람 가까이에서 지능적으로 작동하는 협업형 로봇이 될 가능성이 높다. 로봇 기술이 발전함에 따라 전체 라인과 창고를 로봇과 사람이 나란히 운영하면서 사람의 행동과 생산 요건에 따라 속도를 늦추거나 멈추는 지능을 필요로 하는 자동화 시스템 통합이 더욱 중요해질 것이다.
OEM의 기회
이제 OEM은 기계에 로봇 공학을 통합하여 전환 시간을 단축하고 분류 속도와 정확도를 개선하며 인건비를 절감하고 최적의 설비종합효율(OEE)을 제공해야 할 필요성을 인식 하고 있다. 이에 따라 수요 관리에 다양한 패키지 크기, 제품 혼합 및 충전률 증가를 고려한 로봇 구성을 포함하고 있다. 또한 로봇은 식품과 직접 접촉할 수 있도록 승인되어 많은 식품 생산업체에 더 안전한 포장 및 배송 옵션을 제공하고 사람에게 최적의 환경을 제공한다.
로봇 제어를 PLC와 통합하면 최고 속도로 작동하면서 분류, 피킹, 배치를 더욱 정밀하고 정확하게 제어할 수 있다. 별도의 화면, 운영 체제, 제어 장치에서 로봇 시스 템을 프로그래밍하고 작동할 필요가 없다. 운영자는 단일 인터페이스에서 작업을 제어할 수 있으며, 유지보수 담당자는 단일 소프트웨어 툴킷에서 변경 사항을 프로그 래밍하고 문제를 해결할 수 있다. 또한 공통 하드웨어 플랫폼으로 통합하면 복잡한 소프트웨어 핸드오프와 별도의 프로그래밍 시스템을 하나로 묶는 데 드는 통합 비용이 필요하지 않다. 컨트롤러와 로봇 간의 주기 시간과 통신 속도가 감소함에 따라 타이밍과 정확도가 향상되며, 공통 프로그래밍 및 시뮬레이션 도구를 사용하면 교육 및 개발 비용도 절감할 수 있다.
자료제공: MitsubishiElectric(us.mitsubishielectric.com)
