조립의 디지털화

노동자들에게 엄청난 변화가 다가오고 있다. 기계들이 점차 지능을 갖게 되고 네트워크로 연결되고 스스로 조직하면서, 작업장에 새로운 변화의 물결이 미치지 않을 수 없게 되었다. 겉으로는 디지털화의 손길이 거의 미치지 않은 영역에서도 변화를 감지할 수 있다. 2017년 10월 독일 슈투트가르트에서 열린 Motek 박람회에서 이런 트렌드를 확인할 수 있었다. 약 1,000여 개 전시업체들이 생산과 조립 자동화의 신기술을 선보였다.

게오르그 들루고쉬(Georg Dlugosch)

세계화 과정에서 어셈블리와 핸들링기술은 통합 어셈블리 솔루션이 되고, 제조업체들의 제품라인은 하이테크 제품으로 확장되고 있다. 전문가들이 생산과 조립자동화를 회의를 하면 컴포넌트, 구성품, 제품의 제조와 포장에 대한 공정이 자연스럽게 화제의 중심이 된다. 로봇공학과 산업자동화는 최근 몇 년 간 강력하게 추진되었다. 여기에 핸들링 로봇이 상당부분 기여를 하고 있다.

노동자의 자격 요건이 갈수록 까다로워진다

새로운 유형의 핸들링: 사람과 협동로봇이 같은 공간에서 협력하여 일하고 있다. 사람을 보호하는 울타리가 더 이상 필요 없다.

이른바 MRC(인간과 로봇의 협업)가 개별 작업장에 미치는 영향이 갈수록 거세지고 있다. 동시에 노동자에 대한 자격요건이 더욱 까다로워질 것이라는 점을 예상할 수 있다. 고객은 자신의 요건에 맞는 최고 수준의 정교한 제품을 원한다. 조립수준도 뒤쳐지면 안 된다. 작업자가 고도로 자동화된 환경을 만나게 되면 첨단기술의 도움을 받아야 한다. „미래의 조립 작업장에 대한 밑그림은 작업자가 더욱 많은 지원을 받는다는 점에서 출발합니다.“(라메즈 아와드, 프라운호퍼 생산기술 및 자동화연구소 조립자동화그룹 리더). 프라운호퍼 IPA는 Motek 박람회에서 로봇을 간단하게 프로그래밍하기 위한 소프트웨어 „drag&bot“와 힘을 제어하는 조립 프로세스를 위한 „pitasc“ 등 로봇을 이용한 유연한 자동화 솔루션을 선보였다.

로봇은 최신기술에 부합해야 한다. 로봇은 인간의 약점, 접근할 수 없는 곳 그리고 방법이 없는 점을 보완하기 위해, 지능적인 핸들링 보조수단은 최상의 지원을 제공하기 위해 개발한다. 로봇은 육체적으로 도움이 될 뿐만 아니라 생각할 수 있는 모든 방식으로 도움이 된다.

„작업자는 앞으로 자신에게 제공되는 장치를 통해 많은 정보를 얻을 수 있습니다“(라메즈 아와드) 이러한 „정보 지원“을 가장 합리적으로 제공하는 방법이 현재 연구대상이다. 데이터는 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 현재 모델은 물리적 제품을 수반할 수 있는 디지털 이미지를 이용하여 작동한다. 제품이 아직 디자인 공정에 있을 때에 디지털 이미지가 생성되도록 백그라운드에서 데이터를 관리한다면 주기가 빨라질 것이다. 점점 빠르게 그리고 소량으로 출시되는 제품들의 가용기간이 계속해서 짧아지고 있는데 반해, 각 구성품마다 디지털 이미지를 작성하는 것은 시간이 너무 많이 걸린다. 하지만 미래의 조립에서는 오류가 발생하는 일이 적어질 것이다. 디지털 이미지가 간단한 구성품에 지정하는 추가 정보나, 올바르게 안착하도록 동영상을 제공하기 때문이다.

조립 작업장에서 기계가 표준 공정을 담당한다

누구든 로봇을 프로그래밍할 수 있다. 이제 중소기업도 로봇을 사용하는 것이 장애물이 되면 안 된다.

자동화 기술의 진보는 조립작업장에도 전파되고 있다. 앞으로 표준공정은 기계가 책임지고, 인간은 비정형 공정에서 능력이 발휘된다. 케이블 하니스를 제작하는 것은 현재 로봇에게는 자신의 능력을 뛰어 넘는 임무이다. 처음 접근이 이루어지고 대략 5년 내에 표준화된 솔루션이 손에 잡힐 듯 가까워지기를 희망한다. 앞으로 몇 년 안에 인간의 동료로서 로봇의 능력은 확실히 개선될 것이다. 몇 년 전부터 로봇과 인간이 협동할 수 있도록 집중적인 연구가 진행되었지만 아직까지는 이에 필요한 수준에 도달하지 못하였다. 센서 장치와 로봇 제어에 있어서 개선이 더욱 필요하다.

지금까지는 생산개수에 맞추는 것이 우선이었지만 고객 맞춤제품에 대한 수요가 늘고 변형모델의 다양성이 증가하면서 융통성 있고 확장 가능한 조립이 필요하다. 이를 위해서는 로봇에 의해 자동화되거나 인간과 로봇의 협동방식으로 이용하고, 조정할 수 있는 공급 시스템이 필요하다. 지속적으로 교체되는 시스템에 대한 까다로운 요건에 맞추어 자격을 갖춘 직원들을 계속 육성하는 것도 매우 중요하다.

통합 조립 솔루션의 제조사들은 이질적이다. 따라서 컴포넌트 제조사들은 특수기계 제조사들과 협력하고 있다. VDMA 통계에 따르면 2016년에 독일은 32,000명 이상의 직원이 2%의 매출 성장을 보여 70억 유로(2018년 2월 말 현재, 1유로는 한화로 1,320원)를 벌어들였다. 여기서 특수기계와 전자동 조립시스템으로 인한 시스템 매출은 8% 감소하였고, 반면 컴포넌트 매출은 7% 증가하여 전체적으로는 성장하는 결과를 보였다. 올해 이 분야는 6% 성장을 기대하고 있다. 통합 조립 솔루션 제품의 70%는 자동차 산업으로 12%는 전자 장치로, 8%는 제약산업이다.

근본적인 변화가 감지되고 있다. 디지털화와 전기화는 자동차산업과 통합조립솔루션 분야도 변화시키고 있다. 새로운 사업영역과 시장을 자동차산업 이외의 분야에서도 열어야 한다. 심화되는 경쟁, 변화하는 고객의 요건, 인구통계학적 변화는 민첩하고 융통성 있는 조립기술을 필요로 하며, 이 조립기술도 강력하게 직원을 생산의 중심에 두고 있다.

수동 조립의 디지털화를 위한 VDMA 이니셔티브

로봇을 프로그래밍하는 것이 갈수록 단순해지고 있다. 로봇을 이용하여 자동화 수준을 높일 수 있다. 지능형 기술이 기계 사용에 도움을 주고 있다.

VMDA는 수동조립의 디지털화를 지원하기 위해 이니셔티브를 시작하였다. „인더스트리 4.0은 사람이 없는 제조를 뜻하는 것이 아닙니다. 인간과 기술의 융합으로 디지털화된 조립은 인간과 기술의 능력을 조합하여 인간의 잠재력을 더욱 펼칠 수 있습니다.“ (에티엔 악스만, VDMA 통합솔루션 리더) 제조사들은 디지털화를 통해 고객에 맞춘 제품을 제작할 수 있는 가능성을 얻는다. 이를 위한 전제조건은 ERP 시스템과 현장 사이의 지속적이고 표준화된 데이터 흐름이다.

로봇 시스템의 통합이 업계에서 진행되고 있다. 인간과 로봇이 안전한 제조 프로세스로 서서히 모이고 있다. 이러한 협업은 독일과 유럽에서 일자리를 유지하고 있으며, 그로 인해 포화된 시장에서도 높은 임금이 장애물이 되지 않고 있다. 자동화를 지원하기 위해 협동로봇을 투입하는 것은 특히 조립 분야에서 강하게 일어나고 있고 작은 업체들로 전파되고 있다. 헬무트 슈미트(Universal Robots GmbH 독일사장 및 서유럽 총지배인)는 „대기업들이 자동화 측면에서 중소기업보다 한 걸음 앞서 나가고 있습니다“라고 언급한 바와 같이 중소기업이 이러한 전개상황에 뒤처지지 않으려면 로봇을 반드시 사용해야 한다. 국제적인 경쟁압박과 가격압력으로 인해 자동화가 필요하지만, 이제 해외로 나갔던 일자리가 다시 돌아오게 하는 효과도 있기 때문이다.

인더스트리 4.0은 이미 대기업에게 네트워크와 빅 데이터를 통해 이점을 제공하고 있다. 이제는 생산성 향상을 통해 일자리가 안전해지고 개선되고 있다. „코봇이 이전의 다른 로봇보다는 훨씬 잘하고 있습니다.“라고 강조하는 헬무트 슈미트는 인간과 협업할 수 있는 능력 때문에 코봇을 추천하였다. 경쟁력이 증가하면서 발전은 가속화되고 훨씬 더 고무될 것이고, 결국 경제호황도 뒷받침할 것이다. 헬무투 슈미트는 인간이 없는 공장에 대한 단점을 발견하지 못하였다. „우리는 로봇을 작업자를 위한 특수하고 유연한 공구로 생각합니다.“ 이를 통해 개별 작업장이 업그레이드 되고 있다. 인간과 로봇이 각자의 강점을 발휘하여, 기계는 단조로운 작업을 맡고 인간은 좀더 자신의 창의성과 개별화 능력을 맡는 것이다.

Universal Robot은 „do it yourself“라는 모토 아래 로봇과 어플리케이션을 선보였다. 플러그 & 플레이 콤포넌트를 이용하여 „누구나 교육을 받지 않고 로봇을 이용할 수 있도록“ 로봇기술이 간단하고 유연해지는 것이 목표라고 헬무트 슈미트는 강조한다. 무엇보다 구현비용이 장애가 되어서는 안 된다. „특히 비용 면에서 소규모 업체들로부터 관심이 높습니다. 기술 적용사례와 작업의 복잡성 그리고 교대조 수에 따라 4 ~ 9 개월 정도면 투자금을 회수할 수 있습니다.“(헬무트 슈미트) 협동로봇 공학의 선구자인 Universal Robot은 슈투트가르트의 쇼룸 ‚Universal Robots+‘에서 실제에 가까운 여섯 개의 로봇 어플리케이션과 온라인 교육 플랫폼 Universal Robots Academy를 시연하고 있다.

Universal Robot은 이렇게 „‘말이 없는‘ 로봇에 지능적인 도구를 장착하고, 플러그&플레이를 통해 완성된 맞춤 어플리케이션으로 전환하는“ 방법을 단축한다고 한다. 사용자는 그리퍼나 카메라만 연결하면 몇 분 안에 바로 작업을 시작할 수 있다. 예를 들어, UR10에 „새 옷을 입힌 후 여기에 UR+ 파트너인 Blue Danube Robotics의 촉감센서 스킨인 Airskin으로 감싸면, 로봇은 매우 미세한 저항을 감지하고, 최대 속도에서도 협업을 위한 최고의 안전을 제공합니다.“(헬무트 슈미트)

자율 로봇은 전자부품 조립에 적합하다

핸들링 로봇에 대한 자동화 솔루션은 다양하고 개별적이다. 컴포넌트들은 플러그 & 플레이를 이용하여 쉽게 사용할 수 있다.

협동로봇 분야와 물류분야에 대한 소형이동로봇의 제조업체 수가 빠르게 증가하고 있다. 코봇과 무인운반시스템 간의 경계가 사라지고 있다. „Mobile Industrial Robots은 MiR200으로 적재중량과 인장하중이 높은 모델의 제품라인에 보강하였습니다. 이 제품을 미국 시카고의 Automate 전시회에서 처음으로 선보였습니다.“(헨릭 베스터룬드 쇠렌센, 덴마크 제조사 MIR(Mobile Industrial Robots)의 독일, 오스트리아, 스위스(DACH) 및 베네룩스 지역 판매 매니저) 이 자율로봇은 전자부품 조립에 사용하기에 적합하다. 200kg 가량의 제품을 운반하고 MiRHook와 조합하면 500kg을 옮길 수 있다. „적재 중량이 높은 제품을 운반해야 하는 고객으로부터 수요가 증가하고 있습니다.“(헨릭 베스터룬드 쇠렌센)

Yaskawa도 Motek 박람회 기간 중에 구동기술과 로봇공학, 제어기술, 시각화(HMI)에 이르는 연속적인 시스템 솔루션을 선보였다. 새로운 Motoman 로봇은 핸들링작업에 사용할 수 있다. HC10은 MRC(인간과 로봇의 협업) 그리퍼와 MRC 디자인의 자동 스크류 드라이버 시스템을 갖추고 있다. 시스템 제어는 Yaskawa의 터치패널을 통해 이루어지며, 새로운 안전압력매트를 갖추고 있다.

Omron은 조립 자동화를 강력한 로봇 시스템과 연결하여 피더가 내장된 토탈핸들링 시스템으로 만들었다. 이 무인운반시스템은 조립품 이송을 맡는다. Omron은 박람회기간 중에 이미지 처리와 핸들링, 자재 흐름까지 포괄하는 스마트 팩토리의 구성단위를 선보였다. 내비게이션과 모션제어시스템이 통합되어 있다. 이 작은 로봇은 자체 맵 생성을 통해 자율적으로 안전하게 목적지를 찾아간다.

IAI Industrieroboter GmbH도 직교 좌표계 로봇 시스템을 소개하였다. 무압축 공기전기 자동화 전문업체인 IAI는 새로운 세대의 리니어 시스템을 기반으로 IK2와 IK3 시리즈, 2축과 3축 로봇 시스템을 출시하였다. RCP6 시리즈의 리니어 드라이브와 동일하게 IAI의 모든 직교 좌표계 로봇은 고해상도 무배터리 절대치형 인코더를 구비하고 있다. IAI에 따르면 이를 통해 기준점으로의 주행과 홈 센서 또는 배터리 정비가 필요 없으며, 비상정지 후엔 아무런 문제없이 다시 시동할 수 있다.

어셈블리 4.0이 새로운 팀원 코봇을 맞이하였다.

빅토리아 존넨베르크(Victoria Sonnenberg), 로봇 공학 부문 에디터