저비용 자동화로 인더스트리 40. 실현하기

수요가 감소하는 현단계에서 많은 기업들은 비용 절감을 고려해야 한다. 이미 성장을 이루었지만 여전히 소규모 회사처럼 일하는 회사들을 주변에서 흔히 볼 수 있다. 기업들은 보다 효율적이고 더욱 경제적으로 생산하기 위해 내부 프로세스를 자동화할 것이 무엇이 있는지 스스로 자문해 봐야 한다. 저비용 자동화를 통해 비용을 절감하고 의식적으로 프로세스를 자동화하는 것이 인더스트리 4.0으로 가는 첫 단계이다.

 

라인홀드 셰퍼(Reinhold Schäfer)

 

수요 감소가 나타나는 단계에서 많은 기업들은 비용을 어떻게 절감을 할 수 있는지 먼저 생각해야 한다. 직원들도 변화를 실행할 시간이 필요하다. 다가오는 상승 단계에 맞게 준비해야만 바닥에서 벗어날 수 있다.

 

절감 범위를 식별하는 것이 중요하다

먼저 어느 영역에서 어떤 조치를 통해 비용을 절감할 수 있는지 조사하는 것이 중요하다. 이는 대부분 노동 집약적인 영역이다. 이러한 영역은 소프트웨어나 자동화된 절차를 통해 생산성을 높일 수 있다. 하지만 이러한 조치도 자동화 솔루션에 대한 비용이 그로 인한 절감액을 초과하지 않아야 실제 의미가 있다. 여기서 린 매니지먼트에서 형성된 저비용 자동화라는 개념이 중요하다. 다시 말해 조정된 자동화이다. 목표는 간단하고 저비용 자동화로 생산성을 개선하여 비용을 낮추고 유연성과 신속성을 높이는 것이다.    

한 단계 더 나아가 LCIA( (Low Cost Intelligent Automation, 저비용 지능형 자동화)가 있다. 이 개념은 ‚자동화는 기본적으로 사람을 투입하는 것보다 저렴하지 않다‘는 사실에 기반한다. 예를 들면 매우 큰 비용을 들여야만 자동화할 수 있는 활동 및 모션 절차를 의미한다. LCIA의 목적은 지능적인 방법으로 회사의 독점적 위상이 높아지도록 인간의 능력을 자동화 솔루션과 결합하는 것이다. 이론은 충분하다. 그렇다면 그러한 솔루션은 어떤 모습일 수 있을까? Bilstein 그룹에서는 한 명의 직원이 두 대 이상의 기계를 관리한다.

 

코봇 사용이 작업자의 부담을 덜어준다

Bilstein Group Engineering이 제조에 사용하는 협동 로봇이 직원들에게 보충 작업이나 까다로운 작업을 돕는다.

Bilstein 그룹은 승용차와 상용차 대체 부품 생산에 코봇이 여러 작업 단계를 담당하고 있다. „우리 회사에서 로봇은 자율적으로 작업을 진행합니다. 예전에는 직원 한 명이 두 대의 기계를 동시에 운전했지만, 지금은 세 대의 기계를 운전하고 있습니다. 얼마 전까지 해도 한 대의 장비를 수리하거나 조정하는 시간에는 다른 기계를 신경 쓸 수가 없었습니다. 하지만 코봇 덕분에 이러한 동시 작업이 가능해졌습니다.“(팀 슈미트, 엔지니어링 부서의 엔지니어) 또 다른 장점은 „로봇이 단순 반복적인 작업을 하는 대신, 작업자는 품질 점검과 같은 보다 까다로운 업무에 집중할 수 있습니다.“ 이러한 목표를 더욱 달성하기 위해 조만간 두 번째 코봇을 업무에 추가할 계획이다.

             이 솔루션의 또 다른 장점은 사람과의 충돌을 막는 래티스가 필요하지 않다는 점이다. Universal Robots의 코봇 UR 10은 레이저 스캐너가 있어 사람이 접근하면, 이를 인식하고, 자동으로 속도가 늦추거나 완전히 멈춰 충돌을 피한다. 동시에 이 로봇은 하우징이 필요 없기 때문에 거의 모든 기계에 사용할 수 있다.

 

스위치 캐비닛 제작은 많은 수작업이 필요하다

Bilstein에서 절감 가능성이 있는 또 다른 분야는 수작업이 많은 스위치 캐비닛 제작이다. 독일 슈투트가르트에 있는 공작 기계 및 제조 장치 제어 기술 연구소의 한 연구에 따르면, 스위치 캐비닛 조립 과정에서 배선과 기계적 장착 시간이 72%를 차지한다고 한다. 바로 이 부분에서 달성할 수 있는 절감 효과가 매우 크다고 할 수 있다. 특히 관리 가능한 개수의 스위치 캐비닛을 제작하는 업체에서는 부분 자동화가 큰 이익이 될 수 있다.

Weidmüller는 개별 공정을 가속화하고 오류를 최소화할 수 있는 케이블 절단과 마킹 그리고 크림핑 자동 장치를 제공한다. 작업자들은 정해진 자리에 도구가 있으면, 이를 찾기 위해 시간을 낭비하지 않기 때문에 기계를 자동화를 자동화하는 것보다 오히려 시간을 절약할 수 있다. Weidmüller는 5S 원리와 린 원리를 기반으로 작업 환경 개선을 위해, 스위치 캐비닛 제작에 맞춘 공구 카트를 개발하였다. 이 공구 카트에는 발포 플라스틱 인서트의 형태가 각각의 공구들의 동일한 모양을 갖추고 있다. 표준 공구를 손이 닿는 거리에 배치하고, 자주 사용하는 공구를 바로 옆에 배치할 수 있다면, 단순한 정렬만으로도 찾고, 사용하고, 정돈하고, 점검하는 시간을 최대 10% 줄일 수 있다. 발포 플라스틱 인서트에는 범용으로 물건을 보관할 수 있기 때문에, 사용자는 필요에 맞게 발포 플라스틱 인서트를 사용하면 된다. 이는 대부분 간단하게 처리할 수 있다.  

최신 인더스트리 4.0 기준에 따라 공장을 근본적으로 새로 건설하고 새로 모델링하는 경우는 많지 않다. 공장은 수 년에 걸쳐 성장하기 때문에, 해결해야 할 과제는 기존 구조를 최적화하는 것이다. 소프트웨어 하우스와 자동화 업체는 이에 맞추어 셋업과 레트로핏 그리고 개조를 위한 제품을 제공하기 때문에 연속적인 디지털 공장으로 완벽하게 개조하지 않아도 된다.

             In-integrierte Informationssysteme GmbH 대표인 지그프리드 바그너는 다음과 같이 설명한다. „인더스트리 4.0은 시스템과 프로세스 그리고 기계의 네트워킹을 기반으로 번창합니다. 공장은 이미 세워져 있는 경우가 대부분이고, 특별히 새로 계획하거나 세우지 않기 때문에, 인더스트리 4.0으로 이제 막 진입하는 기업들은 유리한 조건의 인더스트리 4.0 레트로핏 솔루션으로 부가 가치를 달성하여, 스마트 공장으로 가는 첫 단계를 실현할 수 있습니다.“

 

최적화된 사내 물류가 중단 시간을 줄인다

이에 In-integrierte Informationssysteme GmbH는 IoT 플랫폼 Sphinx 오픈 온라인을 기반으로 하는 공장으로 개조할 경우 솔루션을 지원한다. 바그너에 따르면 이 플랫폼은 작업자의 작업 위치 또는 기존 시스템에 연결할 수 있는 표시등과 연결할 수 있다. 이후 표시등은 다시 지능형 알람 & 메시지 시스템, 안돈(Andon) 보드 그리고 컨트롤 스테이션과 상호 작용한다. 또한 다른 비즈니스 어플리케이션과 서비스와의 데이터 교환도 지원된다. 따라서 관련 정보를 네트워크로 연결되어 있지 않은 시스템이나 작업 위치에서도 이를 얻을 수 있고, 시각화하여 계속 이용할 수 있다. 목표는 최적화된 사내 물류와 장애 제거를 통해 작업 중단을 줄이는 것이다.

 

기계 경쟁력을 개선하다

Allen-Bradley 브랜드의 안전 I/O 모듈 7개가 기계 경쟁력을 최적화하는 데에 도움이 된다.

새로 제작하는 기계도 최적화가 중요하다. 이를 위해 Rockwell이 7개의 새로운 I/O 안전 모듈을 선보였다. „당사의 안전 I/O 포트폴리오는 안전 요건 충족에서 개발자들에게 더 많은 가능성을 제공합니다.“(크리스토프 되르게, Rockwell Automation A&S 커머셜 엔지니어) „Allen-Bradley 브랜드의 모든 I/O 모듈은 안전 옵션을 제공합니다. 이 새로운 모듈은 안전 반응 시간과 진단 기능 확대 그리고 통신 개선을 특징으로 합니다. 이를 이용하여 기계의 경쟁력이 최적화할 수 있습니다.“ 이 안전 모듈은 디자인 프로세스도 단순화한다. 예를 들어 데이터 구조와 그래픽 사용자 인터페이스가 거의 동일하다. 프로그래밍 및 운전과 관련하여 디자인 시간을 줄이고, 코드를 재사용할 수 있어 개발자의 작업 숙달을 가속화하는 장점이 있다.

 

뛰어난 성능의 PLC 대신 컨트롤 릴레이

기계 제어의 또 다른 예시가 있다. 항상 뛰어난 성능의 PLC이어야 하는가? 아니면 우수한 성능의 제어 릴레이가 이 작업을 수행하는가? 요즘 들어 많은 적용 사례가 생겼고, 산업 프로젝트 및 빌딩 관리 사례의 경우 훨씬 저비용으로 진행할 수 있게 되었다. IioT와 빌딩 디지털화가 진행되면서 대안들이 계속 유연해졌지만 미래에도 안전할 수 있는가? 이와 관련하여 Eaton이 백서를 발간하였다. 현 세대의 제어 릴레이는 복잡도가 낮거나 중간 정도인 적용 사례에서 미래에도 안전하고 저비용의 PLC 대안이라고 한다.

 

MM 코멘트

 

감당할 수 있는 자동화

인건비를 절감하기 위해 자동화를 해야 한다는 말이 있다. 하지만 자동화된 솔루션이 항상 이익이 되는 것은 아니다. 선택한 시스템을 경제적으로 구현할 수 있는지 먼저 자문해야 한다. 유감스럽지만 이는 일반화할 수 없고 각각의 응용 사례에 따라 세부 사항은 다를 수 있다. 따라서 이를 위한 전제 조건이 중요하다. 많은 제조 현장이 자동화가 진행되고 있는 반면, 대부분의 공장들은 여전히 많은 작업자들의 개입으로 결정되고 있다.

항상 적용되어야 하는 한 가지 사실은 다음과 같다. 개별 영역에서 효율성을 제고할 가능성이 없는지 정기적으로 조사해야 한다. 저비용 자동화가 이에 도움이 될 수 있다. 예를 들어 부분 자동화를 통해 경제적인 결과를 이끌어 낼 수 있는 영역들이 있다. 중요한 것은 비용을 염두에 두어야 하고, 자동화 솔루션의 비용을 감당할 수 있어야 하고 투자금이 회수되어야 한다.