매일 사용하는 많은 제품은 작은 부품으로 이루어져 있습니다. 이러한 제품은 제대로 작동하려면 조립이 필요합니다. 전통적으로 이 과정에는 인력이 필요했습니다. 로봇 기술의 발전으로 조립 로봇은 생산 라인을 최적화하려는 제조업체에게 선택지가 되었습니다.

자동화를 처음 접하는 제조업체가 직면한 과제는 자동화가 언제 타당한지 파악하는 것입니다. 또한, 제조업체는 로봇 기술에 투자하여 막대한 수익을 얻을 수 있는 경우가 많습니다. 이 글에서는 조립 공정 자동화가 언제 타당한지, 어디에서 수익을 창출할 수 있는지, 그리고 어떻게 시작하는지 알아보겠습니다.

이 기사에서:

• 어떤 산업에서 조립 로봇을 사용합니까?
• 조립 프로세스를 자동화해야 하는 경우
• 어떤 조립 로봇을 사용할지 결정하는 방법
• 비용 고려 사항

어떤 산업에서 조립 로봇을 사용합니까?

조립 제품은 다양한 산업 분야에 존재합니다. 이러한 사실 때문에 조립 로봇은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 이 로봇들은 소형 PCB 부품과 대형 차량 프레임의 조립을 처리할 수 있습니다. 현재 조립 로봇을 사용하는 몇 가지 산업 분야를 소개합니다.

• 자동차
• 의료
• 전자제품
• 금속 회사
• 플라스틱 회사
• 식품 및 음료 회사

이는 몇 가지 예일 뿐입니다. 부품을 조립하는 모든 제조업체는 이 기술을 잠재적으로 활용할 수 있습니다. 그렇다면 자동 조립을 통해 무엇을 얻을 수 있을까요?

조립 프로세스 자동화의 장점

기업들이 조립 프로세스를 자동화하기로 선택하는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다.

• 처리량 증가
• 안전 및 인체공학
• 반복성 증가

조립 프로세스를 자동화해야 하는 경우

자동화 프로세스를 처음 도입하는 기업에게는 언제 자동화를 도입할지가 큰 난제가 될 수 있습니다. 자본 프로젝트는 항상 위험을 수반합니다. 자동화가 적절한 시점을 파악하면 로봇 프로젝트를 수행하는 데 더욱 자신감을 가질 수 있습니다. 기업들은 다음과 같은 상황에서 조립 자동화를 도입하는 경향이 있습니다.

• 처리량 증가가 필요합니다
• 작업이 위험하거나 부상으로 이어질 수 있습니다.
• 그들은 운영비를 줄여야 합니다
• 그들은 일관되지 않은 생산 품질을 경험하고 있습니다.

처리량

로봇은 종종 인간 노동력을 쉽게 능가합니다. 조립 작업도 예외는 아닙니다. 제품을 조립하는 제조업체는 달성해야 할 높은 할당량이 있는 경우가 많습니다. 조립 로봇은 생산량 증대를 위한 한 가지 방법입니다. 제조업체는 흔히 병목 현상에 직면합니다. 이는 특정 공정이 전체 공정의 생산성을 저하시키는 상황을 말합니다. 이러한 사례는 병입 공장에서 찾아볼 수 있습니다. 특정 라인에서 병에 내용물을 채우고, 캡을 씌우고, 라벨을 부착해야 합니다. 캡핑 공정이 수동으로 진행되어 현재 분당 45개(PPM)만 생산할 수 있다고 가정해 보겠습니다. 하지만 나머지 라인은 잠재적으로 120개(PPM)의 속도로 작동할 수 있습니다. 캡핑 공정을 자동화하면 라인의 잠재력을 최대한 활용할 수 있으며, 이는 시설의 수익 증대로 이어집니다.

안전

기업이 자동화를 도입하는 한 가지 이유는 조립 작업으로 인해 부상을 입을 수 있기 때문입니다. 특히 부품이 매우 크거나 작을 때 더욱 그렇습니다. 무거운 부품은 명백한 안전 위험을 초래합니다. 작업자는 큰 부품을 옮기다가 다칠 수 있습니다. 작은 부품 또한 문제가 될 수 있습니다. PCB 조립은 작은 부품으로 인한 안전 위험을 보여주는 좋은 예입니다. 일반적인 인체공학적 부상은 다음과 같습니다.

• 눈의 피로
• 근육 긴장
• 연기 흡입
• 충돌

조립 로봇은 이러한 작업으로 인한 작업자 부상 위험을 제거합니다. 작업장 부상으로 인한 가동 중단, 의료비, 벌금 등을 방지하여 비용을 절감할 수 있습니다.

비용 절감

조립 라인에는 여러 가지 관련 비용이 발생합니다. 가장 큰 비용은 인건비입니다. 국가에 따라 변동될 수 있지만, 항상 상품 가격의 주요 요인입니다. 원자재 비용과 숨겨진 비용도 있습니다. 이러한 숨겨진 비용에는 교육 비용, 근무 외 시간에 따른 생산량 감소, 그리고 경우에 따라 의료비 등이 포함됩니다. 완전 자동화된 조립 라인은 로봇에 급여나 복리후생이 필요하지 않기 때문에 인건비와 숨겨진 비용을 제거합니다. 이는 생산 라인을 더욱 효율적이고 간소하게 만듭니다. 많은 제조업체는 이러한 인적 자본을 자동화하기 어려운 작업에 재투자하여 직원들의 생산성을 향상시킵니다.

로봇은 초기 비용이 높고 수명 기간 동안 유지 보수 비용이 발생합니다. 하지만 이상적인 시나리오에서는 로봇 프로젝트가 12~18개월 안에 순 투자 수익률(ROI)을 달성할 수 있습니다. 특히 로봇 솔루션이 검증된 표준화된 자동화 프로젝트의 경우 더욱 그렇습니다. 실험적이거나 난이도가 높은 자동화 프로젝트는 이러한 ROI 목표를 달성하지 못할 위험이 있습니다. 따라서 통합 담당자와 이러한 우려 사항을 논의하여 위험을 파악하는 것이 중요합니다.

일관된 생산 품질

자동화 시스템은 사람보다 동작이 더 반복적입니다. 프로그래밍 덕분에 이처럼 높은 수준의 성능을 발휘할 수 있습니다. 로봇은 일련의 지시를 따르도록 설계되었습니다. 작업이 예측 가능하고 반복적일 때 로봇은 탁월한 성과를 낼 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 로봇은 더욱 일관된 제품을 생산할 수 있습니다. 즉, 고장이 적고 품질 관리 검사를 통과하지 못하는 제품도 줄어듭니다.

어떤 조립 로봇을 사용할지 결정하는 방법

조립 작업마다 요구 사항이 다릅니다. 이러한 요구 사항에 따라 어떤 로봇을 선택할지 결정되는 경우가 많습니다. 다행히 모든 로봇 유형이 조립 작업을 수행할 수 있습니다. 하지만 모든 로봇이 모든 조립 작업을 수행할 수 있는 것은 아닙니다. 어떤 로봇을 사용해야 하는지 결정하는 주요 요소는 다음과 같습니다.

• 어셈블리 복잡성
• 탑재량 및 도달 범위
• 속도

유연성이 필요한 복잡한 조립 작업에는 6축 로봇이 적합합니다. 6축 로봇은 뛰어난 동작 범위와 까다로운 각도에도 도달할 수 있는 능력 덕분에 가능합니다. 협동 로봇은 사람 근처에 배치할 수 있는 6축 로봇의 한 예입니다.

대부분의 로봇 유형은 높은 탑재량 및/또는 넓은 도달 범위를 요구하는 작업에 어려움을 겪습니다. 델타 및 스카라와 같은 변형 로봇은 일반적으로 크기가 작고 성능이 떨어집니다. 이러한 로봇은 소규모 작업에 더 적합합니다. 작업 완료에 필요한 탑재량과 도달 범위를 이해하는 것이 매우 중요합니다. 이러한 작업에서 실수는 큰 손실을 초래합니다.

작업 완료에 필요한 속도는 또 다른 중요한 요소입니다. 모든 로봇은 빠른 속도를 낼 수 있습니다. 일부 로봇 유형은 확실히 속도 범주에서 상위권에 속합니다. 델타 로봇이 바로 그 예입니다. 델타 로봇은 구조상 가장 빠른 속도를 낼 수 있습니다. 또한 방향 전환에 매우 민감하게 반응합니다. 델타 로봇은 저하중 고속 애플리케이션에 적합합니다. 매우 빠른 애플리케이션에는 협동로봇이 적합하지 않습니다. 일반적으로 안전상의 이유로 속도가 제한되어 있습니다.

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비용 고려 사항

마지막으로, 가격이 적절한지 결정해야 합니다. 조립 로봇 시스템의 가격은 1만 달러에서 10만 달러 이상까지 매우 다양합니다. 주요 요인은 다음과 같습니다.

• 프로젝트 복잡성
• 로봇 유형, 브랜드 및 크기
• 안전 요구 사항

더 복잡한 프로젝트는 항상 비용이 더 많이 듭니다. 여러 대의 로봇, 비전 시스템 또는 기존 장비와의 통합이 필요할 수 있습니다. 즉, 시스템 통합에 더 많은 하드웨어와 인력이 필요합니다. 비용 범위는 브랜드마다 다르며, 로봇 유형에 따라 비용은 더욱 달라집니다. 또한, 로봇 크기가 커질수록 비용이 증가합니다. 대규모 조립 작업에는 더 크고 비싼 장비가 필요합니다. 비용을 추정할 때 추가 안전 장비는 종종 간과됩니다. 로봇은 인간에게 위험할 수 있습니다. 이러한 위험으로부터 작업자를 보호하기 위해 안전 장비를 사용해야 합니다. 안전 비용에는 다음과 같은 항목이 포함됩니다.

• 안전 케이지
• 라이트 커튼
• 안전 스캐너
• 안전 릴레이 및 인터록
• 전담 안전 PLC