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빌스테인, UR로봇으로 신성장 동력 마련 노동력 부족 문제 해결하고 생산성은 향상시켜 최난 기자입력 2020-03-30 09:46:21

티센크루프 빌스테인이 UR 로봇으로 새로운 성장의 길을 열었다. 해당 기업은 코봇의 가능성을 파악하고, 사람과 기술 사이의 장벽을 허물기 위해 이와 같은 시스템을 도입하게 됐다. 배경 지식이 없어도 활용이 가능한 이 로봇 및 애플리케이션을 통해 현장에서는 기존 대비 높은 성장률을 달성할 수 있을 것으로 보인다.

 

1. UR10 협동로봇, 새로운 성장 길 열어

오하이오 주 해밀턴(Hamilton)의 제조공장에 배치된 9대의 UR10 협동로봇은 자동차 산업을 위한 첨단 기술 서스펜션 솔루션을 제시했다.

 

티센크루프 빌스테인(Thyssenkrupp Bilstein)은 요구사항이 빠르게 변화하는 고객 수요 증가 문제를 직면, 제조 공정을 유연하게 유지할 필요성을 느꼈다. 그러나 인체공학적으로 불리한 작업을 줄이겠다고 약속한 바 있어, 단순한 추가 고용으로 문제를 해결할 수 없게 됐다.

 

빌스테인은 이와 같은 상황을 해결하기 위해 UR 로봇의 도입을 결정했다. 이는 노동력이 부족한 문제를 해결하고 생산성은 향상시키기 위함이다.

 

코봇은 머신 텐딩, 어셈블, 제품 검사와 같은 인력 확보가 어려운 작업을 자동화함으로써 생산을 최적화하고 더 나은 작업 환경을 제공하는데, 이로써 빌스테인은 고용이 어려운 지역의 추가 고용에 의존하지 않고도 비즈니스를 확장할 수 있다. 빌스테인은 향후 40대의 UR 코봇을 추가로 설치할 예정이라고 밝히며 관계자들의 기대를 모았다.

 

2. 솔루션 제시하는 협동로봇

1) 코봇의 가능성 파악

빌스테인의 운영 매니저인 알도 알비에리(Aldo Albieri)는 로봇 경험이 없는 제조 기업이 코봇을 통해 복잡한 작업을 수행하고 있는 공장을 방문했다.

 

 

해당 작업장은 안전펜스를 설치하지 않았으며, 코봇을 바퀴에 올려놓고 이송했다. 알비에리는 그곳에서 처음 유니버설 로봇의 가능성을 발견했다. 알비에리는 오하이오 공장 전체에 유니버설 로봇의 협동로봇 팔이 활용될 것이라고 판단했다.

 

 

이는 공급업체의 기계 통합으로 인해 놀랍도록 빠른 속도로 진행됐으며, 보다 가파른 성장세를 보였다.

 

2) 사람과 기술 사이 장벽 허물어

알비에리는 코봇 구축에 필요한 정보 제공의 필요성을 깨닫고, 인더스트리 4.0팀과 힘을 합쳐 코봇 애플리케이션을 관리하는 방법을 조사했다.

 

이후 유니버설 로봇을 선택, 픽 앤 플레이스(Pick-and-Place)를 위한 진보된 솔루션을 채택했다. 코봇은 유지보수와 프로그래밍이 쉽고, 속도와 반복의 비율이 우수해 자동화된 공정에서 주목했다. 실제로 자동화를 담당하던 퀘나 퀼스(Quenna Quarles)는 협동로봇을 환영했다. 또한 지속적인 물리적 작업으로 인해 많은 통증과 부상을 가진 환자들이 더욱 효율적으로 생산 공정을 수행할 수 있을 것이라고 평가했다.

 

코봇은 직원들과 작업 공간을 공유하며, 직원들은 티칭펜던트를 활용해 코봇을 움직인다. 로봇 컨트롤러보다는 아이패드을 연상시키는 티칭펜던트 인터페이스는 사람과 기술 사이의 장벽을 없애주는 데 활용되고 있어 눈길을 끌었다.

 

3) 체계적인 업무 수행 가능

기존 CNC 머신 등을 수동으로 관리하던 작업자들도 코봇 동료와 업무를 작업하면 훨씬 체계적인 업무를 수행할 수 있다. 또한 시간을 절약하는 동시에 품질검사와 생산보고를 효율적으로 진행할 수 있게 됐다. 한 관계자는 “생산 사이클에 더욱 집중할 수 있게 됐다”라고 작업 효율 향상에 대해 언급했다. 아울러 게이지 검사가 끝난 부품을 대상으로 픽 앤 플레이스 공정을 담당하던 코봇은 기존의 작업을 완전히 개선해냈다.

 

이전에는 작업의 진행 상황을 1~2시간 간격으로 확인해야 했다면, 공정 개선 이후 100% 수준의 확실한 검사를 수행할 수 있게 됐다.

 

3. 역대 대통령 이름 붙여져

빌슈테인의 인더스트리 4.0팀은 현재 51인치 도달거리와 22파운드 페이로드가 특징인 UR10 코봇 9대를 설치했다. 또한 10번째 UR10은 미래 애플리케이션을 위한 시험 모델로 사용된다. 알비에리는 “당사에 약 40대의 코봇 애플리케이션을 추가로 구축할 계획”이라며, 코봇의 새로운 활용성에 대해 논의했다.

 

아울러 미국 대통령의 이름을 따서 로봇을 명명했으며, 45~50대의 코봇에 순차적으로 적용할 수 있는 시스템을 마련했다. 이로써 해당 코봇은 조지 워싱턴에서부터 존 타일러까지의 이름으로 불리게 됐다.

 

4. 어셈블리 애플리케이션의 코봇

해밀턴 공장에서 가장 눈길을 끄는 애플리케이션 중 하나는 제임스 먼로(James Monroe) 코봇과 존 퀸시(John Quincy) 코봇이다. 이 코봇들은 빌슈테인의 댐핑 시스템(ADS) 댐퍼에서 어셈블리 공정을 담당한다. 먼로 코봇이 내관 튜브을 집어 올리는 것으로 시작해, 펀치 머신으로 옮기면 아담스 코봇이 이를 집어서 외관 튜브와 결합되는 스테이션에 올려놓는다. 이후 스테이션에서 결합된 튜브는 출구에 놓여지게 된다. 또한 빌스테인의 네 번째 코봇인 제임스 매디슨(James Medison)은 용접과 계량을 위해 튜브 끝에서 청소 공정을 수행한다.

 

 

빌스테인 해밀턴 공장의 애프터마켓에 위치한 여덟 번째 로봇인 UR10 마틴 반 버렌(Martin Van Buren)은 충전 후 크림프(Crimp)를 하고, 카트로부터 집어서 머신에 올려놓는다. 이후 적절한 크림핑을 보장하기 위한 카메라 검사를 위해 크림핑된 부품을 위로 유지, 사이클을 종료한다. 아울러 가장 최근에 설치된 로봇 존 타일러(John Tyler)는 최종 어셈블 구역에서 업무를 수행한다.

 

 

또한 코그넥스(Cognex) 카메라가 장착된 UR10 로봇은 라벨이 잘 읽혀지도록 붙어있는지, 부품이 확실하게 조립돼있는지 확인하기 위해 검사 포인트 사이를 빠르게 움직인다. 빌스테인의 인더스트리 4.0팀은 UR 코봇과 플러그 앤 플레이를 수행하기 위해 UR+플랫폼으로 인증된 RoboDK 소프트웨어를 사용한다. 이 소프트웨어는 UR+인증 제품인 벤션(Vention)의 7축 범위 확장기 위의 두 대의 코봇을 시뮬레이션하기 위해 활용된다.

 

5. 로봇의 성장 가능성 전망

1) 기존 대비 수익률 향상

 

 

빌스테인은 코봇 자동화를 시작했으며, UR 코봇에 대한 투자자본수익률을 향상시켰다. 투자를 정당화하기 위해서는 10~14개월 사이의 투자자본수익률이 중요한데, 기존 로봇 시스템 대비 투자 수익률이 훨씬 높아 주목을 받았다. 신규 채용에만 의존했다면, 이와 같은 기존 규모 확장은 결코 이룰 수 없었다.

 

알비에리는 “코봇을 통해 새로운 성장을 달성할 수 있었다”라며 “기존의 인력을 유지하면서도 높은 효율을 달성할 수 있게 됐다”고 밝혔다.

 

2) 배경지식 없어도 가능

코봇 애플리케이션을 개발하는 엔지니어 팀은 로봇 경험이 없었으며, 간단한 선택 및 배치 작업만을 수행했다. 또한 기계와의 인터페이스를 알아내는 것은 더욱 복잡해 많은 작업자들이 혼란을 겪었다. 따라서 엔지니어 팀은 UR 아카데미 교육 모듈 학습의 중요성을 인식하고, 로봇 프로그래밍과 테스트 단계를 거치며 시스템을 구축했다. 이후 로봇을 적용하는 과정을 확산했으며, 전체적인 공정에 애플리케이션을 적용했다.

 

3) UR+소프트웨어로 테스트 실행

로봇은 간단히 기계 쪽으로 이동해 테스트 작업을 수행하게 되는데, 이때 코봇을 일반 110V 콘센트에 꽂으면 바로 테스트 작업을 실행할 수 있다. 전통적인 산업용 로봇이라면 우선 구멍을 뚫어 바닥에 고정시켜야 하지만, 이렇게 하면 시간이 많이 소요되기 때문에 비효율적이다. UR+소프트웨어는 간단한 세팅으로 새로운 애플리케이션 테스트를 수행할 수 있도록 지원한다.

 

또한 UR+플랫폼으로 인증된 RoboDK 소프트웨어를 사용해 UR 코봇과 플러그 앤 플레이할 수 있다. 소프트웨어 시뮬레이션은 사이클 시간이 툴링을 프로토타이핑(Prototyping)하고, 밖으로 내보낼 만큼의 가치가 있는지 알아내는 데 효과적이다. 한편 인더스트리 4.0팀은 현재 벤션으로부터 UR+인증을 받은 7축 범위 확장기에 UR10 코브 2개를 인버팅하는 작업을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 두 달에 한 번씩 새로운 코봇을 선보이며 빠른 롤아웃을 계속할 계획이다.

최난 기자
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