로봇을 이용한 FMS 응용부문

 

* 물류 자동화 부문의 FMS

물류란 물건을 어떤 장소에서 다른 장소로 옮기는 작업이 가장 기본이 되며, 이와 관련한 운반기계산업은 주로 대형화물, 중량물, 사람 등을 운반하거나 하역하는 기계설비 또는 공장자동화(FA)와 관련된 산업으로 종합제조업이다.

물류비용 중 인건비가 차지하는 비중이 비교적 높은 편이기 때문에 인력절감 및 생산성 향상을 위해 물류 운반 과정의 자동화는 필연적인 기술이 되었고, 이미 상당히 오래 전부터 제품 생산라인과 물류 시스템을 기계로 진행하는 자동화기술이 개발되어 왔다.

물류 운반 자동화에 일대 혁신을 일으킨 것은 컨베이어 시스템이고 컨베이어는 자동화 시스템을 구성하는 중요한 요소로서 작업 시 이동(운반)이 이루어져야 할 모든 부분에 사용된다.

컨베이어 시스템은 공장 내에서 부품의 운반이나 반제품의 이동 등으로 사용될 뿐 아니라 물류현장에서 화물의 운반, 건설이나 항만 등에서는 물류를 운반하는데 주로 사용되어 왔다.

개발 초기에는 단순한 운반 장치로 쓰이다가 최근에는 컨베이어 위에 반제품이 부착, 가공기계와 결합한 트랜스퍼 머신도 개발되었으며 운반 도중에 부품을 선별하거나 방향을 수정시키는 특수한 컨베이어도 개발되었다.

물류 운반 자동화에 있어 컨베이어 기술 개발 후 무인운반차(AGV; automatic mobile vehicle) 기술이 개발되었는데 물류현장의 인건비를 줄여 제품이나 서비스의 가격 경쟁력을 높이는 데 역할을 하였다.

이론상 무인운반차는 컨베이어에 비해 물류 취급량에 유연하게 대응할 수 있으며, 자율운행 및 분산제어 방식을 채용하여 컴퓨터가 운행 데이터를 기억, 스스로 판단하여 안전 운행을 하며 또한 작업현장의 레이아웃 변경이나 시스템의 확대도 용이하다는 장점이 있으며 레이저 유도형과 전자기 유도형으로 구분할 수 있다.

최근에는 충전장비나 차량용 배터리는 물론 건전지로 운행이 가능한 무인운반차가 세계적인 AGV 개발 업체인 AGV Electronics와 egemin社에서 개발되었다.

국내에서는 에이엠에스가 2004년 중소기업청 기술혁신 과제로 선정돼 ‘레이저 유도형 무인 지게차’ 개발을 시작하여 국산화한 것으로 알려져 있다.

특히 생산공정에서 다품종 소량생산을 지향하는 유연 생산 시스템(FMS)에서는 여러 종류의 작업들이 서로 다른 경로를 따라 가공 셀들을 거쳐 이동하므로 개별이동식인 AGV의 사용이 적합한 것으로 알려져 있다.

<그림5> FMS의 구성(2)

 

 

<그림6> Robotization in Agriculture Business

 

 

특징	발전방향
종합기술	-응용확대 : 모든 곳에서 적응 가능, 인간과 결합/협력 확대 -기술확대 : 학제적->업제적 결합 -시장확대 : 양적 폭팔에 대한 준비를 하고 잇는 중
System & Solution 기술 (생산기술 역활)	-Manufacturing : Cell -> Line -> Factory -> Minifactory/One-Cell Factory -Automation : Fixed -> Programmable -> Flexible -> Human in a system -로봇에 대한 인식전확 ; 범용 -> 전용 -새로운 제품 : Micro/Nano/Bio -> 기존기술의 한계 -> New actuator & Mechanism -새로운 환경 : Clean, Vacuum, High Temp, Rugged, Unstructured..
인간을 지향	-작업/환경으로부터 인간을 보호 -> 인간공존 환경으로 진출 -직립, 지능, 감성을 통해 인간화 가속 -새로운 시장(Personal Aid-Entertainment, Sports 등) 으로 진출
컴퓨터 기술이 중요	-IT발전으로 빠르게 성장할 것임- IT발전의 가장 큰 열매 중 하나 -제어기의 보편화(PC Based, Microporcessor based) -S/W와 주변장치의 급속한 발전

<표1> 로봇기술 현황 및 발전 전망

*자료 : 권상주 한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부

 

 

* 조립공정의 FMS

조립공정에서는 조립품을 작업대 사이에 운반해주는 기능의 무인운전 시스템이 개발될 것으로 관련업계에서는 전망하고 있다. 최근에는 무인운전 시스템은 사무실, 병원, 우체국, 광고업 등의 서비스업 분야에서도 물류 운반에 사용되는 편이다.

이 같은 무인운반 시스템의 효용성을 높이기 위해서는 이미 개발되어 있는 다양한 자동화 시스템과의 결합 및 연계가 필요하다. AGV에 Fork Lift를 결합한 형태의 무인 운반 시스템이 개발되고 있으며 자율주행기능, 자기진단기능, 커뮤니케이션 기능 등을 중심으로 연구 개발 되는 추세이다.

팔레타이징 로봇은 물류 자동화 시스템에 사용되는 로봇으로 각종 상자 포장이나 적재 등의 작업에서 사용되는 로봇으로 국내의 경우 외산 장비 위주로 시장이 주도되고 있다.

일반적으로 팔레타이징 로봇은 Product Handling 효율화, Product에 대한 Damage 최소화, 유지비용 저렴한 점 등의 장점을 제공할 수 있는 것으로 알려져 있고 팔레타이징 로봇이 생산현장에서 적용되려면 비용, 사용자 편의성, 유연성, 크기, 신뢰성 등에서 우수한 성능을 검증 받아야 하는 것으로 알려져 있다.

최근 과거에 비해 저렴한 팔레타이징 로봇이 시장에 출시되고 있고 산업현장에서도 25kg 이상의 물건 핸들링시 근골격계 질환문제가 부각되는 추세에 있어 이와 관련한 시장이 주목받고 있다.

팔레타이징 로봇은 다양한 Gripper를 활용하여 BAG(Chemical류, 제당, 제분, 비료, 시멘트, 사료, 중석, 식품원료, PVC 등), BOX(식품, 전자제품, 부품, 화장품, 생활용품, 제약, 제과 등), BOBBIN(섬유, 용접봉 등) 등의 팔레타이징에 사용되고 있다.

<그림8>스웨덴에 위치한 AGV Electronics의 Folk Lift AGV

 

 

 

<그림9> 무인운전 시스템 사용 예

 

 

<그림10> 일본 청과물 산지 유통센터