로봇이 의료기기 생산을 재편하다: 더 높은 효율성을 위하여

작성자: 브라이언 맥모리스 | 카테고리: 미분류 | 댓글: 0

로봇이 의료기기 제조를 혁신하다

리스 암스트롱(Reece Armstrong)이 의료 제조가 인더스트리 4.0에 어떻게 반응했는지, 그리고 로봇과 자동화가 가장 큰 영향을 미치는 분야를 살펴봅니다.

'미래의 공장'이라는 용어는 수년간 회자되어 왔지만 그 의미는 무엇일까요? 우리는 제4차 산업혁명인 인더스트리 4.0 시대에 이미 진입했으며, 제조업체들은 인더스트리 4.0이 포괄하는 다양한 디지털 기술을 탐구해왔습니다.

산업 제조에서 가장 큰 기술 중 하나는 로보틱스입니다. 유럽은 산업용 로봇 판매에서 두 번째로 큰 시장을 대표하며, 2016년에는 로봇 판매가 12% 증가했습니다.

의료 제조 산업 내 로보틱스 채택을 정확히 파악하기는 어렵지만, 의료기기를 포함하는 전자 산업으로의 로봇 판매가 2013년 이후 크게 증가했다는 수치가 있습니다(1).

이유는 무엇일까요? 로보틱스는 제조업체에게 생산 라인을 간소화하여 생산성을 높이고 워크플로를 최적화하는 방법을 제공합니다. 의료 제조에서 로봇은 조립부터 검사, 포장까지 전체 생산 라인에 걸쳐 사용됩니다. 기기 제조업체는 엄격한 규제 하에 동일한 제품을 동일한 엄격한 조건으로, 최소한의 다운타임으로 재현해야 하는 압박을 받습니다. 혁신의 속도를 따라잡기 위해 의료 제조업체는 새로운 제품 개발 시 제조 라인을 변경할 수 있어야 합니다. 로보틱스와 자동화는 효율성과 워크플로를 촉진하는 모듈식 시스템을 제공합니다. 모션 제어 시스템은 유연한 작업 공간에서 의료기기를 조립하고 이동하는 데 도움이 되며, 제어 센싱 및 비전 가이드 시스템은 제조업체가 픽앤플레이스뿐만 아니라 바코드 스캔 및 검증을 통해 제품 안전을 보장할 수 있도록 돕습니다(2).

예를 들어 쿠카(KUKA)의 KR 아질러스(Agilus) 6축 로봇을 들 수 있습니다. 좁은 공간에서 고속 작업용으로 설계된 아질러스는 바닥, 천장, 벽에 설치할 수 있어 제조업체가 작업 공간을 극대화하면서 사이클 타임을 줄이고 생산 품질을 높일 수 있습니다. 클린룸을 포함한 여러 분야에서 사용되며, 윤활유 교체가 결코 필요하지 않아 지속적인 생산성을 보장합니다.

인간-로봇 협업 영역으로 눈을 돌리면, 페스토(Festo)는 자기 학습 시스템, 인공지능(AI), 로봇 기반 자동화를 결합한 워크스테이션을 설계했습니다. 회사의 바이오닉워크플레이스(BionicWorkplace)는 인간이 바이오닉 로봇 암과 함께 완전히 맞춤화 가능한 작업 공간에서 일할 수 있게 합니다. 작업자는 지치거나 위험한 작업에서 해방되도록 돕는 다양한 시스템과 주변 장치의 지원을 받습니다. 인간 요소를 완전히 대체하는 다른 로봇 시스템과 달리, 바이오닉워크플레이스는 인간 작업자가 대체될 수 없는 산업을 위해 만들어졌습니다. 이 시스템은 베이스에서 시작된 모든 행동으로부터 학습하고 일관된 생산이 되도록 스스로 최적화할 수 있습니다. 더 나아가 시스템의 프로세스와 기술은 다른 바이오닉워크플레이스로 전이될 수 있으며, 미래에는 여러 시스템을 글로벌 네트워크에 통합하여 주문이 기계에 의해 자율적으로 배치되고 수행되도록 할 수 있을 것으로 페스토는 예상합니다.

멸균은 일부 의료기기 제조업체에게 중요한 고려사항일 수 있습니다. 미쓰비시 일렉트릭의 생명과학 비즈니스 매니저 닐 웰치(Neal Welch)는 설명합니다: "자동화는 항상 대량 생산 일회용 의료기기 제조와 샘플 대량 처리에 적합했습니다. 두 가지 주요 이유 때문입니다. 처음에는 속도와 반복성을 위해, 그리고 인간의 존재가 클린 생산 또는 가공 환경에서 가장 큰 오염 위험 중 하나를 초래하기 때문입니다."

더비(Derby) 기반의 리버사이드 메디컬 패키징(Riverside Medical Packaging)은 로보틱스를 사용하여 생산성을 높이고 있습니다. 이 회사는 미쓰비시 일렉트릭에 자사의 쇼팩(Shawpak) 열성형 밀봉 기계 개발을 의뢰했습니다.

클린룸 환경을 위해 설계된 이 기계는 기존의 선형 컨베이어 시스템이 아닌 드럼에서 혁신적인 성형, 포장, 밀봉 공정을 수행합니다. 기계가 단 1.5미터에서 시작하여 2m² 미만을 차지하므로 기존 폼 필 실링(FFS) 기계 대비 최대 95% 공간 절감이라는 생산 이점이 있습니다(3).

리버사이드 메디컬의 기술 매니저 이버 로우(Ivor Rowe)는 말했습니다: "비교 가능한 FFS 기계는 포장 공정 요구사항에 따라 7~20미터 길이에 달할 수 있으며, 최대 40m²의 작업 공간을 차지합니다. 결과적으로 주어진 클린룸 공간에 쇼팩 디자인으로 포장 기계를 6배 더 배치할 수 있어 생산성과 처리량이 모두 증가합니다."

영국에서는 제조업체들이 로봇 시스템 도입을 꺼리는 것 같습니다. 작년 정부 보고서에 따르면 영국은 국제 제조 경쟁국들에 뒤처져 있습니다. 메이드 스마터 리뷰(Made Smarter Review)에 따르면 직원 10,000명당 영국은 33대의 로봇을 보유한 반면, 미국은 93대, 독일은 170대입니다. 이것이 영국이 생산성 측면에서 다른 국가들보다 뒤처진 이유입니다(4).

실제로 프로토랩스(Protolabs)(5)가 영국 제조업계 고위 의사결정권자 301명을 대상으로 한 설문조사에 따르면 자동화가 조직의 비즈니스 모델에 그리 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 설문조사에서 응답자의 15%는 제조 서비스에 자동화가 없다고 답했으며, 10명 중 1명(9.7%)은 향후 5년간 비즈니스에서 자동화가 전혀 늘어나지 않거나 약간(15%)만 늘어날 것으로 예상했습니다. 기술 발전이 제조업체에 혜택을 주고 있음을 고려할 때 우려스러운 통계입니다.

원문 기사 링크: https://www.medicalplasticsnews.com/news/opinion/how-robots-are-revolutionising-medical-device-manufacturing/

미쓰비시 일렉트릭 로봇 암이 포장 기계에 장착되어 블리스터 팩에 기기를 삽입하여 밀봉 준비 중. [출처: 미쓰비시 일렉트릭 유럽 B.V.]