현대 제조업에서 표준 산업용 로봇의 지속적 관련성

전혀 아닙니다. 산업용 로봇은 설계된 일을 매우 잘 수행합니다. 고속, 고반복성, 중량 페이로드 등. 산업용 로봇이 건재할 이유는 많습니다. 위험하기 때문에 작업자 부상 방지를 위해 가드 뒤에 배치되는 건 사실입니다. 하지만 대부분의 중소 제조업체는 산업용 로봇이 제공하는 모든 역량(대량 동일 제품, 고속, 중량 페이로드)을 필요로 하는 애플리케이션을 가지고 있지 않다는 점도 중요합니다. 사실 제한된 바닥 면적 때문에 많은 중소 제조업체는 애초에 표준 산업용 로봇을 수용할 수 없을 것입니다. 하지만 코봇(CoBot)은 인간 작업자의 연장선에 가깝습니다. 코봇은 표준 산업용 로봇의 대체재가 아니라, 중소 제조업체에게 문호를 여는 증강적이고 흥미로운 새로운 산업용 로봇 하위 집합입니다.

디테일에 악마가 있지만, 점점 쉬워지고 있다

하지만 표준 산업용 로봇과 코봇은 솔루션의 일부일 뿐입니다. 작업이 수행되어야 할 장소로 무언가를 가져가는 메커니즘으로만 생각하십시오. 로봇 암 끝단에 부착되어 실제 작업을 수행하는 것을 '엔드 이펙터(end-effector)'라고 합니다. 그리퍼(gripper)는 엔드 이펙터의 예로, 실제 필요한 작업을 수행하는 도구입니다. 기타 엔드 이펙터 유형으로는 자동 스크류드라이버, 자동 드릴, 접착제 또는 페인트 디스펜싱 헤드, 납땜 헤드, 워터젯 커팅 헤드 등이 있습니다. 그리 나쁘지 않죠?

하지만 선택을 복잡하게 만드는 것은 이러한 엔드 이펙터 제조업체가 여럿일 뿐 아니라, 다양한 사용 니즈를 충족하는 다른 유형이 존재한다는 것입니다. 예를 들어 로봇을 '픽 앤 플레이스(Pick and Place)' 애플리케이션에 사용하는 것은 매우 흔한데, 그리퍼 유형 엔드 이펙터를 장착한 로봇이 한 위치에서 무언가를 집어 다른 곳에 놓는 것입니다. 그리퍼 카테고리만 해도 진공 그리퍼, 평행 그리퍼 등 다양한 종류가 있습니다. 평행 그리퍼 내에도 공압식과 전자기계식이 있습니다. 옵션도 있습니다. 그리퍼 '손가락'은 몇 개인가? 조정 가능한 힘 감지가 필요한가?

더 이상 나아가지 않아도 올바른 선택을 위해 고려해야 할 사항이 꽤 많음을 알 수 있습니다. 하지만 그렇다 해도, 상황이 쉬워지고 있다고 단언할 수 있습니다. 그리 오래 전만 해도 자동화 부품 및 산업용 로봇 제조업체들은 표준화, 공통성, 호환성에 대한 최소한의 의식적 노력만으로 각자 진공 상태에서 제품을 설계하고 제조했습니다. 산업용 로봇의 경우 공통 프로그래밍 언어가 없어 각 제조업체가 독자 언어를 사용했습니다. 그리 멀지 않은 과거에는 단순히 엔드 이펙터를 로봇에 장착하는 것만으로도 사용자가 맞춤 마운팅 플레이트를 직접 제작해야 했습니다. 로봇이 엔드 이펙터를 작동하도록 통신을 구현하는 것도 간단하지 않았고, 이를 위해 별도 인력을 고용해야 했습니다. 요즘은 마운팅이 ISO라는 국제 표준으로 표준화되었습니다. 많은 엔드 이펙터 제조업체도 주요 로봇/코봇 브랜드와 통신/연결성뿐만 아니라 작동 면에서도 호환되도록 제품을 만들며, 소비자 가전제품에서 기대하기 시작한 플러그앤플레이 기능과 매우 일치합니다. 또한 많은 코봇 제조업체는 그리퍼와 기타 엔드 이펙터가 로봇에 이미 내장된 턴키 시스템을 제공해 박스 개봉 즉시 사용 가능한 솔루션을 선보입니다.

머신 비전

일부 경우 산업용 로봇이나 코봇이 제공하는 움직임의 시작점과/또는 끝점이 매번 같은 지점이 아닐 수 있습니다. 예컨대 벨트 컨베이어에서 내려오는 느슨한 제품들을 집어 상자나 상자들에 넣어야 하는 경우입니다. 이런 경우 머신 비전을 고려해야 할 수 있습니다. 거의 모든 사람이 보고 최소한 익숙한 머신 비전의 기본 버전은 교차로를 모니터링하는 카메라입니다. 이는 머신 비전의 한 형태로, 기본 정의로는 외부 세계를 보고 정보를 받아들이게 하는 카메라 장치와 수학적 알고리즘의 결합입니다(로봇 또는 코봇인 컴퓨터). 그렇다면 머신 비전이 중소 제조업체에 어떻게 유용할까요? 머신 비전은 가이던스(Guidance), 검사(Inspection), 게이징(Gauging), 식별(Identification)의 4대 주요 애플리케이션 카테고리(GIGI)에 사용될 수 있습니다.

가이던스(Guidance)

로봇 가이드 예시는 이동하는 컨베이어를 내려다보는 하향 카메라입니다. 부품이 시야에 들어오면 머신 비전 시스템이 부품 위치 데이터를 로봇에 전송해 로봇이 부품을 집어 올릴 수 있게 합니다. 픽업 포인트가 항상 같은 곳이어야 하거나 컨베이어가 일시 정지해야 했던 시대는 지났습니다. 부품을 이동 중에도, 즉석에서 집어 올릴 수 있습니다!

검사(Inspection)

머신 비전으로 부품을 검사할 수 있습니다. 제품에 필요한 모든 나사가 있는가? 라벨이 똑바르거나 사용자 설정 공차 내에 있는가? 올바른 색상인가?

게이징(Gauging)

머신 비전으로 부품의 다중 치수를 밀리초 단위로 측정할 수 있습니다.

식별(Identification)

머신 비전은 바코드, QR 코드 등 다양한 코드를 가질 수 있습니다. 많은 제품이 있어 올바른 라벨이 올바른 부품이나 제품에 부착되게 할 때 유용합니다. 머신 비전은 작성된 내용을 검증(OCV: 광학 문자 검증)하거나 판독(OCR: 광학 문자 인식)할 수도 있습니다. 예: 판독된 라벨이 올바른 날짜와 로트 코드를 반영하는가?

환경 고려사항

제조 환경이 먼지가 많거나 기름기가 있습니까? 미세 목재 분진이나 금속 부스러기? 인화성 증기가 있습니까? 로봇이 세척되어야 합니까? 로봇 메커니즘에 이물질 유입을 막기 위해 커버가 필요한가, 아니면 로봇 내부(그리스, 오일, 파티클 등)가 밖으로 나와 제품에 섞이는 것을 방지하기 위함인가? 고온 또는 저온 환경입니까? 전자기 간섭/노이즈 소스 근처에 로봇 시스템이 배치되어 시스템 작동에 악영향을 줄 수 있습니까?

관심 생기셨나요? 다음 단계는?

불과 몇 년 전만 해도 사전 경험이나 기술적 배경이 없는 중소 제조업체가 직접 리서치하고 부품을 구매해 자사용 인하우스 자동화 시스템을 구축하는 일은 거의 들어본 적 없었습니다. 일부가 이를 직접 시도하려 했던 이유는 이 모든 개별 부품을 기능하는 자동화 시스템으로 작동하게 만드는 역사적으로 높은 비용 때문입니다. 이 모든 것을 작동하게 만드는 마법사를 '시스템 인티그레이터(system integrator)'라고 합니다. 빙산을 생각하면 장비 부품 비용은 바다 위로 보이는 부분이고, 모든 것을 작동하게 만드는 비용은 수면 아래 훨씬 더 큰 부분입니다.

결과적으로 자동화 구현 비용을 논할 때 주로 하드웨어 비용만 거론됩니다. 모든 것을 작동하게 만드는 시스템 통합 노력은 훨씬 더 높은 비용으로, 하드웨어 비용에 더해지면 대부분의 중소 제조업체에게 프로젝트가 닿을 수 없는 영역이 됩니다. 마법사 비유를 드는 이유는, 앞서 나간 제조업체들이 시스템이 어떻게 작동하는지 잘 모르지만 안 작동할 때까지는 작동했기 때문입니다. 한번 계약하면 사내 기술 능력이 없는 제조업체는 종종 시스템 인티그레이터와 지속적 관계에 묶이게 되는데, 사소한 변경조차 소프트웨어 프로그래밍 변경을 요구하기 때문입니다.

다행히 그런 날들은 변하고 있습니다. 좋은 소식은 시스템 인티그레이터 서비스 의존도가 크게 낮아졌다는 것입니다. 왜일까요? 로봇 회사들, 특히 최신 코봇들이 사용 편의성을 염두에 두고 설계된 최신 기술을 대표하기 때문입니다. 많은 중소 제조업체들이 특히 처음엔 시스템 인티그레이터 서비스를 이용하면 이를 직접 현실적으로 처리할 수 있음을 깨닫고 있습니다.

그렇게 쉽다면 시스템 인티그레이터가 필요한가?

일반적으로 제 경험상, 시스템 인티그레이터 서비스를 활용하는 것이 신중한데, 시간은 돈이기 때문입니다. 과거 비용과 비교하면 시스템 인티그레이터 서비스 비용은 이전보다 훨씬 낮습니다. 게다가 시스템 인티그레이터는 몇 가지 질문만으로 수많은 선택지를 헤쳐나가도록 도울 수 있습니다. 특히 첫 로봇 구현 시에 그렇습니다. 제 조언은 시스템 인티그레이터를 고용해 첫 시스템을 '여러분과 함께' 구성하고 설정하라는 것입니다. '여러분을 위해'가 아닙니다. 물고기를 주면 안 됩니다. 낚시하는 법을 배우세요. 계속 관여하십시오. 보고, 배우고, 질문하십시오. 결국 두 번째엔 더 많은 책임을 맡거나 직접 다음 시스템을 개발할 수 있을 만큼 편안해질 것입니다.

자동화 비용 지원: 섹션 179

공장 자동화 및 산업용 로봇 같은 자본 설비 구매 비용을 상쇄하는 데 도움이 되는 연방 정부의 세금 공제가 있음을 인지하십시오. 기본적으로 IRS 세법 섹션 179는 기업이 과세 연도 중 구매 또는 파이낸싱한 적격 장비 및/또는 소프트웨어의 전체 구매 가격을 공제할 수 있게 합니다. 즉, 적격 장비를 구매(또는 리스)하면 총구매가를 총소득에서 전액 공제할 수 있습니다. 미국 정부가 기업의 설비 구매와 자기 투자를 장려하기 위해 만든 인센티브입니다. 회계사나 CPA에게 자세한 내용을 문의하십시오.

캘리포니아 제조 기술 컨설팅(CMTC)이 어떻게 도울 수 있는가?

자동화 사전 경험이 없는 대부분 중소기업의 경우, 혼자 해결하려 하기보다 전문가와 협력하는 것이 최선이라고 생각합니다. 그러면 자동화 첫 시도가 성공적이고, 도입한 솔루션이 최대한 빨리 회사에 이익을 주기 시작할 것입니다.

다음 질문은 바로 "나와 내 특정 니즈에 맞는 올바른 전문가는 누구인가?"입니다. 어떻게 선택하나요? 선택 기준이나 근거는 무엇이어야 하나요? 이해관계 없이 방향과 특정 솔루션 제공업체 추천에 대해 편견 없는 의견을 줄 신뢰할 수 있는 조언자는 어디에서 찾을 수 있나요? 브랜드 중립적이고 지역 옵션을 이해하도록 도울 수 있는 곳에서요. 자동화 분야의 '크레이그리스트' 같은 건 없다고 할 수 있죠. 하지만 CMTC는 자문과 명확한 옵션을 제공하여 정보에 입각한 비즈니스 결정을 내릴 수 있게 돕습니다. 가능성을 보여드리고 옵션을 명확히 하겠습니다.