안녕하세요, Job Shops:자동화할 시간입니다!

다량, 소량 환경에서 자동화가 너무 어렵다고 생각하십니까? 다시 생각해 보세요

로봇과 직업 상점은 일반적으로 함께 이야기되지 않았습니다. 결국 자동화는 대량 생산에만 적합하며 일반적인 소규모 운영은 그 일정이 다품종, 소량, 종종 고도로 복잡한 작업에 대한 주문으로 가득 차 있다는 사실을 누구나 알고 있습니다. 설정이 일주일에 여러 번 또는 매일 수행되는 이 환경에서 누가 로봇을 필요로 합니까?

하지만 다음 기사로 건너뛰기 전에 몇 가지 사항을 고려해 볼 수 있습니다. 우선, 많은 전문가들은 소유자가 스스로에게 무엇을 말하든지 간에 작업장은 업계에서 가장 낮은 기계 활용도를 겪고 있다고 제안합니다. 50% 이하의 전체 장비 효율성(OEE) 값은 드문 일이 아닙니다. 자동화는 이 수치를 개선하는 확실한 솔루션입니다.

그리고 작업장에서는 기계 교체가 더 빈번하기 때문에 설정 관련 활동을 수행하려면 더 숙련된 기계공과 프로그래머가 필요합니다. 즉, 더 높은 급여를 요구하고 찾기 어려운 사람들입니다. 이는 운영 비용을 높이고 추가 작업 기회를 줄이며 24시간 생산을 극도로 어렵게 만듭니다. 숙련된 인력이 부족하다는 점을 감안할 때 자동화는 구현이 쉬운 경로가 아닐지라도 모든 작업장에서 성배가 되어야 합니다.

플러그 앤 플레이의 가능성

문제는 어디서부터 시작합니까? Zach Spencer는 몇 가지 아이디어가 있습니다. 매사추세츠주 서드버리에 있는 Methods Machine Tools Inc.의 맞춤형 제안 엔지니어인 그는 자동화가 특히 새로운 공작 기계 구매의 일부로 포함될 때 플러그 앤 플레이 방식에 가깝다고 언급했습니다.

"우리는 거의 15년 전에 JobShop Cell을 개발했으며 그 이후로 FANUC RoboDrill을 위한 가장 인기 있는 자동화 솔루션 중 하나가 되었습니다."라고 그는 말했습니다. "매일 최소한의 교체 작업이 있고 바닥 공간이 제한적이며 한 부분에서 다른 부분으로 쉽게 전환할 수 있는 유연성이 필요한 매장을 위해 설계되었습니다."

JobShop Cell은 두 가지 구성으로 사용할 수 있다고 그는 설명했습니다. 하나는 오버/언더 컨베이어 배열을 사용하여 원자재를 로봇으로 가져오고 완성된 부품을 제거하는 반면, 다른 하나는 공작물 및 재료 보관을 위한 일련의 서랍이 포함된 캐비닛을 사용합니다. 둘 다 FANUC 로봇을 사용하여 기계(또는 Methods의 Twin RoboDrill JobShop Cell의 경우 한 쌍의 기계)를 로드 및 언로드하며, 둘 다 CNC를 몇 시간 동안 또는 심지어 전체 교대조에 따라 무인 상태로 두는 방법을 제공합니다. 공작물.

대량 작업을 위해 Methods는 중대량 작업을 위한 멀티 팔레트 엘리베이터 스타일 자동화 시스템인 Plus-E와 기계 설정 및 운영을 자동화하려는 작업장을 위한 Plus-K를 제공합니다. 도구 홀더, 사전 로드된 바이스 및 고정 장치를 교체할 수 있는 기능이 있습니다. "이 5개의 바이스는 파트 A, 다음 2개의 바이스는 파트 B, 그 다음은 파트 C, 다음 10개는 파트 D라고 시스템에 알릴 수 있습니다."라고 Spencer는 말했습니다. “그 후에는 재료를 싣고 집에 가면 됩니다. 두 Plus 시리즈 기계는 모두 RoboDrill과 나란히 배치되는 독립형 장치이며 자동화를 쉽게 시작할 수 있는 방법을 찾는 작업장에 적합합니다.”

트롤리를 타세요

Methods는 이 접근 방식을 취하는 유일한 공급자가 아닙니다. 위스콘신주 하트랜드에 있는 Lang Technovation Co.의 운영, 기술 및 내부 영업을 책임지고 있는 Eric Nekich는 회사의 RoboTrex 자동화 시스템은 FANUC 로봇과 최대 4개의 이동식 트롤리를 사용하며 각각에는 여러 개의 사전 장착된 바이스가 포함되어 있다고 말했습니다. 예를 들어 RoboTrex 52는 트롤리당 최대 42개의 바이스를 저장할 수 있으며(부품 크기 및 트롤리 구성에 따라) 잠재적으로 168개의 공작물을 자동으로 가공할 수 있습니다.

JobShop Cell과 마찬가지로 RoboTrex는 독립형이며 완전히 보호되지만 다양한 머시닝 센터 브랜드 및 모델과 통합할 수도 있습니다. 유일한 장애물은 시스템과 함께 사용하는 데 필요한 Lang의 Makro-Grip 5축 바이스 몇 개에 투자해야 한다는 것입니다. . Nekich는 "RoboTrex USA 시스템을 사용하면 스핀들 가동 시간이 크게 증가하기 때문에 ROI가 매우 빠른 투자입니다."라고 말했습니다.

Michael Gamache는 위스콘신 주 뉴베를린에 기반을 둔 Gamache Systems의 사업 개발 관리자이며, Metalcraft of Mayville의 한 부서이자 미국 RoboTrex 시스템의 독점 통합업체입니다. 그는 일부 고객이 새로운 워크홀딩 시스템에 투자하는 것을 주저할 수 있다는 것을 알고 있지만 그렇게 해야 할 몇 가지 훌륭한 이유를 제시했습니다.

"비즈니스 소유자로서 바이스가 저렴하지 않다는 사실을 이해하지만 자동화 관점에서 고품질 워크홀딩이 전투의 절반입니다."라고 그는 말했습니다. “반복적이고 정확한 방식으로 로봇에 원자재를 가져와야 하며, Makro-Grip 시스템은 이를 수행하는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 또한 로봇이 다양한 원자재 크기가 아닌 바이스를 처리하기 때문에 시스템을 설정하고 작동하기가 매우 쉽습니다. 이 때문에 모든 부분에 대해 하나의 프로그램이 작동합니다.”

잡기

미니애폴리스에 있는 Kurt Manufacturing – Industrial Products Division의 설계 엔지니어인 Tyler Mardaus는 회사의 접근 방식이 Lang이 제안한 방식과 상당히 다르지만 고품질 워크홀딩의 필요성에 동의했습니다. "우리의 CEW(Custom Engineered Workholding) 팀은 많은 솔레노이드 제어 복동 유압 시스템을 설계합니다."라고 그는 말했습니다. "유압은 수동 워크홀딩보다 더 높은 psi 및 더 큰 클램핑력을 제공하는 반면 솔레노이드는 로봇 또는 기계 제어를 통해 바이스의 전자 활성화를 지원하여 진정한 자동화 시스템을 생성합니다."

그는 상점이 가장 많은 양의 작업을 목표로 자동화 여정을 시작해야 한다고 덧붙였습니다. 그리고 가공 가능한 죠가 있는 바이스(또는 다중 바이스)를 사용할 수 있는 부품이 있는 경우 전환 중에 교체할 ​​수 있으므로 설정 시간이 단축됩니다. 투자에 관해서는 유압 펌프와 배관의 필요성을 피할 수 없지만, 유압 친화적인 너트-스크류 어셈블리로 작업장의 기존 수동 바이스를 개조하는 것이 가능할 수도 있습니다.

Mardaus는 “폐회로 제어 시스템을 만들기 위해 노력해야 합니다. "이 작업은 일종의 부품 안착 확인 장치를 설치하는 것으로 시작되지만 사이클을 시작하기 전에 바이스가 올바른 힘으로 고정되었는지, 로봇이 제거를 시도하기 전에 바이스가 풀렸는지 확인해야 합니다. 공작물. 이 모든 단계는 자동화된 가공 솔루션에 매우 중요합니다.”

워크홀딩 교환 가속화

설정 시간 단축에 대한 Mardaus의 의견은 적절합니다. 결국, 직업을 바꿀 때마다 몇 시간의 값비싼 다운타임이 발생한다면 자동화를 통해 인건비를 줄이는 것을 귀찮게 할 이유가 무엇입니까? 그가 언급한 퀵 체인지 죠는 시작하기에 훌륭한 장소이지만, 예산이 허락한다면 Lang의 Makro-Grip(및 기타)과 같은 제로 포인트 포지셔닝 시스템은 워크홀딩 교환을 1분 운동으로 바꿔줍니다. 또한 후처리된 공구 경로, 공구 홀더, 절삭 공구, 공작물, 워크홀딩 및 공작 기계 자체를 평가하는 시뮬레이션 소프트웨어와 함께 강력한 CAM 기능이 있어야 합니다.

그리고 Zoller Inc.의 사업 개발 이사인 Dietmar Moll은 미시간 주 앤아버에 있는 매장에서 오프라인 사전 설정 시스템 및 관련 소프트웨어를 시작으로 도구 관리에 높은 우선순위를 두어야 한다고 설명했습니다. Moll은 "자동화 전략의 가장 큰 이점 중 하나는 머신 텐딩 및 기타 비부가가치 작업을 로봇이나 협동로봇이 대신하여 자격을 갖춘 직원이 더 중요한 작업을 수행할 수 있도록 해준다는 것입니다."라고 말했습니다.

오프라인 공구 사전 설정은 이러한 작업 중 하나이지만 철저한 작업 계획, 공구 홀더 유지 관리 및 구성, 절삭 공구 검사 및 작업 현장 데이터 분석도 있습니다. 이를 위해 Zoller는 도구 설정을 훨씬 능가하는 다양한 솔루션을 제공합니다. Bronze, Silver 및 Gold 수준의 도구 관리 솔루션(TMS)을 사용하면 필요에 따라 기능을 향상할 수 있으므로 생산 프로세스 및 도구 관련 자산에 대한 훨씬 더 높은 가시성을 제공할 수 있습니다. 그리고 이들은 Zoller의 »cora« 협동 로봇과 통신할 수 있기 때문에 도구 청소 및 보관과 같은 도구실 작업을 자동화하여 "루프를 닫는" 역할을 한다고 Moll은 덧붙였습니다.

마찬가지로, 회사의 통합 도구 스토리지 솔루션은 이러한 자산을 정리하는 데 도움이 되어 가동 중지 시간과 비효율성을 더욱 줄입니다. 그리고 작업이 완료되면 이러한 동일한 시스템을 사용하여 도구를 다시 침대에 다시 넣고 성능을 검토하고 남은 도구 수명을 기록할 수 있습니다. "이는 상점에서 어떤 절삭 공구가 잘 작동하고 어떤 것이 그렇지 않은지 더 잘 이해하는 데 도움이 되므로 공정을 더욱 개선하고 공구 비용을 절감할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.

예약 제안

강력한 도구 관리는 작업 일정 수립의 필수 요소이기도 하며 공작 기계와 로봇 활용에 모두 중요합니다. Moll에게 이것은 다음 작업이 무엇인지, 작업을 실행하는 데 어떤 도구가 필요한지 아는 것을 의미합니다. Daniel Carranco에게 이는 특히 자동화의 맥락에서 그 이상을 의미합니다. 텍사스주 더 우드랜즈에 있는 Global Shop Solutions Inc.의 지속적인 개선 책임자인 그는 자동화 여부에 관계없이 모든 매장에는 작업 현장을 모니터링하고 관련 정보를 수집할 수 있는 우수한 ERP 및 일정 시스템이 갖춰져 있어야 한다고 말했습니다. 가공 공정.

모니터링 및 데이터 수집의 일부를 달성하려면 통합 친화적인 ERP 소프트웨어, 공작 기계 및 로봇 공학이 필요합니다. "고객이 장비를 우리 시스템과 통합하기를 원했지만 해당 장비에서 사용하는 소프트웨어 플랫폼을 사용하는 것이 거의 불가능하다는 것을 알게 된 상황이 있었습니다."라고 그는 말했습니다. "따라서 통합 프로덕션 환경을 추구하는 사람을 위한 첫 번째 조언은 모든 것이 효과적으로 통신할 수 있도록 하고 모든 사람이 교환할 데이터의 종류와 양을 명확히 하는 것입니다."

의사소통은 예전보다 더 의미가 있는 것 같습니다. ERP 시스템이 오랫동안 작업 현장의 사람으로부터 데이터를 수집하는 데 탁월했지만 이제는 로봇과 기계 컨트롤러에서도 데이터를 수집해야 합니다. 또한, 이 데이터는 사용자가 기대하게 된 유비쿼터스 작업 번호, 생산 시간 및 완료(또는 폐기) 수량을 포함할 뿐만 아니라 실시간 자재 소비, 검사 및 부품 품질 정보, 기계 및 로봇 상태, 등등.

“오늘날에는 확실히 예전보다 훨씬 더 많은 정보를 이용할 수 있으며 올바른 ERP 소프트웨어, 장비 및 통합이 제공된다면 이 모든 것이 원활하고 자동으로 수집될 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “이렇게 하면 지속적인 개선을 위한 완전히 새로운 기회가 제공되지만 더 중요한 것은 직원이 더 중요한 일에 집중할 수 있다는 것입니다. 어김없이 종종 발생하는 수동 데이터 수집에 더 이상 시간을 낭비할 필요가 없으며 사람들은 프로세스 계획 및 분석 작업을 할 수 있습니다."

모범 사례 향상

Carranco가 제안한 바와 같이, 이러한 기술은 모두 작업을 보다 효율적으로 만들고 OEE 수준을 훨씬 더 높게 만들기 때문에 자동화하려는 상점의 계획과 상관없이 추구되어야 합니다. 그리고 로봇이나 자재 취급 시스템을 구현하는 다음 단계를 수행하면 투자가 훨씬 빨리 회수될 것입니다. 이미 논의된 사전 구성된 시스템을 신경 쓰지 않거나 사용할 수 없다고 가정하면 "어떤 로봇을 구매해야 하며 어떻게 구현해야 하나요?"가 됩니다.

Dean Elkins가 추천할 수 있습니다. 오하이오주 마이애미스버그에 있는 Yaskawa America Inc.의 Motoman Robotics Division의 자재 취급 부문 리더인 Elkins는 작업장에서 머신 텐딩, 부품 디버링, 자동 조립 또는 로봇 용접과 같은 다양한 적합한 로봇 애플리케이션을 제시하는 경우가 많다고 말했습니다. 그러나 이러한 응용 분야에 적합한 장비를 찾으려면 많은 평가와 지식이 있는 사람들과의 대화가 필요합니다.

Elkins는 "자동화에 대한 투자를 정당화하는 것은 여러 요인에 따라 달라집니다. “분명히 생산량이 많을수록 자동화하는 것이 더 합리적입니다. 그러나 작업량이 가능한 한 설정 시간을 줄이기 위해 필요한 조치를 취한다면 더 적은 양의 반복 작업도 수익성이 있을 수 있습니다. 처리 요구 사항이 간단한 부품과 마찬가지로 작동 시간이 더 긴 부품도 좋은 후보입니다.”

Elkins는 대부분의 작업장에서 중소형 바닥 장착형 로봇(5-25kg의 탑재하중을 의미함)만 있으면 부품 배치를 디버링하거나, 한 상자의 브래킷을 용접하거나, 모두 밤에 집에 갔다. 그러나 그리퍼, 공작 기계에 대한 인터페이스, 프로그래밍 및 시뮬레이션 소프트웨어와 마찬가지로 일정 수준의 안전 장치가 필요합니다.

내일, 오늘

그리고 훈련을 잊지 말라고 경고했다. 자동화는 예전보다 훨씬 간단하지만 더 똑똑한 작업장 주인은 여전히 ​​교육에 추가 투자를 하고 작업장 로봇을 관리할 전담 직원을 두게 됩니다. 즉, 협동 및 힘 제한 로봇은 특히 바닥 공간이 우려되는 곳에서 상당히 인기를 얻고 있습니다. 로봇은 자가 변경 또는 퀵 체인지 그리퍼를 장착하여 유연성을 높일 수 있습니다. 비전 시스템은 종종 부품 이송 시스템을 제거하거나 최소한 단순화할 수 있으며 로봇에게 작업을 가르치는 기능은 오프라인 프로그래밍 시스템의 필요성을 줄이는 데 도움이 됩니다. Elkins는 “고려할 것이 많다. "그래서 저는 자동화에 관심이 있는 사람이라면 누구나 숙제를 하고, 질문을 하고, 평판 좋은 통합업체와 협력할 것을 권장합니다."

Acieta LLC, Waukesha, Wis.가 그러한 회사 중 하나입니다. 운영 담당 부사장인 Steve Alexander는 모든 통합자가 평등하게 만들어지는 것은 아니라고 경고합니다. "당신의 로봇 자동화 프로젝트를 구현하기 위해 당신의 작업 유형과 기술 수준에 경험이 있는 사람과 협력해야 합니다."라고 그는 말했습니다. “참고 자료를 얻고 이전 설치를 보고 작업 품질을 이해하십시오. 산업용 로봇은 10년 이상 지속되도록 설계되었으므로 셀의 다른 모든 것이 자동화된 환경에 맞게 설계되고 로봇 자체만큼 신뢰할 수 있는지 확인해야 합니다."

그렇게 하면 1~2년이 더 현실적인 기대치일 수 있지만 그렇게 하면 단 몇 개월의 투자 수익(ROI)을 얻을 수 있습니다. 물론 그 대부분은 애플리케이션에 따라 다르지만 로봇의 유형도 역할을 합니다. Elkins가 언급했듯이 협동 로봇(또는 협동로봇)은 주로 사용 편의성과 인간과 가까운 곳에서 더 안전하게 작동하기 때문에 지난 몇 년 동안 큰 인기를 얻었습니다. 그러나 외모는 속일 수 있습니다. 협동로봇은 소위 "산업용 로봇"보다 느리고 정확도가 떨어질 수 있으므로 ROI가 느려질 수 있으며 가장 친근한 협동로봇이라도 확립된 안전 절차를 따르지 않으면 사람을 해칠 수 있습니다.

이것이 Elkins와 다른 사람들이 로봇 설치에 대한 위험 평가를 강력하게 권장하는 이유입니다. 그는 또한 자동화 초보자를 위한 가장 좋은 방법은 작고 쉽게 시작하는 것이라고 제안했습니다. 그는 "프로세스를 추가하거나 복잡성을 추가하기 전에 단일 문제점을 찾아 먼저 해결하십시오."라고 말했습니다. “당신은 매장 주인, 기계 운영자, 통합을 수행하는 사람들을 포함한 모든 사람들이 더 크거나 복잡한 프로젝트로 편안하게 이동할 수 있도록 즉시 성공하기를 원합니다. 때때로 가장 큰 도전은 직원의 동의를 얻는 것입니다. 로봇이 인간을 대체할 것이라는 두려움이 항상 있기 때문에 로봇을 구현의 일부로 만드는 것이 중요합니다. 교육하고 롤아웃에 참여하게 하면 로봇이 실제로 작업을 더 쉽고 흥미롭게 만든다는 것을 알게 되면 결국 최고의 치어리더가 될 것입니다.”