COVID-19 시대의 자동화

팬데믹 상황에서 산업을 지원하는 보다 안전하고 빠르고 지능적인 솔루션

제조 자동화에 대한 오랜 추세는 당연히 COVID-19 전염병으로 가속화되었습니다. 위기가 발생한 지 약 1년이 지난 지금은 장기적인 영향에 대해 질문하기에 좋은 시기입니다. 전염병이 자동화를 새로운 영역으로 밀어 넣었습니까? 공급업체가 자동화를 보다 유연하게 만들었습니까? 구현하기 더 쉽습니까?

본질적으로 협동 로봇(코봇)은 기존 사촌보다 구현하기 쉽습니다. 협동로봇은 일상적으로 사람과 작업 공간을 공유하도록 설계되었기 때문에 보호가 필요하지 않은 경우가 많으며 상대적으로 작고 점유된 공간에 들어갈 수 있습니다(안전 위험 평가에서 확인된 경우). 미시간주 로체스터 힐스에 있는 FANUC America Corp.의 공인 시스템 통합 그룹 이사인 Dick Motley는 "설정이 더 쉽습니다. 팔을 잡고 이리저리 이끌고 있습니다. 이것은 "간단한 응용 프로그램의 설정을 정말 간단하고 직관적으로 만듭니다. 신속하게 배포할 수 있는 로봇 자동화가 있습니다." 그는 "로봇이 앉을 수 있는 그리퍼와 받침대를 위한 주변 장치 공급업체의 생태계가 성장하고 있으며 로봇의 팔 끝 도구로 가는 유틸리티를 쉽게 처리할 수 있는 다양한 조항이 있습니다."라고 덧붙였습니다.

나쁜 소식은 협동로봇이 느리다는 것입니다. Motley는 무언가와 접촉할 경우 전달되는 힘을 제한하는 센서로 제작되었지만 "고속으로 안전 표준을 충족하는 것은 매우 어렵습니다."라고 설명합니다. "접촉 감지 시스템이 얼마나 민감한지 상관없이, 정말 빠르게 움직이는 무언가가 있고 즉시 정지해야 하는 경우 물리학을 무시하려고 하기 때문입니다." 따라서 협동로봇이 자동화의 세계를 장악할 것이라고 생각할 수도 있지만(COVID-19 시대의 매출은 폭발적이었습니다) 적용 가능성에는 한계가 있습니다.

Motley는 고객의 제조 라인 끝에서 "비교적 저속 팔레타이징 작업"을 협동로봇에 적합하다고 언급했습니다. “그들은 1분에 2~4개의 제품 케이스를 만들고 있었고 믿을 수 없을 정도로 밀도가 높은 컨베이어 라인이 팔레타이징할 제품을 끝까지 공급했습니다. 그들은 정지 거리 계산과 기존 로봇 셀에 들어가는 모든 것을 사용하여 기존 로봇 구현을 수행할 물리적 공간이 없었습니다. 그들의 유일한 자동화 옵션은 협동로봇을 설치하는 것이었습니다. … 충분히 천천히 가시면 판지 상자가 다치지 않을 것입니다.”

인간을 위한 안전하고 쉬운

이것은 전통적인 로봇이 사람 가까이에서 작동할 수 없거나 설정하기가 매우 어렵다는 것을 의미하지 않습니다. 또는 느리게 움직이는 협동로봇이 날카롭거나 위험한 것을 다룰 때 보호하지 않고 작동할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 FANUC 및 기타 OEM은 "로봇의 동작 범위 또는 속도를 제한"하여 인간과의 간헐적인 상호 작용을 허용하는 시스템을 가지고 있다고 Motley는 설명했습니다. FANUC는 안전 아키텍처를 "Dual Check Safety" 또는 DCS라고 부릅니다. "아마도 작업자가 로봇이 회수할 부품이나 무언가를 로드하는 동안 로봇의 한쪽에 '금지' 영역을 설정하고 싶을 수도 있습니다. 일반적으로 라이트 커튼, 안전 매트 또는 스캐너로 강화된 로봇이 거기에 가지 못하도록 소프트웨어 제약을 활성화합니다. 하지만 사람이 해당 로딩 영역을 벗어나면 로봇이 다시 최대 속도로 돌아갈 수 있습니다.”

Motley는 또한 “DCS에 대한 조정은 FANUC의 Roboguide 오프라인 프로그래밍 환경 시뮬레이션 패키지에서 수행할 수 있습니다. 로봇에 연결된 랩톱이나 iPendant 또는 새로운 Teach Pendant 태블릿과 같은 사용자 인터페이스 장치 중 하나로 작업을 수행할 수 있습니다.” 새로운 태블릿 기반 인터페이스는 특히 사용하기 쉽다고 Motley는 말했습니다. “컴퓨터 언어에 가깝지 않은 완전히 새로운 프로그래밍 스타일입니다. 드래그 앤 드롭 아이콘 타임라인입니다.”

미시간주 브라이튼에 있는 Promess Inc.의 애플리케이션 책임자인 John Lytle은 전염병으로 인해 Electric Press 워크스테이션이 추가 기능을 수행하도록 하려는 회사의 노력이 가속화되었다고 보고했습니다. Promes는 이미 작업자의 부상을 방지하기 위해 통합 라이트 커튼을 사용하여 장치를 작고 자급식으로 만들어 생산 라인에 쉽게 장치를 추가할 수 있도록 했습니다. "그들은 좋은 부품이 되었는지 판단하는 감지 기능을 통해 조립을 자동화하고, 원하는 곳에 배치하고 공장에서 변경되는 사항에 적응할 수 있습니다." Promess는 보조 기능을 추가하고 장치가 공장의 나머지 부분과 통신할 수 있는 정보를 향상시켰습니다. 예를 들어, 두 부품을 함께 누르고 측정된 힘과 이동이 예상한 대로 이루어지고 조립이 양호한지 확인하는 것 외에도 Work Station은 치수 측정을 수행하고 해당 정보를 전달할 수도 있습니다. 따라서 별도의 측정 스테이션이 필요하지 않습니다.

이러한 측정을 수행하려면 카메라 및/또는 레이저가 필요하며 Promess는 최종 사용자가 여전히 독립형 "플러그 앤 플레이" 장치를 사용할 수 있도록 기술을 통합합니다. Lytle은 다음과 같이 설명했습니다. “우리는 최종 사용자를 위해 단순하게 만드는 데 중점을 두고 있습니다. 따라서 카메라 기술자, PLC 전문가, 높은 수준의 통합자 등이 필요한 대규모 과학 프로젝트가 아닙니다. 여기 20명으로 구성된 소프트웨어 팀이 있어 쉽게 사용할 수 있도록 매일 노력하고 있습니다. 따라서 고객이 Work Station을 받으면 이미 설정되어 있습니다. 그들은 단지 매개변수를 입력하고 있을 뿐입니다.” 그는 카메라가 부품을 측정하는 것 이상을 할 수 있다고 덧붙였습니다. 부품 오리엔테이션에도 사용할 수 있습니다. 이를 통해 팔레트의 여러 부품에서 자동으로 선택하는 것과 같이 보다 복잡한 배열이 가능합니다. Plus Promess에는 자동 부품 로드/언로드를 위한 통합 협동로봇이 있습니다. Lytle이 보기에 최종 결과는 전송 라인을 단순화하고 사회적 거리두기에 기여하는 동시에 "인터넷이나 인트라넷을 통해 공장의 다른 장비에 데이터를 전송하여 무엇에 대한 결정을 내리는 다기능 워크 스테이션"입니다. 할.”

지능적이고 유연함

ABB Robotics USA의 총책임자인 Joe Chudy에 따르면, "대규모 설비와 소규모 설비의 모든 산업이 프로세스에서 인력을 제거할 방법을 찾고 있습니다." 수요의 가장 큰 증가(대유행과 직접적으로 연관될 수 있는 증가)는 의료 제조, 포장/물류 및 식품 가공입니다. 후자의 두 가지는 일관성 없는 입력에 직면하여 극도의 속도가 필요하기 때문에 특히 까다롭습니다. Chudy가 말했듯이 "Amazon이 충분한 인력을 고용하지 못하고 충분히 빠르게 자동화할 수 없다는 것은 비밀이 아닙니다. WalMart와 그 분야의 다른 모든 사람들도 마찬가지입니다. 하지만 빠르게 집어 들고 분류해야 하는 항목의 양과 다양성으로 인해 일종의 AI(인공 지능)를 구현해야 합니다.”

Chudy는 식품 가공 산업도 큰 압박을 받고 있으며 자동화 혁신을 주도하고 있다고 말했습니다. 그는 육류 절단과 포장을 인간이 일하기에는 본질적으로 비참한 환경이라고 설명했으며, 전염병은 고통을 가중시킬 뿐입니다. 그리고 "단백질"(업계에서 해당 제품을 지칭함)은 조각마다 다릅니다. “우리는 닭의 뼈를 제거할 수 있는지 자문했습니다. 날개로 무엇을 할 수 있습니까? 그런 것들이죠.”라고 Chudy가 말했습니다.

단백질 형태의 불일치를 감안할 때 이 문제를 해결하려면 로봇 그리퍼의 방향을 지정하기 위해 스마트 카메라 시스템과 AI가 모두 필요했습니다. Chudy는 "컷을 할 때 손실되는 단백질을 제한하는 데에도 빠른 회수가 있습니다."라고 덧붙였습니다. “따라서 이 재료를 가능한 한 가깝게 자르기 위해 물칼이나 기타 기술과 함께 사용하는 비전 기술이 중요합니다. 단백질이 로봇에 어떻게 제공되는지, 비전 시스템이 어디로 가야 하는지, 어떻게 방향을 잡아야 하는지 등 모든 요소가 애플리케이션에 포함됩니다."

Chudy는 장기적으로 이러한 과제로 인한 AI의 발전이 금속 가공 세계에도 적용될 것이라고 생각합니다. 예를 들어, AI의 개선으로 인해 무작위 빈 선택 기능이 향상되고 있다고 그는 관찰했습니다. “디팔레타이징 및 일부 물류 [작업]. 획득 시간은 무작위 빈 선택에서 정말 중요합니다. 해당 부품을 얼마나 빨리 찾을 수 있습니까? 얼마나 빨리 받을 수 있나요? 물류 시장도 마찬가지다.” Chudy는 속도가 중요하다고 생각하며 부품을 선택하는 데 필요한 이미지 데이터의 처리량은 지금까지 이러한 애플리케이션을 제한했습니다. "[현재] 우리는 기술이 성장하고 더 강력해지고 유지 관리가 덜 필요해짐에 따라 이러한 응용 프로그램이 이 시장에서 번성하는 것을 보고 있습니다."라고 Chudy가 말했습니다.

그는 고정 장치가 없는 용접과 스마트 용접도 연구 중이라고 말했습니다. "카메라에 부품과 부품을 제시하면 카메라가 용접 방법, 공차, 간격 측정을 결정하고 기존의 모든 작업을 수행합니다. 프로그래머가 할 것입니다. 실험실에서는 잘 작동하지만 아직 프로덕션 환경에서는 구현하지 않았습니다.”

비전 기술은 이러한 시스템의 핵심입니다. 그리고 Chudy가 말했듯이 이전에는 비전 시스템을 설치하고 유지 관리하기 위해 전문 기술자가 필요했기 때문에 "금속 산업의 많은 사람들을 긴장하게 만들었습니다." "이제 이러한 최신 응용 프로그램은 자체 모니터링할 수 있습니다."

Motley는 또한 비전 기술을 구현하기가 더 쉬워진 엄청난 조력자라고 말했습니다. “로봇에게 환경에 적응할 수 있는 눈을 주면 애플리케이션 설정 비용 절감, 전환 시간 단축, 부품 교체 감소, 유연성 향상, 신뢰성 향상 등의 측면에서 모든 것이 가능합니다. 공정검사” 그는 3DV라고 하는 FANUC의 새로운 3D 비전 기술이 “로봇의 EOL(end-of-arm tooling)에 쉽게 구축할 수 있는 다목적 소형 센서를 제공합니다. 로봇은 고정된 센서가 여전히 자리를 차지하고 있지만 말 그대로 고정된 센서가 아니라 눈을 가지고 돌아다닙니다.” 그리고 3D 포인트 클라우드는 평면 2D 이미지보다 훨씬 더 많은 정보를 로봇에 제공합니다. 앞에 있는 것에 대한 더 많은 정보가 있으면 "로봇의 제어가 다음에 할 일을 더 잘 결정할 수 있습니다."

금속 제조

포장 및 단백질 처리는 일반적인 금속 가공 작업과 많이 다릅니다. 따라서 오하이오주 웨스트 체스터에 있는 Fastems LLC의 사장인 Dave Suica는 그리퍼 기술이 변화하고 있다고 설명했습니다. “서보 제어 그리퍼를 사용하기 시작했습니다. 변형이 가능한 부분이 많습니다. 일반 파워 그리퍼는 부품을 들어올리기 위해 마찰 계수를 극복하는 데 필요한 것보다 더 많은 힘을 가할 수 있습니다. 서보 제어를 사용하면 위치로 이동한 다음 적용되는 압력에 대한 재정의가 있습니다.” 더 일반적으로 Suica는 사람들이 작업을 전환하기 위해 수동으로 그리퍼를 변경할 필요가 없는 "고급" 자동화를 지향하는 경향이 있다고 말했습니다. "스마트 자동화 및 자동 그리퍼 변경, PLC와 비교하여 컴퓨터 제어를 사용하여 동적으로 만들 수 있습니다. 사람 없이 파트 A에서 파트 B, 파트 C로 전환할 수 있습니다. 72시간 동안 자율적으로 실행되는 시스템이 있습니다.”

Fastems는 대형 FMS(Flexible Manufacturing System)로 가장 잘 알려져 있지만 전체 범위의 로봇 및 팔레트 처리 구성을 처리합니다. Suica는 팬데믹으로 인해 일부 회사가 특정 제품을 신속하게 재구매하기 위해 단일 기계를 구매하고 자동화하게 되었다고 말했습니다. 그러나 Fastems가 대형 FMS를 제공하든 단일 기계용 로봇을 제공하든지 간에 Suica는 "여전히 전체 제조 관리 소프트웨어 라인을 보유하고 있습니다."라고 말했습니다. “아직 일정이 있다. 여전히 다른 시간에 다른 부품을 실행할 수 있는 능력이 있습니다.” Fastems는 예측 및 동적 스케줄링을 위해 회사의 ERP 시스템과 통합할 수 있다는 점을 자랑스럽게 생각합니다. "따라서 ERP 시스템이 요구 사항을 변경하면 어떤 부품이 언제 만들어지는지 순서를 자동으로 변경하므로 재고를 구축하지 않고도 흐름을 유지할 수 있습니다."

포장 및 조립 문제로 돌아가서 Motley는 FANUC의 자동차 뿌리가 이를 잘 수행했다고 말했습니다. “도장을 하기 전에 차체를 밀봉하기 위해 실런트 비드를 분배하는 우리의 능력과 이를 로봇 모션과 매우 밀접하게 조정하여 빠르게 갈 때 실런트 비드에 얇은 부분이 생기지 않도록 … 모퉁이를 천천히 돌면 크고 두꺼운 더미가 생기지 않습니다...” 조립 작업에서 접착제를 분배할 수 있는 데 직접 기여했습니다.

리모컨이 HTML5로 이동

대유행으로 인한 자동화 및 사회적 거리두기의 증가는 원격 모니터링 기능의 필요성을 강조했습니다. 원격 모니터링은 새로운 것이 아니며 거의 모든 제어, 자동화 및 기계 제조업체에서 이러한 솔루션을 제공합니다. 그러나 미국 일리노이주 Elk Grove Village에 있는 Fagor Automation–USA는 최근 HTML5 기반 제어 아키텍처의 출시를 가속화하여 한 단계 더 나아갔습니다. 북미 Harsh Bibra의 총괄 관리자가 설명했듯이 HTML5는 브라우저 기반일 뿐만 아니라 "여러 브라우저에서 일관됩니다. 한 사람이 iPhone을 사용 중일 수 있습니다. 다른 사람은 Google 기기를 가지고 있을 수 있습니다. 제3자가 노트북에서 Windows 10을 사용할 수 있습니다. 시스템에 HTML5 기반 인터페이스가 있으면 모두 비슷한 방식으로 동일한 것을 볼 수 있습니다. HTML5는 기계 플랫폼을 독립적으로 만듭니다.”

HTML5는 지리적 위치와 함께 비즈니스 인텔리전스에 대한 더 나은 모바일 액세스도 제공한다고 Bibra는 말했습니다. 그는 지리적 위치를 사용하면 특정 위치에 있는 장치에 대한 원격 연결을 제한하여 보안을 향상시킬 수 있다고 지적했습니다. 예를 들어 직원의 집에 대한 원격 연결을 제한할 수 있지만 다른 곳은 제한할 수 있어 직원이 전화를 분실한 경우 액세스를 방지할 수 있습니다. 또한 Bibra는 "HTML5는 제한이 없습니다. 당신이 작성하는 논리의 힘이나 당신이 만드는 인간-기계 인터페이스의 힘에 따라 반대편에 있는 사람이 무엇이든 접근할 수 있다는 의미에서 N번째 자유도를 제공할 수 있습니다.” 즉, 원격 연결을 통해 활동을 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 사이클 시작 또는 사이클 중지와 같은 기계 명령을 입력할 수도 있습니다. 즉, 원격 제어는 사회적 거리두기의 궁극입니다.