생산 효율성 향상: 셋업 자동화와 반복 스트레스 제거로 제조 경쟁력 강화

작업장의 생산 출력을 높일 새로운 방법을 찾고 계신가요? 자동화는 승수 효과를 낼 수 있습니다. 또한 가장 경험 많고 야심 찬 기계공들의 시간을 멘토링, 새 시스템 학습, 기계 프로그래밍 기술 향상에 쓸 수 있게 해줍니다. 보험료 인하에도 도움이 될 수 있습니다.

작업장에서 많은 기능을 자동화하는 사용 사례는 대규모 자동차 공장이나 기타 대량 제조 시설과 매우 다릅니다. 하지만 자동화는 할 수 있습니다 모든 규모의 숍에서 반복 가능하고 시간을 잡아먹는 작업을 단순화하는 긍정적이고 생산적인 결과를 가져옵니다.

로봇과 코봇의 올바른 적용 사례는 무엇인가요? 어떤 기술이 품질 검사를 공정에 더 가깝게 이동시킬 수 있나요? 숍 오너와 제조 운영 관리자는 어디에 집중해야 할까요?

우리는 오늘날 제조업체들이 자동화로 성공하는 몇 가지 방법과 변화를 계획할 때 알아야 할 사항을 탐구합니다.

제조 자동화: 작업자에게 시간을 돌려주고 숍의 경쟁력 유지

제조업의 인재 부족은 현실입니다. 오늘날 제조 용량 수요는 노동 공급보다 크며, 증가할 것으로 예상됩니다. 2018년 딜로이트와 제조연구소 연구에 따르면 기술 격차로 인해 2028년까지 약 240만 개 일자리가 채워지지 않을 수 있으며, 잠재적 경제적 영향은 2조 5천억 달러에 달합니다.

"나아지지 않고 있습니다."라고 킬고어 매뉴팩처링의 오너 존 힉스는 한 기사에서 그의 회사가 겪은 기술 격차에 대해 설명합니다.

작업장은 더 크고 경험 많고 비싼 인재를 두고 대형 기계 가공소와 경쟁하기 어려울 수 있습니다. 하지만 이론적으로 자동화는 가장 기계적이고 수동적인 작업을 줄여 기술 부족의 영향을 완화하고, 가능한 곳에서는 기계-대-사람 비율을 높일 수 있습니다.

로봇 하나는 종종 여러 기계를 돌볼 수 있습니다. 어떤 경우에는 단일 운영자가 여러 로봇을 돌볼 수 있고, 각 로봇이 한 번에 여러 기계를 처리할 수 있습니다.

"그 덕분에 운영자는 디버링, 조립, 품질 검사에 더 많은 시간을 쓸 수 있는 2차 작업을 수행할 수 있습니다."라고 자동화 통합업체 아시에타(Acieta)의 운영 부사장 스티브 알렉산더는 SME 기사 "작업장 자동화? 당연하죠!"에서 설명합니다.

영상: 어거스틴 다이 & 몰드가 자동화로 공정을 보강하고 기술 격차를 관리하는 방법을 확인하세요.

작업장 자동화의 최고 사용 사례: 체인지오버

자동화가 되는 마법의 지팡이는 없습니다. 자동화 시스템 관리에는 다른 소프트웨어, 센서, 안전 등 새롭고 다양한 기술도 필요합니다. 종종 자동화의 가장 효과적인 사용은 작업 전후의 체인지오버와 셋업 활동에 집중하는 것입니다.

"작업장 니즈에 가장 적합한 자동화는 빠르고 쉬운 셋업을 강조하고 작업 체인지오버 시간을 15분 이하로 줄일 뿐만 아니라, 특히 체인지오버 작업에서 한 유형의 기계에서 다른 유형으로 사용하기에 적응 가능해야 합니다."라고 프로덕션 머시닝의 편집장 크리스 펠릭스는 "작업장 자동화: 빠르고, 단순하고, 민첩하게" 기사에서 씁니다.

경험 많은 기계공들은 체인지오버와 블랭크 로딩에 들이는 시간을 줄이고, 대형 작업 완료와 정밀 제조 문제 해결에 더 많은 시간을 집중할 수 있게 되어 고마워할 수 있습니다.

2018년, 킬고어 매뉴팩처링의 힉스는 하루 8시간 무인 가동하는 자동화 제조 셀을 사용하여 매주 플랜지 부품 3,500개를 출하했지만, 그것은 단일 부품에만 해당했습니다. 더 자동화되고 선임 기계공의 시간을 확보하기 위해, 힉스는 로드 어시스트 기계를 추가했습니다.

로드 시스템은 로봇 팔을 턴테이블에 연결하여 단일 워크로딩 유닛 내에서 공작물을 스테이징할 수 있게 하며, 이는 모든 CNC 선반이나 밀링 기계 옆에 배치되고 재배치될 수 있습니다.

힉스는 자동화 증가가 미친 영향을 다음과 같이 설명합니다:

• 기존 고객 기반에서 더 많은 작업 수주.
• 비좁은 현장에서 중요한 공간 절약.
• 기계공들이 품질 검사에 더 많은 시간을 쓸 수 있어 부품 품질 향상.

더 예측 가능한 기계 스케줄링 덕분에 경쟁 입찰에서 더 많은 사업을 수주할 수 있게 되었습니다.

제조 자동화 접근법: 부품 볼륨이 중요합니다

부품 볼륨이 엄청나게 다양한 환경에서도 자동화가 작동할까요? 가능하다고 SME의 에드 싱코라는 주장합니다.

체인지오버가 일주일에 몇 번 일어나는 중량 생산 환경을 상상해 보세요. "적절한 계획으로 셀을 유인 근무 교대에 체인지오버할 수 있어, 다음 교대에서 상당한 무인 생산이 가능합니다."라고 메소드 머신 툴스의 자동화 매니저 존 루시어는 SME 기사에서 설명합니다.

SME는 로봇의 필요 속도가 "생산되는 부품의 가공 사이클 타임에 달려 있다. 사이클 타임이 짧을수록 로봇은 더 빨라야 하고, 한 로봇이 여러 기계를 지원할 가능성은 낮아진다."고 말합니다.

하지만 낮은 볼륨의 숍도 자동화의 좋은 후보가 될 수 있다고 루시어는 설명합니다.

"가장 중요한 고려사항은 체인지오버 시간을 줄이거나 셋업 시간을 완전히 제거하는 것입니다. 사람들은 사이클 타임과 로드/언로드 시간에 매몰되지만, 볼륨이 너무 낮아 시간의 절반을 체인지오버에 쓴다면, 사이클 타임을 희생하더라도 체인지오버 시간을 공격하는 것이 합리적일 수 있습니다."라고 루시어는 말합니다.

셋업은 자동화로 본질적으로 제거될 수 있습니다. 로봇은 자신의 엔드 이펙터 툴링과 기계의 워크홀딩을 변경하거나 캐러셀에서 팔레트를 로드하도록 프로그래밍될 수 있습니다. "생산되는 부품에 관계없이 로봇 툴링을 변경하거나 다른 부품에 대한 다른 로드/언로드 움직임을 프로그래밍할 필요가 없습니다."

워크홀딩, 게이징, 사이클 타임, 엔드 이펙터 툴링, 무인 공정, 라이트아웃 머시닝 등 평가해야 할 다른 중요한 툴링, 클램핑, 부품 안정성 영역도 많이 있습니다.

자동화와 워크홀딩

"공작물이 척이나 고정구에서 위치를 잡아야 하거나, 첫 번째 작업에서 생성된 형상을 기반으로 2차 작업에서 정렬되어야 한다면, 비전 시스템이나 터치 프로브가 작업을 완료하는 데 필요할 수 있습니다."라고 펠릭스는 씁니다. "워크홀딩 솔루션은 로딩 및 언로딩 시 엔드 이펙터 툴링과 클램프 사이의 적절한 클리어런스를 허용하도록 설계되어야 합니다."

자동화와 게이징

"비자동화 공정에서 운영자가 가공 중이나 후에 공작물을 측정해야 한다면, 게이징 공정 자동화를 고려해야 합니다."라고 펠릭스는 설명합니다. "터치 프로브, 주기적 아티팩트 캘리브레이션, 사후 공정 게이지 또는 3차원 측정기 사용 등 여러 공정 내 또는 공정 후 옵션이 있습니다."

자동화와 사이클 타임

공정 자동화를 고려할 때, "사이클 타임은 완성된 공작물에 대한 큐 테이블과 인피드/아웃피드 컨베이어의 용량/크기를 결정합니다."라고 펠릭스는 씁니다.

사이클 타임은 로봇/자동화에 필요한 작업의 조정에서 순서가 정해져야 합니다. "게이지 로딩, 측정 기계 조정, 세척 스테이션 또는 턴오버 스테이션" 또는 팔레트 관리 등.

자동화를 통한 작업장 안전 및 작업자 건강 개선

작업자 건강과 현장 안전은 제조업체가 자동화에 투자하는 주된 이유는 아니지만, 수혜자입니다. 수근관 증후군은 제조업에서 드문 일이 아닙니다.

"선반 척에 부품을 넣는 것처럼 단순한 일이 하루에 수백 번 반복되면 운영자에게 반복 스트레스 부상으로 빠르게 이어질 수 있습니다. 근무 손실과 클레임으로 인해 이 부상은 기업에 매년 수십억 달러의 비용을 초래합니다."라고 알렉산더는 설명합니다.

자동화가 위험한 작업을 개선하거나 제거하고 안전하지 않은 환경을 줄이는 데 도움이 된 제조 작업의 몇 가지 영역이 있습니다. 하나는 무거운 물체 들어 올리기 및 이동입니다. 다른 하나는 화학 물질, 미립자, 극한 온도에 대한 근접 노출입니다. 이는 시그램과 제너럴 밀스의 전 플랜트 슈퍼바이저이자 시스템 엔지니어인 짐 비노스키가 포브스 기사에서 설명합니다.

"허리 부상은 제조 작업에서 가장 흔한 것 중 하나이며, 이러한 활동이 주요 원인입니다. 자동화 솔루션에는 로봇 픽앤플레이스 시스템, 자동 팔레타이저, 진공 호이스트 시스템 등이 포함됩니다."라고 비노스키는 씁니다.

"오늘날 작업자가 50파운드 이상을 드는 것은 드물며, 반복적인 들기에서는 그조차도 점점 더 드물어지고 있습니다."

귀사의 숍은 어느 정도까지 자동화되었나요? 금속 가공 포럼에서 이야기해 보세요.

자동화 설문조사

자동화를 유리하게 활용하는 데 어떤 장애물이 있나요?