산업 자동화 기술은 지난 2년 간 혁신을 통해 큰 도약을 이루었다. 전문가들은 산업 자동화가 2027년까지 3,000억 달러가 넘는 매출을 올릴 것으로 전망하고, 이들 성장의 상당 부분은 미량 원소의 미량 검출과 같은 기술 발전에서 기인한다고 보았다.

 

자동차, 전자, 의료 및 가정용 제품과 같이 대부분 엄격한 안전 및 품질 규정을 적용받는 다양한 산업 전반에 걸쳐 생산이 크게 증가하고 있으며 로봇공학, 산업용 사물인터넷(IIoT), 인공지능(AI) 및 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)의 통합은 이러한 거대한 도약을 가능하게 한다.

 

이 글에서는 산업 자동화 기술의 혁신이 다양한 제조 시나리오에서 어떻게 활용돼 사이클 주기를 단축하고 일관된 제품 품질을 제공하면서 작업자에 미치는 위험을 완화하는 데 기여하는지 살펴본다.

 

 

산업 자동화 유형

 

산업 자동화는 제조 환경에서 기계를 사용하여 반복 작업을 수행하는 것을 말한다. 여기에는 무거운 물건을 들어 올리거나 위험한 물질의 취급 또는 극한 온도에서의 작업 등 작업자에게 위험을 초래할 수 있는 업무가 포함될 수 있다.

 

작업을 완료하기 위해 공정이 자동화되면 결합된 산업 자동화 기술이 로직과 프로그래밍을 사용하여 거의 인간의 개입 없이 기계와 로봇이 더 빠르고 효율적으로 작업을 수행하도록 유도한다. 다음으로 다양한 제조 시나리오에 배치되는 산업 자동화 기술을 알아본다.

 

1. 로봇 공정 자동화

로봇 공정 자동화는 가장 일반적인 컴퓨터 기반 작업과 공정 자동화에 중점을 둔다. 로봇 공정 자동화는 컴퓨터 비전과 기계 학습을 결합하여 인간 작업자에게 단조로울 수 있는 반복적인 대량 작업을 자동화한다. 직원은 이러한 로봇 공정을 통해 사전 정의된 일련의 규칙이나 신호로 구성되어 있지 않아 로봇이 따라하거나 처리할 수 없는 보다 동적인 업무에 집중할 수 있다.

 

2. 고정 자동화

하드 또는 고정 자동화는 빠른 회전율이 필요한 반복 생산에 시행된다. 고정 자동화 생산 시설에서 모든 생산 장비는 제품 양식이 변화하면 이를 수용하기 위해 재프로그래밍하고 이동해야 한다. 모든 것을 제자리에 고정하는 것의 장점은 제품을 매우 빠르게 생산할 수 있어 사람의 많은 개입 없이 비용 효율적이고 일관된 제품을 유지할 수 있다는 것이다.

 

3. 프로그래머블 자동화

프로그래머블 자동화는 다양한 맞춤 생산을 적용할 수 있는 경우에 사용된다. 각 생산 뱃치 실행은 장비를 얼마나 재프로그래밍 하느냐에 따라 서로 약간 다르거나 크게 차이 날 수 있다. 수치 제어 기계는 프로그래머블 자동화의 좋은 예이다. 공작 기계는 작업자가 선택할 수 있는 프로그래밍 된 다양한 제품 양식이 포함된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어된다. 가장 간단한 실행에서 작업자는 제품 양식과 생산 실행 기간을 선택할 수 있다.

 

4. 소프트 자동화

소프트 자동화는 내재된 유연성으로 소비자의 요구나 수요에 따라 생산 실행을 빠르고 쉽게 변경할 수 있다. 소프트 자동화 기계는 중소 규모의 생산 실행에 적합한 맞춤형 제품을 생산하도록 컴퓨터 인터페이스를 통해 프로그래밍 된다. 유연한 소프트 자동화는 장비나 기타 하드웨어를 변경하는 대신 컴퓨터 재프로그래밍을 통해 변경하므로 실행 사이의 가동 중단 시간을 줄일 수 있다.

 

일관되고 신뢰할 수 있으며 안전한 산업 자동화

 

일관된 제품 품질은 산업 자동화가 제공할 수 있는 중요한 이점의 하나이다. 로봇이나 기계는 정밀하게 반복 작업을 수행하면서 동일한 품질 결과를 제공할 수 있다. 또한, 정기적으로 장비 모니터링과 검사를 수행하고 예측적인 유지보수 전략을 갖춘 자동화 공장은 생산 가동 중단 시간 감소, 생산성 향상, 제품 사이클 주기 단축, 사고 위험 감소 등 많은 이점을 얻을 수 있다. 이러한 유지보수 조치를 구현함으로써 공장 작업자는 자유롭게 품질 검사를 수행하여 모든 것이 원활하게 작동하는지 확인할 수 있다. 그러나 이러한 수준의 산업 자동화는 올바로 작동하는 많은 상호연결에 의존한다.

 

TE 커넥티비티의 AMPMODU 1.0mm 및 2.00mm 센터라인 인터커넥트 시스템(그림 1)은 가장 혹독한 충격 및 진동 환경에서도 신뢰할 수 있고 안전한 전기 연결을 구현하는 듀얼 빔 접점 설계를 제공한다. 이 커넥터는 PLC, 제어 패널, 로봇, 계측 및 테스트 장비를 포함하여 여러 산업 애플리케이션에 매우 적합하다.

 

 

인더스트리4.0 협동로봇(코봇)은 정의된 공간 내에서 작업자와 나란히 일하도록 설계된다. 코봇은 매번 동일한 방식으로 재료를 절단, 배치 또는 처리해야 하는 생산 공정의 일부에 요구되는 반복적인 동작의 부담을 제거함으로써 작업자를 지원할 수 있다. 로봇과 인간이 생산 과정에서 동시에 작업하는 이러한 수준의 공장 운영은 작업자의 근육과 골격 문제를 예방하는 데 도움을 준다.

 

코봇은 로봇이 협동작업 중일 때 작업자에게 전달하는 시각적 표시를 갖춰야 한다. 코봇은 또한 작업자의 안전을 보장하기 위해 능동적인 속도 및 분리 모니터링, 전력 및 힘 제한 기능을 갖추고 있어야 한다. 이러한 수준의 안전한 작업 공간을 설계하려면 엔지니어는 견고하고 신뢰할 수 있을 뿐 아니라 작은 크기에 설계 유연성을 제공하는 인터커넥트를 필요로 한다.

 

TE 커넥티비티 D-2970 다이나믹 시리즈 PCB 커넥터(그림 2)는 이 모든 것과 그 이상을 제공한다. 이 커넥터에는 안전한 암수형 체결을 보장하기 위해 한 쌍이 맞게 체결되면 소리와 촉각으로 피드백을 주는 중앙 잠금 레버가 있으며 더 적은 힘으로 삽입할 수 있어 사용자가 손가락 끝을 다치지 않으면서 와이어를 해제할 수 있다. IP20 ‘finger-safe’ 하우징은 또한 조작자가 실수로 전기가 통하는 부품에 접촉하는 것을 방지한다. 이 커넥터는 대부분의 산업 자동화 애플리케이션을 지원하도록 설계되었다.

 

 

결론

 

IIoT, 로봇 및 AI의 통합과 같은 산업 자동화 기술의 최근 발전은 광범위한 수직 시장에서 제조업 부문의 생산량을 크게 증가시켜 제조 회사에 수십억 달러의 매출을 발생시키고 있다. 이러한 산업 자동화 향상의 융합은 생산 가동 시간을 증가시키고 제품 품질을 향상시키며 작업자 안전을 증대시킨다. 또한, 이러한 융합은 제조 회사에게 제품 품질에 영향을 미치지 않으면서 소규모 생산 실행을 활용할 수 있는 유연성을 제공한다.

 

오늘날 일관되고 신뢰할 수 있으며 안전한 산업 자동화는 수요에 맞춰 고품질 제품을 생산함으로써 행복한 고객을 만든다.

 

크리스티나 우나루트, 마우저 일렉트로닉스