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[전문가 칼럼] 스마트공장을 위한 현장의 로봇 적용 엔지니어링(1)

입력 : 2020.10.27 15:22

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[헬로티]


1988년 창원 전투기 공장 설계팀에서 서울에 있는 자동화사업본부로 발령받았다. 그 당시는 본사임에도 견적서는 타이프를 치고 있었다. 물론 얼마 지나서 PC가 들어오고서는 견적제안서용 타이프는 고물이 되었지만 말이다. 대기업 본사인데도 제도판은 1992년까지 사용하고 있었다.


일부 선배들은 전체 자동화 시스템 그림을 봐야 하는데, CAD에서는 그 느낌과 영감을 얻을 수 없어서 제도판을 선호하기도 했었는데, 가끔 16층 바닥이 흔들려서 설계가 쉽지는 않았었다.


영감을 못 얻는다는 말이 틀린 말은 아니었다. 여러 로봇 사양과 컨베이어 및 특수 전용 자동화 머신을 이것저것 설계하려면 화가가 도화지를 쳐다보듯 물류서부터 여러 구상을 하여야 하는데, CAD는 무언가 이미 정해진 것을 옮기는 듯한 느낌이었다. 즉, 엔지니어링을 하는데 있어서 전체 그림이 안 떠오른다는 것이었다.


당시 대기업들이 모두 자동화 사업에 경쟁적으로 참여하여 로봇, 무인운반차(AVG : Automated Guided Vehicle), 무인창고(AS/RS : Automated Storage/Retrieval System), 물류센터, Hanger rail system, Linear motor system, PLC(Programmable Logic Controller), 인버터, 특수 컨베이어 등 부문에서 치열한 경쟁과 신사업 아이템을 추진하였는데, 불행히도 주력 기업들이 아니다 보니 글로벌 시장 속으로 진입하는 데는 실패하여 결국은 사라지고 분사하여 독립하게 되었다.


그 후, 민관합동 스마트공장 추진단 활동을 하면서 IT 코칭과 심사로 전국을 다니게 되었다. 30여년이 흘렀으니 자동화 산업 부문에서 많이 발전하였을 거라고 믿었건만 결과는 매우 충격적이고 실망하게 되었다. 장비의 대부분이 야스가와, 가와사끼, 나찌, 파낙 등등 외국산이었다.


수년 전, 정부 관계자도 놀라서 심지어 필자에게 국산 보급률을 물어볼 정도이었다. 청와대에 초청 받아 증언하는 자리에서도 비서관들은 화가 많이 나 있었다.


로봇 개발을 위한 그 많은 국민의 세금은 다 어디로 간 것일까? 로봇을 주력으로 하는 기업들이 없다 보니, 글로벌은 커녕 국내 시장에서도 모두 적자여서 성장 동력이 아예 없어졌다고 보아야 했다.


다행히도 정부와 기관들이 뒤늦게나마 “민관합동 스마트공장”을 추진하면서 수년 사이에 흑자로 돌아서고 다양한 모델과 타입이 나왔지만, 그래도 아직 전 세계 로봇 시장 규모 관점에서는 정말 미약한 매출들이라서 안타까울 뿐이다.


로봇 개발과 시장 개척은 전문기업에 맡기고 필자는 현장에 로봇을 적용할 때 유의할 점 등과 생각지 못한 기대 이상의 효과들을 얘기해 볼까 한다.


BMT(벤치마킹)를 통해 눈으로 그 효과를 확인하고 투자를 결정했던 대부분의 중소기업 경영자들에게 현재는 자동화 공정을 적용한 것이 기업비밀이기에 요새는 거의 BMT가 불가능하다고 보면, 이번 이야기가 도움이 되기를 기대한다.



사상 및 검사 공정 협업로봇을 통한 생산성 140% 향상과 높은 품질 효과


1년 전, 경기도에 있는 다이캐스팅 주조 업종의 한 업체에서 로봇 자동화를 위한 엔지니어링 코칭 지원 요청이 있었다. 규모가 꽤 되는 기업이었는데, 이미 산업용 로봇으로 사상 공정을 적용하고 있었다. 이 기업의 지원 요청 사항은 협업로봇으로 사상을 할 수 있느냐는 것과 전후 공정자동화에 대한 물류 관점의 코칭이었다.


물론, 필자는 로봇 자동화가 왜 스마트 공장과 우리나라에서 중요한 것인지 교육부터 시작하였다. 그리고 그것은 단순히 인건비 절감 차원을 넘어선 사업 경쟁력 강화와 매출 확대로 이어지고 고용 창출이라는 결과를 가져와야 함을 강조하며 사람들의 생각부터 공감대를 형성해 갔다.


이 기업의 특징은, CEO가 아주 적극적으로 참여하며 경청하였고 구체적인 관심과 TFT를 조직하여 힘껏 일할 수 있도록 분위기를 만들어 주었다. 무엇보다도 공부를 상당히 열심히 하였다.


공장장 전무가 있었는데, TFT팀장으로서 바쁜 와중에도 월 1회 하는 활동에 매번 참여하였고 정부 로봇산업진흥기관 지원을 받기 위한 준비와 연습을 부끄러워하지 않고 젊은 사원들과 함께 하였다. 상당히 실질적인 일을 하는 전문 경영자였다.


생산기술팀에 차장이 있었는데, 실무에 착실하고 UGNX CAD에서 시뮬레이션까지 실력을 갖춘 뛰어난 기술과 훌륭한 인재였다. 이 차장이 중심이 되어 관련 부서의 생산과 품질 등 모든 부서가 참여하여 전후 공정을 포함한 엔지니어링에 열정이 있었다.


약 반년을 준비한 후, 정부의 로봇산업진흥 심사에 합격하여 지원을 받으며, 또 반년 동안 사상 공정에 로봇 자동화 시스템을 적용한 결과는 매우 놀라웠다.


사상을 위한 협업로봇들과 전후 자동화를 위한 직교좌표 로봇 및 검사 자동화 시스템을 구축한 결과는,


• 외국인 근로자 10여명 인건비 절감

• 생산성은 140% 향상

• 품질은 매우 높은 정밀도를 잡을 수 있었다.


1년 안에 투자비 회수가 가능했지만, 더욱 놀라운 성과는 매우 높은 품질 정밀도였다. 이것은 협업로봇만이 가능한 정밀도였다는 것을 도전해 보기 전에는 몰랐던 기대 밖의 성과였다. 이렇게 로봇 자동화를 착실히 준비하고 큰 성과를 획득한 기업은 반드시 2단계를 추진한다.


이 기업은 향후, 패킹 포장 팔레타이징 자동창고 시스템 등 후공정까지 일관화 된 로봇 자동화 시스템을 구현할 예정이다. 물론, 사전에 이전처럼 엔지니어링을 성공 확률을 높여야 하는 것은 당연하다.



프레스 취출 및 검사 공정 산업용 로봇 : 90% 생산성 향상 파격적 효과


70~80세대들은 우리나라 경제 성장의 핵심인 제조업을 이끄신 주역들이다. 이분들이 퇴역하거나 폐업할 수도 있고 다행히도 2세들이 사업을 이어가는 경우도 있지만, 아직도 현업에서 활동하는 분들도 있다.


글로벌 경제 경쟁 속에서 “스마트공장”이나 “로봇 자동화 시스템” 등 머리 아픈 것을 포기하고 2세도 없어서 폐업하는 분도 있지만, 사업가로서 중국과의 원가와 품질 경쟁을 위해서 또는 글로벌 시대 가치 변화에 대응하기 위해서 로봇 자동화 시스템을 도입한 의지의 한국인다운 사업가도 있다.


대구에 위치한 이 기업은 CEO가 놀라운 시대 가치 변화 를 감지하고 과감하게 투자한 경우이다.


이 기업의 특징은, CEO가 사업가로서 보았을 때, 현재는 중국과의 스케일 전쟁이라고 주장하며 새로운 곳 일만여 평에 과감히 새 공장을 지었다.


프레스 설비를 50여대 새로 구입하고 로봇을 산업용 40여대 구축하였다. 다양한 형대로 흐르는 부품을 로봇이 위치를 감지하여 검사 자동화 로봇을 적용하였다.


프레스 공정 이지만, 여러 가지 발생할 수 있는 상황을 대비하였고 로봇 자동화 시스템을 도입하면서 특허도 몇 개 내었다고 한다.


프레스 공정 취출과 검사 자동화를 위한 산업용 로봇 자동화 시스템을 구축한 결과는 동일한 CAPA인데, 1공장은 외국인 근로자 50여명인데 비해 신공장은 우리 젊은이 5명뿐이다. 또 품질 및 안전사고를 예방할 수 있었으며, 생산성은 190% 향상되었다.


가장 놀라운 것은 대구 달성군에 위치하여 30분 정도 되는 거리임에도 로봇을 운영할 수 있는 젊은이들이 과연 올까 우려 했었는데, 우리 자랑스러운 스마트 젊은 세대들은 그러한 스마트 직업을 좋아하고 재미있게 일을 한다는 것이다.


CEO도 우려했었지만, 과연 왜 우리 젊은이들은 먼 현장에도 출근하는 것일까? 거기에는 “Robot Operator”, 즉 미래 전문직이라는 희망이 있기 때문이다. 


스마트 JOB에 젊은 인재들이 모인다


이 나쁜 코로나로 인해 요새는 현장을 다니면서도 마음이 참 아프다. 올 봄만 하여도 글로벌 경제 위축과 무역 위축으로 제조업을 걱정하였는데, 요새는 전통적 서비스 업종에 종사하는 분들이 참 걱정이다.


그러나 우리가 누구이던가! 4대 강국에 둘러싸여 태어날 때부터 스마트하게 절박한 마음으로 살아온 강인한 국민 아니던가! 어느 국민 가수께서 말씀하셨듯이 왕이나 대통령이 아닌 국민이 스마트한 나라이다.


어느 OECD 국가보다도 수출로 먹고사는 나라이기에 제조업이 당연히 잘 되어서 서비스 업종도 덩달아 잘 되기를 바라고 한편으로는 젊은이들 중심으로 디지털 전환(Digital Transformation)을 반드시 모든 비즈니스에 접목시키기를 희망한다.


아울러, 자랑스러운 우리 젊은이들은 스마트한 JOB 환경을 만들어 주면 멀고 산 정상에 공장에 있더라도 희망을 만들기 위해 찾아온다는 것이다.


한 가지, 시니어 경영자들에게 부탁할 것은 배고픈 시대가 지나 지식이 배고픈 것이므로 “인격적 존중”을 반드시 젊은 세대에게 함께 제공하자는 것이다.


김명섭 전문위원, 자동차부품산업진흥재단

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