로봇 용접

협동 로봇은 부품을 이동하지 않고도 용접할 수 있습니다. 용접 포지셔너가 필요한 부품은 기존 로봇에 더 적합합니다. 이미지 출처: Asieta Inc. LLC
지난 10년 동안 자동화에 대한 업계의 관점은 극적으로 변했습니다. 소규모 공장 관리자들에게 당시 로봇 기술에 대해 물어보면, 아마도 자동화 역량이 충분하지 않았다고 대답할 것입니다. 여러분 중 일부는 과거에 안 좋은 경험을 했을 수도 있는데, 아마도 구석에 방치된 로봇을 떠올릴 것입니다. 대규모 용접 작업에서 한때는 로봇이 완벽하게 들어맞았지만, 그 이후로는 제대로 된 로봇이 되지 못했을 수도 있습니다.
오늘날 제조업체들은 예측 불가능한 미래에 대비하기 위해 자동화에 투자하고 있습니다. 네, 10년 전 구석에 로봇을 두고 있던 매장 관리자에게는 직관에 어긋나는 것처럼 보일 수 있습니다. 주문은 왔다 갔다 합니다. 지금 중요한 작업을 자동화하는 데 투자한다면, 그 작업이 사라지면 어떻게 될까요? 지금은 용접공을 구할 수 없다고들 합니다. 자동화하지 않으면 성장할 수 없습니다.
이러한 성장과 전반적인 제조 환경을 어떻게 더 예측 가능하게 만들 수 있을까요? 첫째, 직원들에게 초점을 맞춰야 합니다. 직원들이 자동화에 대해 얼마나 알고 있는지, 어떤 근무 방식을 선호하는지, 그리고 자신의 경력을 통해 무엇을 얻고 싶어하는지 파악해야 합니다.
이 모든 것이 다음 단계로 이어집니다. 바로 사고방식의 변화입니다. 맞춤형 또는 계약 금속 제작업체에서 일한다면 사이클 타임을 단축하고 싶지 않을 것입니다. 다양한 제품을 다루기 때문에 용접 로봇이 몇 초 만에 작업을 완료한다고 해서 큰 영향을 미치는 것은 아닙니다(물론 경우에 따라서는 영향을 미칠 수도 있습니다). 잘 설계된 자동화 셀은 안정적이고 예측 가능하게 작동합니다. 이러한 특징은 회사의 성장과 번영 방식을 바꿀 것입니다.
자동화를 모색하는 제조업체들은 종종 노동력 부족을 언급합니다. 더 많은 사람들이 기술을 배울 수 있다면 자동화에 의존할 필요가 없을 수도 있다고 그들은 말합니다. 숙련도가 낮은 인력을 고용할 수밖에 없음에도 불구하고, 제조업체들은 지속적인 성장을 위해 자동화에 의존하고 있습니다.
자동화로의 실질적인 전환은 다소 눈에 띕니다. 용접 로봇은 수동 용접 기술이 부족한 사람들도 좋은 부품을 생산할 수 있도록 해주지만, 핵심은 "수동 용접 기술"입니다. 자동화는 실제로 다른 기술을 요구합니다. 수동 공정에 대한 지식뿐만 아니라 자동화 장비의 유지보수, 프로그래밍 및 운영 방법도 배워야 합니다. 어떤 부품이 특정 자동화 셀에 적합하고 어떤 부품이 적합하지 않은지 등 자동화가 전체 운영에 어떻게 적용되는지 고민하고, 고객 및 통합 업체를 포함한 파트너와 협력하여 무엇을 왜 자동화해야 하는지에 대한 전략을 수립합니다.
제 경험을 바탕으로 말씀드립니다. 저는 제조 용접공으로 경력을 시작했지만 점차 용접 자동화 분야로 옮겨갔습니다. 손으로 하는 일을 좋아하지만, 전자 기술과 다른 기술도 좋아해서 로봇 공학을 공부하게 된 것은 당연한 선택이었습니다.
하지만 로봇 공학이 모든 사람에게 적합한 것은 아닙니다. 저는 예전에는 나이가 중요하다고 생각했습니다. 물론 은퇴를 앞둔 사람들, 수동 용접으로 성공적인 경력을 쌓은 사람들은 서스펜션 프로그래밍을 배우는 데 관심이 없을 것입니다. 마찬가지로, 아이폰과 함께 자란 사람들은 로봇을 항상 좋아할 것입니다. 그렇지 않나요?
항상 그런 것은 아닙니다. 용접 학교를 졸업한 많은 젊은이들은 수동 용접이야말로 진정한 소명임을 깨닫습니다. 물론, 그들은 매일매일, 매년 간단한 작업들을 용접하며 지루함을 느끼고 싶어 하지 않습니다. 그들은 다양성을 사랑하고, 가장 어려운 용접 자세에서도 완벽한 용접을 만들어낼 수 있도록 끊임없이 유연성을 향상시킵니다.
하지만 저를 포함한 모든 용접공이 그런 것은 아닙니다. 저는 용접의 기본을 배우고 로봇 기술이 어떻게 발전하는지 직접 보았습니다. 수동 용접은 절대 사라지지 않겠지만, 로봇 기술은 곧 대부분의 공장에 자리 잡을 것입니다. 이는 제조업체들이 규모를 확장할 수 있는 새로운 방법이 될 것입니다.
생산 현장의 용접공은 펜던트 프로그래밍 교육을 받습니다. 일부 용접공은 경력 내내 수동 용접을 할 수 있으며, 다른 용접공은 자동화 중심의 업무에 집중할 수 있습니다.
제조업체들은 원하더라도 용접공이나 기계 조작자를 많이 구하지 못하는 경우가 많았습니다. 하지만 구하더라도 로봇 공학이 더 적합한 경우가 많습니다. 즉, 자동화를 지원하고 유지하며 최대한 활용할 수 있는 사람들에게 취업 기회를 제공하는 것입니다. 관심 있는 사람들은 로봇 공학에 대해 더 많이 알고 싶어 하며, 자동화가 활성화되려면 이러한 지식을 실제로 적용해야 합니다. 다시 말해, 자동화는 사람들이 일하고 싶어 하는 환경을 조성합니다.
이러한 지원과 수용이 없다면 자동화된 투자는 순전히 거래적인 성격을 띠게 됩니다. 특정 생산 작업이 완료되면 로봇은 구석으로 이동하여 먼지를 쌓기 시작합니다.
직원 참여의 일부는 자동화에 대한 열린 마음에서 비롯됩니다. 먼저, 모든 신기술에 대해 배우되, 특정 기술만을 따로 떼어놓고 이 새로운 기술이 결국 모든 문제를 해결할 것이라고 생각하지 마십시오. 기술 발전은 자동화에 필요한 추가 도구라고 생각하십시오. 새로운 도구가 있다고 해서 다른 모든 도구를 버리거나 무시할 필요는 없습니다.
오프라인 프로그래밍에 대해 살펴보겠습니다. 많은 경우 이 기술은 세상을 바꿀 수 있습니다. 더 이상 작업자가 티치 펜던트를 사용하여 현장 설정에 비생산적인 시간을 낭비할 필요가 없겠죠? 사실은 훨씬 더 미묘합니다. 작업에 따라, 특히 티치 펜던트를 사용하여 프로그래밍하는 데 오랜 시간이 걸리는 복잡한 용접 형상의 부품의 경우 더욱 그렇습니다.
더 간단한 용접 작업은 어떨까요? 예를 들어, 누군가 오프라인에서 단순하거나 직선적인 공작물에 대한 로봇 프로그램을 시뮬레이션한 후, 그 프로그램을 작업 현장으로 보내면 작업자는 여전히 티칭 펜던트를 사용하여 연마 작업을 해야 합니다. 오프라인 프로그래밍은 더 이상 작업장 인력을 필요로 하지 않지만, 여전히 전담 인력이 프로그래밍에 시간을 투자해야 하며, 프로그램은 여전히 ​​현장 맞춤 설정이 필요합니다. 이 경우, 용접기 작업자(로봇 공학을 전공하고 티칭 펜던트에 익숙한 사람)가 처음부터 프로그래밍하는 것이 더 쉬울 수 있습니다.
비슷한 아이디어가 협동 로봇에도 적용됩니다. 몇 년 전만 해도 협동 로봇은 제조업을 영원히 바꿀 차세대 혁신으로 여겨졌습니다. 세상을 바꾸지는 않았지만, 오히려 세상을 개선했습니다. 예를 들어, 용접 공정 중에 이동할 필요가 없는 작업물이 있다면 협동 로봇에 이상적인 후보가 될 수 있습니다. 부품 용접 작업을 완료하기 위해 포지셔너가 필요한 경우에는 기존 로봇 셀이 가장 적합합니다.
동시에, 특히 용접 부위 사이에서 용접 로봇 속도의 영향을 과소평가해서는 안 됩니다. 용접 속도는 용접 자체의 속도입니다. 협동로봇과 기존 로봇의 용접 속도는 같거나 적어도 비슷합니다. 실질적인 차이점은 로봇 팔이 용접 부위 사이를 얼마나 빨리 움직이는가입니다. 기존 로봇은 협동로봇보다 훨씬 빠르며 용접의 시작점과 끝점 사이에서 가속할 수 있습니다. 이러한 속도 차이의 정도는 작업의 종류와 작업 부품의 수에 따라 달라집니다.
속도는 하나의 요소일 뿐이며 다른 자동화 요소처럼 따로 떼어서 생각할 수 없습니다. 예를 들어 특정 제품을 위해 설계된 용접 셀에서 속도에 집중하여 최대한의 효율성을 끌어내고 있다고 가정해 보겠습니다. 그런데 고객이 사업을 중단하거나 제품 라인이 변경됩니다. 이제 우리는 어떻게 해야 할까요? 놀라운 삶을 예측 가능하게 만들려는 노력은 이제 끝났습니다.
초점을 넓히면 이야기가 달라집니다. 예를 들어 특정 제품군이나 정기 주문이 있다고 가정해 보겠습니다. 이 주문에 맞춰 테이블을 따로 설계하는 대신, 여러 개의 고정물을 수용할 수 있는 더 큰 오픈 테이블을 사용해 보세요. 이 정기 주문에 대한 수요가 감소하면, 가동 중단 시간 동안 같은 테이블에서 다른 작업을 시작할 수 있습니다. 간단히 말해, 오픈 워크스페이스는 수요 변화에 대응할 수 있는 반면, 로봇은 확장성을 제공합니다. 즉, 고객 수요 증가에 따라 생산성을 빠르게 향상시킬 수 있는 능력입니다.
또한, 모든 로봇이 특정 공정에 집중할 필요는 없습니다. 일부 모듈형 시스템은 처음에는 용접용으로 구성되었다가 몇 주 또는 몇 달 후 장비 유지보수나 조립 및 배치 작업과 같은 다른 공정에 맞게 재구성될 수 있습니다. 모듈형 로봇은 매일 공장을 돌아다니도록 설계되지는 않았지만(예를 들어, 오전에는 용접 작업을 하고 오후에는 조립 작업을 돕지는 않습니다), 변화하는 제품 구성과 고객 수요 변화에 적응하는 데 도움을 줍니다.
노동력 부족은 많은 사람들에게 혼란을 야기하기 때문에 골칫거리입니다. 전 세계 금속 제조업체, 특히 작업장에서는 수요 변화에 대응해야 합니다. 리쇼어링 추세가 확산됨에 따라 고객들은 여유 생산 능력을 갖춘 금속 제조업체를 찾고 있습니다. 많은 사람들에게 "추가 생산 능력"은 초과 근무를 하거나 2교대 또는 3교대 근무를 추가하는 것을 의미하는데, 이는 인력 충원이 더욱 어렵습니다. 신규 고용된 수동 노동력의 증가는 사람들이 출근하면서 큰 변화를 가져왔습니다. 고객이 부품을 기다리는 동안 교육이 짧을 수 있습니다. 적시 납품과 품질은 물론 제조업체의 평판도 악화됩니다.
제조업체들이 자동화를 도입하는 것과 비교해 보십시오. 수요가 증가함에 따라 로봇은 고품질 부품을 지속적으로 생산하고 있습니다. 로봇의 사이클 시간은 프로그래밍되어 예측 가능합니다. 숙련되고 헌신적인 직원들은 작업 자동화와 제품 흐름을 보장합니다. 처리량은 증가하고 전반적인 공정 변동성은 감소합니다. 금속 생산의 이러한 일관성은 시간이 지남에 따라 더욱 예측 가능한 미래를 만들어낼 것입니다.
고객들은 일관성을 원하기 때문에, 많은 고객들이 업무 자동화를 어느 정도 요구하고 있습니다. 이러한 새로운 기회는 성장과 채용을 촉진했습니다. 매장에 절실히 도움이 필요할 때처럼 정신없이 달려드는 방식이 아니라, 장기적으로 매장의 니즈와 문화에 부합하는 사람을 채용하려는 신중한 방식입니다. 몇 년 전 저처럼 로봇 공학과 현대 제조의 전기 기계 마법사에 매료되어 더 많은 것을 배우고 싶어 했던 용접공도 여기에 포함될 수 있습니다.
편집자 주: 이 기사는 Acieta LLC의 용접 자동화 관리자인 타일러 풀리엄이 올해의 FABTECH 쇼에서 발표한 "로봇은 제조업체를 예측 불가능한 미래에 대비시킨다"라는 제목의 기사를 바탕으로 작성되었습니다.
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