[기획] 첨단 제조로봇, '자동차 강국' 이끈다

 

 

▲ 대원공업 대상공정 작업 흐름도

 

CNC 가공품의 경우 생산된 제품을 작업자가 박스에 적재하고, 별도의 세척 공정을 통해 유분 및 가공칩을 제거한 후, 치수 검사 및 외관 검사 공정을 거쳐 포장 및 출하하고 있다. 하지만 각각의 공정이 별도의 공정으로 구분되어 있기 때문에 생산성이 떨어지고 투입 인력이 증가하는 문제가 생긴다. CNC 공정은 연속, 자동 생산방식으로 자동화가 이뤄져있으나 후공정은 수작업으로 이뤄져 작업자의 결원에 따른 출하율 감소 등 이 우려되고 있다. 작업자가 제품 세척 작업이 끝날 때까지 대기해야하고, 동일 제품의 연속 검사가 이뤄지지 않기 때문에 검사 능률이 떨어지는 등 문제가 생길 수 있다.

 

◊ 실증 사업 추진

 

 

▲ 로봇시스템의 구성

 

이번 실증 사업은 CNC 가공품의 이송, 세척, 검사, 적재 공정에 제조로봇을 투입하는 것으로 CNC 자동선반의 검사 및 적재 자동화 시스템 구축을 목표로 하고 있다. 자동선반에서 연속적으로 생산 제품을 이송해 세척, 검사 공정을 거쳐 규격화된 트레이에 적재하는 것이다. 이 작업을 인라인(in-line)에서 연속적으로 수행함으로써 제품의 외관 품질 향상과 단순 작업에 투입되는 작업자의 투입 인력을 절감할 수 있다.

 

이번 실증 사업을 위해 대원공업과 이엠에스는 표준공정 모델 ‘머신텐딩 후 검사’를 적용했다. 실증 공정 작업은 ‘제품 공급 → 제품 정렬(로봇1) → 제품 로딩(로봇2) → 가공 → 언로딩(로봇2) → 검사 → 배출(로봇2) → 적재‘ 순으로 이뤄진다. 이 공정에는 제우스(ZEUS)의 산업용 로봇 ’ZRA-0503P’을 도입했다.

 

대원공업은 제조 로봇의 도입으로 생산성 40% 개선, 불량률 65% 개선, 원가 50% 절감 등 효과를 목표로 삼았다.

 

◊ 검증 결과 및 기대 효과

 

 

▲ 첨단 제조 로봇 도입 전후 작업 환경(로봇 도입 전-왼쪽, 로봇 도입 후-오른쪽)

이번 실증 사업의 주요 성과를 ‘핵심 성과지표(KPI)‘를 기준으로 산출한 결과, 생산성 40.5% 개선, 불량률 100% 감소, 원가 50% 감소 등 효과를 거뒀다. 대원공업은 이번 실증 사업 추진에 따라 검사 공정 인력을 포장 공정에 재배치하고, 단순 노무인력을 CNC 공정 인력으로 새로 배치했다. 또한 수작업 검사 공정을 제거함으로써 납기 준수율을 현재의 90%에서 100%로 개선하고, 제품 찍힘 방지 등 품질 향상을 꾀했다.

 

◆ 첨단 제조로봇 실증 사례(3) 화신정공(수요기업)-수테크(공급기업)

 

(과제명) 엑슬하우징커버 부품의 가공후 검사공정 로봇자동화 구축

 

◊ 참여기업 개요

 

수요기업인 화신정공은 지난 1981년 설립된 자동차 부품용 초정밀 절삭가공 전문기업이다. 자동변속기에 들어가는 플레이트와 베이스, 동력 전달부품인 플랜지 등을 공급하고 있다. 신형 차종 출시 및 미래차 트렌드 에 맞춰 신기술 개발 및 사업 다각화에 노력하고 있다.

 

지난 2017년 ICT 융합 스마트공장 구축을 시작으로, 생산현장디지털화 사업(2018년), 스마트공장 구축 및 지원 사업(2019년, 2020년) 등을 성공적으로 수행했 다. 현대트랜시스, 현대위아, 경창산업 등에 제품을 공급하고 있으며 일본, 인도네시아 등 해외 시장 개척에도 적극 나서고 있다.

 

공급기업인 수테크는 2010년 설립된 로봇 기반 공장자동화 전문기업이다. 풍부한 로봇시스템 구축 경험과 기술력을 바탕으로, 국내 유수 고객사에 공장자동화 시스템을 구축해왔다. 로봇 분야 특허를 보유하고 있으며, 벤처기업 인증, 품질경영 시스템 인증 등을 받았다.

 

◊ 대상 공정의 문제점

 

 

▲ 화신정공 대상 공정의 작업 흐름도

 

엑슬하우징커버 부품 가공 후의 수작업 검사 공정은 생산성 저하의 주된 원인 중 하나다. 수작업으로 진행되는 검사 과정은 부품의 정밀도와 품질 유지를 위해 필요하지만, 작업자의 주관적 판단에 의존하고 있으며, 이로 인해 품질의 일관성이 떨어질 위험이 있다. 또한, 수작업 검사는 많은 시간을 요구하며, 전체 제조 공정의 효율성을 저하시킨다.

 

엑슬하우징커버 부품의 가공 후 검사 공정의 로봇 자동화 구축은 생산 효율성을 크게 향상시키고 품질의 일관성을 보장하는 데 필수적이다. 자동화를 통한 검사는 인간의 주관적 판단을 배제하고, 반복 작업을 신속하게 처리하여 제조 공정의 효율성을 개선할 수 있다. 이는 최종 제품의 품질을 향상시키고, 불량률을 감소시켜 고객 만족도를 높인다. 자동화는 또한 작업 환경을 개선하고 작업자의 안전을 보장하는 데 중요한 역할을 한다.

 

◊ 실증 사업 추진

 

 

 

▲ 로봇 시스템의 구성

 

이번 실증 사업은 자동차 엑슬하우징 커버부품의 생산성 증대를 위해 다관절 로봇과 로봇제어기술을 활용한 생산자동화 시스템을 적용하는 것이다.

 

이번 실증 사업을 위해 화신정공과 수테크는 현대로보틱스의 6축 다관절 산업용 로봇인 'HH050' 모델과 아이로보의 직교 로봇을 도입했다. 대상 공정은 ’마킹 → 조립 → 소재 공급 → 리크 검사 로딩 및 언로딩 → 치수검사 → 적재‘ 등 순으로 이뤄져 있다. 화신정공은 첨단 제조 로봇의 도입으로 생산성 41% 개선, 불량률 30% 감소, 원가 50% 효과를 목표로 삼았다.

 

◊ 검증 결과 및 기대효과

 

이번 실증 사업의 성과를 ‘핵심 성과지표(KPI)‘ 기준으로 산출한 결과, 생산성 42.6% 개선, 불량률 61.1% 감소, 원가 50% 감소의 효과를 본 것으로 나타났다. 특히 표준공정모델을 활용함으로써 수요기업과의 협의에서 납품까지의 소요기간이 현재의 6개월에서 4개월로 개선됐다. 또한 실증 사업의 성공 사례 확보를 통해 고객 신뢰도 제고를 기대할 수 있게 됐다. 향후 유사 공정에 확대 적용해 로봇 시스템 보급을 확대하고 신규 수주 부품 라인에 AI자율제조공정을 도입하는 방안도 검토한다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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