반자동 조립 솔루션

전자 제어 모듈 제조업체가 월 생산량을 5,000개에서 20,000개로 늘려야 했을 때, 엔지니어링 팀은 딜레마에 직면했습니다. 완전 자동화 조립 라인은 비용이 너무 많이 들고 6개월마다 제품이 변경되는 상황에서 유연성이 떨어졌습니다. 반면, 완전 수동 조립 라인은 반복 가능한 납땜 품질을 보장할 수 없었고 고객이 요구하는 100% 기능 테스트 요건을 충족할 수 없었습니다. 이 회사는 세 번째 대안을 선택했습니다. 반자동 조립 이 반자동 조립 셀에서는 작업자가 PCB를 조립 지그에 넣고, 기계가 이 지그를 이용하여 정밀 납땜 작업을 수행합니다. 납땜 후에는 자동 광학 검사를 통해 납땜 접합부를 검사합니다. 작업자는 조립 지그에서 기판을 꺼내 랙에 올려놓습니다. 이 반자동 조립 셀은 완전 자동화 라인에 비해 비용이 훨씬 저렴하면서도 필요한 생산량을 충족하고, 1시간 이내에 다음 제품을 생산하도록 재프로그래밍할 수 있습니다. 완전 수동 방식도 아니고 완전 자동화 방식도 아닌 이 실용적인 솔루션은 수많은 제조업체에 적합한 해답입니다. 정밀도와 반복성이 요구되는 제조 공정은 자동화하고, 변수가 많아 자동화하기 어려운 공정은 유연하고 저렴한 수동 방식으로 처리할 수 있습니다.

반자동 조립 공정이란 무엇인가요?

이 생산 시스템에서는 일부 장비가 대부분의 작업을 수행하고, 작업자는 기계에 부품을 싣고 내리거나 한 공정에서 다른 공정으로 부품을 이동시키는 등의 작업을 수행합니다. 기계는 용접과 같은 작업을 수행하고, 한 사이클이 끝나면 결과를 기록합니다. 작업자는 양손으로 조작하는 안전장치 또는 발 페달을 사용하여 기계에 부품을 싣고 기계 사이클을 시작합니다. 완전 자동화 라인과 달리, 이 시스템에서는 기계뿐만 아니라 사람의 손길을 사용하여 공정 간에 부품을 이동시킵니다. 수동 공정과 달리, 기계 사이클은 사람의 도움 없이 반복되므로 작업 실행에서 발생하는 모든 변동성이 제거되고, 반복성이 중요한 공정에서 정확성이 보장됩니다.

제조 자동화의 전반적인 영역을 더 깊이 이해하려면 다음 개요를 참조하십시오. 자동화란 무엇인가 반자동 시스템이 적용될 수 있는 더 넓은 맥락을 제공합니다.

반자동화 솔루션이 제조 성능을 향상시키는 방법

반자동화 제조 시설에 투자하는 것을 정당화하는 데에는 여러 가지 측정 가능한 이점이 있습니다. 반자동화 제조 시설을 통해 얻을 수 있는 많은 이점은 처음 12~24개월 내에 충분한 투자 수익을 창출할 수 있습니다. 최근 맥킨지앤컴퍼니(McKinsey & Company)의 연구에 따르면, 전체 품질 변동의 80%에 해당하는 20% 단계에 투자하는 것만으로도 완전 자동화 제조 시설에서 얻을 수 있는 이점의 대부분을 누릴 수 있으며, 일반적으로 완전 자동화 제조 시설에 드는 비용의 극히 일부(즉, 1/10 미만)만 투자하면 된다는 것을 보여주었습니다.

• 공정 반복성. 반자동 스크루드라이버는 각 나사를 원하는 토크로 조일 뿐만 아니라 정확한 토크 값을 기록할 수 있습니다. 반면 수동 작업자는 자신의 근육 기억(얼마나 세게 조여야 하는지에 대한 "감각")에 의존하여 나사를 조이기 때문에 해당 작업에 대한 기록이 남지 않습니다. 회로 차단기나 자동차 에어백 커넥터와 같은 안전 관련 부품의 경우, 기록의 유무는 제품 출하 가능 여부와 인증 불능 여부를 결정짓는 중요한 요소입니다.
• 일관된 품질. 반자동 저항 용접 헤드는 모든 접점에 걸쳐 일관된 용접 프로파일을 적용합니다. 반자동 테스트 벤치는 테스트 대상 모든 장치에 대해 일관된 순서의 전기 테스트를 수행합니다. 이 장비는 장시간 동안 동일한 기능을 계속 수행하며 휴식이 필요 없고 외부 자극의 영향을 받지 않으며 교대 근무 시 작업자가 즉시 재교육을 받을 필요가 없습니다.
• 통제된 인건비로 처리량을 높이세요. 반자동 생산 셀은 작업자가 아닌 기계 자체에서 사이클 시간을 제어하기 때문에 수동 생산 셀보다 시간당 더 많은 제품을 생산할 수 있습니다. 작업자는 첫 번째 셀이 사이클을 진행하는 동안 두 번째 셀을 관리할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
• 다양한 제품 변형에 대한 유연성. 장비 교체 속도가 빠르다는 장점 덕분에 반자동 생산 셀은 위탁 제조업체와 다양한 제품 라인을 생산하는 기업 모두에게 유리합니다. 반자동 생산 셀의 유연성을 활용하면 레시피 선택과 고정 장치 교체를 통해 단 몇 분 만에 작업 흐름을 변경할 수 있습니다. 결과적으로, 이는 여러 종류의 제품을 효율적으로 생산해야 하는 기업에게 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

반자동 조립이 가장 큰 효과를 발휘하는 곳

반자동 조립 방식은 다양한 산업 분야에서 각기 다른 품질 및 생산량 요구 사항을 가진 조직에 관계없이 유익할 수 있습니다.

전기 보호 장치(MCB, MCCB, 접촉기)

소형 회로 차단기 및 몰드 케이스 회로 차단기 제조에서 교정 및 테스트 단계는 법적으로나 기능적으로 가장 중요합니다. 공표된 시간-전류 곡선 내에서 트립되지 않는 차단기는 안전상의 위험을 초래합니다. 벤롱 오토메이션(Benlong Automation)에서 제작하는 것과 같은 반자동 교정 및 테스트 벤치는 작업자가 차단기에 부하를 걸면 기계가 과부하 또는 단락 전류를 인가하고 트립 시간을 측정하고 교정 나사를 조정하여 차단기의 합격 또는 불합격 여부를 결정합니다. 작업자는 부품을 다루고 기계는 측정을 담당합니다. 이를 통해 완전 자동화 라인 없이도 모든 차단기가 인증 기준을 충족할 수 있습니다. 벤롱의 반자동 열 교정 벤치 그리고 자기 트립 테스트 벤치 이러한 접근 방식의 예로는 차단기 메커니즘 자체의 조립이 있습니다. 반자동 조립기 이 기계는 내부 부품의 결합, 리벳팅 또는 나사 조임을 자동화할 수 있으며, 작업자는 하우징, 접점 및 코일을 고정 장치에 장착하고 기계는 정밀한 기계 작업을 완료합니다.

자동차 및 전기차 부품

반자동 셀은 일반적으로 배선 하니스 클립, 센서 하우징, 커넥터 어셈블리와 같은 하위 어셈블리 제조에 사용됩니다. 반자동 초음파 용접기 또는 비전 유도 디스펜싱 셀은 자동차 PPAP(생산 부품 승인 프로세스)를 준수하는 데 필요한 공정 제어를 제공하는 동시에 수동 로딩과 관련된 인건비를 낮춰 여러 제품 라인에 적용할 수 있습니다. FANUC은 이러한 셀의 자동화 구성 요소인 로봇과 협동 로봇을 제조하며, 작업자가 부품을 잡고 있는 동안 로봇이 공구 핸들링을 수행합니다.

의료기기 및 진단

의료기기를 조립할 때는 일반적으로 공정 검증과 함께 해당 조립 공정에서 생산된 각 기기에 대한 기록 작성이 필요합니다. 반자동 주사기 결합 장치(또는 시약 분배 장치)는 부품 적재/하역 과정에서 실행된 모든 공정 매개변수의 세부 정보를 기기의 일련번호와 대조하여 기록할 수 있습니다. 이를 통해 완전 자동화된 무균 라인에 필요한 자본 투자 없이도 규제 기관에서 요구하는 검증 요건을 충족할 수 있습니다.

소비자 가전제품

소비자 가전 제품은 제품 수명 주기가 짧고 제품 종류가 다양하기 때문에 제품 조립을 완전히 자동화하기 어렵습니다. 전자 제품 위탁 제조에서는 나사 조립, 접착제 도포, 기능 테스트 등 여러 반자동 공정이 사용됩니다. 작업자가 인쇄 회로 기판(PCB)을 고정 장치에 넣으면 기계가 자동으로 PCB를 도포하고, 조립하고, 테스트한 후, 작업자가 완성된 PCB를 고정 장치에서 꺼냅니다. 기존 제품이 변경될 경우, 해당 제품의 생산 설비를 몇 주 안에 신제품 생산에 맞게 전환할 수 있는 경우가 많습니다.

반자동 조립 솔루션 비용은 얼마일까요?

투자 반자동 조립 스테이션의 가격은 공정, 요구되는 정확도, 내장 테스트 수준에 따라 달라집니다. 아래 표는 기계, 공구, 제어 장치 및 프로그래밍을 포함한 턴키 셀에 대한 대략적인 가격 범위를 제공합니다.

이러한 가격 범위에는 턴키 방식의 기계가 포함되며, 특정 제품 변형에 필요한 툴링, 작업자 교육 및 배송 비용은 별도입니다. 투자 회수는 일반적으로 인건비 절감, 불량률 감소 및 생산량 증가를 통해 이루어집니다. 2교대 근무에 걸쳐 교대 근무당 두 명의 작업자를 대체하거나 비용이 많이 드는 보증 반품 패턴을 없애는 생산 셀은 18개월 이내에 투자금을 회수할 수 있습니다.

반자동 솔루션을 위한 적합한 통합업체 선정

반자동 조립 셀을 설계/구축할 파트너를 선택할 때는 비용 외에도 여러 요소를 고려해야 합니다. 시스템 통합업체는 사용되는 제조 공정, 요구되는 공차, 그리고 수집해야 하는 데이터 유형에 대해 잘 알고 있어야 합니다.

• 해당 분야 경험이 중요합니다. 범용 자동화 장비를 제조하는 기업은 열 차단 장치 교정이나 은 접점 용접과 같은 작업에서 어려움을 겪을 가능성이 높습니다. 반면, 벤롱 오토메이션은 저전압 전기 산업용 스테이션을 수백 개 설계해 오면서 이러한 특수한 유형의 문제들을 이미 경험하고 해결해 왔습니다.
• 제어 아키텍처 및 데이터. 해당 장치는 록웰 오토메이션이나 지멘스 제품과 같은 산업용 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러(PLC)를 사용하여 설계되어야 하며, 이 PLC는 공장의 제조 실행 시스템(MES)과 통신합니다. 각 사이클의 데이터는 데이터베이스에 저장되어 기계의 상태(전원 차단 여부)와 관계없이 유지됩니다.
• 지원 및 예비 부품. 반자동화 셀은 10년 이상의 수명을 가진 자본 투자로 간주됩니다. 시스템 통합업체는 필수 예비 부품을 비축해야 하며, 정해진 응답 시간 내에 적절한 원격/현장 지원을 제공해야 합니다.

자주 묻는 질문

반자동화 프로세스란 무엇인가요?

반자동화는 용접, 부품 분배, 검사, 체결 등의 주요 공정을 산업용 기계로 자동 처리하는 생산 방식입니다. 단, 부품 적재, 공정 시작, 완제품 하역 작업은 수동 작업으로 진행되므로 부품 취급에 있어 유연성을 확보할 수 있습니다.

반자동 시스템이란 무엇인가요?

반자동 시스템은 PLC, 센서 등을 통해 자동화된 제조 공정이지만, 각 제조 주기마다 작업자가 부품을 적재/하역하는 작업이 포함됩니다. 해당 기계/셀은 생산되는 완제품에 맞춰 특별히 설계된 다른 자동화 구성 요소 및 도구들로 구성됩니다.

자동화와 반자동화의 차이점은 무엇인가요?

완전 자동화 시스템은 수동 개입 없이 모든 자재 이동 및 가공 작업을 수행하는 반면, 부분 자동화 시스템은 공정만 자동화하고 각 주기 전후에 작업자가 부품을 준비하고 취급해야 합니다. 두 시스템의 차이점은 공정 품질이 아닌 자재 처리 방식에 있습니다.

자동 조립 시스템에는 어떤 종류가 있나요?

자동 조립 시스템에는 완전 통합 무인 생산 라인부터 작업자가 조작할 수 있는 반자동 셀, 그리고 부품을 질서정연하게 조립해야 하는 다른 작업 영역이나 공정에 이르기까지 여러 유형이 있습니다. 이러한 시스템은 크게 네 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 첫째, 한 가지 유형의 제품을 대량 생산하는 고정(하드) 자동화 시스템, 둘째, 여러 배치 제품을 생산하는 프로그래밍 가능 자동화 시스템, 셋째, 여러 유형의 제품을 생산하는 유연 자동화 시스템, 넷째, 조립 공정 단계는 자동화하지만 부품의 수동 처리는 그대로 유지하는 반자동 셀 시스템입니다.

참고 자료

• 맥킨지앤컴퍼니 - 디지털 제조 및 인더스트리 4.0 — 특정 분야 자동화가 생산성과 품질에 미치는 영향에 대한 연구.
• 록웰 오토메이션 - 산업 제어 및 자동화 솔루션 — 반자동 및 자동 제조를 위한 PLC, HMI 및 MES 플랫폼.
• FANUC Corporation - 협동 로봇 및 산업용 로봇 — 반자동 조립 셀에 자주 통합되는 로봇 솔루션.
• 자동화 세계 — 반자동 조립 사례 연구 — 다양한 산업 분야에서 성공적으로 구현된 반자동화 사례를 다루는 전문 간행물.

A 반자동 조립 솔루션 반자동화는 수동과 자동의 절충안이 아니라, 품질을 결정짓는 공정 단계, 즉 가장 중요한 부분에 자동화의 정밀성과 데이터 로깅 기능을 집중시키면서도 가장 유연하고 비용 효율적인 요소인 숙련된 작업자를 유지하는 전략입니다. 회로 차단기, 접촉기, 자동차 부품, 의료 기기 등 수많은 제품을 생산하는 제조업체에게 반자동화 셀은 현대 공급망이 요구하는 인증되고 반복 가능한 결과물을 제공하며, 완전 자동화 라인이 따라올 수 없는 비용 효율성과 유연성을 제공합니다. 벤롱 오토메이션은 전기 산업을 위해 이러한 반자동화 셀을 구축하여 보호 장치의 교정, 테스트 및 조립을 변동성이 큰 수동 작업에서 제어되고 문서화되며 반복 가능한 반자동 공정으로 전환합니다.