산업 자동화 솔루션의 효율성 향상 효과

푸네에 위치한 중소 규모 전기 제조업체는 소형 회로 차단기의 수동 조립을 통합 자동화 조립 라인으로 교체한 후 즉각적인 생산성 향상(TP3T)을 경험했습니다. 그러나 6개월 후, 이 제조업체는 더욱 놀라운 사실을 발견했습니다. 소형 회로 차단기의 보증 반품률이 66% 감소한 것입니다. 자동 교정 스테이션, 비전 검사 카메라, 로봇 조립 셀은 회로 차단기 조립 속도를 높였을 뿐만 아니라, 수동 조립 공정으로는 결코 달성할 수 없었던 수준의 조립 일관성과 정확성을 제공했습니다. 이것이 바로 산업 자동화 솔루션의 진정한 성공 사례입니다. 실질적인 운영 효율성 향상은 도입 첫날부터 실현되며, 품질 효율성 향상은 수년간의 사용을 통해 축적됩니다. 운영 효율성 향상과 품질 개선을 결합함으로써 산업 자동화는 제조업체를 단순히 허용 가능한 품질의 제품을 생산하는 기업에서 인증된 수출 품질의 제품을 공급하는 기업으로 탈바꿈시켜 줍니다. 게다가 이러한 변화는 수동 조립 방식보다 훨씬 저렴한 비용으로 달성할 수 있습니다.

산업 자동화가 실제로 제공하는 것

산업 자동화 제어 시스템은 PLC, 로봇, 컨베이어, 비전 시스템 및 소프트웨어와 같은 제어 시스템을 사용하여 사람의 개입을 최소화하면서 기계와 공정을 운영하는 데 사용됩니다. 이 용어는 로봇 용접 셀부터 3교대로 무인으로 가동되는 완전 무인 생산 라인까지 모든 것을 포괄합니다. 생산 요구 사항을 충족하는 모든 제조 지표(생산량, 불량률, 단위당 노동 비용, 에너지 소비량, 자재 낭비 등)는 물론, 추가 직원을 고용하거나 인력을 비례적으로 늘리지 않고도 생산량을 얼마나 쉽게 늘릴 수 있는지까지 측정 가능합니다.

연구 발표 맥킨지앤컴퍼니 디지털 제조 및 자동화의 영향에 대한 연구에 따르면 자동화된 생산 라인은 수동 또는 반자동 조립에 비해 처리량(TP3T)을 25~501개 향상시키고 불량률을 50~801개 감소시키는 효과를 꾸준히 보여줍니다. 이러한 수치는 이상적인 목표치가 아니라 자동차, 전자제품, 의료기기, 소비재 등 다양한 산업 분야의 제조업체들이 실제로 경험하고 입증된 결과입니다. 자재 취급 연구소(MHI) 마찬가지로 자동화에 대한 투자는 운영 비용 절감 및 제품 일관성 향상과 밀접한 관련이 있다고 보고됩니다.

자동화가 효율성을 향상시키는 방법: 중요한 수치들

효율성 사례 산업 자동화 솔루션 몇 가지 필수적인 기준에 기반합니다.

• 처리량. 자동 컨베이어 시스템의 생산 주기는 일정하며 작업자의 피로도, 교대 근무, 교육 수준 차이에 영향을 받지 않습니다. 수동 컨베이어 시스템은 10명의 작업자가 1교대 동안 약 300개의 차단기를 생산할 수 있습니다. 동일한 양의 차단기를 생산하는 자동 컨베이어 시스템은 2명의 작업자가 장비 작동을 감독하면서 1교대 동안 600개에서 900개의 차단기를 생산할 수 있습니다.
• 첫 번째 통과 수율. 모든 자동화 스테이션은 조립품이 다음 공정으로 넘어가기 전에 요구되는 사양을 충족하는지 확인합니다. 이를 위해 모든 조립품에 대해 토크 검사, 연속성 테스트 및 비전 검사를 실시한 후 생산 라인의 다음 단계로 보냅니다. 불량 조립품(세 가지 테스트 중 하나 이상을 통과하지 못한 조립품)은 다음 단계로 보내지지 않습니다. 따라서 이러한 불량품은 고객에게 도달하지 않습니다. 또한, 규제 산업에서는 이러한 검증 단계를 거치기 때문에 "리콜"과 "인증 제품" 사이에 명확한 차이가 있습니다.
• 노동 안정. 자동화는 노동력이 부족하거나 인건비가 매우 높거나 이직률이 높은 지역에서 숙련된 조립 인력에 대한 의존도를 줄여줍니다. 남아 있는 소수의 작업자들도 새로운 기술에 대한 추가 교육을 받았으며, 하루 종일 똑같은 수작업을 반복하는 대신 조립 라인을 모니터링하고 장비를 예방적으로 유지 보수하며 생산되는 제품의 품질을 평가합니다.
• 에너지 및 물질 낭비. 자동화된 설계는 용접에 필요한 에너지(용접 전류 또는 경화 열과 같은 필수 에너지)만 사용합니다. 폐쇄 루프 피드백을 통해 필요한 에너지만 얻을 수 있는 반면, 수동 공정에서는 불필요한 에너지가 추가되어 낭비됩니다. 이는 수동 용접 작업자가 안전 여유를 위해 더 많은 에너지를 사용하는 경향이 있기 때문입니다. 반면, 폐쇄 루프 피드백 시스템을 사용하는 자동 접촉 용접기는 측정된 저항에 따라 용접 펄스를 조정하여 냉간 용접 및 과도한 용제 배출을 방지합니다.

산업별 자동화의 이점

전기 장비 및 회로 보호

MCB, MCCB, ACB, 접촉기, SPD와 같은 장치를 제조하는 업체에게 자동화는 특정 제조 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 바로 각 장치를 조립, 교정 및 테스트해야 하는 번거로움을 없애주는 것입니다. 모든 차단기는 안전 장치이므로 일괄 테스트가 불가능하며, 각 장치를 개별적으로 교정해야 합니다. 수동 교정은 시간이 오래 걸리고 작업자의 숙련도에 따라 결과가 달라지며, 정밀도가 떨어집니다. 벤롱 오토메이션(Benlong Automation)에서 설계 및 제작한 것과 같은 자동화된 교정 및 테스트 생산 라인은 각 차단기의 열 및 자기 트립 특성을 몇 초 만에 교정하고, 교정 데이터를 저장하며, 사양 범위에 속하지 않는 장치는 자동으로 폐기합니다. 결과적으로, 각 차단기는 수동 교정 과정에서 발생하는 변동성에 관계없이 매번 지정된 특성 곡선에 따라 일관되게 트립됩니다. 이러한 시스템의 상세한 엔지니어링 설계에 대해서는 저희 가이드를 참조하십시오. MCB 자동 테스트 라인이란 무엇인가 각 역과 그 기능을 설명합니다.

자동차 및 전기차 부품

대규모 자동화를 가장 먼저 도입한 산업 중 하나인 자동차 산업은 전기 자동차(EV)로의 급속한 전환으로 인해 로봇 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 예를 들어, EV 배터리 조립, 전력 전자 장치 및 전기 모터 코일은 수작업으로는 달성할 수 없는 수준의 정밀도로 접합(예: 용접) 및 테스트되어야 합니다. 자동차 제조업체들은 자동화된 조립 라인을 훨씬 빠른 사이클 속도(택트 타임은 이제 초 단위로 측정됨)로 가동하고 있으며, 불량품이 차량에 장착되지 않도록 인라인 품질 검사 시스템을 통합했습니다.

의료기기 및 의약품

의료기기를 생산하려면 제조업체는 확립된 공정과 완벽한 추적성을 모두 갖춰야 합니다. 자동 조립 및 검사 시스템은 규제 기관 제출에 필요한 문서(예: 모든 용접 매개변수, 토크 값, 비전 검사 결과)를 통해 이를 실현합니다. 이는 단순히 효율성 향상을 위한 자동화의 한 예일 뿐만 아니라, 각 제품이 정의된 공정을 사용하여 정확하게 생산되었음을 입증하는 수단이기도 합니다.

식품 및 음료 가공

충전, 캡핑, 라벨링 및 포장 자동화 라인은 사람의 접촉으로 인한 오염 가능성을 줄여줍니다. 반자동 라인보다 작동 속도가 빠르고, 청결하며, 폐기물 발생량도 적습니다. 또한 분해 없이 현장에서 세척이 가능하여 청소도 간편합니다.

다양한 분야에 걸쳐 자동화가 수행하는 역할에 대한 보다 폭넓은 시각을 원하신다면, 저희 개요를 참고하시기 바랍니다. 자동화란 무엇인가 기본적인 맥락을 제공합니다.

자동화의 네 가지 유형과 적용 분야

산업 자동화의 네 가지 기본 범주를 활용하면 생산 요구 사항에 맞는 자동화 솔루션을 선택하는 표준화된 방법을 확립할 수 있습니다.

• 고정(하드) 자동화: 전용 생산 설비를 갖추고 단일 제품 유형만 생산하는 조립 라인입니다. MCB 조립 라인은 최고 속도로 다양한 종류의 회로 차단기를 생산할 것입니다. 초기 투자 비용은 상당하지만, 단위 생산 비용은 가장 낮을 것입니다.
• 프로그래밍 가능한 자동화: 제품군 내 여러 제품에 사용 가능한 재프로그래밍 장치(예: 여러 유형의 PC 기판용 로봇 솔더링 셀). 중간 규모 및 유연성.
• 유연한 (소프트) 자동화: 일반적으로 비전 유도 로봇과 모듈식 툴링을 사용하는, 제품 간 전환이 최소화된 시스템은 위탁 생산과 제품 구성의 다양화 모두에 적합합니다.
• 통합 자동화: 인더스트리 4.0의 비전은 모든 설계 정보가 생산으로 직접 이동하고 모든 생산 스테이션이 중앙 제조 실행 시스템(MES)과 통신하는 통합 컴퓨터 기반 시스템을 통해 실현되고 있습니다.

자동화의 비용과 이점은 무엇인가

투자 회수 기간은 인건비 절감뿐 아니라 생산량 증가, 불량률 감소, 그리고 보증 반품 및 품질 조사 비용 절감까지 모두 고려하여 계산됩니다. 완전 자동화된 MCB 생산 라인에 36개월의 투자 회수 기간을 적용하는 제조업체는 사실상 장비 수명인 10~15년 동안 지속될 경쟁 우위를 확보하는 셈입니다.

산업 자동화의 미래

차세대를 형성하는 데에는 여러 가지 트렌드가 작용하고 있습니다. 산업 자동화 솔루션. 인공지능과 머신러닝은 생산 라인에 적용되고 있습니다. AI 기반 비전 시스템은 규칙 기반 시스템이 놓칠 수 있는 미묘한 결함을 감지할 수 있고, 머신러닝 알고리즘은 모터 고장이 발생하기 며칠 전에 예측할 수 있습니다. 디지털 트윈(실제 생산 라인의 가상 복제본)을 통해 제조업체는 첫 번째 실제 기계를 설치하기 전에 신제품 도입을 시뮬레이션하고, 라인 레이아웃을 최적화하고, 작업자를 교육할 수 있습니다. 또한 운영 기술(OT)과 정보 기술(IT)의 융합으로 모든 자동화 스테이션은 중앙 분석 플랫폼에 데이터를 제공하는 데이터 소스가 되어 공장 관리자와 CEO 모두에게 실시간 생산 현황을 제공합니다.

전기 제품 제조업체에게 미래는 이미 현실이 되었습니다. 모든 차단기를 교정하고 교정 데이터를 클라우드 데이터베이스에 저장하는 MCB(소형 차단기) 생산 라인은 먼 미래의 개념이 아니라 이미 구축되어 현실이 되었습니다. 벤롱 오토메이션(Benlong Automation)이 바로 그러한 시스템을 구축하고 있습니다. MCB 자동 테스트 라인 그리고 MCCB 자동 생산 라인 오늘날 이러한 데이터 통합을 제공하는 업체들이 중요한 이유는 미래의 차단기는 더욱 안전할 뿐만 아니라 더욱 스마트해질 것이며, 이를 생산하는 라인 또한 더욱 스마트해져야 하기 때문입니다.

자주 묻는 질문

산업 자동화란 무엇인가요?

산업 자동화 자동화는 로봇, PLC, 컨베이어, 센서, 소프트웨어 등의 기술을 적용하여 사람의 개입이 거의 또는 전혀 필요 없는 제품 생산을 가능하게 하는 기술입니다. 자동화는 단일 자동화 스테이션을 사용하는 것부터 전체 생산 라인을 하나의 시스템으로 통합하는 것까지 다양한 방식으로 적용될 수 있습니다.

자동화에는 어떤 네 가지 유형이 있나요?

자동화에는 네 가지 유형이 있습니다. 단일 제품을 대량 생산하는 고정형(하드) 자동화, 제품 배치 생산을 위한 프로그래밍 가능 자동화, 다양한 제품 라인을 혼합하여 생산하는 유연형(소프트) 자동화, 그리고 컴퓨터와 데이터 연결을 통해 공장 내 모든 생산 지점을 관리하는 통합 자동화가 있습니다.

자동화에 있어서 80/20 법칙이란 무엇인가요?

프로세스 자동화 시, 품질 향상의 80%는 인간의 오류 발생 가능성이 가장 높은 중요하고 정밀한 작업 20%를 자동화함으로써 실현됩니다. 따라서 20%에 집중하는 것이 해당 작업 자동화에 투자하는 비용 대비 최대의 효과를 가져올 것입니다.

가장 인기 있는 자동화 도구 5가지는 무엇인가요?

제조 공정에 사용되는 자동화 도구에는 PLC, 산업용 로봇, 비전 검사 시스템, AGV(자동 운반 로봇) 및 MES 소프트웨어가 포함됩니다. 각 유형의 자동화 도구는 자동화된 제조 라인에서 감지, 제어, 이동, 검증 및 데이터 관리에 있어 특정한 역할을 수행합니다.

참고 자료

• 맥킨지앤컴퍼니 - 디지털 제조 및 인더스트리 4.0 — 자동화가 제조 생산성, 품질 및 비용에 미치는 영향에 대한 연구.
• 자재 취급 협회(MHI) - 연례 산업 보고서 — 제조 부문별 자동화 투자 동향 및 도입률에 대한 데이터.
• 국제자동화협회(ISA) — 산업 자동화 및 제어 시스템에 대한 표준 및 교육 자료.
• 자동화 세계 — 제조 부문 전반에 걸친 자동화 기술, 응용 분야 및 사례 연구를 다루는 산업 전문 간행물.

효율성과 이점 산업 자동화 솔루션 이는 미래에 대한 약속이 아닙니다. 수동 작업을 자동화로 전환하여 생산량 증가, 불량률 감소, 단가 절감을 경험한 모든 제조업체의 검증된 사실입니다. 제품이 회로 차단기든, 의료 기기든, 자동차 부품이든 원리는 동일합니다. 먼저 고정밀 반복 작업을 자동화하고, 제품을 "조립"에서 "인증"으로 전환하는 테스트 및 검증에 투자하며, 제품 생산뿐 아니라 데이터도 생성하는 생산 라인을 구축해야 합니다. 벤롱 오토메이션은 전기 제조 부문을 위한 자동화 조립 및 테스트 시스템을 설계하고 제작합니다. 회로를 보호하는 회로 차단기는 자동화되고 검증된 공정만이 제공할 수 있는 정밀도로 제작되어야 하기 때문입니다.