스마트 제조와 협동 로봇 (Cobot) 가상 커미셔닝 (Virtual Comissioning)

스마트 제조의 목표는 새로운 디지털 기술을 사용하여 운영 효율을 개선하고 폐기물과 에너지 사용량을 줄이는 데 있다.

스마트 제조에서 점점 더 관심을 끄는 분야는 인공지능과 협동 로봇(코봇)의 사용이다.

 한 예로 많은 자동차 회사들을 비롯하여 부품 공급업체들이 인간-로봇 협업(HRC) 분야를 도입하거나 검토 확장하고 있다.

물론 제조기업 현장에서 수십 년 동안 산업용 로봇을 사용해 왔는데 제한적이거나 특정한 작업을 반복적으로 수행하도록 프로그램되어 있었다.

오늘날 로봇 세대의 새로운 것은 더 스마트해지고 자율적이다. 

로봇에 비전 시스템과 이미지 분석 기능이 있어 제시되는 상황에 따라 독립적으로 움직일 수 있다. 

예를 들어 지능형 로봇 시스템은 생산라인에 부품의 방향이 잘못 놓여 있는 것을 확인하면

올바른 방향으로 바로 세팅하고 조립작업을 계속할 수 있다.

지능형 로봇 활용의 새로운 것은 사람과의 협업이다. 사람과 로봇이 팀을 이루어 협업한다. 

코봇 시스템이 수행할 수 있는 협업 작업에는 몇 가지 유형이 있다.

· 공존 (co-existence)

사람과 로봇은 서로 다른 작업을 독립적으로 수행한다.

사람이 감독과 품질 관리 업무를 하고 로봇이 무거운 부품을 운반하거나 생산라인에서 조립작업을 한다.

· 동기화 (Synchronization)

사람과 로봇은 각각 일정한 순서대로 진행되어야 하는 서로 다른 종속적인 작업을 수행한다.

동기화 가동 상태를 유지하기 위해 상호작용하여야 한다.

예를 들어, 사람의 작업은 로봇이 생산라인 옆에서 특정 제조 작업을 수행할 수 있도록 기계에 부품이나 원료를 로딩하는 것이다.

이 시스템이 작동하려면 사람과 로봇이 정보를 교환해야 한다. 로봇이 작업을 시작하도록 로봇에게 필요한 부품이 로딩되어 있다는 것을 알려야 한다.

· 협업 (Collaboration) 

사람과 로봇이 긴밀하게 협력하며 작업한다.

어느 하나의 행동은 다른 동작에 즉각적인 영향을 미친다. 이런 상호작용은 둘 사이에 고도의 의사소통과 조정이 필요하다.

이러한 유형의 예는 상호작용으로 사람과 로봇이 협력하여 복잡한 부품을 조립하는 일이다.

로봇은 무거운 부품을 정해진 자리에 들어 올리거나 부품을 정확하게 배치하는 역할을 할 수 있다.

그리고 사람은 부품을 정렬하는 작업이나 더 미묘한 일을 수행한다.

공동 작업 환경에서 사람과 로봇은 지속적으로 상호작용하면서 작업을 수행해야 한다. 

(조명, 제어 화면의 문자, 또는 다른 수단을 통해) 로봇이 일련의 작업의 단계가 수행되었음을

사람에게 알리는 신호체계가 구축되어 있다.

한편 사람은 로봇에게 사람의 요소작업 중 한 단계가 완료되면 로봇이 그 다음 조치를 취하도록 알려야 한다.

버튼을 누르거나, 콘솔 화면의 터치하거나, 음성 명령을 통해 로봇에게 지시하는 방법으로 정보교환이 이루어진다.

코봇 (Cobot), 가상 커미셔닝(Virtual Comissioning), 디지털 트윈

사람과 로봇의 협업은 작업환경의 안전이 보장되고 다양한 작업에 적응하며 사람과 함께 일할 수 있어야 한다.

사람과 로봇이 생산적으로 협력하려면 고도의 계획이 필요하다. 그들의 동작을 조정하여야 하며 실제 배치된

작업환경에서 상호작용을 지속적으로 개선할 필요가 있다.

스마트 제조의 한 역할을 담당하는 협동로봇은 자동차 제조기업을 비롯하여 부품 공급기업에서 큰 역할을 할 수 있는 기술이다.

협동로봇이 운용되려면 가상 커미셔닝이 필수적이다. (https://www.rtinsights.com/virtualizing-the-automated-assembly-line/)

가상 커미셔닝은 디지털 트윈과 시뮬레이션을 활용하여 조립 프로세스를 물리적으로 세팅하기 전에 모델링하고 최적화하면서

생산라인을 관리하는 일이다. 작업은 일반적으로 고급 분석 및 인공 지능을 활용하는 시뮬레이션 모델과 디지털 트윈을 활용한다.

가상 커미셔닝으로 로봇의 현장배치를 여러모로 시도해보고 사람과 로봇 사이의 상호작용을 계획하고 시험할 수 있다.

이 작업은 시스템을 설치하거나 작업셀, 생산라인을 공장에 실제로 배치하기 전에 변경해야 하거나 확인하는 일을 돕는다.

사람과 로봇의 협업에 관한 디지털 트윈의 대표적인 역할은 장비가 설치되기 전에 사람인 오퍼레이터를 교육 훈련하는 일에 사용될 수 있다. 

이러한 가상의 현장 교육 훈련으로 사람인 오퍼레이터가 로봇을 만지거나 상호 작용하기 전에 실제와 동등한 체험이나 경험을 할 수 있다.

가상으로 체득한 스킬과 지식은 생산성 향상과 안전한 작업환경 조성으로 이어진다.

일단 시스템이 배치되면 사람과 로봇의 협업과 동일한 가상의 디지털 트윈은 공장 운영을 모니터링하는 일에 활용할 수 있다.

 또한 사람과 로봇의 상호작용에 대한 데이터는 잠재적 안전 문제를 찾고 운영을 개선하고 상호작용을

미세 조정하는 방법을 찾기 위해 디지털 트윈에 피드백된다.