안녕하세요 노말남 브라이언입니다.

전국적으로 코로나 확진자가 연일 최고치를 갱신하고 있습니다. 이글을 읽는 모든 분들이 지난 한주 동안 무탈하게 지내셨기를 바랍니다. 저희 사무실은 거의 전원이 재택을 통해 운영되고 있는데 다른 분들은 어떻게 지내고 계신지 궁금하네요. 하루 빨리 집단면역 형성으로 코로나로 고통받는 분들이 줄어들었으면 하는 마음입니다.

재택근무가 좋다지만 이런 재택근무는 가능한 할 일이 없으면 하는 마음입니다. 지난 로봇 자동화 실전매뉴얼 1편에서 말씀드린 것처럼 다운타임에 대해서 다뤄볼까 합니다. 공장을 운영하시는 분들께는 다운타임은 익숙한 단어일 겁니다. 다운타임(Downtime)이란 생산공정 중 생산설비가 사용이 불가능한 모든 시간으로 주로 퍼센트로 표시됩니다. 기계나 로봇이 동작 중이며 사용가능한 시간의 비율을 나타내는 업타임(Uptime)과는 반대되는 용어죠. 생산효율을 최대화한다는 것은 업타임을 최대한 효율적으로 사용하고 다운타임을 줄이는 것이 생산성을 극대화하는 방법이라고 해도 과언은 아닐 것입니다.

처음으로 로봇자동화 시스템을 사용하시는 분들께서 가장 골치 아파하시는 부분이기도 한 다운타임. 어떻게 하면 다운타임 영향을 최소화할 수 있을까요?

다운타임 최소화

다운타임을 줄이면 효율이 올라가는 것은 확실합니다. 하지만 이를 이행하는건 말만큼 쉽지 않죠. 본격적인 내용에 앞서 다운타임 종류와 이 중 집중적으로 봐야하는 부분을 짚고 가보겠습니다.

다운타임은 크게 두가지 종류로 나뉩니다. 첫번째, 계획된 다운타임입니다. 특정한 이유로 의도적으로 로봇 가동을 멈추는 것으로 공정 변경, 정기 유지보수, 가공장비 변경(툴링이라고도 합니다) 등이 포함됩니다. (로봇에 사용되는 가공장비인 툴링에 관련한 정보는 여기서 확인해보세요! 로봇팔의 끝단에 장착하는 툴, 엔드이펙터!) 다른 하나는 일반적으로 다운타임이라고 여겨지는 고장과 이를 해결하기 위한 계획되지 않은 유지보수, 시스템과 로봇의 연결이 끊어짐 등으로 발생하는 예측 불가능한 사건들입니다.

이렇게 고장이나 계획되지 않은 유지보수 때문에 잦은 다운타임이 발생한다면 로봇 자동화시스템의 효율적인 운용이 어려워집니다. 따라서 다운타임 최소화는 후자에 방점이 찍힙니다. 사고를 최소화 한다는게 말이 되지 않는 듯하지만 스마트팩토리에서는 예지보전을 통해 기기의 이상을 사전에 감지해서 이런 다운타임을 최소화할 수 있고, 로봇자동화 시스템 또한 사전예지가 가능합니다.

다운타임을 최소화하는 것을 다운타임을 기록하고 분석하는 곳에서 시작합니다.

다운타임 모니터링 Must-Do

1. 생산라인 실시간 모니터링 하기

당연한 얘기지만 다운타임이 발생한 것을 알지 못하면 로봇을 다시 가동시킬 수가 없습니다. 고장이 아니더라도 비상정지, 안전정지, 보호정지 등은 사람이 직접 정지상태를 해제하지 않으면 가동이 어렵기 때문에 동작기록을 주기적으로 체크하는 것은 매우 중요합니다. 이를 위해 로봇 컨트롤러에 표시되는 동작기록을 자주 보는 습관을 들여야 합니다.

로봇 활동이 표시되는 화면입니다. 위처럼 SRVO-002에서 비상정지(Emergency stop)가 발생했다면 바로 알 수 있도록 문자, 메일이나 알람이 오도록 설정하는걸 추천 드립니다.

2. 다운타임 발생 지점 특정하기

매일, 매주 시프트에서 발생하는 다운타임 원인을 찾아내는 것도 중요합니다. 우선 로봇의 활동기록을 확인해보시죠. 활동기록을 확인한 후, 구체적으로 왜 로봇이 멈췄는지 확인하려면 로봇 활동기록이나 로봇컨트롤러 파일을 보면 됩니다.

업타임과 다운타임 증감추이를 확인하면서 반복적으로 다운타임이 발생하는 지점과 다운타임이 지속되는 시간을 파악하세요. 위의 표에서는 화낙 용접로봇의 업타임이 1주일간 11시간 정도 늘어났네요. 다운타임은 28시간이 늘어났는데 이 중 대부분이 SRVO001 운영패널에서 긴급정지를 하여 일어난 것으로 확인됩니다. 활동기록을 보고 SRVO001로 문제지점을 좁히는데 성공했습니다.

3. 다운타임 사전 예측

다운타임이 자주 발생하는 지점을 파악했다면 원인과 대응방법을 찾아야겠죠?

다운타임 발생원인은 가공장비의 마모, 작업자의 로봇 사용법 미숙 등으로 다양할 수 있습니다. 그 예로 특정 요일의 특정 시간대에 다운타임이 주기적으로 발생할 수 있습니다. 확인해보니 해당 시간대 오퍼레이터들이 에러 발생 시 시스템을 재가동하는 방법을 몰라 다운타임이 지속되는 다소 황당한 이유를 발견할 수도 있습니다.

위와 같은 휴먼에러를 제외하면 다운타임은 자동화시스템과 네트워크 연결이 끊겨서 발생하거나 로봇에 문제가 생기는 경우가 대부분입니다. 로봇 활동로그를 꾸준히 확인하고 기록을 분석하였다면 특정 문제점과 특정현상(온도상승, 싸이클 타임 증가 등)이 주기적으로 함께 발생하는걸 발견할 수 있을겁니다.

여기까지 발견하였다면 다운타임을 줄일 방법은 전부 준비가 되었습니다. 그럼 이렇게 분석한 데이터를 어떻게 활용할지 구체적으로 알아보겠습니다.

다운타임, 어떻게 줄일까요?

1. 계획된 다운타임 증가

로봇자동화 목적은 업타임 효율을 최대화하고 유휴시간과 다운타임을 줄이는 것이죠. 그렇지만 이를 위해 계획된 다운타임까지 필요 이상으로 줄이는 경우도 있습니다.

다운타임을 최소화하는 것은 어디까지나 로봇이 최적 상태로 가동된다는 전제가 충족되었을 때 의미가 있습니다. 적절한 유지보수는 고장을 줄이는 최적의 방법입니다.

예를 들어 로봇의 공정 중 온도가 평균이상으로 높아지는 패턴이 고장 직전에 나타나면 이를 유지보수 주기에 반영해야 합니다. 지금 운영 중인 유지보수 스케쥴보다 더 자주 일어난다면 유지보수를 증가시켜야 하죠.

모터, 케이블, 로봇관절 관리가 주기적으로 행해진 로봇은 20년까지 사용수명이 늘어날 수 있으며 로봇자동화 투자수익율(ROI)에도 좋은 영향을 미칠 수 있습니다.

다관절로봇과 함께 백년해로 하실 수 있기를

2. 센서 추가설치

다운타임 징조를 감지하기 위해서는 데이터가 필요합니다. 그리고 공정 중 특정작업이 완료되는데 걸리는 시간, 온도, 압력, 소음이나 안정성을 측정하기 위해서는 센서가 필요하죠.

다운타임이 주기적으로 발생하는데 이유를 모르신다면 운영 데이터가 부족해서일 수도 있습니다. 추가적으로 센서를 장착하시는게 도움될 수 있습니다. 단, 너무 많은 데이터 수집은 필요 이상의 유지보수로 가는 길 일 수 있으니 적절한 균형을 찾는 것이 중요합니다.

3. 다운타임 주기감소를 위한 주기적인 직원교육

로봇자동화 ABC 시리즈에서 말씀드린 사용법 교육의 중요성이 여기서 또 한번 드러납니다. 혹시 어떤 부분을 교육해야 할지 모르겠다면 이전 글에서 확인할 수 있습니다!(로봇 자동화 도입의 ABC 9편 - 자동화 시스템교육은 어떻게 해야할까요?)

슬프게도 모든 로봇 자동화시스템의 기능들이 의도된 방향으로만 사용되지는 않습니다. 로봇자동화 시스템의 기능은 각각 지정된 용도가 있고 만약 용도와 다르게 사용되면 예정된 것보다 더 빠르게 로봇과 가공장비가 마모될 수 있습니다.

크게 튀어나온 빨간색 버튼 보이시나요? 마침 누르기도 좋게 생겼습니다. 예를 들어 오퍼레이터가 긴급정지 버튼이 누르기 쉬워서 시스템 가동을 멈추기 위해 사용한다고 해볼까요? 이런 긴급정지버튼은 일반적인 상황에 시스템의 가동을 멈추는 용도로 설계된 것이 아니기 때문에 비상상황이 아닐 때도 사용되면 시스템에 부담이 갑니다. 이런 설계용도와 다른 기능 사용은 부속기기, 로봇의 사용주기가 더 짧아지게 하고 결과적으로 다운타임이 더 빨리 다가오게 합니다.

4. 현재 보유한 로봇의 활용도 개선

만약 활용도가 낮은 로봇이 존재한다면 이 로봇의 활용도를 높여 다운타임을 줄일 수 있습니다. 잦은 다운타임을 줄이기 위해 로봇을 더 구매하기 보다는 다른 로봇의 다운타임에 활용도가 낮은 로봇을 투입하면 추가적인 투자없이 다운타임을 줄일 수 있습니다.

5. 업타임 효율을 극대화한다

다운타임을 줄이기 힘들다면 업타임 효율을 극대화해 로봇 자동화 시스템의 생산효율을 높일 수 있습니다. 예를 들면 로봇 대기시간을 효율적으로 쓰는 것도 중요합니다. 로봇이 그리퍼로 물건을 집어 옮기는 머신텐딩 작업이 있다면 가공기기가 작동하는 동안 로봇은 대기를 하게 되죠. 이런 경우, 가공이 끝나자 마자 로봇이 가공물을 머신텐딩 할 수 있도록 즉, 위와 같이 로봇과 기기 간의 거리를 최소로 하는 것이 좋습니다.

만약 도입한 로봇자동화 시스템이 생산목표를 달성하고 있지만 효율을 더 높일 방법을 모르겠거나 생산목표를 달성하지 못해 문제점을 찾고 있다면 위의 팁을 활용해주세요!

이번 편을 마무리하기 전에 오늘 내용을 정리해보겠습니다.

CAPA 최대화는 업타임을 최대한 효율적으로 사용하고 다운타임을 최소화하는 것이라 해도 과언은 아닙니다. 이는 다운타임을 분석해 개선점을 찾아내는 것에서 시작하며 적절한 유지보수가 다운타임 최소화로 가는 지름길입니다.

다음 시간에는 ‘공정대기시간을 감소시키고 효율적으로 사용하는 법’에 대해 구체적으로 알아보겠습니다. 다음편에서 뵙겠습니다! (참고문헌: RobotIQ - The Top 5 Cobot KPIs) ▒ 자료제공=마로솔(https://myrobotsolution.com)