"Robotmaster의 기능을 보고, 우리는 즉시 이를 채택했습니다. Robotmaster OLP 방식을 사용하면 로봇을 오프라인으로 전환하지 않고도 튜브 롤링 셀을 프로그래밍하는 데 30분이 걸립니다. 티칭 펜던트 방식을 사용했다면 80시간 이상의 프로그래밍 시간이 필요했을 것입니다."
Doug Watkins
Trane
1885년 위스콘신주 라크로스에서 James Trane이 설립한 세계적인 냉난방 혁신 기업인 Trane®은 Trane Technologies의 브랜드로 지속 가능한 난방, 환기 및 공기조화(HVAC) 솔루션의 선도자입니다. 그의 아들 Rueben Trane과 함께 그들은 최초의 저압 증기 난방 시스템을 개발했습니다. Trane은 전 세계에 다수의 제조 시설을 갖추고 있으나, 200~4,000톤 범위의 냉각 용량을 갖춘 CenTraVac® 수랭식 냉각기를 제조하는 라크로스 시설로 가장 잘 알려져 있습니다. 100년이 넘는 세월 동안 Trane은 약 6만 명의 인구를 가진 라크로스 지역 사회의 중심축이자 주요 고용주로 자리매김해 왔습니다.
Trane 냉각기는 맞춤형으로 설계된 제품으로, 다수의 고객 사양을 만족하도록 설계되었습니다. 종류가 다양한 이러한 맞춤 제품은 많은 수작업을 요합니다. 지방의 작은 커뮤니티에서는 숙련된 인력을 채용하고 유지하는 것이 어려울 수 있습니다. Trane의 선임 용접 엔지니어인 Doug Watkins에 따르면, "현재의 노동 환경과 우리 지역에서 향후 30년간 예상되는 인력에 대한 연구는 자동화 도입을 핵심 전략으로 삼게 만들었습니다." Trane은 Fanuc 로봇 시스템을 사용하여 3개의 용접 셀을 구현했습니다. 이러한 초기 자동화 투자의 결과로 Trane은 숙련된 인력 부족을 극복하고 전반적인 운영 비용 절감으로 혜택을 누릴 수 있었습니다.
그러나 그들의 자동화 측면에서 가장 큰 도전 과제이자 기회는 노동 집약적인 수동 튜브 롤링 공정이었습니다. 각 냉각기는 맞춤형 제품이었기 때문에 구멍 패턴에 대한 단일 표준화가 없었으며, 이는 잠재적인 자동화 공정의 복잡성을 높였습니다. Rapid Hawk 보조 튜브 롤링 시스템을 사용하면 작업자는 일반적으로 수천 개의 튜브를 수동으로 롤링하고 절단해야 하며, 이는 매우 시간이 많이 소요되는 작업입니다. 추가적인 과제는 작업자가 수동으로 검사해야 했던 누락된 튜브를 식별하는 것이었습니다. 수천 개의 구멍이 있는 바닥에서 빠진 구멍 하나를 찾는 것은, 마치 건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 같습니다. 그리고 수동 검사였기 때문에 검사 단계가 얼마나 걸릴지 예측할 수 없었습니다. 이는 건설 공정에서 Takt 시간(제품이 순차적으로 생산될 때, 한 제품의 생산 시작과 다음 제품 생산 시작 사이의 평균 시간 간격)을 놓칠 수 있는 큰 위험이 있었으며, 그로 인해 출하 지연의 위험으로 이어질 수 있었습니다.
Trane이 이 튜브 롤링 애플리케이션을 위한 자동화 솔루션을 구현하기를 주저한 또 다른 이유는 이 맞춤형 공정에 필요한 집중적인 티칭 펜던트 프로그래밍 시간이었습니다. 작업자는 프로그래밍에 80시간 이상을 할애해야 하며, 로봇을 오프라인 상태로 유지하면서 생산 라인에서 제외해야 합니다. 이 프로그래밍 과정은 회사에 시간과 비용을 소모하게 합니다. Trane 팀은 티칭 펜던트 프로그래밍을 통한 수동 프로세스가 지속 가능하지 않고 너무 어려우며 시간이 많이 소요된다는 데 동의했습니다.
2018년 시카고 국제 기술 및 제조 박람회(IMTS)에서 Doug는 Robotmaster의 오프라인 프로그래밍 기능을 발견했습니다. Hypertherm의 소프트웨어 영업 관리자인 Cory John은 프로그램에 대한 개요와 데모를 신속히 설명했습니다. 시연이 끝난 후 진행된 일련의 대화는 결국 Trane 라크로스 시설의 7 공장에서 현장 회의로 이어졌습니다. 로봇 용접 프로세스, 과제 및 위험을 더 잘 이해하기 위해 팀은 신뢰할 수 있는 Robotmaster 통합 파트너인 Sofos Robotics Co.,의 대표이사인 John Huster와도 상담했습니다.
로봇을 오프라인으로 전환하지 않고도 프로그래밍 시간을 단축할 수 있다는 전망에 흥미를 느낀 Doug는 Sofos Robotics와 신속히 협력하여 자사 용접 셀에 Robotmaster 소프트웨어를 도입했습니다. 로봇 시스템을 도입함으로써 누리던 이점을 더욱 강화한 결과, 숙련된 인력에 대한 의존도를 줄이고 운용 비용을 절감할 수 있었습니다. 성공적인 구현과 경험이 풍부한 통합 파트너와의 협력을 통해 Trane은 즉시 Robotmaster 소프트웨어의 효과와 가능성을 확인했으며, 특히 튜브 롤링 공정을 포함한 다른 분야에서도 해당 소프트웨어를 활용할 수 있다는 잠재력을 인식하게 되었습니다. 그 기대감은 놀라웠습니다.
소프트웨어 내에서 Trane은 부품의 CAD 모델을 가져오고 파이프의 끝점을 선택한 후 Robotmaster의 자동 경로 기능을 사용하여 사이클 루틴을 자동으로 생성할 수 있습니다. Robotmaster의 경로 최적화 기술을 활용하여, 해당 소프트웨어는 경로 정렬 알고리즘을 통해 로봇이 구멍 사이를 가장 최적화된 경로로 이동하도록 보장하며, 사이클 타임 계산기 기능에서 보여지듯이 전체 사이클 타임을 줄일 수 있습니다.
Doug는 "Robotmaster의 기능을 보고 우리는 즉시 이를 채택했습니다. Robotmaster OLP 방식을 사용하면 로봇을 오프라인으로 전환하지 않고도 튜브 롤링 셀을 프로그래밍하는 데 30분이 걸립니다. 티칭 펜던트 방식을 사용했다면 80시간 이상의 프로그래밍 시간이 필요했을 것입니다."
Trane은 Robotmaster를 사용함으로써 놀라운 성과를 거두고 있습니다. 로봇 튜브 롤링은 여러 측면에서 이점을 제공했습니다. 먼저, 로봇 튜브 롤링은 냉각기 제조 공정에서 가장 노동 집약적인 단계 중 하나를 대체했습니다. 이 회사의 로봇 시스템은 튜브 누락 없이 생산량을 50% 증가시켰습니다. Trane은 Robotmaster OLP 솔루션을 도입한 이후 사이클 타임이 약 38% 개선되었습니다.
John Huster에 따르면, "Robotmaster 소프트웨어는 셀 프로그래밍 그 이상입니다. Trane의 튜브 롤링 공정과 같이, 이를 엔지니어링 도구로 활용해 다양한 셀 설계를 테스트하고 작업 공간 분석을 수행함으로써 작업에 적합한 로봇과 툴링을 확보할 수 있었습니다. 또한 공정을 보다 정확하게 시뮬레이션할 수 있어 생산 현장에 적용하기 전에 발생할 수 있는 문제를 사전에 해결할 수 있는 능력을 갖추게 됩니다."
사이클 타임 개선 외에도 새로운 로봇 튜브 롤링 시스템은 더 안전한 작업 환경을 조성했습니다. 수작업 공정에서는 트리밍 기계에서 튀어나오는 구리 조각에 작업자들이 노출되었습니다. 자동화된 공정은 이 위험을 제거했습니다.
마지막으로 Trane은 로봇 자동화를 통해 인력 부족 부담을 완화할 수 있게 되었습니다. 튜브 롤링 직원을 조직 내 다른 직무로 전환할 수 있도록 재교육하거나 역량을 강화할 수 있었습니다. Doug Watkins에 따르면 "당사의 자동화 전략은 물리적으로 힘든 장시간 노동을 줄이는 데 초점을 맞추고 있으며, 작업자들이 창의적인 프로세스에 더 적극적으로 참여할 수 있는 기회를 창출하는 데 중점을 두고 있습니다. 저희 팀은 매우 창의적이며 매주 새로운 아이디어를 구상하고, 고객을 위한 부가가치 시스템을 구축하기 위한 기회를 찾습니다."
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