산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2018.10. 특집 요약 (p40~57)

일손 부족을 해결하는 ‘협동 로봇’
선진기업과 RSI의 노하우가 도입을 뒷받침

사람과 함께 일할 수 있는 협동로봇을 도입하려는 기운이 고조되고 있다. 그것을 뒷받침 하고 있는 것이 이용 실적을 쌓아 온 선진 유저 및 로봇 시스템 인테그레이터(RSI)의 존재이다. 지금까지 축적해 온 노하우를 활용해 신규 유저의 도입을 촉구하고 있다. 협동로봇의 신기종 투입 및 기존 제품의 개량도 진행되고 있으며 현장에 알맞은 로봇을 고르기가 수월해졌다. 일손 부족이 심각해진 지금, 자동화를 뒷받침하는 수단으로서 주목을 받고 있는 협동로봇의 실태를 파헤쳐본다.

Part 1. 총론
선진기업과 RSI의 노하우가 도입을 뒷받침, 신기종∙신제품 투입으로 확산되는 선택지

일손부족 및 그로 인해 발생하는 임금 상승을 둘러싸고 각 기업들이 생산 현장의 자동화를 추진하고 있다. 그런 가운데 활발하게 이뤄지고 있는 것이 사람 곁에서 작업을 담당하는 협동로봇 활용의 움직임이다. 협동로봇이 주목 받는 커다란 이유로는 전용 자동기기보다 뛰어난 스페이스 효율 및 공정이나 업무 변경의 유연한 대응 등을 들 수 있다.

그러나 협동로봇 시장은 아직 초기단계이므로 도입∙운용의 노하우를 가지고 있지 않은 기업이 많다. 하물며 산업용 로봇에 익숙하지 않은 업계에서는 도입하기까지 상당한 어려움이 있다.

-- 도입을 촉구하는 3가지 요소 --
그러나, 다음 3요소가 유저의 도입을 끌어올리는 역할을 한다. 그 3가지 요소는 ‘선진 유저의 증가’, ‘로봇 시스템 인테그레이터(RSI)’에 의한 노하우 전개’, ‘로봇 제조사의 라인업 확충’을 가리킨다.

가장 먼저 협동로봇을 도입해 온 선진 유저는 운용 노하우를 쌓음으로써 활용의 폭을 넓히고 있다. 그 노하우가 협동로봇을 취급하는 RSI를 통해 타사에게도 제공되고 있다. 노하우를 앞세워 협동로봇의 도입∙운용의 시스템 인테그레이션 사업을 자체적으로 전개하는 선진 유저도 등장하기 시작했다.

협동로봇은 물론, 산업용 로봇의 도입 및 운용의 경험조차 없는 기업일지라도 선진 유저 및 RSI의 지원을 통해 축적된 노하우를 활용할 수 있게 되었다. 또한 로봇 제조사의 라인업 확충 및 후발 주자의 신규 참여로 인한 협동로봇의 신기종∙신제품의 증가가 도입하려는 기업들의 견인 역할을 하고 있다. 이는 협동로봇의 사양 및 가격의 다양화로 인해 유저 기업의 선택지가 확대되고 있기 때문이다.

-- 2025년 시장 규모는 10배 이상으로 --
협동로봇 시장은 향후 크게 확대될 전망이다. 후지(富士)경제의 예측에 따르면, 협동로봇의 단일 시장 규모는 2017년에 일본이 약 67억엔, 전세계가 약 488억엔의 규모이며, 2025년에는 일본이 1,000억엔, 세계는 5,900억엔까지 성장할 것으로 예측되고 있다. 즉, 8년간 “협동로봇 단일 시장은 10배 이상 확대될 전망이다”(후지경제 오사카 마케팅 본부 주임 우에다 씨).

실은 협동로봇의 운용에 대해서 “일본은 유럽보다 2~3배 뒤처져있다”(우에다 씨)고 한다. 협동로봇의 개발 및 법 개정이 유럽의 주도 하에 진행되었기 때문이다. 현재 유럽에서는 대기업에서의 도입이 일순(一巡)하여, 순차적으로 중소기업에서의 이용이 추진되기 시작했으며 ‘향후 일본에서도 동일한 흐름이 나타날 것’으로 예상되고 있다.

한편, 신규 유저의 도입을 막는 장애물도 있다. 최대의 걸림돌은 바로 가격이다. 닛케이 모노즈쿠리(본 잡지)가 실시한 로봇의 도입에 관한 앙케이트에서 ‘협동로봇의 도입에 대해 현재의 과제는 무엇인가?’라고 질문한 결과, ‘가격이 비싸다’가 과반수를 넘는 54.8%를 차지했다. 동작 속도가 느린 협동로봇으로는 생산성을 끌어올릴 수 있을 지가 불분명하며 현재로서는 비용대비 효과를 거두지 못한다고 생각하기 때문이다.

그러나 앞에서 말한 바와 같이, 협동로봇의 가격 및 사양은 다양화되고 있다. 또한 후발 기업들의 참여로 “경쟁이 치열해져 저(低)가격화가 일어난다”(우에다 씨)고 예상되는바, 앞으로 가격은 더욱 내려갈 전망이다.

-- 선진 유저가 도입을 견인 --
-- 라인 업 확충을 추진하는 제조사 --

■ 현장의 목소리, 독자의 목소리
‘신입처럼 가르치고 싶은’ 협동로봇, ‘업무의 종류를 인식하는’ 협동로봇. 그 도입을 위한 과제와 기대에 대해 질문했다.

■ RSI에게 묻는다
“협동로봇의 활용 노하우를 공유해 이용을 확대시키고 싶다”. 7월에 발족한 RSI 협회 회장인 구보타(久保田) 씨에게 앞으로의 목표에 대해 물었다.

Part 2. 주목 받는 신기종
시장 확대를 내다본 지속적인 신기종 출시, 확대되는 도입과 활용의 폭

협동로봇의 시장에서는 신규 참여 및 신종 투입의 움직임이 활발히 이뤄지고 있다. Part 1에서 설명한 것처럼 일손 부족을 배경으로 협동로봇의 성능 및 가격의 폭도 다양해지고 있다. 선택할 수 있는 협동로봇의 선택지가 증가된다면, 지금까지 적용을 포기했던 공정으로의 도입 및 전혀 새로운 분야에서의 활용이 추진될 것이다. 또한, 후발주자의 참여는 경쟁을 불러 일으킨다. 도입∙활용에서의 커다란 걸림돌 중 하나인 가격 및 편리성이 개선된다면 도입이 순식간에 진행될 수 있을 것으로 기대된다.

■ 미쓰비시(三菱)전기
가전처럼 사용하기 쉽게 → 가반하중 5kg, 리치 910mm, 6축
미쓰비시전기는 2019년 초에 개발중의 협동로봇을 발매한다. “로봇을 처음 접한 사람도 가전처럼 간단히 조작할 수 있는 로봇 생산을 목표로 하고 있다”(당사). 그러기 위해서 개발 팀에서는 컨슈머용 제품으로 유저 인터페이스(UI)의 개발을 담당한 경험을 가진 기술자를 참여시키고 있다고 한다. 또한 첨부된 사진은 프로토타입(Prototype)의 기기로서, 형태∙성능을 포함해 변경될 가능성이 있다.

■ KUKA
소형화∙저 가격화로 유저의 폭을 넓힌다. → 가반하중 3kg, 리치 600mm, 6축
독일 KUKA가 2019년에 신기종으로 시장에 투입한 것은 소형 협동로봇인 ‘LBR iisy’. 전자부품의 피킹과 같은 간단한 작업을 대상으로 한 이용을 상정하고 있다. 당사가 2015년에 발매한 협동로봇인 ‘LBR iiwa’ 시리즈는 가반하중이 7kg 또는 14kg으로 큰 편이며 주로 자동차나 중공업 등의 공장에서 사용되고 있다. 그에 비해, 가반하중을 줄여 소형화한 것이 LBR iisy이다. ‘수명이 짧은 대량 생산품 공장으로의 도입이 목표이다”(KUKA Japan 대표이사 사장인 호시노 씨)라고 말한다. 도입 층을 넓히기 위해, 비주얼 프로그래밍 기능을 탑재할 예정이다.

■ ABB
쌍완형(双腕型)뿐만 아니라 단완형(單腕型)도 투입 → 가반하중 500g, 리치 500mm, 7축
스위스 ABB는 단완형의 협동로봇 ’IRB14050’을 2018년 중에 발매한다는 방침이다. 당사의 쌍완형 협동로봇인 ‘YuMi’는 소형의 전자기기 부품의 검수 공정 등에서 폭넓게 활약하고 있으나, 바닥형(型)이라는 제약이 있었다. 단완형의 IRB14050은 벽걸이형이나 천장형 등 다양한 설치방법에 대응 가능하다. 복수의 대수를 도입하기 쉬우며 필요한 암(ARM) 수가 홀수일 경우에도 대응이 가능하다.

■ 후지코시
안전성과 편리함 추구에 노력, 신규 진입 → 가반하중 10kg, 리치 1300mm, 6축
후지코시는 2018년 8월에 당사 최초의 협동 로봇인 ‘CZ10’을 발매했다. 각 축의 토오크 센서에 의해 작업자와의 접촉을 검출해 정지하는 기능 및 어떤 자세에서도 25mm 이상의 간격을 확보해 끼임 방지 구조 등 안전성을 배려했다고 한다. 후발 업체이므로 조작성에도 심혈을 기울였다. 다이렉트 티칭 기능뿐만 아니라, 소프트웨어 상에서 기능 블록을 순서대로 나열하는 것만으로도 프로그램이 가능한 환경을 제공해 준다.

■ 오므론
대만 제조사와의 제휴로 신규 진입 → 가반하중 4kg 또는 6kg, 리치 900 또는 700mm, 6축
오므론은 2018년 5월에 대만 Techman Robot과 제휴해 협동로봇 시장에 진입했다. Techman사의 단완형 협동로봇인 ‘TM’시리즈는 가반하중이 4kg 또는 6kg인 ‘TM5’와 가반하중이 12kg인 ‘TM12’, 가반하중 14kg인 ‘TM14’가 있으며 모두 6축 로봇이다. 오므론은 이 시리즈를 2018년 하반기부터 일본 시장에 전개할 예정이다. 당사는 자동 반송 로봇인 ‘LD시리즈’와의 연대를 도모한 ‘모바일 대응 모델’의 제공도 기획하고 있다. 2018년도 안에는 당사 아야베(綾部)공장(교토)에서도 활용될 예정이다.

■ Shenzhen Yuejiang Technology
FA(자동화)기기 업계의 ‘라즈베리파이(Raspberry Pi)’를 노린다. → 가반하중: 500g, 리치: 320mm, 4축
중국 Shenzhen Yuejiang Technology가 개발한 것은 소형 협동로봇 ’Dobot Magician’. 성능은 한정되어 있으나, 주목해야 할 점은 저렴한 가격이다. 일본의 판매 대리점인 ‘Techshare(도쿄)’은 해당 로봇을 13만 9,000엔(소비세 별도)에 제공하고 있다. Techshare 대표이사인 시게미쓰(重光) 씨는 “IoT화를 뒷받침하는 저가격의 소형 PC 보드(마이크로 컴퓨터)인 라즈베리파이처럼 FA화를 뒷받침하는 저비용 설비를 목표로 하고 싶다”라고 말한다.

Part 3. 사례 소개

■ 글로리 (선진 유저, RSI)
셀 생산방식으로 효율적인 협동, 노하우를 무기로 RSI 사업으로의 진출

환전기 및 동전교환기와 같은 통화 처리의 개발∙제조를 맡고 있는 글로리는 협동로봇 이용의 선진 기업 중 하나이다. 2010년부터 생산 현장에 가와다 로보틱스의 협동로봇인 ‘NEXTAGE’ 도입을 비롯해 조립 및 검사, 이동 등의 공정으로 능숙하게 잘 이용하고 있다. 예를 들어 동전교환기의 조립 과정에서 자동화 비율은 약 30%에 달했다고 한다.

현재 글로리의 사이타마(埼玉) 공장에서는 23대의 NEXTAGE가 가동되고 있다. 그 중 19대가 통화 처리기의 ‘동전용’이며 나머지 4대가 ‘지폐용’의 조립 공정으로 가동되고 있다. 2012년의 본격적인 가동 이후, 당사는 NEXTAGE를 풀 가동시키기 위해 지금까지 다양한 연구를 해왔다고 한다.

예를 들어 작업을 파악하는 엔드 이펙터 부분(로봇 핸드). 생산 라인에서 다양한 작업에 대응할 수 있게 하기 위해 “로봇 핸드를 약 150종이나 독자적으로 개발했다”고 한다 (글로리 로봇 SI사업 추진P/T 기업영업부장 도비타(飛田) 씨).

-- 셀 생산방식(Cell Manufacturing System)으로 효율화 --
다양한 활용에도 도전해 왔다. 사용 방법의 진보를 잘 알 수 있는 것은 2014년부터 운용을 시작한 동전 생산 라인에서의 ‘셀 생산 방식’이다. 셀 생산 방식은 다공정에 걸친 작업을 한 명의 작업자가 작업대를 이동하면서 진행하는 생산 방법. 이것을 협동 로봇에게 적용하고 있는 것이다.

-- 새로운 로봇 핸드로 택트 타임(Tact Time) 단축 --
-- 축적한 노하우를 활용해 RSI사업에 진출 --

■ 저스코(JUSKO) (선진 유저)
저가 로봇으로 부재(部材) 공급을 자동화, 생산성 향상을 예측할 수 없는 용도로 도입

자동차 부품 제조업체인 저스코는 저렴한 협동로봇을 사용한 자동화에 도전하고 있다. 이용하는 것은 중국 Shenzhen Yuejiang Technology의 ‘Dobot Magician’. 4축이며 가반하중이 500g으로 성능 면에서는 한정되어 있으나, 설치 면적이 약 160mm 사방으로 작으며, 무엇보다 14만엔 정도라는 저렴한 가격이 매력적인 협동로봇이다.

저스코에서는 자동기기를 사용한 조립 공정의 메인 라인에 작업을 공급하는 서브 라인에서 해당 로봇을 활용하려고 하고 있다. 구체적으로는 조립 과정에서 사용하는 볼트 등의 부재를 트레이 위에 정립시키는 ‘픽 앤 플레이스(Pick and Place)’ 작업을 Dobot Magicia에게 맡긴다. 부재를 나열한 트레이는 무인 반송차(AGV)를 이용해 조립라인(메인 라인)에 운반할 계획. 2018년의 가동 개시를 염두에 두고 개발을 추진하고 있다.

-- 꼭 필요한 성능인지를 판별해 비용 억제 --
-- 작업자와 함께 시스템을 개발 --

■ 커넥티드 로보틱스 (RSI)
가능한 것을 로봇에게 맡기고 약점은 사람이 보완, 다코야키(문어빵) 로봇을 통해 보는 사용 기술

또 한 사람의 방문객이 로봇이 있는 다코야키 점포를 흥미로운 얼굴로 살펴본다---. 2018년 7월 20일, 하우스텐보스 안의 다양한 점포가 늘어서있는 한 켠에 로봇이 다코야키를 만드는 특이한 가게(옥토쉐프)가 오픈 했다. 여기에서는 덴마크에 본사를 두고 있는 유니버설 로봇의 협동 로봇 ‘UR5’가 일하고 있다.

원래 하우스텐보스(나가사키 현)는 로봇이 접객하는 ‘이상한 호텔’ 및 ‘이상한 레스토랑’을 전개하는 등, 로봇의 활용에 주력하고 있다. 옥토쉐프(OctoChef)도 그 일환이다. 일반적인 다코야키 점포에서는 2~3명의 일손을 필요로 하지만, 옥토쉐프에서 일하는 종업원은 단 한 명뿐이다. 인력 절감화의 수요가 높아짐에 따라, 협동로봇이 공장뿐만 아니라 다코야키 점포와 같은 서비스업까지 활약의 무대를 넓히고 있는 것이다.

UR5를 사용한 자동 다코야키 시스템을 개발한 것은 요식업용 로봇 시스템 개발 및 도입을 하고 있는 커넥티드 로보스틱스(도쿄)이다. UR5외에 산업용 PC(IPC)와 태블릿 단말기, 카메라 등으로 구성되어 있다. 이번 자동 다코야키 시스템의 도입에 있어서 당사는 협동로봇용 조작의 유저 인터페이스(UI)를 새롭게 개발했다. “일반 사람이 간단하게 조작할 수 있는 UI를 목표로 했다”(당사 이사역 COO의 사토 씨).

-- 협동 로봇이 가동될 수 있게 전용 치구 개발 --
-- 수평 전개를 목표로 딥러닝으로 능력 향상 --

 -- 끝 --