시나리오: 전자 제품 품질 관리에서의 인간형 로봇
모델링된 시나리오: 정밀 전자제품 조립 공장에서 고정 검사 지점 간의 간극을 메우며 순회 품질 검사를 수행하는 휴머노이드 로봇.
Motion1 Inc. ·
전자 제품 조립 - 부품 검사 및 품질 관리
모델링된 시나리오: 이 글은 특정 고객 참여 보고서가 아닌, 해당 분야의 일반적인 운영 패턴을 기반으로 구축된 대표적인 배포 사례를 설명합니다. 제시된 수치는 이러한 형태의 배포가 달성할 수 있는 성과에 대한 예시적인 추정치입니다.
당면 과제
자동차 산업용 회로 기판 및 센서 모듈을 생산하는 정밀 전자 제품 조립업체는 고객으로부터 점점 더 높은 품질 요구 사항에 직면했습니다. 주요 계약을 유지하기 위해서는 불량률을 50 PPM(백만 개당 불량품 수) 미만으로 낮춰야 했습니다. 기존의 품질 관리 프로세스는 생산 라인의 특정 지점에 자동 광학 검사(AOI) 장비를 보완하여 인간 육안 검사원에 의존했습니다.
문제는 AOI 장비가 아니었습니다. 이 장비들은 설계된 작업에서 우수한 성능을 보였습니다. 문제는 자동 검사 지점 사이의 공백이었는데, 이 공백에서 부품 배치, 솔더 품질 및 기계 조립의 결함이 최종 테스트까지 감지되지 않을 수 있었습니다. 인간 검사원은 효과적이었지만, 특히 장시간 교대 근무 시 일관성이 부족했습니다. 피로 관련 검사 오류는 4시간 연속 작업 후 측정 가능하게 증가했습니다.
해결책
해당 조립업체는 고해상도 비전 시스템을 갖춘 두 대의 휴머노이드 로봇을 배치하여 생산 라인을 따라 순회 품질 검사를 수행했습니다. 고정된 AOI 장비와 달리, 이 로봇들은 스테이션 사이를 이동하며 조립 공정의 다양한 측면을 검사할 수 있었습니다.
주요 워크플로우는 다음과 같습니다.
- 부품 배치 검증. 로봇은 기준 이미지와 비교하여 부품이 장착된 회로 기판을 검사하고, 잘못 정렬되거나, 누락되거나, 잘못된 방향으로 배치된 부품을 표시합니다.
- 솔더 조인트 검사. 매크로 비전 기능을 사용하여 로봇은 솔더 조인트의 브릿지, 콜드 조인트, 불충분한 솔더 및 기타 일반적인 결함을 검사합니다.
- 기계 조립 확인. 조립된 모듈의 경우, 로봇은 나사 토크 표시기, 커넥터 장착 및 라벨 배치를 확인합니다.
검사 기준은 플릿 관리 플랫폼에 구성 가능한 품질 프로파일로 정의되었습니다. 제품마다 다른 검사 매개변수를 가질 수 있었고, 프로파일은 추적성을 유지하기 위해 버전 관리되었습니다.
배포 타임라인
- 1-2개월차: 품질 엔지니어링 팀과 협력하여 검사 프로파일을 개발했습니다. 기준 이미지와 합격 기준이 플릿 관리 플랫폼에 로드되었습니다.
- 3개월차: 첫 번째 로봇이 주요 SMT 라인에 배포되었습니다. 검증을 위해 인간 검사원과 함께 "섀도우 모드"로 작동하며, 결함을 표시했지만 생산 중단을 유발하지는 않았습니다.
- 4개월차: 섀도우 모드 결과가 검증되었습니다. 로봇의 결함 감지율은 테스트된 모든 결함 범주에서 인간 검사원과 일치하거나 능가했습니다. 로봇은 확인된 결함에 대해 생산 중단을 유발하도록 승인되었습니다.
- 5개월차: 두 번째 로봇이 기계 조립 라인에 배포되었습니다.
모델링된 결과 (첫 8개월)
- 결함 유출률: 120 PPM에서 35 PPM으로 감소하여, 주요 고객이 요구하는 50 PPM 목표치보다 훨씬 낮아졌습니다.
- 검사 일관성: 모든 교대 근무에서 검사 정확도가 일정하게 유지되어, 인간 검사원에서 관찰되었던 피로 관련 저하가 사라졌습니다.
- 오탐지율: 초기 2.8%에서 검사 프로파일 정교화 2개월 후 0.9%로 감소했습니다.
- 검사 범위: 생산량의 약 60%(인간 검사원 가용성에 의해 제한됨)에서 생산량의 95%로 증가했습니다.
- 품질 비용: 결함 조기 감지로 인해 재작업 비용이 31% 감소했습니다. 부품 배치 단계에서 발견된 결함은 최종 테스트에서 발견된 결함보다 수정 비용이 훨씬 저렴합니다.
- 고객 감사: 해당 기간 동안 두 차례의 고객 감사에서 로봇 지원 검사 프로그램이 특별히 칭찬받았습니다. 한 고객은 이를 계약 확장 결정의 요인으로 언급했습니다.
주요 시사점
휴머노이드 로봇 배포를 고려하는 제조업체에게 이 검사 프로그램은 몇 가지 실질적인 교훈을 제공합니다.
- 속도보다 일관성이 중요한 곳에서 시작하십시오. 여기서 가장 강력한 사례는 아무도 맡고 싶어 하지 않는 역할이 아니었습니다. 이는 교대 근무 4시간 후 인간의 정확도가 측정 가능하게 감소하는 작업이었습니다. 피로에 민감한 작업이 자연스러운 첫 번째 목표입니다.
- 소프트웨어 계층에 투자하십시오. 플릿 관리 플랫폼은 하드웨어만큼 중요했습니다. 버전 관리되는 검사 프로파일을 통해 품질 팀은 제품별로 다른 합격 기준을 유지하고, 기준이 변경될 때 완전한 추적성을 유지할 수 있었습니다.
- 권한을 넘기기 전에 섀도우 모드로 운영하십시오. 생산을 중단하지 않고 한 달 내내 결함을 표시함으로써 품질 팀은 로봇이 생산 중단을 유발하도록 허용할 증거를 확보했습니다. 이 검증 단계를 건너뛰기보다는 시간을 할애하십시오.
- 중요한 것을 측정하십시오. 결함 유출률이 주요 수치였지만, 오탐지율, 검사 범위 및 재작업 비용이 전체적인 이야기를 더 잘 설명했습니다. 배포의 가치는 고객 계약서의 PPM 수치를 훨씬 뛰어넘었습니다.
- 품질 팀을 관찰자가 아닌 저자로 참여시키십시오. 로봇이 라인에 도달하기 전, 처음 두 달 동안 품질 엔지니어링 팀과 공동으로 검사 프로파일을 개발했습니다. 합격 기준을 소유했던 사람들이 계속해서 이를 소유했습니다.
이 조립업체의 경험은 품질 검사를 위한 휴머노이드 로봇 배포가 현재 기술로 실용적이고 유익하며 달성 가능하다는 것을 보여줍니다. 핵심은 이를 기술 구매가 아닌 품질 프로그램으로 취급하고, 나머지 품질 시스템이 이미 받고 있는 것과 동일한 엄격함으로 검증, 프로파일 관리 및 기록 유지를 수행하는 것입니다.