BMW는 혁신적인 자동화 및 최첨단 지원 시스템으로 위험하고 격렬한 작업을 줄이고 근로자에게 인지(人智)기술을 적용 할 수 있는 기회를 제공하며, 과거에는 사람과 기계 간 보호 울타리에 의해 분리된 지역에서 작업하였지만 지난 몇 년 동안이 그 설정이 변경되었다. 인간과 공동으로 작업하는 협업로봇(경량로봇), 각종 스마트 장치 및 외골격(슈트로봇) 보조 장비로 작업자의 작업 환경에 보다 직접적인 부분으로 지원하여 생산시스템은 효율적(향상)이고 유연해졌다.
생산현장에서 근로자와 가용 도구 간의 역할은 명확하다. 높은 수준의 전문 지식과 창조적인 인지기술로 인해 근로자는 실제 가치 창출과 특정 정밀작업 및 품질 관리에 중점을 둔 작업에 이상적인 반면에 지원 시스템은 격렬하고 반복적인 작업을 수행하는 것을 지원하는 것이다.
생산 단계에서 협업로봇(경량로봇)은 추가 고정 지그를 필요로 하지 않으며, 적용 할 수 있는 작업과 위치가 상대적으로 유연하다. 원칙적으로 지원 시스템의 적용은 각 목적을 위한 합리적인 해결책을 찾는 것에 관한 것이며, 인간과 기계가 각각의 강점으로 성취 될 구체적인 결과에 중점을 두고 있다.
BMW는 2013년 초 미국의 BMW 스파턴버그 (Spartanburg) 공장의 조립 라인 에 첫 번째 협업로봇을 투입했다. 미스 샬롯(Miss Charlotte) 이라고 부르는 로봇은 차량 문에 방음 장치를 설치하는 데 적용되고 있었지만 그 이후로 많은 변화로 현재 BMW 공장에는 40대가 넘는 협업로봇이 운용되고 있다. 올해 중반까지 60대가 운영된다고 한다.
예를 들어, BMW 바이에른 주 딩골핑(Dingolfing)공장에서는 차축 트랜스미션 어셈블리 라인의 천장에 장착된 협업로봇이 최대 5.5kg의 베벨 기어를 들어 올리고 기어 휠에 손상 없이 정확하게 장착한다. 작업자는 로봇과 안전 울타리가 없는 좁은 공간에서 함께 작업한다.
이 협업을 통해 사람들은 더 적합한 작업을 수행하는 데 더 많은 시간을 할애 할 수 있으며, 협업로봇은 반복되는 작업에 필요한 힘을 정확하게 적용 할 수 있다. 안전 센서는 항상 작업 상황을 모니터링하고 장애물이 감지되면 즉시 공정을 중지한다.
특히 접착제를 차량 전면 창에 도포하는 공정에서 어렵게 만드는 점은 점성이 강한 접착제가 한 번에 대형 유리 표면에 고루 퍼지고 도포된 접착제 두께가 균일하고 변동이 없어야 한다는 것이다. BMW 라이프치히(Leipzig)공장에서 이 작업은 인력과 함께 라인에서 협업로봇에 의해 수행된다.
최근에는 전통적인 인간과 기계의 협력은 대형 산업용 로봇에서도 가능해졌다. BMW 레겐스부르크(Regensburg)공장의 트랜스미션 설치 장치에서 작업자는 대형 산업용 로봇을 스크류 본딩 스테이션으로 인도하며, 레이저 기반 시스템이 산업용 로봇 배치 프로세스를 지원하는 동안 정확한 위치는 숙련된 작업자가 결정한다. 이 응용 프로그램에 대한 아이디어는 현장 팀 자체에서 개발했다.
다른 사용 사례와 마찬가지로 안전이 항상 최우선 과제이다. 사람이 로봇에 너무 가까이 다가가면 최첨단 안전 기술로 인해 필요한 경우 로봇 암의 움직임이 느려지며, 어떤 위험이 발생할 수 있기 전에 완전히 로봇은 멈춘다. 스크류 본딩 공정에서 요구되는 높은 힘으로 인해, 이 특별한 작업은 협업로봇(경량로봇)에 할당 될 수 없다.
BMW공장에서는 특별한 작업자의 장갑이 있다. 이 작업 장갑에는 손 등에 바코드 스캐너가 장착되어 스캐너를 들고 물건을 스캔하는 번거로운 절차를 생략하고 있다. 작업자가 엄지손가락으로 집게손가락 버튼을 누르면 스캔 처리가 시작된다. 이 같은 스마트 장치로 각각의 제조 프로세스를 개선하고 가속할 수 있으며, 이는 곧 공정 품질과 작업 환경 개선으로 이어진다. 이 특수 장갑 230개가 연말까지 BMW 공장에서 사용될 예정이다.
또한 공장에서는 태블릿 등 스마트 기기에서 증강현실(AR) 어플리케이션의 사용으로 부품의 화상을 가상 사양으로 포갤 수 있어 실제 상태와 설정된 상태를 비교 평가하고 작업자가 요건과 일치하는지 여부를 판단하고 조기에 잠재적인 문제를 특정하고 해결한다. 확장현실(MR) 어플리케이션은 조기 단계에서 개념 검증, 공급자에서 초기 샘플링 검사, 공구 수납, 가동 시스템의 유지 관리 등에 적용된다.
이밖에 신체에 직접 착용하는 혁신적 외부골격(슈트로봇)은 제 2의 골격처럼, 즉 신체의 외부 지지 구조로 작용할 수 있다. BMW그룹은 상체용과 하체용 슈트로봇을 각 생산현장에 적용하고 있다. 상체용 슈트로봇은 지루한 일을 해야 하는 작업자 상박(上膊,어깨부터 팔꿈치까지의 부분)의 움직임을 유연하게 보조한다.
슈트에는 기계적인 스프링 서포터가 장착됐으며, 팔에 큰 힘을 받쳐준다. 이 상체 슈트로봇은 24대가 현재 BMW 미국 스파르탄 버그(Spartanburg) 공장에서 사용되고 있으며, 올해 중으로 44대가 추가된다고 한다.
하반신 슈트로봇은 독일의 몇몇 BMW그룹 공장의 생산 지역에서 사용되고 있으며, 의자형의 서포터로서 기능하는 이 슈트로봇은 작업자의 자세를 개선하고 노동 조건의 쾌적성과 유연성을 향상시키고 있으며, 현재 BMW그룹의 독일 공장에서는 합계 11개의 하반신 슈트로봇이 사용되고 있다.
이처럼 제조 현장에 효율성과 더 많은 창조성의 여지를 부여하는 BMW는 효율적이고 안전과 유연한 생산 환경을 확보하고자 하며, 동시에 개인의 강점과 능력에 따라서 더 효율적으로 직원을 배치하고 직장 환경을 더욱 발전시킨다는 목표를 추구하고 있다고 한다.
BMW 생산시스템 기획, 툴 제작 및 플랜트 엔지니어링 책임자인 크리스챤 던컨(Christian Dunckern)은 "디지털화를 통해 BMW 그룹은 다양한 측면에서 생산 시스템을 발전시키는 방법과 다양한 옵션을 활용할 수 있습니다. 사람들은 그 어느 때보다 자신의 작업장에 디자이너가 되어 점점 복잡해지는 자동차 생산에 대한 문제를 해결하고 있습니다."라고 말했다.
이어 “스마트 기기와 디지털화 시대에는 애플리케이션 기술이 기업에 가져올 부가 가치에 주목할 필요가 있습니다. 또한 일상적으로 생산 시스템을 적극적으로 참여하고 형성하는 사람들 외에는 누구도 이를 판단할 자격이 없습니다. 이처럼 BMW의 기술은 실제로 사람들에게 도움이 되고 창조성과 효율성을 확대합니다.”라고 덧붙였다.
