모션컨트롤이란 무엇인가? 자동화란 무엇인가? 업계 전문가들조차 명확히 논하기 어려운 부분이다. 오늘날 산업을 주도하는 기술에는 빠삭하지만 기본적인 근원을 아는 이는 많지 않다. 모션컨트롤은 무엇인지, 그리고 자동화는 무엇인지에 대해 논한다. 자동화의 근원 시작해 용어, 구성요소, 발전 과정은 어떻게 되는지 알아본다.
글｜윤진근 기자(yoon@iomedia.co.kr)
■ 목차
1. 모션컨트롤에 대하여
① 모션컨트롤이란 무엇인가
② 모션컨트롤 구성요소
③ 모션컨트롤의 기능
2. 자동화에 대하여
① 자동화란 무엇인가
② 자동화의 역사
③ 중요한 응용사례
④ 자동화의 종류
⑤ 자동화의 장단점
1. 모션컨트롤에 대하여
모션컨트롤이란
모션컨트롤은 공장자동화(Factory Automation)라는 큰 범위 아래에 있는 일종의 하위분야라고 볼 수 있다. 장치의 위치나 속도 등 움직임에 관련한 사항들을 특정 장치를 사용해 제어하는 것을 의미한다. 일반적으로 유압 펌프, 리니어 액추에이터, 전기모터(일반적으로 서보 모터를 의미함) 등이 이에 포함된다.
모션컨트롤은 로봇 및 CNC 머신에서 중요한 부분을 담당하고 있다. 하지만 전문적이거나 특별한 기계에 사용하는 것보다 조금 더 복잡하다. 반면 운동학적 분야에서는 보통 좀 더 간단한 것을 사용한다. 후자의 경우 General Motion Control(GMC)라고 부른다. 모션컨트롤은 현재 포장·인쇄·섬유·반도체·조립·제조 산업에 포괄적으로 쓰이고 있다.
모션컨트롤의 구성요소
모션컨트롤 시스템을 구성하는 기본적 요소들은 다음과 같다.
·세트포인트(원하는 출력 혹은 움직임을 의미함)를 생성하고 위치 설정을 종료하거나 속도 피드백 회로(Velocity Feedback Loop)를 설정할 수 있는 모션컨트롤러.
·모션컨트롤러로부터 제어 신호를 받아 높은 전력 혹은 전압으로 변환하는 드라이브 혹은 증폭기. 여기서 생성된 전력 혹은 전압을 액추에이터로 전달한다. 새로운 지능형 드라이브는 기존보다 정확한 제어를 통해 내부에서 위치 및 속도 회로를 닫을 수 있다.
·액추에이터(작동기). 출력 운동(Output Motion)을 위한 장치로, 수압 펌프·공기 실린더·리니어 액추에이터·전기모터 등이 이에 해당한다.
·하나 이상의 피드백 센서. 광학 인코더·리졸버 혹은 홀 효과 장비들을 일컫는다. 피드백 센서는 위치제어회로 혹은 속도제어회로를 종료하기 위해 액추에이터의 위치 혹은 속도를 모션컨트롤러로 되돌리는 역할을 한다.
·액추에이터의 운동을 원하는 움직임으로 변환하기 위한 각종 기계 부품들. 기어·샤프트·볼나사·벨트·연결 장치·선형 및 회전형 베어링 등이 있다. 공동 작용 움직임(Coordinated Motion)이 필요한 경우 모션컨트롤러와 드라이브 사이를 제어하는 인터페이스가 중요한 역할을 한다. 각 모션 사이에 한 치의 오차도 없는 동기화를 제공해야 하기 때문이다.
지금까지 유일한 개방형 인터페이스는 아날로그 신호였다. 하지만 새로운 개방형 인터페이스가 개발되면서 판도가 바뀌었다. 1991년 공동 작용 움직임을 필요로 하는 모션컨트롤을 위해 SERCOS가 개발된 것. 이 제품은 현재 SERCOS Ⅲ까지 나와있다.
SERCOS 이후 모션컨트롤을 지원하는 인터페이스가 속속들이 시장에 등장하고 있다. Ethernet/IP·Profinet IRT·Ethernet Powerlink·EtherCAT 등이 대표적이다.
모션컨트롤의 기능
모션컨트롤 장비의 공통적인 제어 기능은 다음과 같다.
·속도 제어.
·(두 지점 간의)위치 제어. 움직임의 궤도를 계산하는 방법으로는 여러 가지가 있다. 대부분 움직임의 속도분포를 기반으로 한다. 삼각형 형상(Triangular Profile), 사다리꼴 형상(Trapezoidal Profile), S-커브 형상(S-Curve Profile) 등이 이에 해당한다.
·압력 제어 및 하중 제어.
·전자 기어 혹은 캠 프로파일링. 슬레이브 축 위치는 마스터 축 위치와 수학적으로 연관되어있다. 두 회전 드럼이 서로 주어진 비율만큼 회전하는 시스템을 예로 들 수 있다. 전자 기어가 발전한 형태가 바로 전자 캠이다. 전자 캠은 슬레이브 축이 마스터 위치 기능 프로파일을 따른다. 이 프로파일은 사용자가 숙련도를 쌓거나 노련할 필요가 없다. 하지만 이 기능은 애니미티드 기능(Animated Function)이 필요하다.
2. 자동화에 대하여
자동화란
자동화란 무엇일까? 자동화 혹은 자동 제어라는 말은 어떤 장치를 작동시키기 위해 다양한 제어시스템을 사용하는 것을 의미한다. 공장 제조과정에서 사용되는 기계 및 부품·보일러 및 열처리장치·네트워크 및 스위치 장비·선박이나 비행기의 조종 및 안정화·여타 활용사례에서 인간의 개입이 최소화되거나 아예 개입하지 않을 때, 우리는 자동화라고 한다.
자동화의 가장 큰 장점은 노동이 줄어든다는 것이다. 노동력과 임금 전체가 줄어드는 효과가 있는 것. 뿐만 아니라 에너지나 여러 재료 등을 아낄 수 있으며, 품질과 정확도 그리고 정밀도를 높이는 효과도 있다.
‘자동화(Automation)’라는 용어는 1947년 이전엔 쓰이지 않던 용어이다. 당시 제너럴 모터스가 자동화 부서를 설립하면서 이 용어가 세간에 알려졌다. Automaton(자동 장치)이라는 말에서 따온 Automatic(자동의)라는 용어가 자동화의 어원이다. 1930년대에 만들어진 피드백 컨트롤러를 이 시기에 급속히 채택하기 시작한 것이 자동화의 시초라고 알려졌다.
자동화는 다양한 기계·유압·공압·전기·전자·컴퓨터 등 여러 요소들을 도입해 이루어졌다. 이들을 조합해 자동화의 기본을 마련한 것. 오늘날 공장이나 비행기 그리고 선박 등 복잡한 체계를 사용하는 분야는 대부분 이런 결합 기술을 사용한다.
자동화의 역사
자동화의 가장 오래된 형태는 지속적인 시정조치를 위해 만들어진 장치로, 바로 원심 속도 조절기(Centrifugal Governor)다. 18세기의 마지막 25년, 즉 1775년 경 자동화의 역사가 시작된 것. 원심 속도 조절기는 마일스톤의 간극을 조정하거나, 풍차 날개를 항상 바람을 정면으로 받을 수 있도록 조정하는 데에 쓰였다.
1785년 올리버 에반스는 자동 제분기에 원심 속도 조절기를 장착해 사용했다. 이것이 역사상 최초로 완벽하게 자동화된 산업 공정이다.
원심 속도 조절기는 제임스 와트의 증기기관에도 쓰였는데 이 시기가 1788년이었다. 이후 와트의 파트너인 매튜 볼턴이 제분소에서 이를 발견하면서 볼턴앤드와트(Boulton & Watt) 회사를 창립했다.
원심 속도 조절기는 기본적으로 사용자가 정한 속도를 유지할 수 없다. 부하 변화에 따라 엔진이 끊임없이 새로운 속도를 만들어내기 때문이다. 하지만 보일러의 열 부하로 인한 변동 등 작은 변화에는 대처할 수 없었다. 속도가 바뀔 때마다 진동을 일으키는 것 또한 문제였다. 사람들은 곧 속도 조절기를 장착한 엔진이 일정한 속도가 필요한 곳(예를 들어 면사 방적 등)에 부적합하다는 결론에 도달했다.
시간이 지남에 따라 속도 조절기는 개량과 개선을 거듭해나갔다. 더불어 증기 엔진에도 밸브 차단 타이밍이 개선되는 등 다방면으로 나아지고 있었다. 그 결과 19세기 말 경에는 엔진이 대부분의 산업 용도에 적합한 모습으로 변모했다. 증기 엔진은 열역학과 제어이론 등 당시 과학 수준을 훨씬 앞서있었다.
속도 조절기는 상대적으로 적은 과학적 주목을 받아왔다. 하지만 영국 물리학자인 제임스 클러크 맥스웰이 제어이론을 이해하기 위한 기초 이론 논문을 발표하면서 판도가 바뀌었다.
1920년대에 전자 증폭기(Electronic Amplifier)가 개발되었다. 전자 증폭기는 장거리 통화에 필수적인 요소였다. 전화에는 높은 신호 대 잡음비가 필요했고, 음 피드백 잡음 제거(Native Feedback Noise Cancellation)가 이를 해결할 수 있었다.
전자 증폭기를 비롯해 당시의 몇몇 응용사례들이 제어이론 확립에 큰 기여를 했다. 군용 응용프로그램에서는 2차 세계대전 동안 사격통제장치 및 항공기 제어장치 등에 도움을 주었다. 1940년대부터 1950년대에는 제어이론의 ‘최고 수준의 이론적 처리(Classical Theoretical Treatment)’가 빛을 발한다.
릴레이 로직은 공장의 전화(電化)와 함께 세상에 알려졌다. 1900년대에 도입되기 시작한 이후로 급격한 변화를 겪었지만 1920년대에 들어서야 그 진가를 인정받게 된다. 중앙 발전소 역시 빠른 성장을 이룩했으며, 이 과정에서 고압 보일러와 증기 터빈 그리고 변전소가 등장하며 통제 부품 및 기술에 대한 수요가 높아졌다.
중앙 관리실은 1920년대에 들어 일반적인 시설이 되었다. 하지만 1930년대 초반이 되어서야 대부분 공정제어가 온오프 식으로 이루어졌다. 운영자는 중앙 관리실에서 레코더가 기입한 부품별 도표를 보며 현장을 관리했다. 수정을 할라치면 운영자가 수동으로 밸브를 여닫거나 스위치를 켜고 꺼야 했다. 중앙 관리실은 또한 색 코드 등(Color Code Lights)을 사용해 공장 직원들에게 신호를 보냄으로써 직원들이 수동으로 설정을 바꿀 수 있게끔 만들었다.
컨트롤러는 1930년대에 도입하기 시작한 장치로, 설정한 수치의 편차에 대응해 변화 수치를 계산하는 것이 특징이다. 단순히 켜고 끄기만 하는 온오프 장치와는 제법 많은 차이가 있다. 컨트롤러는 공장 전화(電化)에 따른 제조 생산성 감소를 상쇄하고 생산성을 향상시킬 수 있어 각광받았다.
1959년, 미국 석유·석유화학 회사인 텍사코의 포트 아더 정유공장은 디지털 제어를 활용하는 최초의 화학 공장으로 이름을 남겼다. 이후 공장들이 본격적으로 디지털 제어를 채택하기 시작한 것은 1970년대다. 컴퓨터 하드웨어 가격이 하락하면서 디지털 제어가 각 공장으로 급격히 확산된 것.
중요한 응용사례
그렇다면 자동화의 시작을 알리고 각 발전을 도운 응용사례에는 어떤 것이 있을까? 자동화가 빛나던 순간마다 함께한 당시 응용사례들을 살펴본다.
자동 전화 교환기는 다이얼식 전화기와 함께 1892년에 도입되었다. 1929년에는 전체 전화 시스템 중 31.9%가 자동식이었다. 당시 자동 전화 교환은 전기-기계 스위치를 사용하였다. 하지만 상당한 전기를 소모한다는 것이 문제였다. 엎친 데 덮친 격으로 통화량 역시 급속히 성장했다. 사람들은 전화 시스템이 모든 전력을 다 써버리는 것은 아닐지 걱정했으며, 벨 연구소에 트렌지스터 연구를 시작하라고 요청하기에 이른다.
처음으로 상업적 성공을 거둔 유리병 블로잉 머신(주물사를 압축 공기와 함께 주형 내에 불어넣어서 조형을 하는 기계, 출처 금속용어사전)은 1905년에 도입된 자동 모델이다. 이 기계는 열두 시간씩 교대 근무하는 두 명의 작업자가 운전했다. 기계를 도입한 결과 하루에 17,280병을 생산할 수 있었는데 여섯 명의 소년 및 성인 남성이 하루 동안 가게에서 일했을 때 만들 수 있던 2,880병보다 월등히 많은 양이었다. 기계가 병을 생산하는 데 드는 비용은 개당 10 내지 12센트로, 유리 부는 직공 및 도우미들이 개당 1.80달러 비용을 들여 생산하는 것과 큰 차이를 보였다.
단면 전기 드라이브(Sectional Electric Drive)는 제어이론을 바탕으로 개발된 제품이다. 단면 전기 드라이브는 기계의 각 면이 서로 다른 차이 및 차동을 유지해야 하는 경우에 쓰인다. 철강 압연의 경우 금속이 한 쌍의 롤러를 통과하며 길게 늘어나는 현상을 보이는데 이 작업은 연속적으로 그리고 빠른 속도로 진행된다.
제지 분야에서는 인쇄지를 만들 때 종이가 증기 장치를 지나가게 된다. 증기가 종이를 건조시켜 장치를 통과하면 종이 크기가 줄어든다. 이때 증기에 충분히 노출시키기 위해서는 천천히 작업을 진행해야 한다. 단면 전기 드라이브가 쓰인 첫 응용사례는 1919년 만들어진 제지기(製紙纖)였다.
20세기 철강 산업에 있어 중요한 발전 중 하나가 바로 1928년 미국 철강생산회사인 Armco가 개발한 지속적인 넓은 스트립 롤링(Continuous Wide Strip Rolling)이었다.
자동화가 시작되기 이전 많은 화학 약품들이 묶음 단위로만 만들어졌다. 개별 생산이 불가능했다는 이야기다. 하지만 1930년에 여러 기계를 사용함과 동시에 컨트롤러를 도입하기 시작했다. 이런 움직임의 선두에는 다우 케미컬이 있다. 회사 창립자가 연속생산 시스템을 지지했기 때문이다.
공작기계는 1950년대에 천공(穿孔) 테이프를 사용함으로써 수치제어(NC)를 도입 및 자동화했다. 이는 곧 컴퓨터수치제어(CNC) 기술로 진화했다.
오늘날 자동화는 사실상 매우 광범위한 제조 및 조립 공정에서 찾아볼 수 있다. 그만큼 성숙한 기술로 발돋움한 것. 자동화가 활약하고 있는 분야를 대체적으로 살펴보면 전기 발전·정유 산업·화학·제강(製鋼)·플라스틱·시멘트·비료·펄프 및 제지·자동차 및 트럭 조립·항공기 제조·유리 제조·천연가스 분리·식음료 제조·통조림 제조 및 병 제조 등이 있다.
로봇은 자동차 페인트 스프레이와 같은 위험한 응용사례에 특히 유용하다. 전자회로 기판을 만드는 데에도 사용한다. 자동차 용접 작업 역시 로봇이 수행한다. 자동 용접기는 파이프라인 등의 응용사례에 주로 사용된다.
자동화의 종류
자동화에는 크게 두 가지 종류가 있다. 첫째는 피드백 제어이다. 피드백 제어는 일반적으로 연속적이며 측정 작업을 수반하는 것이 특징이다. 센서를 사용해 설정 범위 내에서 측정 변수를 유지하면서 계산 및 수정 작업을 한다. 둘째는 순차 제어(Sequence Control)로, 보통 시스템 로직(System Logic)을 기반으로 서로 다른 작업 프로그램을 제어한다. 크루즈 컨트롤(자동 주행 속도 유지 장치)이 전자의 예라면 엘리베이터 혹은 자동인출기(ATM)이 후자의 예다.
피드백 제어는 제어이론(Control Theory)에 이론적 기반을 두고 있다. 피드백 제어는 자동제어장치를 포함해 자동화 시스템의 일부로 자주 쓰인다. 피드백 제어는 ‘폐회로(Closed Loop)’라고 부르며 비 피드백 제어는 ‘개회로(Open Loop)’라고 한다.
1. 피드백 제어
피드백 제어는 컨트롤러를 통해 수행할 수 있다. 제대로 된 피드백 제어를 수행하기 위해서는 컨트롤러가 어느 정도의 수정 및 보정 작업을 수행함으로써 안전성을 유지해야 한다. 안정성을 지키는 것은 제어이론의 목표이자 원칙이다.
피드백 제어를 알기 쉽게 설명하자면, 증기 코일 공기 가열기를 예로 들 수 있다. 온도 센서가 가열된 공기의 온도를 측정하며 이를 측정 변수로 활용한다. 이 신호는 지속적으로 컨트롤러로 피드백되며, 곧 사용자가 원하는 설정(세트포인트)과 비교한다. 컨트롤러는 두 수치 사이의 차이(즉, 오류)를 계산하며 곧 교정 수치를 산출해 정정 신호를 전송해 공기 압력을 조절한다. 계산결과에 따라 포지셔너(교정 기구)를 증기밸브로 이동해 밸브를 열거나 닫는다.
단일 변수를 측정 및 제어하는 요소들을 통틀어 제어 루프(Control Loop)라고 한다. 제어 루프는 복잡한 특징을 가지고 있다. 제어 루프를 구성하는 부품들의 물리적 유형이 전부 다른 것. 온도 센서 신호는 유체(Fluid)를 통해 전기 혹은 압력이 될 수 있으며, 컨트롤러는 공압·유압·기계적 혹은 전자적 기법을 사용해 오류를 감지하고 기압을 조절하는 신호를 보낸다.
첫 컨트롤러는 계산 작업을 위해 아날로그 분석을 사용했다. 아날로그 분석은 제어이론에서 미분방정식을 풀기 위해 쓰이던 방법이기도 하다. 이후 제어 방식 문제를 해결하기 위해 전자 아날로그 컴퓨터와 전자 아날로그 컨트롤러가 등장했으며, 뒤이어 디지털 컴퓨터가 그 자리를 대체했다.
피드백 제어가 활약하는 일반적 분야로는 온도·압력·흐름·속도 조절 등이 있다.
2. 순차 제어 및 논리적 순차 제어
순차 제어는 고정 시퀀스 혹은 논리적 시퀀스 중 하나의 형태를 취한다. 이들은 시스템 상태에 따라 서로 다른 작업을 수행한다. 고정 시퀀스의 예는 잔디 스프링클러 타이머다. 반대로 논리 기반(Logic Based) 시스템의 예시다.
순차 제어의 기본 형태는 릴레이 로직이다. 전기 릴레이가 전기 접점에 관여하며 장치를 켜거나 끄는 역할을 한다. 릴레이 로직은 산업용 전기모터를 작동 및 정지하기 위해 만들어졌다. 이밖에도 솔레노이드 밸브를 여닫으며, 릴레이와 타이머 그리고 여타 전기를 이용하는 하드웨어를 함께 작동하고 멈추기도 한다. 조금 더 복잡한 예는 여기에 장비 구동 및 정지 동작을 포함한다.
여기에 몇몇 안전 예방책을 통해 제어 로직이 조금 더 좋은 설계를 달성할 수 있다. 이때 릴레이와 캠 타이머 그리고 드럼 순서기(Drum Sequencers)는 현장에 따라 수백 내지 수천 개까지 늘어날 수 있다.
이러한 다양한 하드웨어 항목들을 대체하기 위해 만들어진 것이 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)라고 부르는 특수 컴퓨터다. PLC는 수준 높은 기능들을 제공하는 것 또한 특징이다.
일반적인 하드와이어드(컴퓨터 기능이 하드웨어에 내장되어있는) 모터의 시작 및 정지의 순환(이를 Control Circuit, 즉 제어회로라 한다) 과정에서 ‘시작’ 혹은 ‘작동’ 버튼을 누름으로써 한 쌍의 전기 릴레이를 활성화시켜 작동한다.
‘Lock-In’ 릴레이는 버튼을 다시 눌러 상태를 해제할 때까지 접촉을 차단하며 제어회로에 동력 공급을 유지한다. 시작 버튼은 일반적으로 열린 접점이며 멈춤 버튼은 닫힌 접점(폐로접점)이다.
다른 릴레이는 스위치 전원에 전력을 공급함으로써 모터 작동 스위치를 주 회로에 포함시킨다(일반적으로 3상 산업용 전원에는 3세트 접점이 있다). 이때 대형 모터는 높은 전압 및 돌입 전류를 사용한다는 점을 주의해야 한다. 접촉 및 차단에 있어 속도가 중요하기 때문에 전압 및 돌입 전류가 높아지며, 이로 인해 수동 스위치를 사용하는 사람이나 시설에 대한 위험이 증가한다. 각각의 전자석은 ‘정지’ 혹은 ‘Off’ 버튼을 눌러 릴레이 잠금을 비 활성화할 때까지 모든 접촉을 유지한다.
일반적으로 제어회로 안에 연동장치가 들어있다. 예를 들어 모터를 통해 장치에 전원을 공급하기 위해서는 윤활이 반드시 필요하다. 이 경우 인터락을 추가함으로써 기름펌프가 모터가 구동하기 전에 구동되었는지 확인할 수 있다. 제어회로의 다른 공통 요소로는 타이머·리밋 스위치·광전지(Electric Eye) 등이 있다.
솔레노이드 밸브는 주로 압축공기(Compressed Air) 혹은 작동액(Hydraulic Fluid) 등에 널리 쓰인다. 기계부품의 액추에이터에 전원을 공급하는 역할을 한다. 모터가 연속적인 회전 운동을 지원하는 반면, 액추에이터는 기계부품이 제한적인 범위의 움직임을 간헐적으로 생성하는 경우 더 나은 선택이다. 기계 팔을 움직이거나 밸브를 여닫을 때 혹은 무거운 프레스 롤을 들거나 프레스에 압력을 가할 때가 좋은 예다.
제어회로는 래더 로직을 사용해 만들어진다. 래더 로직이라는 이름은 배선도가 사다리 모양을 닮았기 때문에 만들어졌다.
3. 컴퓨터 제어
컴퓨터는 앞서 설명했던 피드백 제어와 순차 제어를 모두 수행할 수 있다. 일반적으로 컴퓨터 한 대로 양쪽의 산업용 응용사례를 모두 지원한다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 특별한 목적으로 만든 마이크로프로세서로, 릴레이 로직에서 사용하는 드럼 시퀀서나 타이머의 하드웨어 구성요소를 대체할 수 있다. 반면 일반적 목적을 가진 공정제어 분야에서는 독립형 컨트롤러를 컨트롤러 수백 대 만큼의 역할을 수행하는 한 대의 컴퓨터로 대체하고 있다.
공정제어 컴퓨터는 PLC와 개별 부품 그리고 컨트롤러로 이루어진 네트워크로부터 데이터를 가져와 처리한다. 변동이 심하고 개별적인 분야에서도 제어를 실현하고, 필요한 경우 복잡한 제어 알고리즘을 구현하기 위해 다중 입력과 수학적인 조작을 지원한다. 데이터를 분석하고 작업자를 위해 실시간 그래픽 디스플레이를 생성하며, 엔지니어링 및 관리를 용이하게 하기 위한 보고서를 만든다.
상호 처리(Interactive Process)의 예로 자동인출기(ATM) 제어를 들 수 있다. 컴퓨터는 사용자의 선택 및 결정에 대응해 네트워크 데이터베이스에서 검색한 정보를 기반으로 로직을 수행한다. ATM 작업은 여타 온라인 거래 처리 시스템과 유사한 부분이 많다. 각기 다른 논리적 응답(이를 ‘시나리오’라고 한다)을 수행하는 것. 사용자 활용사례와 소프트웨어 코드를 기입하도록 유도하는 플로차트를 통해 설계한다.
4. 자동화의 장단점
자동화가 가지고 있는 주요 장점은 다음과 같다.
·처리할 수 있는 양 혹은 생산성 증가. 이는 시스템 효율 증가로 이어진다.
·실제 품질 및 예측 가능한 품질 향상.
·공정 및 제품의 안정성(일관성) 향상.
·결과물 일관성 향상.
·직접적인 인간 노동력 및 비용 감소.
생산성이나 품질 혹은 강성을 높이기 위한 방법은 다음과 같다.
·작업에 자동화를 도입해 사이클 타임을 줄인다.
·높은 정확도를 요구하는 경우 자동화를 도입한다.
·육체적으로 부담이 되거나 단조롭고 단순한 작업 등에 인간 대신 기계를 도입한다.
·위험한 환경에서 작업하는 경우 인간을 대체한다(불·우주·화산·핵 시설·수중 등).
·인간의 몸으로는 불가능한 작업을 수행하는 경우 자동화를 도입한다(크기·무게·속도·인내력 등).
·경제적으로 도약해야 할 때. 자동화는 기업과 사회 나아가 인류 전체의 경제력을 높인다. 예를 들어 기업이 자동화에 행한 투자는 기술이라는 형태로 되돌아온다. 이는 또 다른 이익을 창출할 수 있는 계기를 선사한다. 20세기 독일이나 일본 등의 국가가 자동화로 인해 소득이 증가했음을 상기하자.
·작업시간 및 준비시간을 크게 줄인다.
·작업자를 다른 작업에 투입할 수 있다.
·자동화 작업이 개발·배포·유지보수·실행이라는 4단계를 걸쳐 더 높은 수준의 작업을 제공한다.
하지만 자동화에는 단점 역시 존재한다. 자동화가 내포하고 있는 단점은 다음과 같다.
·자동화는 기본적으로 인간의 노동을 대체하기 때문에 실업과 빈곤을 유발한다.
·보안에 취약해 위협을 받기 쉽다. 자동화 시스템은 지능에 제한이 있으며, 지능 범위를 초과하는 경우 오류를 일으킬 위험이 있다. 예를 들어 전칭명제(General Propositions)에 간단한 로직을 추가하는 것조차 불가능할 수 있다.
·예측할 수 없거나 지나친 개발 비용. 작업을 자동화하기 위한 연구 및 개발 비용이 자동화로 인해 절감할 수 있는 비용을 초과할 수도 있다. 배보다 배꼽이 더 큰 셈.
·높은 초기 비용. 제품 혹은 공장 전체를 자동화하는 경우, 상품 단가보다 매우 큰 비용을 초래할 수 있다. 뿐만 아니라 많은 제품을 구비할수록, 그리고 시간이 지날수록 비용이 증가한다.
제조업체가 자동화를 하는 목적은 생산성과 비용 그리고 시간이라는 초기 목표보다 한층 넓은 범위로 이동하고 있다.
