스마트 팩토리 2025, 미래의 공장은 이런 모습이다

미래의 공장은 지금의 공장보다 유연하고, 빠르며, 효율적이고 지속 가능해야 한다. 이는 디지털화와 네트워킹을 이용해야 가능하다. 본 글은 스마트 팩토리로 가는 길에서 무엇이 중요한지를 제시하고자 한다.

 

Dr. 발터 후버(Walter Huber): Detecon International GmbH 매니지먼트 컨설턴트

 

업계에서 디지털화가 본격화되고 있다. 기업들은 그 동안 인더스트리 4.0을 과소 평가했던 것이 부적절했다는 인식이 커지고 있다. 기업들은 이제 스마트 팩토리를 논의하고, 생산 프로세스 디지털화에 많은 예산을 투자하고 있다. 이를 위한 생산 최적화에 많은 접근법과 기술이 있다. 그렇다면 미래의 공장은 과연 어떤 모습일까? 그리고 기업들은 어디에 초점을 맞추어야 할까? 개별적인 기술들은 내일의 공장, 이른바 스마트 팩토리 2025를 특징 짓지 않는다. 오히려 관건은 인구 통계학적 변화의 시기에 유연성과 신속성, 효율성, 지속 가능성을 높이고, 기업은 숙련 인력 부족 현상과 관련하여 매력적인 고용주로서 자리잡아야 한다. 미래의 공장은 명확하게 고객 주문 프로세스에 초점을 두고 있다.

미래 공장의 핵심 요소는 자체적인 변화 능력이다. 당연히 스마트 팩토리에 대한 일련의 요건이 있는데, 이 요건들은 다음과 같이 구분된다. 인간, 기계, 공장, 디지털화, 제품, 물류, 디지털 생산 시스템, 가치 창출 시스템.

 

기본 전제 조건인 디지털 쌍둥이

모든 물리적 대상, 즉 공구, 기계, 부품, 생산 제품, 생산 공장, 로봇 그리고 자율 운반 유닛은 스마트 팩토리 2025에서 디지털 이미지를 통해 표현된다. 상태와 중요한 데이터를 저장하는 디지털 트윈을 이용하여 실제 기능의 이미지가 만들어진다. 디지털 트윈은 다양한 특징을 띤다. 제품에 따라 설계 도면과 그에 따른 실현, 즉 처리 시간, 생산 오류, 그로 인한 후작업 등으로 구분된다. 고객의 제품 이용도 이에 포함된다. 디지털 트윈은 기술적으로 추적의 필요에 의해 존재했다. 여기서 관건은 기능 개선과 분산 컨트롤이다.

스마트 팩토리 2025의 또 다른 구성 요소는 스마트 기계이다. 기업의 모든 기계와 시스템은 앞으로 스스로 제어하고, 스스로 학습하며, 스스로 최적화된 방식으로 작동해야 한다. 기계들은 필요에 의해 서로 데이터를 교환하고 통신한다. 하지만 이와 관련하여 놓치기 쉬운 중요한 측면이 바로 공구관리(정비, 유지보수, 서비스)와 스마트 솔루션이다. 공구 관리는 품질 보장에서 중요한 역할을 한다. 또한 스마트 기계는 적절한 인프라가 필요하다.

 

인간은 앞으로 생산 컨트롤을 담당할 것이다.

제품을 위한 인공 의식

기계 및 공구 관리 외에 최종 제품도 당연히 스마트해져야 한다. 제품은 디지털 트윈을 통해 일종의 인공 의식을 얻게 된다. 따라서 제품 자체가 자신의 생산 방식에 대한 지식을 알려줄 수 있다. 따라서 긴 시각으로 보면 제품이 자신을 스스로 통제하고 최적화할 수 있다. 이는 자동차를 예로 들어 설명할 수 있다. 요즘 자동차는 자율 주행이나 부분 자율 주행 기능을 통해 스스로 자신을 통제할 수 있다. 스마트 팩토리 2025를 위해서는 반드시 작업 단계와 품질 점검을 포함하는 작업 계획과 시험 계획을 생산 데이터 및 엔지니어링 데이터와 연결하고, 이로부터 자동으로 3D 모델을 생성해야 한다.

빅 데이터와 고급 분석론은 디지털 트윈의 „뇌“를 형성한다. 이들이 결국 지능적인 공장의 지속적 개선을 책임진다. 스마트 팩토리 2025에서 풀어야 할 과제는 투명성 부족이다. 다시 말해 어떤 데이터가 어디서 생성되고 이들이 어떻게 필요한가 하는 것이다.

 

효율성은 높이고 비용은 낮춘다

미래의 생산 현장에서 인간이라는 요소가 더 이상 필요하지 않을 것이라고 주장하는 사람들이 많다. 하지만 이는 방향이 틀렸을 뿐만 아니라, 경제적인 측면에서 말이 되지 않는다. 인간 요소는 스마트 팩토리 2025에서도 더욱 중요한 역할을 할 것이다. 인간이 생산 현장에서 수행하게 될 과제는 계속 변화할 것이고, 생산 활동 비율은 낮아질 것이며, 그 대신 모니터링 업무 비율이 높아질 것이다.

기업들은 앞에서 언급한 필수불가결한 변화 능력을 보장하기 위해 집단으로 조직되는 자율 운반 유닛(AGV 등)을 이용한 스마트 물류가 필요할 것이다. 디지털 물류는 지능적 제품 또는 기계 등 다른 스마트한 대상과 연결하여 유연성은 높이고 비용을 현저히 낮춘다. 물류 프로세스의 디지털화를 통해 재고를 줄이고, 동시에 민감한 부품이나 제품인 경우에 센서를 이용한 수송 경로 모니터링을 통해 전체 공급 체인에서 완전한 투명성을 실현할 수 있다. 이를 위한 키는 클라우드와 블록 체인 기술의 조합이다.

             지금까지 언급한 모든 요소들 외에 변화된 가치 창출도 언급해야 한다. 공장 자체만 디지털화 하는 것이 아니라 거기에서 생산되는 제품도 디지털화되어야 한다. 여기에서 가치 창출이 변화를 겪고, 지금처럼 공장 안에서만 이루어지는 것이 아니라, 제품 개발 단계부터 가치 창출이 이루어져야 한다. 스마트 팩토리 2025에서 자주 나타나는 세일즈, 애프터 세일즈와 제품 개발 간의 분쟁도 종식시킬 수 있을 것이다. 이를 위해서는 누가 최종적으로 결정권을 갖는지 또는 책임을 지는지가 명확하게 정해져야 한다.  

             스마트 팩토리 구성을 위해 필요한 요소들을 살펴 보면, 이는 결코 간단한 문제가 아니다. 스마트 팩토리 2025를 실현하려면 다양한 기술과 접근법이 필요하다. 하지만 수집한 생산 데이터와 기계 데이터의 데이터 주권에 대한 문제 등 해결되지 않은 문제들을 반드시 규명해야 한다. 기존의 생산 설비를 바꾸거나 공장을 새로 구상할 경우, 비전과 전략을 도출할 수 있는 방법론적 절차가 있어야 한다. 이는 성급하게 대응해서는 안되며, 지속적인 개선 프로세스를 포함하는 중장기적인 절차와 계획이 있어야 한다.

MM 체크리스트

 

이러한 토대는 스마트 팩토리가 기능할 수 있도록 반드시 존재해야 한다.

린 매니지먼트와 더불어 안정적이고 효율적인 프로세스가 이미 존재함

✓ 모든 영역에서 데이터 품질 수준 높음

MES, PLM, ERP 시스템을 집중적으로 사용함

✓ 공장 계획을 위한 디지털 공장과 프로세스를 실무에서 이용함

혁신 능력과 변화 능력이 경영진에 의해 촉진됨

IT 표준화와 프로세스 표준화가 광범위하게 존재함

기업의 비전, 사업 전략, IT 전략이 집중적으로 실현됨