위기 극복을 위해서 자기 최적화와 적응력을 갖춰야 한다

프라운호퍼 IPA 자동화 플래닝 프로젝트 책임자인 공학박사 요하네스 뵈스너는 생산 구조를 재고하기 위해 위기를 기회로 삼아야 하며, 미래가 아니라 현재 조립 시스템이 적응력을 갖추도록 설계해야 한다고 하였다.

핵심 내용

  • 현재의 자동화 수준으로는 미래의 위기를 헤쳐나가는 데에 별로 도움이 되지 않는다.
  • 이를 위해서는 생산 환경의 적응 능력이 필요하다.
  • 조립 시스템은 새로운 작업 방식에 맞게 조정할 수 있어야 한다.

요하네스 뵈스너 박사님, 현재 코로나 위기로 인해 생산 활동이 통제를 받고 있습니다. 이에 대해 어떤 점을 주시해야 합니까?

공학박사 요하네스 뵈스너는 프라운호퍼 IPA 자동화 플래닝 프로젝트 책임자이다.

현재 상황에서 직원들의 건강과 복지가 최우선입니다. 사무 분야는 ‘재택근무’를 광범위하게 이용하고 있지만 유감스럽게도 생산 분야는 재택으로 간단하게 옮길 수 없습니다. 생산이 노동 집약적으로 구조화될수록, 보호 조치를 보장해야 되기 때문에 더욱 복잡합니다. 이런 점에서 우리는 어려운 도전에 직면하고 있습니다. 이런 상황에서 코로나에 저항성이 있는 ‘유연한’ 로봇이 수많은 조립 공장에 실질적인 도움이 될 것입니다.

이번 코로나 위기에서 기업들은 동일한 생산 환경과 장비를 가지고 빠르게 대응하여 신속하게 장비를 제조할 수 있었습니다. 예를 들면 호흡기 보호 마스크나 안면 바이저 또는 인공호흡기 등이 있습니다. 기술적으로 어떻게 가능했습니까? 

기업들이 ‘유연성’ 있게 대응했기 때문에 가능했습니다. 기업들은 조립 영역을 ‘단일 목적’으로 최적화하지 않았고 ‘전체 목적’을 위해 판단하고 대응했습니다. 우리는 특정 목적에 맞춘 최고 성능의 시스템이 다방면으로도 적합한 경우는 드물다는 것을 잘 알고 있습니다 이는 기업의 전략적 계획 결정에도 적용되는 것입니다.

유연한 생산 환경이 충분한지, 아니면 전환 능력이 필요한지, 이를 어떻게 구분할 수 있습니까?

유연한 조립 시스템은 빠르고 적은 노력으로 변화된 조건에 빠르게 적응할 수 있어야 합니다. 예를 들어 인력 투입을 늘리거나 줄여 산출량을 변경할 수 있습니다. 계획 단계에서 의도했던 범위의 한계치로 프로세스를 조정하는 것도 가능합니다. 하지만 완전히 다른 제품을 조립하기 위해 시퀀스를 근본적으로 바꾸기 위해서는 이러한 자유도로는 충분하지 않을 것입니다.

전환 능력을 위해 구체적으로 무엇이 필요합니까?

요즘 ‘재구성이 가능한 조립 시스템’이 자주 언급됩니다. 이 시스템은 자율적이고 표준화된 기능 유닛으로 구성되는 모듈형 시스템으로, 제품 별로 각각 필요한 조립 프로세스와 시퀀스에 맞게 조성할 수 있습니다. 필요한 경우 프로세스 모듈을 빠르고 간단하게 교체할 수 있으며, 추가 프로세스 모듈로 보완할 수 있습니다. 기능 유닛들 간의 표준화된 인터페이스는 부품 흐름과 정보 흐름을 위한 인터페이스가 중요합니다. 이런 특성은 제조 기업뿐만 아니라 조립 시스템 제조사에게도 중요합니다. 업체들은 자사 조립 셀을 고객에 맞춰 준비할 수 있고, 실질적인 프로세스 스테이션을 통합하면 됩니다.

현장에서는 이러한 시스템이 어떻게 작동합니까?

전환 능력이란 시간적으로 예상할 수없이 바뀌는 작업에 맞추어 기존 조립 구조를 신속하게 조정하는 것을 의미합니다. 이는 모든 생산 설계자들이 꿈꾸는 ‘이상적인 시스템’입니다. 하지만 현장에서는 이런 시스템이 아직 연구 단계에 머물러 있습니다. 그 이유는 처음부터 투자가 이루어져야 하기 때문이며, 투자한 시스템을 잘 사용하게 될지 예측할 수 없는 구조이기 때문입니다.   

높은 자동화가 미래에도 이러한 위기를 헤쳐나가는 데에 도움이 될 수 있을까요?

위기를 더욱 잘 헤쳐 나가기 위해서는 높은 수준의 자동화만으로는 해결할 수 없습니다. 이를 위해 우리는 잘 알지 못하는 작업에 맞게 조정할 수 있는 조립 시스템을 준비해야 합니다. 즉 전환 능력을 갖도록 준비하는 것입니다. 또 다른 전제 조건은 현장에서 자동 조립을 지속하는 것입니다. 이렇게 하면 글로벌 위기 상황에서도 단기간에 대응할 수 있습니다. 우리는 지금의 상황을 잘 활용하여 생산 구조를 재고해야 합니다. ‘전환 능력 있는 생산 시스템’의 연구 활동을 계속 확장하고 다른 기업들과 함께 검증해야 합니다.

프로세스와 부품을 적절히 설계하면 조립 공정에 많은 자동화 잠재력이 있다.

어느 부분에서 자동화가 의미가 있으며, 기업들은 어떻게 점검할 수 있습니까?

전통적인 방법으로 자동화는 기업이 기대하는 수익이 달성되는 경우에 합리적이라고 평가합니다. 자동화 문제는 ‘재현 가능하고 기록 가능한 품질’의 관점에서 평가하는 경우도 많습니다. 인체 공학적 측면도 평가에 포함할 수 있습니다. 프라운호퍼 IPA는 기존 조립 설비의 자동화 잠재력을 개관적이고 전체적으로 그리기 위해, ‘Fitness for Automation(자동화 적합도)’ 산출 방법과 예상되는 절감 잠재력 그리고 이와 관련된 우선순위 산출 방법을 개발하였습니다. 프라운호퍼 IPA에서 개발한 APA(자동화 잠재력 분석)는 자동화 적합성과 관련하여 조립 프로세스를 평가하기 위한 체계적인 방법입니다. 자동화 전문가들이 조립 라인 또는 조립 영역의 전체 프로세스를 평가하여, 프로세스 선택의 주관적인 부분을 최소화할 수 있습니다. 그렇게 이어지는 구현으로 정당하고 합당한 근거가 마련됩니다. APA는 보통 며칠 이내에 가상으로 실시할 수 있고 최근에는 앱으로도 이용할 수 있습니다.

제품 개발과 제품 구조는 어떤 역할을 합니까?

이것이 자동화에서 핵심 문제 가운데 하나입니다. ‘Design for Automation’은 오늘날 제품 개발 단계에서 가장 먼저 고려해야 합니다. 이때 다음 문제도 결정적인 역할을 합니다. 어떤 부품이나 프로세스가 제품 기능을 달성하기 위해 실질적으로 필요한가, 아니면 간단하게 기능을 달성할 수 있는가? 물론 최상의 프로세스는 사람이 필요하지 않은 프로세스이다. 이를 위해 부품 분배와 핸들링, 포지셔닝, 접합 프로세스 자체를 단순화하기 위한 다양한 설계가 되어야 합니다.

“Design for Automation” 기준에 따라 제품 변경이 이루어진 것 가운데 기억에 남는 사례가 있습니까?

아직도 기억에 남는 사례가 하나 있습니다. 모터 사운드의 음향에 변화를 주기 위해 스피커를 수용하는 부품입니다. 스피커를 금속 공명 하우징에 고정하기 위해 8개의 나사로 고정합니다. 이 나사는 재료비와 물류비 그리고 조립비 외에 체결 스테이션의 효율성에 따라 손실이 좌우되었습니다. 하지만 조립 과정에 8개의 나사를 사용하는 이유는 황당할 정도로 간단했습니다. 스피커 하우징에 8개의 구멍이 있었기 때문이었습니다. 제품 개발자와 생산 설계가 그리고 품질 책임자가 나서, 나사 체결 공정과 그와 결부된 비용 그리고 프로세스 리스크를 제거하는 해법을 찾아냈습니다. 지금은 나사 대신 다른 크림핑 방법을 사용하고 있습니다.

제조 기업들이 이런 위기에서 무엇을 배우고 무엇을 미래로 가져가야 할까요?

기존 제품과 생산 구조를 조사하고 새로운 방향으로 나아가기 위해서 이번 위기가 전환점이 되고 있다는 점은 유감입니다. 기업들은 새로운 시각을 갖고, 외부의 중립적 전문가들과 함께 제품 포트폴리오 정렬을 위한 전략적 목표를 설정하고, 미래에도 사용할 수 있는 생산 환경을 설계해야 합니다. 마크 트웨인이 언급한 바와 같이 “어디로 갈지 모르는 사람은 자신이 엉뚱한 곳에 도착해도 놀라면 안 됩니다”

요즘과 같은 시기에 자동화 솔루션 주제에 대한 또 다른 조언이 있습니까?

코로나 이전에는 모두가 불가능하다고 생각하였지만 전제 조건이 바뀌면서 새로운 아이디어들이 개발되고 이행되고 있습니다. 저는 고객들과 함께 ‘ㅇㅇㅇ 조건으로 간다면’이라는 접근 방식을 찾고 있습니다. 그리고 이러한 전제 조건들은 기업들이 이행할 수 있도록 기업과 기업간의 요건에 맞추어야 합니다. 저는 이미 ‘자동화 잠재력 분석’ 과 ‘자동화를 위한 설계’를 주제로 하는 워크숍을 기업 현장에서 다시 시행할 수 있기를 기대하고 있습니다.