제조시스템 혁신(2) 

스마트 공장 수요기업의 산업유형별 전략

B2B는 계획생산라인(Planned Production Line, PPL), B2C는 제품, 생산 및 서비스까지 연결되는 수평통합생산(Horizontal Integrated Production, HIP) 구조를 가지고 있어야 한다. B2C 제조시스템은 불특정 고객의 요구에 대응해야 할 가능성이 높아 ‘제품+제조시스템 +서비스’의 연계 강화가 필요하고, 다품종 소량생산이 가능한 제조시스템의 구축이 필요하다. B2B 제조시스템은 대부분 뿌리산업, 부품산업, 기간산업 등이 많고, 고객이 정해져 있어, 고객과의 유대관계가 밀접해야 하므로 고객과의 협의를 통한 사전계획 생산이 중요하다.

산업유형별(제조 공정과 고객 대응방식에 따른) 제조시스템의 특징
Process 산업은 공정 최적화(Process Optimization, PO), Discrete 산업은 제품 추적(Product Tracking, PT)이 중요하다. Discrete 시스템은 단위 공정마다의 생산 제품 관리가 가능해야 하므로 Lot Tracking을 강화하고, 생산라인의 재공 및 제품 수명관리가 중요하다. Process 제조시스템은 설비의 유지관리가 무엇보다 중요하며, 설비의 고장에 따른 대량손실 및 복구비가 커져서 예지보전 기술능력이 뛰어나야 한다.

통합 스마트 제조시스템 구축
 최근 제조업계에는 선택과 집중, 연합과 통합, 교류와 시너지를 통한 제조시스템의 획기적인 변화가 요구된다. 제조 중소기업의 낙후성과 비제조 전문가에 의한 제품의 품질저하를 극복하고, 기업도산에 따른 제조생태계의 파괴를 줄이기 위해서 통합제조시스템을 구축한 통합제조전문기업이 많아져야 한다. 시장에서 요구하는 다양한 제품을 생산할 수 있는 제조시스템을 보유하고 있으므로 특정 제품이 시장에서 사라지더라도 제조 전문기업과 제조시스템은 유지되므로 제조생태계의 파괴가 일어나지 않다.

개방형 개인화 제조서비스(FaaS: Factory as a Service)
 인터넷과 전자상거래의 활성화로 인해 콘텐츠를 중심으로 시작된 롱테일 현상이 물리적 제품 시장으로 확대되고 있다. 개인소득의 증가는 개인화된 제품에 대한 욕구를 증가시키고 있으며, 이는 기존의 대량생산/소비 경제를 소량생산/소비 형태로 전환되고 있다. 대량소비제품과 병행하여 개인화제품의 욕구증가는 중간계층의 소량소비 시장을 발생시키고 향후 다품종 소량 생산 나아가 개인화 생산에 대한 필요성을 증대시켰다. 개인화 생산을 위해서 소량생산에서도 한계비용을 최소화할 수 있는 새로운 형태의 미래형 공장과 이를 서비스 형태로 제공할 수 있는 제조서비스에 대한 요구를 도출시켰다.

 미래 제조는 ICT융합을 통해 개인화, 생산성 극대화, 서비스화 및 새로운 산업생태계의 변화로 진화되고 있다. 특히 고객에게 차별화된 제품을 QCT(Quality, Cost, Time)관점에서 대량생산에 가까운 높은 효율로 생산하는 방식인 개인화 생산 트렌드가 가속화되고 있다. 개인화에 대한 시장 요구에 따라 생산체계 변화가 가속화 되면서 대량생산이 다품종 소량생산(Mass Customization), 나아가 개인화 생산(Persona lized Production) 체계로 변화되고 있다.

 또 혁신형 장비 및 ICT 기술 발전에 따라 현재의 자동화 수준에서 유연생산이 가능한 지능화 수준으로 향상되면서 개인화 생산에서의 생산성을 극대화하는 방향으로 전개될 것으로 전망이다. 서비스 융합 요구에 따른 제조업과 서비스업의 경계붕괴로, 제품의 서비스화와 제조의 서비스화는 가속될 것으로 전망이며, 대규모 공장과 글로벌 공급망 체계가 소규모 유연 민첩 생산이 가능한 공장들이 웹과 같이 연결되는 공급망 체계를 근간으로 한 변화도 예측된다.

 개방형 개인화 제조서비스(Factory As A Service, FaaS)는 고객 맞춤형 또는 개인화된 제품을 생산하는 미래형 스마트공장을 서비스로 제공하는 것을 의미한다. 개방형 개인화 제조 서비스는 크게 다음 3개의 계층에서 기술이 요구된다.

 고객이 자신이 원하는 제품생산의 요구를 정확하게 지속적으로 전달하기 위해 개방성을 제공하는 FaaS 클라우드 계층에서의 기술이 요구된다. 개인 맞춤형 생산 스마트 공장 및 기존 공장들을 인터넷으로 연결하고, 생산을 원하는 고객의 제품주문, 온디멘드 엔지니어링, 부품조달, 완제품 유통에 이르는 제조 프로세스를 지원한다.

 이와 함께 다양한 이종 제품들을 최적의 생산 효율을 가지고 혼류생산 할 수 있도록 하는 FaaS 제조운영의 계층이 필요하다. 다양한 개인화 제품을 효율적으로 생산할 수 있도록 생산현황, 공정현황 및 품질현황을 실시간으로 분석·예측하고, 이에 따른 최적 대응 및 운영을 지원한다. 또 혁신형 제조설비 및 ICT 기술을 기반으로 개인화된 제품생산을 고도의 생산성을 갖추고 실행하기 위한 FaaS 실행제어 계층에서의 기술이 필요하다. IIoT를 기반으로 3D프린터, 로봇 등 개인화 제조에 필수적인 혁신형 장비 등 공장 내 생산설비를 유기적으로 연결하고, 이에 대한 지능적인 실시간 제어를 지원한다.

 개방형 개인화 제조서비스를 활성화시키기 위해서는 우선 ‘소규모 개인화 생산 공장 실증 및 확산’ 정책이 필요하다. 개인화 제품에 대한 욕구가 반영된 롱테일 시장과 소량생산 시에도 한계비용을 최소화하는 디지털 제조장비 중심의 개인화 생산을 위한 마이크로 스마트팩토리 활성화 전략을 추진해야 한다. 도심형 마이크로 스마트팩토리 공장 구축 사업을 통해 새로운 소비 수요 시장을 창출하고, 기존 대량생산 공장을 중심으로 이루어지던 기술 공급 시장에서의 새로운 비즈니스를 창출할 수 있도록 지원해야 한다.

 이와 함께 新제조생태계가 구축되어야 한다. 누구나 제품을 생산하고 경제적 활동까지 연계될 수 있는 제조 민주화를 실현하는 새로운 제조생태계 구축 전략을 추진하기 위해서는 현재 대기업 중심의 수직적 산업구조와 별개로 새로운 제조창업을 통한 수평적 생태계 구축을 지원해야 한다. 이와 함께 소규모 공장이 웹처럼 지역적으로 분포될 수 있는 기반 조성으로 新제조업 경제 건설에 기여해야 한다.

제조시스템 진단
 제조 중소기업이 글로벌 경쟁력을 갖춘 기업으로 성장하기 위해서는 스마트 제조혁신 전략에 따라 4차 산업혁명 제조혁신 방향을 설정한 이후에는 △현재 수준을 진단하여 부족한 역량파악, △투자 대비 효과에 근거한 우선순위에 따라 단/중/장기적인 역량 확보 로드맵 도출, △실행에 옮길 수 있도록 공급기업, 전문 인력 지원을 포함하는 self evaluation 가이드라인이 필요 등과 같은 절차 및 가이드라인이 필요하다.

 진단 모델 개발 경험자와 제조혁신 컨설팅 경험자 등 개발자들과 그리고 수요자를 포함하는 팀을 구성해야 한다. 또 개발 프로세스는 목적을 정립하고 진단 대상을 선정하여 수요조사를 수행해야 한다. 수요조사 과정에서 면담을 통해 기존 Tool을 적용 경험을 바탕으로 수정·보완한다.

 중소기업 유형별(스마트 제조혁신 전략에 따른 B2B 및 B2C 유형과 장치산업 및 조립산업) 특성을 반영하면 진단효과를 개선할 수 있다. 독일의 진단 Tool이 인더스트리4.0에 근간을 두었듯이 한국 중소기업을 위해 수립된 스마트 제조혁신 전략 8대 추진 과제에 바탕을 두고 개발했다. 진단 모델의 구조 개발시 상/중/하위의 개념과 상호 연관성을 고려하여 만드는 것이 바람직하다. 진단 모델은 목적과 대상에 따라 다르게 수립되어야 한다.

 산업의 제조혁신 변화의 과정을 모니터링하고 촉진하기 위한 진단은 VDMA 준비도, 싱가포르 진단 Tool과 같이 진단 항목의 개수도 최소화하는 것이 바람직하다. 하지만 중소기업 수요자 입장에서 보면 글로벌 경쟁력을 갖추어 선도하는 기업으로 제조혁신을 이루는데 도움을 받을 수 있는 구체적이고 체계적인 가이드라인 또한 필요하다.

 디지털화, 연결화, 지능화 적용 수준과 활용 정도는 기술 수준 보다 사업가치를 높이는 수준에 따라 나누어야 한다. 역량 수준의 정의와 역량 수준을 진단하기 위한 질의 항목은 정량화 하기는 어렵지만 정성적인 내용에 있어 확연한 가치창출의 차이와 연관된 기술역량 요소가 반영되어야 한다. 예를 들어 수준 3으로 진단되고 수준 4를 목표로 할 때 부족한 역량이 쉽게 규명이 되어야 과도한 추가 노력 없이 역량확보 로드맵을 도출하는 데 유용하다.

 부족한 역량이 파악되면 역량 확보를 위한 절차를 수립해야한다. 역량을 내부적으로 소유할 것인지 외부와 협력을 할 것인지 결정해야 하는데 내부 역량 확보를 위한 인재 영입, 교육, 설비 구매, 기존 파트너와 협력 체계 혁신도 고려해야 한다. 역량 확보 윤곽이 수립되면 다양한 과제 중에서 투자-대비-효과를 분석하여 우선순위를 결정해야 한다.

연관기사 보기

제조시스템 혁신(1) - 제조 기술의 변화 방향

제조시스템 혁신(3) - 스마트 공장을 가능하게 해주는 주요 기술