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매거진 디지털 트랜스포메이션 트렌드

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by 이노핏파트너스 innoFIT Partners Mar 14. 2023

제조업의 디지털 전환 = 스마트 팩토리?!

디지털 트랜스포메이션 트렌드

세월과 관계없이 음악은 많은 사람들에게 사랑받아 왔습니다. 그러나 음악을 듣는 ‘방식’에는 많은 변화가 있었는데요. 십여 년 전까지만 해도 음악을 듣는 매체로는 주로 라디오를 통한 것이었고, 즐겨 듣는 음악은 LP나 카세트 테이프를 구입하여 듣곤 했습니다.

이후에는 CD라는 저장매체가 등장했습니다. 잡음이 없는 깨끗한 음질로 사람들을 놀라게 했지요. 그 다음에는 더 놀라운 게 등장합니다. MP3 플레이어 덕분에 사람들은 더 간단하고 편리하게 원하는 음악을 다운받고 저장해서 즐기게 되었습니다. 지금은 어떨까요?

스마트폰 하나만 있으면 모든 것을 다 할 수 있는 세상이 도래했습니다. 음악 스트리밍 서비스를 받을 수 있는 어플만 깔면 전 세계 거의 모든 음악을 들을 수 있죠. 뿐만 아니라 고음질의 음악을 언제, 어디서든, 원하는 만큼 들을 수 있습니다.

음악을 즐기는 방식의 변화에서 디지털 혁신의 과정을 엿볼 수 있습니다. LP/카세트 테이프에서 CD로 넘어오는 과정이 아날로그(제품)의 디지털화(Digitization)입니다. 이어 CD에서 저장된 음악을 제공받던 것에서 MP3로 음악을 e-커머스를 통해 제공받는 형태로 넘어오는 과정이 프로세스의 디지털화(Digitalization) – 기업에서 ERP, MES, e-커머스를 통한 Data의 공유, (Data를 활용한) 업무 프로세스의 효율화 – 입니다.

마지막으로 플랫폼을 통해 방대한 음악을 고객이 원하는 대로 들을 수 있게 제공하면서, 듣는 횟수나 양 등에 상관없이 구독료를 지불하는 새로운 형태의 비즈니스 모델이 바로 비즈니스의 디지털 전환(Digital Transformation)입니다.

지금의 디지털 전환은 앞서 말한 세가지 전부를 포괄하는 의미라고 이해하면 쉽습니다. 이번 트렌드에서는 제조의 디지털 전환과 스마트팩토리에 대해 알아보는 시간을 가져보려 합니다.

오늘의 주제 : 제조 디지털 전환

#1. 제조업에서 디지털 전환이란?

#2. 복잡한 제조 디지털 전환, 우리 기업은 어디서부터 시작할까?

#제조기업 #4차산업혁명 #스마트공장

제조업에서 디지털 전환이란?

제조기업에서는 디지털 전환의 큰 테두리에 들어있는 아래의 세가지 영역을 사례로 들어볼 수 있습니다. 먼저 제품의 디지털 전환입니다. 예를 들면 이전에는 ‘인쇄된 책’이었다면 지금은 ‘전자서적(e-book)’으로 전환된 것입니다. 다음으로 기업/공장 운영이 스마트 팩토리로 거듭난 운영 프로세스의 디지털 전환 사례가 있습니다. 마지막으로 고객맞춤형 비즈니스나 플랫폼 비즈니스로 바뀐 비즈니스 모델의 전환 사례입니다.

혹자는 제조업에서 스마트팩토리와 디지털 전환의 차이점을 질문하기도 합니다. 기존의 3차 산업혁명 시대의 공장을 스마트한 공장으로 바꾸어 가는 일련의 과정을 ‘디지털 전환’, 그 결과물을 ‘스마트팩토리’라고 이해하면 간단합니다.

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‘스마트팩토리’ 이전에 짚어야 할 산업혁명 과정

앞서 언급한 ‘스마트팩토리’는 제조업 디지털 전환에서 고객맞춤형/대량맞춤형 비즈니스 모델의 확대와 함께, 다양한 제품을 효율적으로 생산하기 위한 과정에서 탄생하게 됩니다. 그래서 스마트팩토리의 등장을 이해하는 데에는 산업의 변화(산업혁명의 과정)를 이해할 필요가 있습니다.

하단 이미지는 산업혁명의 변화 과정을 설명하는 그림입니다. 일반적으로 이야기하는 기술 중심이 아닌, 산업(생산체계)의 변화 과정과 사람(고객)의 변화 과정을 중심으로 설명하고자 합니다. 그림에서 하단에 있는 점선으로 표시한 부분에 주목해주시기 바랍니다.

1차 산업혁명은 기계가 사람의 노동력을 대신하기 시작하는 시대입니다. 이 덕분에 공장에서 물건을 만드는 일이 수월해지게 됩니다. 다만 아직까지는 소비자들이 물건을 구매하는데도 큰 비용을 지불해야만 했던 시기입니다. 생산성이 조금 올랐지만 다양한 제품을 고객의 요청에 따라 소량으로 만들어서 공급했기 때문입니다.

2차 산업혁명 시대가 되면 생산 형태가 완전이 다른 개념으로 바뀌게 됩니다. 과거에 100~200명 정도의 작업자가 보름에서 한 달에 걸쳐 자동차를 만들던 것이 공장에 수 백m의 컨베이어 라인을 만들고, 수 천명의 작업자가 전체 자동차 조립 작업을 인당 3~5분 단위로 나누어서 작업을 하게 됩니다. 결과적으로 생산성이 크게 오르게 됩니다.

공장의 생산성이 올라가게 되니 물건의 가격이 떨어지고, 물건의 가격이 떨어지니 더 많은 고객이 물건을 사게 됩니다. 또 고객이 물건을 더 많이 사게 되니, 이번에는 생산하는 원재료를 구입하는 가격이 떨어지게 됩니다.

점차 소비자의 선택 폭이 넓어지면서 이들도 품질이 좋은 제품을 찾게 됩니다. 중품종 중량생산 시대, 이른바 3차 산업혁명 시대가 열린 것입니다. 이를 뒷받침하기 위해 산업에서는 IT기술이 적용되면서 정보화 시대가 열리게 됩니다. 동시에 이 IT 기술이 공장에도 적용되면서 자동화 시대가 도래하죠. 공장 자동화의 가장 기초가 되는PLC(Programmable Logic Controller)와 이를 장착한CNC(Computerized Numerical Control), MCT(Machining Center)등이 산업에 활용되기 시작합니다. 본격적으로 공장 자동화 시대가 개막한 셈입니다.

여기서 다시 한번 더 소비자의 소비 패턴에 변화가 일어납니다. 각자의 요구에 맞춘 상품을 원하게 된 것이죠. 이를 가리켜 ‘대량 맞춤 생산(Mass Customization)’이라 하며, 4차 산업혁명 시대의 가장 중요한 비즈니스 모델이기도 합니다. 문제는 맞춤 생산을 하게 되면 생산성이 떨어지게 된다는 것입니다.

이 문제를 해결하기 위해서 공장에서는 제조 운영을 위한 혁신이 이루어집니다. 바로 공장 운영 프로세스의 디지털 전환을 통해 스마트 팩토리가 만들어지는 것입니다.

샤오미 스마트 팩토리 소개 영상 | MWC 2023

그래서, 스마트팩토리는 어떻게 만들어지는데?

스마트팩토리는 2차 산업혁명 시기에 미국에서 발전한 공장 운영 기술(통계적 품질관리, 설비 예방보전, 재고 최적화 기법)에 3차 산업혁명 시기 이후로 발전해왔던 자동화 기술과 4차 산업혁명의 도래와 함께 발전을 거듭하고 있는 각종 센서 기술, 그리고 사물인터넷, 클라우드 컴퓨팅과 같은 ICT 기술이 융합하면서 만들어집니다. 이렇게 만들어진 스마트 팩토리에서는 대량 맞춤형 생산을 하면서도 생산성이나 효율이 떨어지지 않고 오히려 기존 공장에 비해 10~25% 더 경쟁력을 갖추게 됩니다. 모두 기술력 덕분입니다.

스마트팩토리의 핵심은 스마트 자재입니다. 스마트 자재는 생산된 제품에 정보(Data)를 전달할 수 있는 정보 전달 매개체, 바코드, QR코드, RFID 등을 부착하고 여기에 각종 정보를 담습니다. 여기에 담긴 정보는 그 ‘제품이 만들어질 때의 정보’입니다. 이러한 정보가 다음 공정으로 이동하면 그곳에 있는 생산요소들과 커뮤니케이션합니다. 여기서 생산요소는 4M – Man(사람), Machine(설비), Material(자재), Method(작업방법) – 을 의미합니다.

스마트팩토리에서는 정보와 로직/알고리즘을 통해 많은 것들을 할 수 있습니다. 예를 들어 ▲가동실적 정보를 활용한 생산진척/가동관리, 금형/치공구관리 ▲제품 정보를 활용한 설계/시험조건 변경관리 ▲품질정보를 활용한 다양한 불량분석/품질최적화 ▲설비 정보를 활용한 설비(예지)보전 ▲자재 입/출고 정보를 활용한 재고최적화 ▲AI를 활용한 공정 및 검사 자동화 등이 있습니다. 그리고 이 모든 것들을 가시화하여 ‘디지털 트윈’을 만들 수도 있습니다.

위에서 설명한 내용을 가치 사슬에 적용하면 ▲생산관리 ▲품질관리 ▲자재관리 ▲설비관리 ▲R&D 관리 ▲에너지 관리 등 공장의 각 운영 영역에 ICT 기술과 솔루션이 적용되어 디지털 전환이 이루어져 ‘스마트팩토리’가 되는 것입니다.

LS ELECTRIC 천안사업장 소개 영상 | 스마트팩토리

#미쓰비시 #DX #스마트기술

복잡한 제조 디지털 전환, 우리 기업은 어디서부터 시작할까?

생산/검사 공정에서는 AI 기술과 머신비전(Machine Vision)이 활용되면서 자동화가 진행되고 이와 함께 협업 로봇이 이용됩니다. 품질 분야에서는 기존의 통계적품질관리(SQC) 기법과 함께 빅데이터 분석 기법이 활용되고, 클라우드 컴퓨팅을 통해 품질 데이터를 공유하면서 디지털 품질관리로 전환됩니다.

자재/재고관리는 Lean 이론과 관련 IT 솔루션인 IMS(Inventory Management System)/SCMS(Supply Chain Management System) 등과 함께 물류설비인 AGV, 물류로봇, 드론 등을 통해 재고와 물류방식이 최적화됩니다.

설비 관리에서는 센서와 IoT, 진단 알고리즘이 활용되어 설비의 이상 징후를 사전에 감지하는 예지보전으로 전환됩니다. R&D 관리에서는 기획 단계에서 데이터 분석 및 ICT/CNS를 활용해 고객의 숨은 니즈를 찾아내고, 협업 CAC/CAM을 통한 협업 동시 설계 및 제조로의 연결 및 그 과정의 기술 데이터/문서를 관리하기 위한 PDM(Product Data Management), 시뮬레이션을 통한 제품과 공정의 검증, 제품 개발 과정을 효율적으로 관리하기 위한 PMS(Project Management System)가 활용됩니다. 이 모든 것이 제조 디지털 전환, 즉 스마트팩토리의 영역입니다.

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그렇다면 이 모든 것을 한 번에 다 할 수 있는 회사가 얼마나 될까요? 아마 극소수의 기업만 가능할 것입니다. 일반적인 기업에서는 가장 우선적으로 필요한 영역부터 진행해야 합니다. 사업적으로 또는 공장 운영 효율 측면에서 가장 효과가 큰 분야부터 추진해야 한다는 뜻이기도 하죠. 스마트 팩토리에서 가장 앞선 기업 중 하나인 미쓰비시 전기도 마찬가지였습니다.

미쓰비시 전기도 ‘핵심’ 부문부터 차례로 진행한 디지털 전환

아래 그림을 보면 미쓰비시 전기는 자사에서 가장 중요한 스마트화 대상 영역을 품질 부문으로 판단했습니다. 품질 향상을 통한 생산성 향상 후, 에너지 분야 스마트화를 진행했습니다. 그리고 이 과정에서 품질과 생산성을 더 끌어 올리기 위해 필요한 제품설계와 공정설계에서의 개선점들을 도출하여 차세대 제품에 적용하였습니다.

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큐레이터의 시선

우리 기업들도 이와 같이 스마트 팩토리 추진에 앞서, 사업적으로 회사에 가장 영향이 큰 분야를 도출하여 우선적으로 스마트화를 진행하는 것이 바람직할 것입니다. 이렇게 스마트 팩토리의 추진 전략을 수립하고 실행과제를 도출하는 한편, 우선순위를 결정하고 로드맵을 수립하기 위해서는 ‘스마트 팩토리 진단’이 필수적입니다.

만약 제대로 된 진단을 통해 전략과 로드맵을 수립하지 않은 상태에서 스마트화를 진행해왔다면, 지금이라도 성숙도 진단을 통해 기업의 전반적인 스마트 팩토리 추진 방향성을 점검하고 전략·로드맵·과제 등을 검토하는 것이 좋을 것입니다.

필자는 글로벌 등대공장 중의 하나인 기업을 대상으로 ‘중간 성숙도 진단’을 진행한 적이 있습니다. 스마트팩토리에서 가장 앞서가는 기업들 중의 하나인 이 기업조차 공장 스마트화의 중요한 영역 중 하나를 통째로 누락하고 있거나, 세부 실행 과제를 잘못 선정하고 있거나, 과제 추진의 실행 방법을 잘 이해하지 못하는 것들을 볼 수 있었습니다. 글로벌 등대공장조차 이러한 상황인데, 일반적인 기업들은 어떠할까요?

이노핏파트너스와 필자가 사용하는 스마트 팩토리 성숙도 진단 모델은 SPOIM 모델로, 맥킨지에서 이야기하는 공장운영 프로세스(P: Process) – R&D, 자재/SCM, 품질, 생산(사람/조립 공정), 생산(설비/가공 공정), 서비스 – 를 중심으로 진단을 진행합니다. 이에 덧붙여 스마트 팩토리 추진 전략(S: Strategy), ICT 인프라(I: Infra-Structure), 추진조직(O: Organization), 그리고 제도 및 교육(M: Management)을 종합적으로 진단합니다.

진단 점수는 각 항목별로 5 Level 만점 기준으로 점수를 부여합니다. 기업의 사업 특성 및 제품, 공정 특성을 고려하고 경영층 및 리더들과의 인터뷰 결과도 고려하여 영역별, 항목별 가중치를 부여합니다. 각 진단 항목별로 5 Level 대비 평가한 점수와의 Gap 점수에 이 가중치를 곱하고 평가점수를 계산하여 스마트화를 우선적으로 추진해야 할 영역 및 과제를 도출하게 됩니다. 이렇게 주요 실행 과제를 도출한 다음, 기업 내부의 리더들과의 워크숍을 통해 과제의 우선순위를 정한 후 로드맵과 최종 과제를 확정하고, 최고경영진과의 보고회를 열게 됩니다. 그리고 이 보고회를 통해 최종 확정된 스마트 팩토리 추진 과제를 로드맵에 따라 수행하게 되는 것입니다. 스마트 팩토리 추진을 고민하고 계시다면, 사업적으로 회사에 가장 영향이 큰 분야를 도출하여 우선적으로 스마트화를 진행하는 것이 바람직할 것입니다.