저비용 고효율 간이자동화

오랜 세월이 흘러도 제조업이 추구하는 단 하나의 변치 않는 목표, 바로 ‘지속 가능한 성장’이다. 지금 이 순간 제조업의 지속 가능한 성장은 스마트팩토리로부터 시작된다는 사실에 이견이 있는 사람은 없을 것이다.
독일 바이에른주 제2의 도시인 뉘른베르크에서 차로 약 1시간 정도 달리면 인구 4만 7000명 정도의 소도시인 암베르크(Amberg, 암벡)에 도착한다. 지멘스는 이곳에 약 70년 전인 1948년 처음 사업을 시작했으며, 1990년 ‘Electronics Works Amberg(EWA)’로 명명한 지금의 암벡 공장을 설립했다. 스마트팩토리란 개념조차 없던 30년 전이지만 당시 EWA의 건설 목표는 이미 공장의 투명성, 품질 강화와 생산기간 단축을 위한 ‘인텔리전트 팩토리 구축’에 있었다. 

EWA의 성장 비결은 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’ 한마디로 정리된다. 이는 제품 가치사슬에 포괄적인 접근 방식을 적용함으로써 전체 프로세스를 하나로 통합하고, 일관된 디지털 스레드를 적용시킨 ‘완전 디지털 비즈니스 모델’이란 뜻이다.
지멘스는 이를 위해 공동 데이터 스토리지와 데이터 관리 시스템에 팀센터(Teamcenter)를 적용해 데이터 백본을 구성하는 모든 단계의 데이터를 통합·연계할 수 있는 환경을 구현했다.

다시 말해 제품의 전체 가치사슬이 데이터의 끊김 없이 연속성을 갖도록 협업 플랫폼을 구성한 것이 첫 번째다. 이어 각 공정별 데이터를 디지털 트윈으로 확보해 굳이 현장에 나가지 않아도, 두 눈으로 직접 보는 것보다 더 폭넓게 생산라인의 모든 것을 모니터링하고 제어할 수 있는 환경을 구축한 것이 두 번째이자 디지털 트윈의 핵심이다

( 테크월드 4월 16일 내용 일부)

소견)이런 지멘스의 프로세스와 접근법을 벤치마킹한 전략으로 공장 디지털화에 도전해보는 것이 바람직합니다.

*“미래 공장서 가장 연륜있는 엔지니어는 AI”

A기업 서울 본사 통합 모니터링 센터. 수십 대의 모니터에 가상현실(VR) 기반 화면이 떠 있다. 각각에는 독일 프랑크푸르트, 미국 앨라배마, 중국 장자강(張家港) 등의 지명이 쓰여 있다. 화면에 떠 있는 것은 각 해외 현지 공장의 VR 모습이다. 실제 공장을 실시간 재현한 사이버 공장인 것이다. 

그때 프랑크푸르트 공장 라인 한 곳에 빨간 불이 들어온다. 기계 하나에 문제가 생긴 것이다. 모니터링 센터의 직원이 기계가 보내온 정보를 분석해 무엇이 잘못됐는지 금방 알아내 문제를 해결한다. 센터 시스템에 탑재된 인공지능(AI)이 과거 비슷한 장애가 발생했을 때의 해결 방법을 알려준 덕분이다. ‘예전 같았으면 기계 제조업체에 연락해서 프랑크푸르트로 파견해야 했을 텐데….’ 센터 담당자는 과거를 회상하며 제시간에 퇴근한다. 

“이같이 사이버 공장을 통한 통합관리 시스템은 먼 미래가 아닙니다. 이미 자동화 공정이 이뤄진 공장을 대상으로 시스템을 설치하고 있어요. 서울 본사에서 유럽 미국 공장을 관리할 수 있는 거죠.” 

3일 경기 수원시 유디엠텍 사무실에서 만난 왕지남 대표가 말했다. 가상의 A기업 사례는 유디엠텍의 CPS(사이버-물리적 시스템·Cyber Physical System)가 구현할 수 있는 기술을 보여주고 있다. CPS는 사이버 공장과 물리적 공장이 쌍둥이처럼 함께 동기화돼 돌아가는 것을 말한다. 실제 공장과 똑같은 공장이 사이버상에 존재하는 셈이다. 유디엠텍은 미래형 스마트 공장을 만들어주는 기술력을 가진 중소기업이다. 

제너럴일렉트릭(GE), 지멘스 등 글로벌 기업이 유디엠텍의 경쟁 상대다. ‘디지털 트윈’ 기술은 스마트 공장의 확산과 함께 미래 기술로 각광받고 있다. 아주대 산업공학과 교수이기도 한 왕 대표는 2007년 아주대 연구실에서 회사를 창업했다. 초창기부터 현대·기아자동차 생산라인과 긴밀히 협력하며 성장해왔다. 2015년부터 본격적인 사업화에 착수해 최근 현대·기아차 40여 개 해외 공장, LG디스플레이 등에 디지털 트윈 기술을 공급하고 있다. 

왕 대표는 “한국의 최고 생산 시스템이 깔린 실제 사업장을 ‘실험실’ 삼아 기술을 고도화해 왔기 때문에 글로벌 경쟁이 가능하다”고 말했다.
공장 관리와 보수에도 유용하다. 생산 라인에 문제가 생겼을 때 어떤 기계에 문제가 있는지, 원인이 무엇인지 빠르게 확인할 수 있다. 과거에는 주로 장치를 만든 회사의 고객서비스센터에 연락해 엔지니어가 현장으로 직접 가서 문제를 해결해야 했다. 그 기간 동안 해당 라인은 쉴 수밖에 없었다. 

디지털 트윈 기술이 스마트 공장의 미래형 기술로 꼽히는 것은 궁극적으로 AI와 결합해 생산성을 극대화할 수 있기 때문이다. 왕 대표는 “공장장, 작업자, 엔지니어 등 각각이 ‘노하우’로 쌓은 지식이 있다. AI는 모든 공장 데이터를 학습해 그 공장에서 가장 연륜 있는 엔지니어가 될 것”이라고 말했다.

* ICT와 제조업의 결합 … 무르익는 스마트 팩토리

스마트 팩토리는 4차 산업혁명이 제조업에서 가시적으로 구현되는 생산 시스템을 말합니다. 이 시스템은 ICT 기술을 융복합한 형태로, 제조를 넘어 새로운 가치 창출을 위한 종합 솔루션이라고 할 수 있습니다. 제조업과 ICT 사이의 융합으로 산업 기기와 생산 전 과정이 네트워크로 연결되고, 소비자의 구매 욕구에 유연하게 대응하는 것을 목표로 하고 있습니다.

스마트 팩토리가 구현되면 각 공장에서는 수집된 데이터를 기반으로 분석하고 의사 결정하는 데이터 기반의 공장운영 체계를 갖춤으로써, 생산 현장에서 발생하는 현상, 문제들의 상관관계를 얻어낼 수 있고 원인을 알기 힘들었던 돌발 장애, 품질 불량 등의 원인도 알아낼 수 있습니다. 숙련공들의 노하우를 축적해서 데이터로 만들어 누구나 쉽게 활용할 수 있고, 비숙련자들도 돌발 상황에 대응할 수 있도록 원격 조정할 수도 있습니다.  

스마트 팩토리는 앞으로 인공지능을 결합한 생산 시스템으로 진화할 것으로 기대됩니다. 공장자동화의 수직적 통합 단계를 넘어 가치사슬의 통합으로 발전하고 있습니다. 지금까지 공장자동화의 개념은 '공장'과 '제조'의 범위로 볼 수 있으나, 최근 스마트 팩토리 기술은 다양해진 소비자의 요구사항에 실시간 대응하기 위해 가치사슬의 수평적 통합으로 확대·발전하는 것입니다. 수평적 통합 지원 기술에는 컴퓨터 지원설계(CAD)/컴퓨터 이용 공학(CAE) 등을 포함한 제품수명주기관리(PLM)솔루션, 시제품 생산이 수월한 3D 프린터, 가상과 실재를 연동할 수 있는 사이버 물리 시스템, 제조 프로세스 분석을 위한 공정 시뮬레이션 등이 포함됩니다.  

컨설팅 업체 맥킨지도 산업용 공장이 사물인터넷을 적용하는 산업 중 잠재적 경제 효과가 가장 큰 분야라고 전망했습니다.  

전문가들은 스마트 팩토리의 핵심 기술 가운데 '디지털 트윈'을 주목합니다. 디지털 트윈은 실제 세계를 디지털 세계로 복제한 것으로, 제품·서비스·프로세스 등 실제 세계 데이터를 기반으로 시뮬레이션해 일어날 수 있는 문제를 예방하고 새로운 사업 기회를 발견하는 것이 목적입니다. 2002년부터 제안됐던 오래된 개념이지만, 최근 사물인터넷과 클라우드·빅데이터 기술의 발전에 힘입어 실제에 더 근접한 시뮬레이션이 가능해지면서 다시 이슈로 떠올랐습니다. 시장조사업체 가트너는 2016년과 2017년, 2년 연속으로 10대 전략 기술 중 하나로 디지털 트윈을 선정하기도 했습니다.

가트너는 2021년까지 산업용 제품을 생산하는 대기업의 절반 정도가 디지털 트윈을 도입할 것으로 전망했습니다. 이미 많은 기업들이 디지털 트윈을 도입하고 있습니다. 

특히 디지털 트윈 기술을 도입한 기업 가운데 전기전자·기계, 항공·국방, 자동차, 에너지 등 중공업 관련 기업의 비율이 80%에 달합니다. 전문가들은 단가가 비싸고, 구조와 설계가 복잡하며, 사용기간이 길고, 운용 중 점검이 까다로우며, 지속적인 유지 보수가 필요한 제품을 생산하는 중공업 사업에서 디지털 트윈 수요가 높게 나타난다고 설명합니다. 

(디지털타임스 6얼 29일 내용 일부)

소견)제조업과 정보통신기술(ICT)을 융합해 경쟁력을 창출하는 4차 산업혁명 가속화에 따라, 스마트 팩토리 구축과 맞춤형 생산은 필수가 됐습니다. AI 기반 생산시스템으로 진화되여 향후 10~15% 비용절감 기대가 됩니다.

*스마트공장, 중소기업 혁신운동으로 확산시키자

스마트공장의 선두주자로 알려져 있는 지멘스 암베르크 공장은 제조혁신의 방법으로 속도, 유연성, 품질, 효율성 극대화를 목표로 공장 운영 전체를 IT화하고, 수직계열화로 통합된 엔지니어링 플랫폼으로 가동되는 `디지털 트윈`을 목표로 하고 있었다. 독일, 미국, 일본은 스마트팩토리 강국으로 한국을 한발 앞서나가고 있으며, 후발주자인 중국도 급격히 추격해 오고 있다. 우리나라의 경우 제조업 비중이 전체 GDP의 38.5%를 차지하고 있어, 제조업 강국으로 불리는 독일(30.5%)이나 일본(28.9%), 미국(20%)에 비해서도 훨씬 높다. 하지만 한국은 2017년에 국내 제조업 평균 가동률이 72.6%로 떨어지고, 최저임금 인상과 근로시간 단축 등 급격한 노동환경 변화로 제조업의 위기를 가중시키고 있다. 수많은 중소기업들은 대기업 하도급이나 국내 시장에 안주해 왔지만 성장한계에 봉착한 대기업에 더 이상 의존할 수 없고 국내 시장도 공급과잉으로 치닫고 있는 실정이다. 

이제 시작에 불과한 4차 산업혁명은 한국에 새로운 기회가 될 것이다. 세계 최고 수준의 인터넷 인프라와 빠른 변화 적응력, 창의력은 엄청난 강점이다. 혁신의 기회로 삼으면 새로운 시장이 열린다. 중소기업이 스마트공장을 통해 혁신하면 독일, 일본과 같은 선도국을 앞지르고 중국의 추격을 따돌릴 수 있다. 이는 대기업과 중소기업의 경쟁력이 합쳐져야 가능하다. 필자가 생각하는 방안은 업종별 협동조합을 기반으로 스마트공장을 산업 전반으로 확산하는 것이다.

대기업과 중소기업이 서로 파트너로 인식하고, 중소기업이 스마트공장을 통해 생산원가를 절감하고, 품질을 올리면 대기업의 글로벌 경쟁력 향상으로 연결되는 새로운 대·중소기업 상생 플랫폼이 될 수 있다. 전문가 집단을 통해 스마트공장 도입을 희망하는 중소기업이 어느 위치에 와 있는지 진단하고 사후관리를 위한 교육연수와 컨설팅을 지원하고, 개별 기업의 성공 모델이 업종 전체로 확산될 수 있도록 관련 애로사항 접수와 성공 사례를 공유해 나갈 수 있는 지원체계도 마련되어야 한다. 
(매일경제 5월 10일 내용 일부)

소견)중소기업중앙회는 정부, 대기업과의 협력체계를 마련하여 스마트공장을 중소기업 혁신운동으로 확산시켜 나갈 계획이다. 스마트공장, 선택이 아닌 중소기업 생존을 위한 필수다고 밝혔는데 매우 기대가 큽니다.중소기업컨설팅지원 사업을 확대운영하여 제조역량강화로 수출로 라인증설로 일자리 창출이 더 많이 되지 않겠습니까?