[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수]


최근 제조업 현장의 목소리가 힘들다고 아우성이다. 고객과 시장의 변화 속도가 제조업의 변화보다 빠르기 때문이다. 인터넷의 발달로 소통의 공간적인 제약은 없어진 지 오래이다. 개개인의 정보 접근성이 획기적으로 높아지면서 고객의 다양한 요구가 제조업의 생산 대응을 힘들게 하고 있으며, 그러한 현상은 고객의 구매 형태에 변화를 가져왔다.

우리는 오늘날 세계의 인더스트리 르네상스를 경험하고 있으며, 현실 혹은 가상의 세계를 보고, 발명하고, 학습하고, 생산하고, 거래하는 새로운 방법을 제시하고 있다. 이러한 패러다임으로 새로운 소비자들을 위한 다양한 솔루션을 창출하고 있다.

따라서 4차 산업혁명 시대에 제조업이 생존하기 위해서는 미리 생산(Make-to-Stock)하여 제품 재고를 가지고 있는 고비용 구조의 사업 모델에서 벗어나야 한다. 즉 미리 만들지 않고 고객의 주문이 있을 때 생산(Make-to-Order)을 완성하는 스마트팩토리가 절실히 필요하다.

주문이 접수된 후에 생산을 시작하는 방식(Make-to-Order)을 선택하면 재고 비용을 포함한 제조업의 불확실성은 해소되는 반면에 주문 후 납품까지 리드타임(Lead Time)이 길어진다는 현실적인 맹점이 나타난다. 그러한 현실적인 문제점을 해결하기 위한 답은 스마트팩토리 구축에 있다.

그렇기 때문에 스마트 팩토리의 선결과제는 생산공정의 유연성 확보이다. 반제품이나 모듈 등 공정의 특정 단계까지 예측 생산해둔 뒤, 고객의 주문이 접수되면 고객의 요구 사항을 반영하여 나머지 공정을 생산함으로써 제품을 완성(Assembly-to-Order)하는 단계별 유연 생산 체제를 만들어가는 것이 스마트팩토리 구현이다.

자료 : Telstar-Hommel의 스마트팩토리 CPS플랫폼 Link 5

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스마트팩토리 구현이 고객 맞춤 생산을 위한 생산 공정의 유연성을 확보하기 위해서는 생산 장비산업의 육성이 시급하다. 왜냐하면, 기존 제조업의 자동화 설비에서 다품종을 생산하면 설비의 셋업 변경이 잦아지면서 필연적으로 생산 시간 및 비용이 과도하게 증가되기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위해 유연 생산 시스템(FMS: Flexible Manufacturing System)이 일찍이 등장했으며, 최근 4차 산업혁명의 출현으로 진보적인 스마트팩토리를 제조업에서는 갈망하고 있다. 특히, 초연결화, 초자동화, 초지능화 등 제조업 패러다임 변화에 빠르게 대응할 수 있는 스마트팩토리를 원하고 있다.

독일, 일본 등 선진 기업들의 경우 기존의 컨베이어 벨트 방식에서 벗어나 자동 이송 장치(AGV: Automated Guided Vehicle)를 이용한 셀 생산 방식이나 생산 프로세스를 모듈화(Plug & Produce)하는 방식을 통해 생산 시스템의 변화를 최우선적으로 시도하고 있다.

자동 이동 장치(AVG)는 제품 재고에 대한 부담은 줄여주지만, 생산에 필요한 원재료 및 부품이 다양해지고 필요 수량과 시점이 불규칙해짐에 따라 조달 측면의 복잡도가 증가하게 된다. 따라서 원재료 공급업체와의 협업 강화를 통해 적기 조달 체제(JIT)를 구축해 부품 부족으로 인한 생산의 프로세스가 끊기는 것을 예지적으로 방지할 필요성이 높아지고 있다. 따라서, 스마트팩토리는 전후 공정 간 동기화된 상호 연계를 위해 협력 회사와 생산 계획 및 생산 진행 상태를 실시간으로 공유할 수 있는 통합적인 스마트 팩토리 플랫폼이 필수적이다.

하지만 선진 기업들의 사례에서도 나타나듯이 스마트팩토리를 구축하기 위해서는 최우선적으로 생산 분야 장비업체의 선진화와 풀랫폼이 필수적이다. 그래서 생산 장비가 스마트팩토리의 핵심인 것이다. 그럼에도 불구하고 많은 전문가들은 정보통신기술(ICT)과 시스템(ERP, MES)이 최우선인 것으로 규정하는 경향이 있다.

특히 독일과 같은 제조업 강국의 사례에서도 나타나듯이 생산 분야의 장비산업 발전이 스마트팩토리의 근간이 되고 있으며, 정보통신기술은 그 다음 단계이다. 궁극적으로 선진국에서는 장비를 생산하는 기업이 정보통신기술업으로 혁신하는 사례가 많은 이유이다(지멘스나 GE처럼).