호서대학교디지털팩토리연구센터

돈 안들이고 공장 짓기
가상의 디지털 공간에서 공장 가동해…

생산혁신의 패러다임을 바꾼다 기업들은 ‘지금보다 앞선 생산혁신 방법론은 무엇인가’로 늘 고민하고 있다. 특히 상대적으로 열악한 중소기업의 경우, 생산성 혁신, 경영 혁신은 회사의 존폐를 좌우할 지경이다. MES, PDM, ERP, SCM 등 정보기술의 급속한 발달로 동시 환경 검토가 가능한 기술혁신을 가져왔지만 생산현장에서 일어나는 수많은 변수들에 대응하는 최적의 생산시스템을 구축한다는 것은 여간 어려운 일이 아니다. 그러나 이 복잡다단하고 어려워 보이는 일을 쉽게 풀어주는 기술이 개발되어 전 세계 업계의 기대를 한 몸에 받고 있다. 바로 디지털팩토리 기술이다.

지난해 독일 하노버에서 열린 ‘하노버페어 2005’에서 글라우스 부허러 지멘스 아태총괄 회장은 연설을 통해 미래 자동화 기술의 핵심은 디지털팩토리가 될 것이라고 언급하면서 IT 기술 기반의 공장 자동화가 글로벌 제조 산업의 합병 바람과 함께 생산성 극대화라는 제조업 제1의 목표를 달성하는 것이 키워드가 될 것이라고 역설했다. 그는 세계적으로 제조 산업계가 치솟는 유가와 인건비 등 비용 상승 문제와 소비자 요구에 맞는 제품을 빨리 만들어내야 하는 시간의 문제, 품질의 문제 등을 해결하면서도 생산성을 높여야 하는 과제를 안고 있으며, 이더넷 기반의 IT 플랫폼을 생산 현장의 모든 프로세스에 적용함으로써 급변하는 제조 산업 환경에 따른 제조업체들의 혁신이 좀더 빠르고 유연해질 수 있다고 말했다.
그는 제조업계가 그동안 양산 자동화 시스템과 프로세스 자동화 시스템을 분리해 사용하면서 비용 증가와 생산성 저하라는 악효과를 경험했으며, 지멘스는 이 두 시스템을 통합 관리하는 시스템을 개발, 각 제조 산업별 공장 자동화 시스템을 템플릿처럼 바로바로 적용할 수 있도록 해준다고 말했다. 또한 끊임없는 제품과 서비스 포트폴리오 개발을 통해 상당 부분의 제조업체들이 기존 시스템을 폐쇄하지 않으면서도 개보수나 개량 정도로 IT 네트워크 기반의 토털 오토메이션 시스템을 구축하게 되었고 이 같은 기술은 제조 산업 현장의 혁신을 큰 부담 없이 가능하게 할 것이라고 설명했다. 그는 세계 공장 자동화 시장 규모는 현재 약 60억 달러에서 매년 3% 이상의 성장을 거듭하고 있으며 제조 산업 열풍이 불고 있는 아시아의 중국을 비롯해 아시아의 중간 가교 역할을 감당하고 있는 한국에 R&D 투자를 늘려나갈 계획이라고도 덧붙였다.

생산라인 자체의 문제점을 근본적으로 뜯어고쳐

6시그마, 도요타 방식 등 지금까지의 각종 화려한 혁신 기법들이 생산 현장의 근본적인 문제점들을 고치기보다는 주로 관리, 운영 측면의 개선에 국한되어 실제로 중소기업들에 적용하는 과정에서는 인식의 전환, 장기 교육의 필요성 등 단기적인 성과를 거두지 못한 것에 반해 디지털팩토리 기술은 생산라인 자체의 문제점을 근본적으로 뜯어고치는 말 그대로 혁신이라는 이름에 걸 맞는 방법이다. 그러나 실제 공장의 생산라인을 뜯어고친다는 것은 비용 면에서 큰 부담을 갖게 된다. 이와 같은 아날로그 방식의 사고로는 정말 쉽지 않은 일이다.
그러나 디지털 기술은 여기서도 빛을 발한다. 3D 시뮬레이션을 통해 가상으로 공장을 가동시키는 것이다. 가상으로 만든 공장 안에서 재료나 제품 부자재 등이 생산 현장에 투입되어 어떤 경로를 거쳐 어떻게 처리되는가를 각 공정의 경과시간, 이동거리, 물량 등의 조건을 조사, 공정분석을 하여 작업자의 위치, 설비나 공구의 배치, 운반설비의 구조 등을 가장 효과적인 상태로 재구성한다. 이렇게 새로 구성된 생산라인은 다시 가동되고 이처럼 최적의 시스템을 갖추게 되면 최대 70%까지 생산 효율을 가져오게 된다.
예를 들어, 1000원짜리 공산품을 만드는데 필요한 비용이 380원이었다면 디지털팩토리 기술을 적용하여 시스템을 최적화할 경우, 최고 114원으로까지 비용 원가를 줄일 수 있으며, 이렇게 절감된 비용은 고스란히 기업의 이익으로 돌아간다는 얘기가 된다.

20%~70%까지 생산 효율 가져와
생산혁신에 있어 가장 중요한 것은 적정 생산방법과 신속한 의사결정이 가능하면서도 조직이 유연성을 갖도록 해야 한다는 것이다. 이를 위해 공장 내 설비(Machine), 작업자(Man), 작업방법(Method), 재료(Material)로 구성된 생산현장 4M 시스템을 검증하여 최적 생산조건으로 MES, ERP에 접목시킬 때 최고의 생산혁신을 가져올 수 있다. 통합 환경 구축으로 디지털 컨버전스를 이룩하고 분야별로 개발된 기술을 모아 이를 융합시킬 때 진정한 생산혁신이 이루질 수 있다는 얘기다.

디지털팩토리 기술은 기존 아날로그방식의 공장 설계 및 생산라인 가동에서 벗어나 3차원 설계기술과 시뮬레이션 기술을 융합, 가상공장을 컴퓨터에 구현한 뒤 가상조건에서 공장을 가동해 최적화된 생산 및 제조 프로세서를 도출해내는 기술이다.
기업들이 디지털팩토리 기술에 촉각을 곤두세우는 이유는 획기적인 생산성 향상에 있다. 업종에 따라 다르긴 하겠지만 디지털팩토리 기술로 생산시스템을 최적화할 경우 생산성을 적게는 20%에서 많게는 70% 이상 향상시킬 수 있기 때문이다.
현재 해외는 물론 국내에서도 많은 업체들이 디지털팩토리 기술을 적용하고 있다. 이 기술의 또 다른 장점 중 하나는 어떤 업종에도 적용이 가능하다는 것. 따라서 자동차부품 업체, 초소형 컴퓨터 생산업체 등 산업체뿐만 아니라 농산물 유통에도 빠르게 접목되고 있다. 농축산 업계는 특히 유통라인의 획기적인 시스템 혁신으로 FTA의 요구에 대처하는 또 다른 길을 찾게 될 것이라며 강한 기대감을 드러내고 있다. 서울벤처정보대학원 디지털팩토리연구센터 김수영 소장은 “디지털팩토리는 제품을 생산하는 모든 기업이 생산성 향상을 위해 반드시 도입해야 하는 기술이다. 현재 국내 기업들 사이에 디지털팩토리를 구축하려는 분위기가 확산되고 있어 향후 3년 내에 수요가 폭발적으로 늘어날 것으로 보인다.”고 말했다.