유연 생산 체계를 구현하는 Smart Factory: 생산 전략의 효과적 운용 방안

글│딜로이트 컨설팅 김억 상무 / 딜로이트 컨설팅 김승택 이사

스마트 팩토리의 설비는 스스로 작업 반경을 결정하고 작업 환경을 변화시키는 고도의 시스템으로 사물인터넷(IoT) 기술을 접목했다는 특징이 있다. 스마트 팩토리는 제품 설계부터 생산, 유통, 불량품 관리 등 모든 과정에 IoT와 클라우드, 빅데이터 등 첨단 정보통신기술(ICT)을 접목해 맞춤형 제품을 생산하는 공장을 말한다.
하지만 스마트 팩토리는 IT 시스템이 아닌 생산 체계 시스템으로 고려되어야 한다는 판단이다. 따라서 스마트 팩토리는 도입보다는 정착이 관건인데 지속 가능한 제조 경쟁력을 확보기위한 스마트 팩토리의 역할에 대해 소개하고자 한다. -편집자 주

생산을 둘러싼 환경의 변화
제품을 만들면 소비되던 시대는 이제 기억조차 희미한 과거가 되어버린 지 오래다.
시장에서 요구하는 제품을 적기에 정량 생산해 제공하지 않는다면 재고 부담으로 되돌아와 회사의 존립을 어렵게 할 수도 있다. 또한 적기·정량 생산으로 시장의 수요를 맞추었다고 하더라도, 품질이 뒷받침되지 않는다면 생산에 소요된 모든 노력의 몇 배에 해당하는 클레임을 부담할 수도 있다.

시장 대응력 강화를 위한 스마트 팩토리
스마트(smart)란 단어는 일상에서 쉽게 접하게 됨에 따라 굳이 어떤 용도로 사용되고 있는지 찾지 않아도 되는 시대가 되었다. 특히 스마트폰(smart phone)의 사용 확대는 스마트란 용어를 익숙하게 만드는 데 일조했다고 볼 수 있다.
단지 시대적 유행으로 스마트라는 단어를 사용하는 것이 아니라면, 스마트란 수식어는 어디에 사용할 수 있을까? 아니 어떤 조건을 만족하는 경우에 사용하는 것이 타당할까라는 질문이 생긴다.
스마트란 수식어를 갖게 되는 경우는 대상물이 사람다워지는 경우라고 할 수 있으며 이를 위해서는 3가지 특징적 요소를 갖게 되는 것이 일반적이다. 첫째, 사람의 피부와 같이 외부의 변화를 감지할 수 있는 감지(sensor) 기능이고, 둘째, 사람이 갖고 있는 두뇌의 역할로, 감지된 변화를 판단해 어떤 조치가 이루어지도록 판단(control)하는 기능이다. 마지막은 판단에 따라 결정된 실행 방식이 조치되게 하는 기능으로 근육의 역할을 수행(actuator)한다.
같은 맥락으로 스마트 팩토리(smart factory)는 이러한 3가지 기능이 적용되어, 각각의 기능이 일체화된 사람처럼 유기적으로 연계되어 동작하는 공장을 의미한다고 볼 수 있다.
스마트 팩토리에 대한 정의는 이상적으로 상기 기능 요건 3가지가 시스템에 의해 자동으로 수행되고, 생산 목표 수준이 전략과 연계되어 유지되는 공장이라 할 수 있다.
실제적으로는 다음과 같이 정의할 수 있으며, 이를 구현하기 위한 생산 기능 요건은 다음과 같다.

스마트 팩토리의 도입 방향
앞에서 정의한 스마트 팩토리의 효과적 도입을 위해 고려해야 하는 것은 무엇일까?
똑같은 목표와 방법론을 가지고 스마트 팩토리를 도입하더라도 모두가 성공하는 것은 아니다. 최근에 한 기업은 스마트 워크 플레이스(Smart work place) 개념을 제조 공장에 적용해 목표한 바와 달리 공장의 사무 환경 혼란을 초래한 경우도 있었다.
제조 현장에서의 실행력을 갖기 위해서는 스마트 팩토리의 도입 시 기존 제조 운영 환경과 현안 등 다양한 요인들이 고려되어야 하고, 도입 방향에 있어 생산 관리의 편이성보다 생산 실행의 관점에서 바라보아야 한다.
스마트 팩토리의 성공적 정착을 위해서는 일반적으로 sensor → control → actuator 기능의 순환적 구조를 갖추는 것이 효율적이며, 도입 방향 관점에 대해서는 앞장 그림에 소개했다.
스마트 팩토리를 정착시키는 것은 매우 어려운 일이다. 다시 말하면 스마트 팩토리라고 불릴 만한 생산 시스템을 갖추는 것은 투자를 통해 단숨에 이룰 수 있으나, 이를 회사의 현황에 맞게 정착시키는 것은 쉬운 일이 아니다.
또한 투자에 대한 투자자본수익률(ROI)이나 생산성을 단기간에 기대하는 것은 무리일 수 있다. 스마트 팩토리의 정착은 하나하나의 기능이 유기적으로 연계되는 데 시간이 소요되고, 공장의 운영 현황에 적합한 맞춤형 솔루션으로써 Rule(의사결정 판단기준)을 도출해 내는 데에는 일관된 인내가 요구되기 때문이다.
예를 들어, 각각의 감지 정보에서 의사결정 모델을 만들어 내고 이를 다시 활용해 생산 실행 요소로 적용하는 연결고리를 생성하는 것, 또 이를 다듬는 과정이 반복적으로 수행되어 최적해를 찾는 과정이 요구된다고 볼 수 있다.
국내 S사의 경우 스마트 팩토리를 구성하는 기능 모듈(sensor → control → actuator)을 공장에 구축했으나, 구축 시점에서는 생산성 측정 시 오히려 그 전보다 저조한 결과를 보였다. 그러나 1년 후부터는 생산성이 개선되기 시작해 결과적으로 세계 최고 수준의 생산성을 달성했다.
스마트 팩토리는 제조업을 영위하는 기업이라면 궁극적으로 추구하고 싶어하는 운영 모델이지만, 너무 성급하게 다가가면 실망이 크기 마련이다.
스마트란 단어가 가지는 환상에 취하기보다 이를 제조 현장에 효과적으로 적용하는 방안을 생각하는 것이 필요한 시점이다.

본 기고는 딜로이트 안진회계법인·딜로이트 컨설팅(http://www.deloitte.co.kr)이 발행하는 Deloitte Anjin Review에 게재된 기고문임을 밝힌다.

1) 재고 위치 : 산 공정 중인 재고의 물리적인 위치 정보.
2) 우선순위규칙(dispatching rule): 생산 대상과 작업 단위 공정을 매핑(mapping)하는 규칙으로, 생산 대상 관점에서는 Where Next Rule을 운용하고, 공정 관점에서는 What Next Rule을 운용하게 됨.
3) 거시적 의미: 생산 시스템, 미시적 의미: 생산이 실현되는 장소

정부, 제조업 혁신 3.0 전략 발표
2020년까지 스마트 공장 1만개 확충

정부가 제조업 혁신 3.0으로 수출 경쟁력을 강화해 2017년까지 150억원, 2024년까지 1000억원의 신규시장 창출 계획을 세웠다. 이를 위해 우선 2017년까지 민·관 합동으로 24조원을 투자할 방침이다.

산업통상자원부는 지난달 제7차 무역투자진흥회의에서 ‘제조업 혁신 3.0 전략’을 발표했다.
산업부는 스마트 공장 확산을 위해 민관 공동으로 1조원을 투입해 2020년까지 스마트 공장을 1만개로 늘릴 계획이다. 국내 20인 이상 중소·중견기업 공장의 약 30%를 정보기술(IT)기반 생산 설비를 갖춘 스마트 공장으로 키운다. 올해 삼성전자와 LG 전자 등 전자업종 협력업체 120곳, 현대차 등 자동차 협력업체 100곳, 두산과 효성 등 기계 협력업체 50곳, 제일모직 등 패션 협력업체 25곳 등 8개 업종 350곳 이상의 중소·중견기업을 스마트 공장으로 탈바꿈시킬 계획이다.
3D 프린팅, 사물인터넷(IoT), 홀로그램, 빅데이터 등 8대 스마트 제조 기술 경쟁력 강화를 위해 2017년까지 민관이 1조원을 투입해 연구개발(R&D)를 추진키로 하고 올해 300억 규모의 제조-IoT 투자 펀드도 조성한다. 더불어 2023년까지 미래 성장동력 분야에 민관 공동으로 5조원의 R&D 투자로 2024년 수출 1000억원 규모의 신산업을 육성할 계획이며 우선 2017년까지 어군 탐지용 무인기 등 150억 달러의 신규 수출을 창출키로 했다.
창업 아이디어에서 사업화까지 한 번에 지원하는 창조경제혁신센터로 제조업 창업 허브로 만들고 17개 혁신산업단지에 스마트공장지원단 구축하는 동시 IT 기반 공장에너지관리시스템도 도입한다. 이와 함께 산업은행의 15조원의 ‘기업투자촉진 프로그램’을 이용해 기업의 사업재편이 빠르게 추진될 수 있도록 사업재편 절차와 세제의 특례로 지원하는 ‘사업재편지원특별법(가칭)’도 추진한다. 융합 신제품의 시장 진입을 위해 인증처리 기간을 6개월에서 3개월로 단축하고, 무인기 등 혁신제품에 대한 사전 검증을 할 수 있는 시범특구도 조성키로 했다.
산업부는 이 같은 제조업 혁신 3.0 전략으로 2024년까지 수출 1조달러를 달성해 제조업 세계 4강 진입을 달성하겠다는 목표다.