기업의 지속가능성 목표 달성을 위한 과제
2021년 7월, 글로벌 로봇 제조업체인 화낙(FANUC)의 미국 지부 최고경영자 마이크 치코(Mike Cicco)는 750,000번째 산업용 로봇 생산을 기념하는 자리에서 다음과 같이 말했습니다. "지금, 어느 때보다 많은 제조기업들이 생산성 문제를 해결하기 위하여 로봇공학 및 자동화 기술을 수용하고 있습니다". 그의 말을 방증하듯 팬데믹 발생을 전후로 로봇 주문량은 지속적으로 증가하였으며, 수요층 또한 자동차 제조업계에서 다양한 산업군으로 지속 확대되고 있습니다. (전체 산업 대비 자동차 제조업을 제외한 산업의 로봇 수요 비율: 2016년 29% →︎ 2021년 58%)
제조업계는 출산율 감소에 따른 인구 절벽과 이로 인한 인건비 상승으로 생산성 관리와 업무 효율화에 대해 깊은 고심에 빠질 수밖에 없었습니다. 이미 팬데믹 이전부터 4차 산업혁명 기술 활용을 위한 디지털 이니셔티브를 도입하거나 계획을 세우고 있었지만, 팬데믹 당시 락다운(lockdown) 사태로 인해 심각한 경제적 타격을 겪으며 공장 자동화에 대한 계획은 기업의 선제 과제로 부상하게 됩니다. 그리고 2022년 8월, 삼성전자는 2030년 무인공장 도입을 선언하면서 인구 절벽에 따른 생산인력 감소의 돌파구를 마련하겠다고 발표했습니다.
인력 팽창은 이제 멈추었고 인력 투입으로 생산성을 향상시키던 시대는 끝났습니다. 기업은 지속 성장을 위한 돌파구로 공장 스마트화의 선제 과제인 공장 자동화 도입을 서두르고 있으며, 시급히 대책을 마련하는 추세입니다. 본고에서는 글로벌 기업이 어떠한 공정을 먼저 자동화시키고, 그에 따른 성과는 무엇이었는지 적용 사례를 통해 시사점을 도출해 보고자 합니다.
글로벌 기업의 자동화 공정 사례
테슬라 (Tesla)
테슬라는 혁신적인 생산성을 갖추기 위하여 디지털 트윈 테크놀로지, 일관 생산 시스템 등 다양한 기술을 도입하였지만, 그중 가장 핵심이 되는 부분은 제조 자동화 기술의 적극적인 도입이라고 할 수 있겠습니다. 대표적으로 생산성 향상을 위해 독일 쿠카(KUKA) 및 일본 화낙(FANUC)의 산업용 로봇으로 구성된 조립 라인을 설치하고, 컨베이어 벨트 대신 스마트 무브를 통해 차량을 옮길 수 있게 바꿨습니다. 또한 기존 차량 제조업체들이 용접, 도색 등 일부 공정에서만 로봇을 썼던 방식과 달리, 생산, 조립 및 검수 과정까지 자동화했습니다.
특히, 자동차 제조 현장에서 통념으로 여겨졌던 컨베이어 시스템을 스마트 무브로 대체하고 움직이는 카트 위에서 모든 공정을 완수하도록 한 사례는 업계에서 처음 있는 일이라 여겨집니다. 또한 각각의 스마트 무브는 하나의 단일 생산시스템과 마찬가지로 서로 간의 거리를 제어하면서 동기화해 움직일 수 있을 뿐만 아니라, OTA(Over The Air, 무선 업데이트)를 통하여 공장의 레이아웃을 자유자재로 변경 가능합니다.
물론 스마트 무브와 같은 혁신적인 자동화 기술의 도입이 즉각적으로 긍정적인 효과를 발휘하는 것은 아닐지도 모릅니다. 테슬라는 자동화 기술을 도입하기 위해서 비싼 초기 투자비용 및 유지비용을 지불하였으며, 로봇을 활용하여 전선의 연결과 같이 섬세한 공정을 시도하였으나 실패한 사례도 있었습니다. 그러나 장기적으로는 다양한 시행착오를 통하여 테슬라의 창업자가 말하는 '에일리언 드레드노트' 즉, 인간 세상의 것이 아닌 것 같은 완전 자동화 공장 구축의 목표를 이룰 수 있을 것으로 보입니다.
알리바바 (Alibaba)
의류는 알리바바 그룹의 전자상거래 사이트에서 가장 활발히 거래되는 카테고리 중 하나입니다. 거래 주체 중 소규모 생산/판매에 의존하는 중소기업들이 사업의 큰 축을 차지하고 있습니다. 알리바바는 이러한 점을 인지하여 의료제조업에도 진출하게 되었으며, 2020년 9월, 중소기업 맞춤형 디지털 팩토리를 공개하였습니다.
이 디지털 팩토리에는 크게 3가지 공정에 신기술이 적용되었습니다. 첫 번째인 컨슈머 인텔리전스 공정에서는 소셜미디어에서 추출한 데이터를 고급 분석 알고리즘을 통해 소비자 선호도로 변환하고, 해당 인사이트를 제품 개발 및 제조 단계에서 활용합니다. 다음으로 제품 개발 공정은 자동화된 개발 플랫폼 안에서 개발 요구사항, 공급망 상태 및 제조 일정을 동시에 고려하여 수행하도록 합니다. 또한 최적화된 디자인을 위하여 광범위한 패턴 라이브러리를 제공하고, 인공지능을 통하여 제품의 내구성을 극대화합니다. 마지막으로 생산 공정에서는 리소스를 전략적으로 분배하고, 디지털 시뮬레이션 및 위험 평가를 통해 실시간 워크스테이션 로드밸런싱을 수행합니다.
이와 같이 알리바바의 공장은 소셜미디어와 제조 데이터를 적극적으로 활용하고 자동 개발 플랫폼을 도입해 인간의 개입 없이 초기 개발 시간을 축소하는 동시에 품질을 높이는 전략을 취하고 있습니다. 그 결과, 제품 개발 요구사항 수렴에서 발송까지 걸리는 시간을 기존의 30% 수준으로 줄일 수 있었으며, 제조 공정에 걸리는 시간은 최대 50%까지 감소시키게 됩니다.
알리바바는 디지털 기술을 기반으로 하는 실시간 데이터 분석/적용을 통해 어떻게 고객 지향적 경영을 달성할 수 있는지 보여준 사례라고 할 수 있습니다. 고객이 원하는 것이 무엇인지 실시간으로 파악함으로써 기업 또한 효율적인 생산 활동에 집중 가능하도록 하였고 필요한 시점에 필요한 물품을 제조할 수 있었습니다.
존슨앤존슨 비젼케어 (Johnson & Johnson Vision Care)
글로벌 헬스케어 기업인 존슨앤존슨 비젼케어(이하 존슨앤존슨)는 자체 공장에 자동화 프로세스와 디지털 솔루션 플랫폼을 접목시켜 생산성과 효율성을 개선시킨 케이스로 꼽을 수 있습니다. 존슨앤존슨의 공정 프로세스는 단순히 한 부분의 공정을 자동화시키는 데 그치는 것이 아니라, 자동화 과정을 실제 고객이 사용하는 애플리케이션과 End-to-End(E2E) 연동하고 업스트림과 다운스트림의 밸류체인을 효과적으로 합치시킨 사례입니다.
먼저 스마트 비전, 이미징, 스캐닝 시스템을 갖춘 로봇과 AGVs (Automated Guided Vehicles)를 도입해 자동 자재 처리 및 제품 추적 기능을 적용하였고 물류의 이동을 원활하게 만들었습니다. 또한 AI를 활용한 적응형 프로세스 체제를 도입해 공정 과정의 퍼포먼스를 실시간 관리하고 최적화하였습니다. 그 결과 물류비용의 30%를 절감하였고 장비 효율성(OEE)을 10% 상승시키는 성과를 이루었습니다.
존슨앤존슨의 공장 자동화 데이터는 실시간으로 소매업체와 제조업체를 연결하는 모바일 및 웹 기반 플랫폼 애플리케이션으로 연결됩니다. 이러한 고객 상호작용과 밸류체인 투명성을 확보해 고객은 존슨앤존슨의 물류 상황을 실시간으로 전달받을 수 있으며, 자동 주문 처리가 가능해 신속하고 유연한 사용자 인터페이스를 경험하게 됩니다. 존슨앤존슨은 이를 바탕으로 고객이 40% 늘어났고, 24시간 내 주문 및 출하 완료 목표를 달성하였습니다.
필수가 되어가는 자동화 공정
글로벌 기업은 다양한 공정에 자동화 기술을 적용 및 확대함으로써 생산성 및 효율성을 극대화하고 있습니다. 물론, 제조업체들이 최근에 와서야 자동화로 대표되는 디지털 융합 기술을 활용하기 시작한 것은 아닙니다. 오랜 역사를 보유한 글로벌 제조업체들은 제품 제조/판매 업무를 동시에 수행하면서 제조 인력의 고충 및 소비자의 요구사항을 수렴하기 위해 오랫동안 고심해 왔고, 4차 산업혁명 기술을 활용해 이를 해결하고 있습니다. 그러나 팬데믹은 이러한 노력을 가속하는 계기가 되었습니다. 예측하기 어려운 환경은 수동적인 생산방식에 집중했던 업체들로 하여금 기존 기술과 함께 활용될 수 있는 분야에서 자동화 기술을 개발하고 시험해 볼 수 있는 기회를 부여하였습니다.
공장 자동화 공정은 선택이 아니라 필수로 변하고 있습니다. 향후 기업의 혁신 가치로 평가될 스마트 팩토리의 기본 전제인 자동화 공정을 통해 제조 혁신 방향을 어떻게 정의하고 달성할지 고민하여 지속 성장에 대한 논의가 필요할 때입니다.
References
[1] Economist, After years of dithering companies are embracing automation, (2021.1.16)
[2] THE WALL STREET JOURNAL, Robots Pick Up More Work at Busy Factories (2022.5.29)
[3] WORLD ECONOMIC FORUM, Global Lighthouse Network: The Playbook for Responsible Industry Transformation (2022.3.30)
[4] Financial times, How Volkswagen fell out of love with Herbert Diess (2022.7.24)
[5] 삼정KPMG 경제연구원, 4차 산업혁명과 제조혁신 (2018)
[6] 조선일보, 전기차 생산기술의 완전체?... 테슬라 오스틴 공장의 비밀 (2022.6.9)
[7] WORLD ECONOMIC FORUM , Global Lighthouse network: Four Durable Shifts for a Great Reset in Manufacturing (2020.9.25)
[8] KEYSIGHT, Conquer Testing Complexities with Automation and Artificial Intelligence (2022.5.20)
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