[오피니언뉴스=박대웅 기자] 제조업이 신기술을 활용하는 건 어제, 오늘의 일이 아니다.

100여년 전 헨리 포드가 T모델 자동차를 생산할 때부터 '더 빠르고, 더 낮은 비용의 고품질 제품'에 대한 혁신 요구는 언제나 있어 왔다. 하지만 신기술을 도입해도 운영 효율성이 낮아지만 기대했던 효과와 달리 생산 정체에 빠지는 경우를 어렵지 않게 목격해 온 것도 사실이다.

다가올 미래 모빌리티 시대, 글로벌 모빌리티 기업들은 스마트 팩토리를 통해 생산 설비와 사람, 데이터와 생산의 가치 사슬을 전체적으로 연결해 운용의 효율성 극대화를 모색하고 있다. 

자동차 생산 방식의 역사

자동차 제조공정은 1914년 포드가 컨베이어 벨트 시스템을 개발하면서 대량생산 체제로 접어들었다. 이를 기반으로 1950년대 제너럴 모터스가 단일 제품의 생산이 아닌 여러 제품을 공급하도록 제품의 진화를 가져왔고, 1970년대 도요타는 간판방식을 통해 적재적소에 필요한 만큼의 부품을 공급해 효율성을 극대화했다. 2000년대에는 폴크스바겐을 시작으로 대부분의 자동차 회사들이 모듈러 아키텍처 개념을 채택해 제품의 개발 및 원가 측면에서 혁신을 이끌었다. 글로벌 기업들은 다가올 모빌리티 시대, 또 한 번의 혁신을 준비하고 있다.

미래 자동차 산업의 모습은

미래 자동차 산업은 자동차 제품의 혁신과 더불어 제조 방식의 혁신이 보조를 맞추며 대변혁의 시대를 맞이할 것으로 보인다. 자율주행 기술이 보편화되고 공유 개념이 확대하면서 비즈니스 목적에 맞는 형태와 기능을 갖춘 합리적인 목적형 차량 PBV(Purpose Built Vehicle)가 확대될 전망이다. 모빌리티 서비스의 보편화와 자율주행 기술로 개인이 운전으로부터 해방되면서 자동차는 더욱 다양한 공간으로 진화할 것으로 보인다.

결국 자동차에 대한 커스터마이징 니즈가 높아질 것으로 전망되며 목적 맞춤형, 개인 취향 맞춤형 두 종류의 시장이 대두될 것으로 관측된다. 따라서 이런 맞춤형 차량 생산을 위한 제조방식도 변화를 거듭해야 하는 숙제를 안게 된다. 

몇 개의 고정 모델만 생산했던 지금까지 공정과 달리 미래 공장은 다양성과 유연성을 갖춘 공장으로 탈바꿈한다. 여기서 스마트 팩토리가 출발한다. 스마트 팩토리는 자동화된 로봇이 생산하고 사람 없는 공장이 아닌 사람의 역할과 로봇의 역할 그리고 인공지능과 사람의 경험이 조화를 이루는 곳이다.

다시 말해 전체 공장이 인격체처럼 움직이는 셈이다. 빅데이터를 기반으로 소비자의 선택 및 수요 예측, 생산을 사전 검증하며 계획을 확정하게 되면 공장은 생산활동을 시작한다. 예를 들어 한 라인에서 비슷한 차량을 생산하고 있는 지금과 달리 미래 공장은 상황에 맞춰 생산하고 소비자의 취향, 붚무 공급 상황을 예측해 생산 계획을 마련한다. 

스마트팩토리 도입 효과

스마트 팩토리 도입 기업은 1인당 생산량, 납기 준수, 설비종합효율(OEE, Overall Equipment Effectiveness) 및 납기 준수 등 제조업이 가장 중요시 하는 업무 지표가 높아지는 결과를 가져올 것으로 보인다. 동시에 불량품 발생률, 제조원가, 불용 재고도 줄어든다. 특히 '21세기 원유'로 불리는 데이터는 스마트 팩토리 모든 과정에서 활용되고, 기록된다. 데이터는 지금까지 보지 못했던 상황과 문제 그리고 해결방안을 제시한다.

당연히 의사결정도 정확해지고 빨라지는 2차적 효과도 얻게 된다. 스마트 팩토리 도입의 효과를 정리하면 크게 4가지다. 먼저 ▲담당자 및 의사결정권자에 대한 빠르고 정확한 정보의 제공 ▲생산 공정과 밀접 연계된 공급망(Supply Chain Management) 프로세스 ▲제반의 생산 활동에 연계된 회계 및 비용 처리 프로세스 ▲스마트 팩토리 완성점인 대(對) 고객 서비스 속도와 품질 향상이다. 

스마트 팩토리의 핵심

스마트 팩토리의 핵심은 '사이버 물리 시스템(CPS: Cyber-Physical System)'이다. CPS는 '디지털 트윈'과 비슷한 개념으로 가상 세계에 똑같은 공장을 건설하고 똑같은 방식으로 작동하고 구현한다. 항공기 사고 예방을 위해 끊임없이 시뮬레이션을 해야 한다는 필요로 탄생산 디지털 트윈은 loT(사물인터넷)와 5G 등 통신기술 발달과 맞물려 진화했다. 3D 가상 시뮬레이션 형상물에 불과했던 디지털 트윈이 원격 제어 통신 기술(CPS)로 실물과 연동할 수 있게 되면서 살아 움직이는 생명체처럼 변신한 셈이다. 

디지털 트윈은 생산라인, 공급 라인을 운영하면서 문제점들을 찾아내고 즉시 보완하는 과정을 거친다. 이는 일종의 공장을 위한 가상 세계인 메타팩토리이며 스마트 팩토리의 핵심이다. CPS를 통해 실제 공장은 효율이 극도로 개선된다. 이 과정은 가상 공장에도 적용되면서 상호 보완적 관계에서 발전·진화한다. 그 결과 전 세계 스마트 팩토리에 적용돼 생산성은 증가하고 다양한 소비자의 요구에 빠르게 대응하는 공장이 완성된다. 이렇게 완성된 디지털 트윈은 신공장 건설 시 비용과 시간을 획기적으로 절약시켜줄 것이고, 두 공장이 함께 가동되기 시작하면 디지털 트윈을 통해 각종 비교 데이터가 축적되며 상호 혁신으로 이어져 스스로 진화되는 스마트 팩토리로 거듭난다.

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