[헬로티=함수미 기자]

어두운 밤불을 켜 목표 지점을 알려주는 등대. 4차 산업 시대에 제조업이 나아가야 할 방향을 알려주는 등대가 있다. 바로 ‘등대공장’이다. 등대공장은 4차 산업혁명의 핵심기술을 활용해 세계 제조업의 미래를 이끄는 공장을 의미한다. 

4차 산업혁명 시대, 스마트팩토리는 제조업이 나아가야 할 목표 지점이 틀림없다. 스마트팩토리는 생산 공정에 인공지능·빅데이터·사물인터넷 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 적용해 생산성·품질·고객만족도를 향상하는 생산공장이다.

▲출처 : WEF

지멘스 독일(암베르크)과 중국(청두) 공장은 세계 경제 포럼(World Economic Forum)이 선정한 글로벌 등대공장이다. Siemens Electronic Works Chengdu(이하 SEWC)는 2018년 글로벌 등대공장으로 선정됐으며 Siemens Electronics Works Amberg(이하 EWA)는 2021년 선정됐다. SEWC와 EWA는 어떻게 등대공장에 이름을 올리게 됐을까?

99.999%의 공정 품질 등급-SEWC

WEF는 SEWC에서 디지털을 통한 기록, 모니터링, 분석을 통해 최적의 생산을 만들어낼 수 있음을 확인했다고 밝혔다. 

SEWC는 생산 자동화, 자재 흐름 자동화 및 정보 흐름 자동화를 구현했다. 속도, 유연성, 품질, 효율성 및 보안 측면에서 제조업의 미래를 위한 롤 모델로 성장했고, 전 제품 라이프 사이클 관리를 통해 이익을 극대화하기 위해 노력했다. 

▲출처 : 지멘스

SEWC는 2013년부터 생산성을 매년 20%씩 증가시켰고, 모든 제품은 기계와 공장을 모니터링, 점검, 관리 및 자동화하도록 설계돼 제품 품질을 개선하고 시간과 비용을 절약한다. 또한, 99.999%의 공정 품질 등급을 받았다. 

모든 부품과 재료·제품에 일련번호가 부여되고, 각각의 생산설비에는 센서와 측정장치가 부착됐다. 이 시스템으로 하나의 생산라인에서 100종류 이상의 제품을 생산한다. 이를 통해 수천만 개의 정보가 연결되고 공장이 스스로 작업할 수 있는 환경이 구축된 것이다.

140% 공장 출력 달성-EWA

2021년 독일의 지멘스도 등대공장에 선정됐다. EWA는 생산성 목표를 달성하기 위해 스마트 로봇, 인공지능으로 구동되는 프로세스 제어 및 예측 유지보수 알고리즘을 배치했다. 전기 증가나 자원 변화 없이 이중 제품 복잡도에서 140% 공장 출력을 달성하도록 구조화된 디지털 공장 접근법을 구현했다. 

▲로봇 지원 뮬류 실행 : 50% 작업 효율성 증가 ▲디지털 엔지니어링 : 30% 엔지니어링 노력 감소 ▲인공지능 구동 프로세스 제어로 20% 작업 진행 향상 ▲과거 및 센서 데이터를 집계하는 예측 유지보수로 전체 장비 효율성 13% 증가 ▲원격 품질 최적화를 위한 분석 플랫폼으로 13% 프로세스 품질 개선 등을 글로벌 등대공장 선정 이유로 뽑혔다. 

4IR 기술 로드맵

지멘스는 생산성 목표를 달성하기 위해 작업 프로파일에 맞는 4IR(4차 산업혁명) 기술 로드맵을 개발했다. 독일 암베르크의 지멘스는 제품의 복잡성이 두 배로 증가했음에도 공장 생산량은 140% 증가했다.

▲출처 : WEF

로봇으로 가능하게 된 물류 실행은 노동 효율성을 향상했고. 디지털 엔지니어링과 인공지능으로 구동되는 프로세스 제어는 작업의 효율성을 증가시켰다. 예측 유지보수 시스템을 통해 OEE(설비종합효율)가 개선됐으며, 원격 품질 최적화를 위한 분석 프로세스 품질을 높였다.

디지털화 적극적 의지

전 세계 69개의 등대공장 중 우리나라는 포스코 한 곳에 불과하다. WEF에서는 파일럿(시범 운용 프로젝트)만 반복하고 있는 혁신 의지 부족 현상을 ‘파일럿 연옥(Pilot purgatory)'이라 부른다. 

전 세계 제조업체의 70%가 파일럿 연옥에 갇혀있지만, 한국의 경우 단기 비용에 대한 걱정, 새로운 시스템에 대한 의구심이 다른 경쟁국보다 큰 편이다.

이런 우리나라와 반대로 제조업 강국 독일은 2019년 WEF가 선정한 16곳의 등대공장 중 5곳이 독일 기업으로 선정됐다. 16곳 중 5개가 독일 기업인 것은 명실상부한 제조업 강국의 면모를 보여준다. 

독일은 2011년부터 미래 산업혁명을 대비하기 위한 정책으로 인더스트리 4.0을 추진했다. 제조업에 정보통신 기술을 융합하는 디지털화가 미래 혁명의 핵심인데, 제조 공장 지능화로 생산성을 높이는 것이다. 

▲지멘스 2018년 하노버 산업박람회 언론 컨퍼런스 자료(출처 : 코트라)

코트라에 따르면, 제조업을 영위하는 지멘스는 2015년부터 디지털 기업이 되겠다는 비전을 발표하고 매년 하노버 산업박람회에서 구체화해왔다. 

그중 지멘스가 디지털 기업이 된 상징적인 부분을 지멘스가 직접 운영하는 클라우드 기반의 사물인터넷 플랫폼 '마인드스피어'라고 설명한다. 제조 공정에 필요한 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 플랫폼을 지멘스가 직접 만들어 운영하는 플랫폼이다.

EWA는 전체 가치 사슬의 전체론적 접근 방식을 따른다. 기존의 가치 사슬을 제품으로부터 통합된 제품 및 생산 라이프사이클로 전환하는 전체론적 접근 방식이다. 

생산 계획, 생산, 엔지니어링, 프로덕션 실행 및 기타 작업을 수행할 수 있다. EWA는 완전히 디지털화된 비즈니스, 프로세스를 가속화하고 프로덕션 운영을 최적화하는 능력과 유연성을 제공한다고 밝혔다.

SEWC도 디지털화가 제조업체에 가져올 수 있는 이점이 무엇인지 고민하면서 디지털 엔터프라이즈를 구현하는 것에 목표를 뒀다. 디지털화에 대한 적극적 의지가 2018년 SEWC를, 2021년 EWA를 글로벌 등대공장으로 선정된 요인이었다.