인더스트리 4.0하면 지멘스 암베르크 공장을 떠올린다. 암베르크 공장은 독일 인더스트리 4.0을 대표하는 공장이자 ‘스마트공장’의 모범 답안으로 손꼽히고 있기 때문이다. 실제로 이 공장의 모든 기계는 소프트웨어로 연결돼 있고 센서와 측정 장치를 통해 자동으로 제품의 이상 유무를 검사한다.
지멘스의 최종 목표는 불량률 0% 달성이다. 암베르크 공장이 왜 유명한지 직접 확인해보기 위해 지난 4월14일 공장 현장을 찾아가 봤다.
사진 1. 지멘스의 로버트 쉬바우어 박사가 2015년 EWA 비전과 전략에 관해 설명하고 있다.
암베르크 공장에 들어섰을 때, 전 세계에서 찾아온 많은 기업인과 학자들을 볼 수 있었다. 스마트공장의 가장 성공 모델인 지멘스 암베르크 공장을 보기 위해서다.
지멘스 암베르크 공장은 독일 남동부 바이에른주에 있는 인구 4만 명의 소도시 암베르크에 자리 잡고 있다. 세계 최고의 지능형 공장으로 꼽히는 이 공장은 규모만 1만㎡에 이르며, 공장 안에는 수십 개의 컨베이어 벨트에서 로봇들이 분주하게 ‘시스템 컨트롤러’를 만들고 있다.
지멘스는 암베르크 공장 외형을 짓기 위해 40만 유로를 들였으며, 자동화 시스템을 구축하는 데만 2억 유로를 투자했다. 자동화로 암베르크 공장은 25년 만에 생산성이 8배나 높아졌다.
사진 2. 암베르크 공장 내 모든 기계장치는 통합 운용 소프트웨어와 연결돼 있고, 기계 이상과 불량품 생산을 감지하는
1000여 개의 센서와 스캐너가 설치돼 있다.
빅데이터 활용한 효율 개선
안내를 맡은 지멘스의 로버트 쉬바우어 박사는 “암베르크 공장의 특징은 공장 안에 설치된 수만 개의 센서에서 수집된 정보를 활용해 생산 효율을 최대화한 것”이라고 설명했다. 실제로 이 공장 내 모든 기계장치는 통합 운용 소프트웨어와 연결돼 있고, 기계 이상과 불량품 생산을 감지하는 1000여 개의 센서와 스캐너가 설치돼 있다. 센서와 스캐너는 제조 공정의 각 단계마다 제품의 불량 유무를 점검한다.
쉬바우어 박사는 또 빅데이터를 활용해 대부분의 공정을 자동화한 점도 강조했다. 암베르크 공장에서 매일 생성돼 저장되는 정보 수는 무려 5000만 건이다. 그야말로 빅데이터다. 수만 개의 제품과 설비들은 개별 바코드가 있어 기계 이상과 불량품 등을 감지하는 센서와 스캐너를 통해 막대한 양의 데이터를 쏟아 낸다.
사진 3. 수만 개의 제품과 설비들은 개별 바코드가 있어 기계 이상과 불량품 등을 감지하는 센서와 스캐너를 통해 막대한 양의
데이터를 쏟아 낸다.
로버트 쉬바우어 박사는 “이 정보를 분석하면 공장의 가동률과 불량률 등을 실시간으로 체크할 수 있다”고 설명했다. 또한, 이 기계가 언제 가동돼야 하고 언제 작동을 멈추게 될지, 에너지 소비율을 낮추는 최적 공정은 무엇인지 등도 초 단위로 예측할 수 있다고 말한다.
효율 개선도 가능하다. 컴퓨터가 공정을 분석해 오랜 시간 작동을 안 해도 된다고 판단한 기계의 전원 스위치를 내려서 전력 소모를 줄인다. 이렇게 얻은 모든 정보는 제품 개발 부서에 통보돼 제품을 개선하는 데 이용된다.
이런 이유로 암베르크 공장의 생산성은 최고다. 지난해까지 암베르크 공장의 불량률은 0.0011%였다. 제품 100만 개를 생산할 때 나오는 불량품 수는 11개에 불과하다는 뜻이다. 1989년 100만 개당 불량품이 500개이던 것과 비교하면 4000% 이상 향상됐다. 로버트 쉬바우어 박사는 “불량률 0%를 위해 지금도 꾸준히 개선 방안을 찾고 있다”고 말했다.
공장자동화율 75%
현재 지멘스 암베르크 공장의 자동화율은 75%를 넘는다. 이 공장에서 생산되는 모듈은 7초마다 1개씩 출고되며, 전 세계 시장의 3분의 1을 점유하고 있다. 공장에서 근무하는 4500여 명의 직원들이 하는 일은 불량으로 판명된 제품을 테스트하거나 중요한 의사결정을 내리는 등 전략을 수립하는 업무만 담당한다.
사진 4. 2014년 암베르크 공장의 제품 불량 수는 100만 개당 11개에 불과했다.
로버트 쉬바우어 박사는 “지멘스는 이미 10년 전부터 디지털 팩토리를 추진해 왔다”며, “이는 독일 정부가 인더스트리 4.0 정책을 추진하게 된 주요한 배경이 됐다”고 말했다.
이런 혁신적인 제조 공정 개선 노력에 힘입어 독일의 2012년 시간당 노동생산성은 59.2달러로 한국(30.4), 일본(40.1)과 큰 격차를 보인다.
지멘스 암베르크 공장을 둘러보면서, 이 공장이 왜 최고의 스마트공장으로 평가받는지 이유를 알 수 있었다. 그 비결은 ICT와 제조업의 결합이었다.
암베르크 공장은 제품 생산 모든 과정에서 데이터를 생산해내고 이 정보는 통합 운용 소프트웨어로 전송된다. 그리고 기계 이상이나 불량품을 감지하는 장치가 곳곳에 있어 문제가 생길 때마다 원인을 분석한 메일이 작업자에게 전달되고, 작업자는 원격제어를 통해 문제를 해결한다. ‘스마트공장’은 기계가 사람을 대체하는 것이 아닌 사람과 기계가 함께 데이터 활용을 통해 생산성과 품질을 향상시키는 것임을 알게 되었다.
임근난 기자 (fa@hellot.net)
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