자동차 관련 제조업이 계속 성장하고 있다. 미국에서만 연간 1,000만대 이상의 차량을 매년 생산하고 있으며, 인구 증가로 수요도 계속 증가할 것으로 보인다. 자동차 산업이 계속 성장함에 따라, 최신 기술을 활용하여 그 추세는 더 촉진될 것이다.

자동차 산업은 스마트 공장으로 변화하여 잠재력이 극에 도달할 것이다. 이 분야의 경쟁이 더 치열해지면서 변화의 흐름을 조기에 수용하는 제조기업들이 전도 유망한 결과를 가져올 수 있음은 의심할 여지가 없다.

스마트 팩토리

스마트 팩토리는 데이터 기반 4차 산업혁명인 인더스트리 4.0의 구현체이다. 스마트 팩토리는 4차 산업혁명의 다양한 신기술을 활용하여 고도로 자동화되고 유연하며 상호 연결되어 새로운 차원의 유연성과 생산성 그리고 투명성을 갖춘 공장 달성을 의미한다.

자동차 제조 분야의 스마트 팩토리에 대한 2020년 보고서에 따르면, 세 가지 핵심 디지털 기술이 이러한 공장을 가능하게 한다. 연결성, 지능형 자동화, 클라우드 규모의 데이터 분석이다. 사물인터넷(IoT) 센서, 로봇, 예측분석 같은 기술이 모두 함께 기능하여 정보기술(IT)과 운영기술(OT)을 하나로 통합하여 작동한다. IT/OT의 융합으로 공장은 응집력 있고 자율적인 단위로서 운영할 수 있게 된다.

딜로이트도 스마트공장의 5가지 핵심 특성을 정리하고 있다. 

내용을 보면 디지털 기술을 활용하여 연결성, 최적화, 투명성, 선제적 대응 및 민첩성이 향상된 공장을 설명하고 있다.

자동차 산업에 있어서의 스마트 팩토리 현황

스마트 팩토리는 비교적 새로운 개념이긴 하지만, 자동차 제조 분야에 도입된 수치를 보면 매우 인상적이다. 앞서 언급한 2020년 보고서에 따르면, 자동차 공장의 30%가 스마트화 되었다고 한다. 이 수치는 조사한 자동차 회사들이 처음 계획했던 24%를 초과하는 것이다.

2025년까지 자동차 산업은 공장의 스마트화 계획 목표를 44%로 잡고 있는데 이러한 상승세는 지속될 것이다. 과거의 성장세와 마찬가지로 어떤 다른 제조업 분야보다 높은 수치이다.

메르세데스 벤츠, 르노, 아우디, 폭스바겐, 도요타 모두 지난 몇 년 동안 일부 공장을 스마트 팩토리로 업그레이드했다. 다른 제조업계 기업들도 4차 산업혁명 기술의 이점을 인식함에 따라, 더 많은 기업들이 공장의 스마트화에 박차를 가할 것으로 보이며, 머지않아 스마트 팩토리는 산업계의 표준이 될 것이다.

스마트 팩토리는 자동차 생산을 어떻게 변화시킬 수 있는가

자동차 회사들이 린 생산 혁신을 이끌었던 것처럼, Industry 4.0을 주도하고 있다. 그러나, 변화를 일으키려는 운동의 일환으로 나타나는 인기만으로는 트렌드의 실제 잠재력에 대한 충분한 증거가 되지 못한다. 제조기업들은 실질적이며 유형의 이익을 얻을 수 있는 경우에만 혁신적인 일에 몰입하게 된다.

이러한 관점을 기반으로 스마트 팩토리로 변화하면서 자동차 제조를 지속적으로 혁신할 분야를 소개한다.

자동화의 극대화

자동차 제조에 이미 자동화가 필수적이지만 스마트 팩토리는 자동화를 한 단계 더 진화시키게 된다. 로봇은 반복적인 작업의 흐름에서 사람보다 빠르고 정확하지만 사람이 지닌 유연성이 부족해 요인이 바뀌면 혼란을 초래한다. 스마트 팩토리의 상호 연결성은 이러한 약점을 완화할 수 있다.

스마트 팩토리 안에서 로봇 시스템은 IoT 연결을 통해 서로 통신할 수 있다. 모든 작업이 응집력 있는 단위로 작동하기 때문에 자동화된 작업의 흐름에 예상치 못한 상황이 발생하여도 적응할 수 있다. 한 곳에서 어떤 새로운 상황이 발생하면 모든 로봇이 이를 실시간으로 학습하고 자동으로 적응해 혼란의 확대를 방지한다.

이러한 상호 연결성으로 자동화에 대해 보다 더 안정적으로 더 신뢰할 수 있기 때문에 제조업체는 더 큰 규모로 자동화를 적용할 수 있게 된다. 오늘날 제조업체의 77%가 노동력 문제에 직면해 있다는 점을 고려할 때, 이러한 이점은 관심을 끌 수 밖에 없다. 스마트 팩토리는 미래의 성장을 유지하기 위해 노동력 부족을 해결하면서 자동화의 잠재력을 최대로 발휘할 것이다.

워크 플로우 최적화

또한, 스마트 팩토리는 방대한 데이터 수집하고 그 자원을 분석하는 특징을 가지고 있다. 이러한 시스템으로 지속적으로 심층 분석하여 워크 플로우 최적화를 가능하게 한다. 공장 데이터의 요인이 다양하게 변화하거나 새로운 경향이 나타날 때, 예측 분석을 통해 프로세스를 조정하여 비용을 최소화하고 결과물을 극대화할 수 있는 통찰력과 방안을 얻을 수 있다.

자동차 제조 분야에서 지속적으로 최적화를 이루어 가고 있는 만큼 다른 산업에도 영향을 미칠 것으로 생각된다. 대부분의 자동차 제조사들이 수요를 맞추거나 판매를 강화하기 위해 조정이 필요하면 기존 모델을 약간 변경하여 시장에 선보이는 경우가 있다. 이 때 스마트 팩토리 분석을 통해 혼란을 최소화하면서 이러한 마이너 첸지 모델을 생산하기 위하여 생산라인을 조정하는 방법을 찾아낼 수 있다.

메르세데스 벤츠는 이미 이 개념을 실행에 옮겼다. 

이 회사의 스마트팩토리 중 한 공장에서 지능형 워크 플로우 분석으로 한 라인에서 여러 모델을 생산할 수 있게 되었다.

변화 트렌드에 적응

스마트 팩토리 분석으로 자동차 커져만 가는 변화에 적응할 수 있는 도움을 얻을 수 있다. 비교적 짧은 역사를 가지고 있지만 머슬 카의 광범위한 진화에서 나타나듯이 자동차의 트렌드는 자주 변한다. 스마트 팩토리의 민첩성을 통해 제조기업은 변화하는 수요에 더 빠르게 대응하고 운영 혼란을 최소화하면서 수익을 극대화할 수 있다.

공장의 예측 분석 엔진은 워크 플로우 데이터를 기반으로 소비자 동향을 고려하여 계산할 수 있다. 모든 정보를 가지고 증가하는 추세를 수용하여 공장 워크 플로우를 확대하는 최고의 방법을 통찰해 낼 수 있어, 생산지연을 최소화하면서 시장의 변화에 대응할 수 있다.

또한, 디지털 트윈으로 새로운 워크 플로우나 디자인 변경에 대한 시뮬레이션을 실행할 수 있다. 이러한 변화를 디지털 모델로 먼저 테스트함으로써, 시간과 비용을 투자하기 전에 최적의 해결책을 찾을 수 있다.

운영 비용 절감

스마트 팩토리에 광범하게 연결된 IoT 네트워크로 공장 전체에서 사용하는 자원 낭비를 더 효율적으로 관리할 수 있게 되었다. IoT 센서를 통하여 에너지 사용 인자를 실시간으로 모니터링할 수 있어 이전 보다 에너지 절감에 대한 통찰력을 더 많이 얻게 된다. 시스템을 자동으로 조정하여 자원을 최소로 사용하면서 생산성을 유지할 수 있다.

에너지를 더 효율적으로 관리하여 4억 달러나 절약한 공장 사례도 있다.

IoT 시스템을 통해 데이터를 수집하고 공장 시설을 관리하여 에너지 사용 저감을 달성하게 된 것이다. 이 외에도 물, 가스 및 기타 자원 소비를 줄여 비용을 최소화하고 지속 가능성을 개선할 수 있다.

IoT 연결로 기계 설비 유지 보수 관리비용도 절감할 수 있다. 기계에 설치된 센서를 통하여 예측 정비를 가능하게 한다. 생산 장비가 고장 나기 전에 관련 부서에 장비를 수리할 시기를 알려준다. 일부 보고서에 따르면 예측 보전으로 유지보수 비용을 25%까지 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

개인 맞춤형 제품 생산에 유리

스마트 팩토리의 특징 이지만 비교적 덜 알려진 것 중 하나는 개인 맞춤형 제품 생산에 유리하다는 것이다. 애프터마켓 커스터마이징이 두드러지는 자동차 산업 같은 비지니스에서, 개인 맞춤형 생산은 상당한 수익을 낼 수 있는 전략이 된다.

스마트 팩토리는 매우 효율성이 뛰어나 전체 생산량에 큰 영향을 받지 않으며 더 높은 수준의 맞춤 제작을 할 수 있다. IoT 연결로 워크 플로우 최적화를 통해 유연성을 높이고 맞춤형 제품을 보다 쉽게 생산할 수 있다.

전통적인 생산설비가 대량 생산방식으로 차량을 생산하는 것과 비슷한 속도로 스마트 팩토리는 대량 맞춤형 생산방식이라는 혁신적인 방법으로 차량을 생산할 수 있다. 이러한 변화는 소비자에게 더 많은 선택의 기회를 부여하면서 자동차판매와 고객의 태도에 큰 영향을 줄 것으로 생각된다.

스마트 팩토리 자동차 산업 혁신

스마트 팩토리 운동은 분명히 트렌드 이상의 현상으로 나타나고 있다. 이러한 혁신은 이미 자동차 산업에 큰 발전을 가져왔지만, 자동차 제조의 잠재력 면에서 볼 때 아직 뚜껑이 완전히 열리지 않은 상태로 남아있다. 더 많은 자동차 회사들이 스마트 팩토리 혁신을 받아들이면서, 자동차 산업 전체가 재편될 것으로 생각된다.

자동차 제조 공장의 스마트 팩토리화가 자동차 산업을 선도하고, 이와 관련된 이익이 더 많이 실현될수록 스마트 팩토리화 현상은 계속될 것으로 보인다. 

자동차 관련 업체들 또한 스마트 팩토리 기술을 점점 더 빠른 속도로 구현하면서 엄청난 혜택을 누릴 것이다.

출처 : manufacturingtomorrow​