제조 기업들은 제품에 대한 아이디어가 갈수록 복잡해짐에 따라 이 것을 안정적이고 효율적이며 신속하게 유형의 상품으로 전환하는 데 도움을 줄 고도의 능력을 갖춘 파트너를 찾고 있다. 시뮬레이션이 이러한 프로세스에서 어떻게 중요한 역할을 하는지 Flex사 Paul Baldassari씨의 글을 공유한다.

제조업의 미래에 대해 Forbes지와의 최근 인터뷰에서 Flex의 CEO인 Revathi Advaithi는 "제조산업은 여러 면에서 시대에 뒤쳐져 있다"고 말했다. 

불과 몇 년 전인 2018년을 돌이켜봐도 성공적으로 혁신한 제조 기업의 비율은 다른 산업 군 기업들 평균인 28%보다 훨씬 낮다.

디지털 혁신이 느리고 적극적이지 못한 상황에 소비자의 제품 수요 증가와 여행 제한 및 공급망 중단을 야기시킨 세계적인 유행병으로 제조업은 완전히 답보 상태에 빠질 우려가 있다.

미래 제조 분야의 디지털 혁신은 고객에게 더 나은 효율성과 품질 그리고 지속 가능성을 제공하는 고도의 기술 포트폴리오 구축에 중점을 두어야 한다.

Flex는 몇 년 전부터 디지털 혁신을 시작했다. 이것은 COVID-19 전염병을 헤쳐 나가는 데 중요한 역할을 하고 있는 것으로 입증되었으며 미래의 환경과 세계적인 산업 환경 변화에 적응할 수 있는 유연성을 가지고 있다.

일반적으로 디지털 제조 기술을 생각할 때 가장 먼저 떠오르는 것은 자동화와 로봇일 것이다. 물론 자동화와 로봇이 매우 중요하지만, 간과하고 있는 것으로 제조업의 새로운 시대에 필수적인 역할을 할 시뮬레이션이다.

시뮬레이션의 혜택

시뮬레이션의 힘은 제품을 생산하기 전에 고객, 공급망 파트너, 장비 공급업체 및 내부 전문가들이 필요한 것들을 선행하여 협의하도록 대화를 유도하는데 있다. 

공장은 어떻게 세울 것인가? 제품을 어느 생산라인을 통해 어떻게 흐르게 할 것인지, 지금 최적화해야 할 영역이 있는지? 

Ramp time은 어떻게 되며 고객의 기대치를 초과할 수 있는지? 수율은 어떻게 되고 있나? 프로젝트를 지원하려면 몇 명의 직원이 필요한가? 

그 외에 빠진 것은 없는가? 등.

과거에는 고객이 공장을 직접 방문하여 현장을 보면서 제품이 어떻게 생산되고 있는지 확인하고 싶어했다. 라인이나 공장 설정을 변경해야 하는 경우 수개월 걸려 수동으로 수행하는 힘든 프로세스였다. 

그리고 그것이 잘못되면 처음으로 돌아가 다시 시작하였으므로 시간과 돈을 낭비하였다.

시뮬레이션이 중요한 이유는 다음과 같다.

가상으로 시작한 다음 현실로 만들기: 

시뮬레이션을 통해 고객과 기업내부 팀에게 가상의 공장 모습을 제공할 수 있다. 이 가상의 모습을 통해 생산라인과 심지어는 기계의 상황을 강조하여 나타낼 수도 있다. 변경해야 하는 경우 간단한 클릭으로 시뮬레이션 버전을 새롭게 실행한다.

실행하기 전에 테스트: 

시뮬레이션을 사용하여 논리 계층을 계속 구축하고 추가할 수도 있다. 가상 생산라인이 설정되면 최적의 물류 시뮬레이션을 만들어 보고, 라인 균형을 유지하며, 설비 수율을 분석할 수 있다. 수율을 예측하거나 기계나 프로세스가 예상대로 작동하지 않을 경우 어떤 일이 일어날지 시뮬레이션할 수 있다. 해당 정보로 전체 제조 프로세스에 대한 오류의 의미, 수정해야 하는 영역 및 생산량 격차를 해결할 수 있다. 재고 가상 시뮬레이션으로 공장에 재고 없이도 적절한 생산량을 보증할 수 있다.

공장 현장의 직원 경험 시각화: 

특히 판데믹 기간 동안에 현장 직원의 작업 시뮬레이션은 매우 도움이 되었다. 이 과정은 공장을 이해하고, 사람이 장비를 사용하는 방법과 작업에 필요한 작업자 수를 산출하는 데 도움이 된다. 이러한 시뮬레이션은 공장이 인체공학적인 방식으로 설계되어 안전과 효율을 높이는 동시에 부상을 방지하고 작업자의 사회적 거리두기를 유지하는 데 도움이 된다.

디지털 트윈을 향한 첫 번째 단계: 

제조의 미래 모습은 연결되고 양방향이며 개방된 시스템이다. 시뮬레이션은 이 지능형 시스템이 작동하는 기반 위에서 기능하며 차세대 제조 기술을 구동하는 엔진 역할을 한다. 오늘날 시뮬레이션 모델은 물리적 프로세스를 그대로 나타낸다.

Flex사에서는 물리적인 것과 디지털적인 것을 연결하는 프로젝트에 착수하여 공장 현장의 요청에 즉각적으로 시뮬레이션할 수 있는 패러다임을 만들고 있다. 

ERP, MES 같은 다른 중요 시스템과 시뮬레이션을 통합하면 디지털 트윈은 보다 효율적으로 생산 환경을 조성할 것이다. 시뮬레이션으로 얻을 수 있는 혜택으로 생산 계획, 라인 변경, 고객 수요 변동, 자재 부족 시의 솔루션, 고객 기대에 대한 부응 외에도 여러 변수에 선제적인 대응을 할 수 있다.

시뮬레이션에 대한 수요 증가

초기 시뮬레이션은 새로운 생산라인 셋업을 테스트하거나 위탁 생산라인을 사용할 경우 비용적인 효과를 평가하는 데 사용되었다. 그러나 새롭게 발전하여 인식의 변화를 만들어 가고 있다. 실제로, 최근 설문 조사에 따르면 제조 경영진의 75%가 시뮬레이션은 성공에 중요하다고 생각하는 것으로 나타났다. 이러한 변화는 시장에서 엄청난 성장을 주도하고 있으며 시뮬레이션 소프트웨어 시장은 2026년까지 150억 달러 이상 될 것으로 예상하고 있다.

그러나 제조 경영진의 43%만이 현재 시뮬레이션 기능이 좋다 또는 우수하다고 생각하고 있다.

시뮬레이션을 회사의 모든 측면에 통합하는 것이 말처럼 쉽지 않기 때문이다. 시뮬레이션에는 여러 부서, 분야 및 공급업체 간의 긴밀한 협력이 필요하다. 대부분의 제조 기업들은 이 기술에 의존하고 있다고 주장하지만 실제로는 특정 팀과 프로젝트에만 시뮬레이션을 적용하고 있다. 결과적으로 이러한 회사들은 시뮬레이션이 주는 전체 가치를 모르거나 따라가지 못하게 된다.

Flex는 프로젝트 성공을 위해 여러 분야를 하나로 묶는 특별한 능력을 가지고 있다. 오랜 기간 동안 시뮬레이션을 선진 제조 경쟁력의 주도권을 잡는 초석으로 받아들였다. Flex는 어떤 부서와도 최고의 협력 하에 지난 2년 동안에만 200개 이상의 시뮬레이션 프로젝트를 완료하였다. 시뮬레이션 기술을 프로세스 구조에 통합함으로써 모든 공장으로 전개하여 빠르게 채택하고 사용하도록 하였으며 전사 확장 역할을 하는 필요한 전문가를 배양했다.

그렇다면 실제로는 어떤 모습일까?

시뮬레이션으로 고객사 지원:  의료 기기의 실사례

규제가 심한 대부분의 시장과 마찬가지로 의료기기 산업에서는 제품의 전체 수명 기간 동안에 매우 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 제조 과정에서 발생하는 모든 실수나 문제는 해결하는 데 수년이 걸리고 그 과정에서 수백만 달러의 비용이 발생한다. Flex가 2020년 신제품을 시장에 출시하려는 의료 기기 공급업체와 협력하기 시작했을 때 시뮬레이션이 중요한 역할을 할 것이라는 것을 알고 있었다.

우리는 시간을 들여 제품모델 시뮬레이션을 반복하였다. 이 과정에서 "가정(what if)" 시나리오를 빠르게 실행하며 변수와 제약 조건을 테스트했다. 과거에 수작업으로 완료하는 데 3개월이나 걸렸던 이 프로세스를 시뮬레이션 기술을 사용하여 단 3주 만에 완료하였다.

효과는 이뿐만이 아니다. 고객사는 수요에 겨우 대응할 수 있는 촉박한 상황에서 가동되고 있었으며 목표로 하는 분기당 800만 개를 생산하기 위해 Flex사의 지원이 필요했다. 현장의 모든 사람이 알고 있듯이 생산 스케쥴링은 항상 문제가 발생하는 업무이다. 일정, 수요, 인력 및 자재는 항상 유동적이어서 생산 계획에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 결과적으로 이전 방식으로 할 경우, 수작업으로 예측 분석하여 분기당 550만 개로 요구하는 고객의 요청수에 크게 부족하였다. 시뮬레이션을 사용하여 다양한 시나리오를 며칠간 테스트한 결과 우리는 분기당 810만 개(고객사가 예상한 것보다 100,000개 더 많음)를 생산하기 위한 일정을 최적화할 수 있었다.

설계 및 일정 수립 외에도 시뮬레이션은 중요한 가동 변수를 테스트하는 데 도움이 된다. 일부 공정의 생산성을 70% 이상 높였으며 병목 현상을 제거하고 작업 현장에서 카트 가용성을 20% 이상 최적화하였다. 기타 관리상 필요한 부문의 효율적인 운영 및 비용 절감 효과도 가져왔다. 시뮬레이션으로 최고 수준의 품질, 신뢰성 및 효율성을 갖춘 의료 기기를 신속하게 생산하는 데 큰 도움이 되었다.

시뮬레이션이 차세대 제조업을 주도한다

제조업을 거시적으로 바라보면 지금 전환점에 와 있다. 팬데믹 이후 세계는 산업이 성장하는 엄청난 기회를 맞이할 것이다. 지난 몇 년 동안 시뮬레이션과 기타 첨단 제조 기술 덕분에 생산 활동을 하는데 더 좋은 방법이 있음을 확인했다.

4차 산업혁명 기술을 활용하여 더 나은 제품을 생산하고, 첨단 제조 기술은 이러한 경향을 주도하는 중요한 역할을 하며 지속될 것이다. 

2020년 Flex 팀은 시뮬레이션을 광범위하게 활용하여 많은 공장들과 협업을 유지해왔다. 고객사와 함께 가상으로 현장을 돌아다니며 일년 내내 데이터 기반 시뮬레이션 정보로 공장운영 의사 결정을 내리고 있다.

시뮬레이션 기술은 제조업을 경영하는 데 중요한 역할을 하고 있고 앞으로도 계속될 것이다. 다음 회에서는 시뮬레이션을 활용할 때 고려해야 할 주요 항목에 대해 자세히 알아보겠다.

출처 : manufacturingtomorrow

출처 : flex.com