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[칼럼] 앞으로 50년, 가치사슬 기업군별 보급·확산 사업 패러다임 전환
스마트제조혁신, 산업혁신의 관점에서 이해돼야

[글 스마트제조혁신추진단 박한구 단장] 지난 50년이 정부가 대기업에 많은 정책을 지원해 질 좋은 제품을 많이 생산해 글로벌 시장에 팔아 국민 삶의 질을 높여왔다면, 앞으로 50년은 정부가 중소기업 중심의 디지털 경제체제를 구축해 벤처, 스타트업이 중소기업으로, 중견 기업을 넘어 글로벌 히든 챔피언 기업으로 성장 발전하도록 정책을 수립해 지원해야 한다. 이번 칼럼은 네 번째 정책 제안으로 지금까지 공급기업과 도입기업이 개별적으로 협약해 스마트 공장 보급확산 사업에 참여해 왔다면, 앞으로는 공급사슬 기업군이 다 함께 스마트 공장의 보급·확산 사업을 수행해 경제적 가치를 훨씬 높이는 글로벌 시장 선점 정책을 제언한다.

스마트제조혁신추진단 박한구 단장이 공급사슬 기업군이 다 함께 스마트 공장의 보급·확산 사업을 수행해 경제적 가치를 훨씬 높이는 글로벌 시장 선점 정책을 제언한다. [사진=utoimage]

높은 생산성이 직접 매출에 연계가 적은 이유

2014년도부터 추진한 스마트 공장보급 확산 사업은 개별 제조기업이 공급기업과 협약해 스마트 공장 성숙도 레벨 1~5를 구축 추진했다. 스마트 공장 보급·확산 사업의 성과를 보면 생산성이 28.5% 향상되고, 품질이 42.5% 향상되는 등 많은 공정 개선 효과가 발생하고, 고용 증가가 2.6명, 매출액이 7.4% 향상하는 경영 개선 효과가 나타났다. 다만 생산성이 28.5% 정도 향상됐는데도, 매출 증가는 7.4% 정도에 못 미친다. 이는 생산을 많이 해도, 매출과 직접 연계가 안 된다는 것을 뜻한다. 근본 원인은 공급사슬상 문제다. 3차 부품 가공·조립 기업에 스마트 공장 보급·확산 사업을 수행해 생산성이 28.5% 증가해 더 많은 생산을 해도, 2차 부품 가공·조립회사가 구매해 주지 않기 때문에 결국 직접 매출로 연결되는 것이 어려운 구조다.

부품 협력사가 아무리 좋은 제품을 더 많이 생산하고, 더 좋은 품질의 제품을 생산해도 전체 구성 부품의 생산량과 품질이 함께 상승하지 않으면 어렵다는 의미다. 완성품을 생산하는 기업은 가치사슬 상에 있는 모든 기업과 함께 스마트 공장을 구축해 공정 개선과 경영 개선 효과가 있다면, 더 많은 제품을 생산해 글로벌 시장에 판매하고, 더 많은 부품을 생산하도록 공급사슬 기업에 물량을 주문함으로써 많은 기대효과를 가져올 수 있다.

중소기업에는 새로운 제품을 개발할 수 있는 능력 부족

완제품을 설계, 제작, 판매, 서비스를 수행하는 기업들의 생태계는 완제품을 엔지니어링 해 부품 가공·조립 협력사에 제작 설계서대로 제작 공급하는 구조다. 결과적으로 부품 가공·조립 기업은 엔지니어링 기술을 보유하지 않기 때문에 완성 제품을 생산하는 기업의 전속기업으로 성장하면서 원가절감의 압박에 시달려 오는 구조다. 따라서 엔지니어링 기술을 보유하지 않은 전속기업은 다른 부품을 생산해 다른 고객에서 납품할 수 있는 능력이 없어 증가한 생산성이 실제 매출에 연결되는 경우는 많지 않다.

제조업 가치사슬 전반을 혁신적 재편 필요

스마트 제조혁신은 AI 기술을 활용해 제조업 가치사슬 전반을 혁신적으로 재편하는 것으로, 개념적으로는 기획, 설계, 생산, 판매뿐만 아니라 유통, 서비스와 폐기까지 전 영역에 걸쳐 새로운 제조업으로 전환하는 것을 의미한다. 아울러 혁신의 범위가 기업 간, 산업간 연계, 수요와 공급간 연계까지 확대된다는 점에서 더 넓게 산업혁신의 관점에서 이해돼야 한다. 따라서 스마트 제조는 비용 절감이나 생산 효율성 제고라는 소극적 목표보다는 제품의 스마트화, 지능형 생산방식으로의 이행, 조직과 시장혁신을 통한 새로운 제조업으로의 이행이라는 적극적인 목표하에 추진돼야 한다. 미래 전략은 공정혁신의 성과인 PQCD 개선을 넘어 제품 및 사업 혁신을 통한 가치사슬 기업군 간의 연결과 융합으로 새로운 제조산업을 육성할 필요가 있다.

국내 스마트 제조 공급기업 실태의 조사 결과 전체 공급기업의 57.5%가 솔루션/서비스, 설비 분야를 통합 사업을 수행하고 있으며, 솔루션/서비스 또는 설비만 따로 판매하는 기업은 각각 38.6%, 3.9%로 나타났다. 2025년에는 솔루션/서비스와 설비 등 모든 분야로 진출할 계획이 있는 기업이 74.9%로, 2019년에 비해 17.4%포인트 증가하고 있어 솔루션/서비스 기업과 설비기업 간의 사업영역 확장과 통합화된 패키지 서비스 제공이 늘어날 것으로 전망된다. 국내 스마트 제조 공급업체들은 주로 소프트웨어, 플랫폼, 컨설팅 업체 비중이 높지만, 로봇 등 설비 공급업체 비중이 높아지는 추세다. 솔루션의 경우 ①제조실행시스템(Manufacturing Execution System, MES), ②기업자원관리시스템(Enterprise Resources Planning, ERP), ③공급망관리(Supply Chain Management, SCM) 등 애플리케이션 공급업체가 많지만, 2025년에는 ④최적 공급사슬 계획 시스템(Advanced Planning & Scheduling, APS), ⑤제품수명주기관리(Product Lifecycle Management, PLM) 등 데이터를 기반으로 제품 기획 단계나 수요 예측을 할 수 있는 소프트웨어로 확장할 것으로 예상된다.

박한구 단장은 공급사슬 기업군별로 도입되는 솔루션을 클라우드 컴퓨팅 기반의 SaaS 응용 소프트웨어와 빅 데이터베이스를 구축함으로써 전후 공급기업간 데이터를 공유해 즉 필요한 데이터를 상호 연결해 통신함으로써 각 기업내에서 활용하는 장비의 가동률을 높일 수 있다고 제언했다. [사진=utoimage]

자율생산을 위한 ⑥지능형 설비는 로봇, 자동화 기계에 AI가 융합되고, 점차 ⑦3D프린팅 시스템 ⑧증강현실·가상현실(Augmented Reality·Virtual Reality, AR·VR), ⑨사이버 물리시스템(Cyber physical systems, CPS) 등의 비중이 점차 높아질 것으로 예상된다. 지금까지 사람이 개입해 생산하는 공장에서 공장이 스스로 고객이 원하는 제품을 생산하는 자율생산 공장으로 변화되고 있다. 이를 위해서는 설비를 설계, 제작하는 기업들 중심으로 미래형 자율생산 플랜트를 어떻게 경쟁기업보다 신속하게 만들어 낼 것인가가 매우 중요하다. 한국 제조업의 특성을 고려한 스마트 공장 구성요소와 시스템 설계기술을 갖추고 국내 환경 및 근로자에 최적화된 애플리케이션 및 데이터 분석이 이루어질 수 있도록 공급사슬 내 기업이 보유한 기술 및 수준을 체계적으로 분석해, 미래 발전전략을 종합적으로 추진해야 한다.

개별에서 공급사슬 기업군별로 보급확산 사업 전환

공급사슬 기업군별로 스마트 공장 보급확산 사업을 수행하게 되면 모든 기업이 동일 수준의 스마트 공장을 구축하기 때문에 공정 및 경영 개선 효과를 훨씬 많이 볼 것이다. 전후 공급사슬 기업군별로 스마트 공장 보급확산 사업을 수행하는 방법은 지금까지 단일 솔루션을 가진 공급기업간 종합 솔루션을 공급할 수 있는 협업체(Alliance)를 구성해 공급사슬 기업군을 3~5년 동안 Level 5의 Connected Enterprise 수준까지 끌어 올리는 사업을 수행한다. 즉 완성품을 생산하기 위해 1, 2, 3차 공급사슬 기업군에 있는 모든 기업이 다 함께 스마트 공장 수준을 중간2 이상으로 끌어 올릴 수 있도록 지원한다. 이를 통해 완성품을 생산하는 대표기업은 관련 협력기업과 함께 생산과 품질을 높이고, 원가를 절감하며, 기업간 필요한 생산 계획/실적 데이터를 공유해 재고를 제로화하고, 최소의 납기로 고객에게 경제적으로 최적의 제품을 공급할 수 있도록 사업을 추진한다.

추진 방법은 완성품을 생산하는 대표기업과 1~3차 공급기업, 기획기관(ISP 수립지원) 등이 협업해 사업을 신청하고 Level 1~5단계까지 추진할 수 있는 공급기업 Alliance를 구성해 스마트 공장 구축을 지원하게 된다. 선정된 클러스터는 협약 이후 1년간 ISP를 수행해, 참여기업 모두의 스마트화 수준을 파악하고, 단계별 확산 계획을 수립하고, 향후 3~5년간 단계별 보급확산 사업을 수행하도록 한다. 올해 처음으로 디지털 클러스터 사업을 시범적으로 추진하고 있으나 앞으로 개별기업별 지원 사업은 축소되면서 공급사슬 기업군으로 확대해 나갈 것이다.

공급사슬 기업군별로 Connected Enterprise 구축 전략

공급사슬 기업군별로 도입되는 솔루션을 클라우드 컴퓨팅 기반의 SaaS 응용 소프트웨어와 빅 데이터베이스를 구축함으로써 전후 공급기업간 데이터를 공유해 즉 필요한 데이터를 상호 연결해 통신함으로써 다음과 같은 상호 경제적 가치를 창출할 수 있다. 첫째로는 각 기업 내에서 활용하는 장비의 가동률을 향상시키는 방법이 있다. 중소기업에서 사용하는 다양한 장비들이 많이 도입돼 운영되고 있다. 고가의 외산 장비들도 많다. 각 기업에서 사용하고 있는 장비의 가동률과 가동 시간을 공유해 가동률이 떨어지는 장비를 주변 기업들이 경제적으로 활용할 수 있도록 공유하는 것이다. 예를 들어 산업단지 내 경쟁기업이 많이 있는데, 어느 기업이 수주를 많이 받아, 자기 공장에 있는 설비로는 납기내 공급할 수 없는 경우, 주변 경쟁사가 운영하는 동일 장비를 사용할 수 있도록 회사별 장비 가동률을 파악하고, 유휴 장비를 활용해 납기내 공급할 수 있도록 협업한다.

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스마트제조혁신추진단 박한구 단장

둘째, 공급사슬 기업 간 데이터 공유로 재고 제로화를 추진한다. 공급사슬 상에 있는 기업 간에는 완제품을 조립생산하는 기업에서 1, 2, 3차 부품 협력사로 내려갈수록 재고를 많이 가짐으로써 원가에 큰 부담이 되고 있다. 이러한 재고 원가를 줄이는 방법은 공급사슬 상에 있는 기업 간 연간, 분기별, 월별, 주간 단위별, 일 단위, 시간 단위별 생산 계획과 실적을 공유함으로써 재고를 제로화가 가능하다. 이를 달성하기 위해서는 공급사슬 상에 있는 기업들이 자동화되고, 디지털화되고 스마트화까지 달성돼야 가능하다. 하나의 3 Tier 기업에서 사람이 작업을 하고 다른 기업들은 자동으로 생산한다고 하자. 수작업하는 회사의 작업 인력에 사고가 발생해 생산하지 못하면 공급사슬에 정해진 시간 내에 제품을 공급해주지 못하기 때문에 전체 회사가 생산할 수 없이 가동 정지상태로 갈 수 있다. 하나의 부품을 공급하지 못해 일어나는 일들이 많이 있다. 따라서 재고 제로화를 통한 기업 간 협업을 하기 위해서는 반드시 모든 기업이 자동화, 스마트화돼 안정적으로 생산하고, 균일한 품질을 지속 생산하는 체계가 구축돼야 가능하다. 스마트 공장에서 보면 Level 4까지 모든 기업이 달성해야 Level 5의 Connected Enterprise가 구축돼 재고 제로화가 가능한 것이다.

셋째, 전후방 기업의 제조 과정을 상호 모니터링해 정상적인 제품을 생산하고 배송하는 품질관리가 필요하다. 원료를 이용해 소재를 생산하고, 소재를 열처리, 도금 등 가공 처리해 부품을 생산하고, 부품을 조립해 제품을 만들어가는 공정이 있다. 전후 공정을 서로 다른 회사에서 제작해 공급하는 공급사슬이라고 한다면, 상호신뢰해 정확한 작업 기준에 따라 작업하고 가공 처리해 제품을 납품해야 한다. 그러나 전기로를 이용해 열처리하는데 전기 가격이 너무 올라가고, 원가절감 차원에서 850도에서 열처리를 해야 하나, 830도에서 열처리해 납품하는 경우가 있다. 이때 초기 재질에 문제가 없으나, 향후 재질의 성능 열화로 마모가 빨리 진행되던가, 부식이 빠르게 될 수 있는 등 다양한 품질 문제를 일으킬 수 있다.

예를 들어 의약품을 생산하는 원료 공장은 완제품을 생산할 때 제작공정에서 정확한 품질로 생산해 공급하는 체계다. 어느 한 기업에 원가절감의 압박으로 혹은 작업자의 실수로 생산한 중간재가 불량하게 생산됐다면, 또 영하 10℃ 이하에서 배송되고 창고에 저장 관리되는 조건인데 영상의 온도로 관리되고, 배송 과정 중 최종 고객에 납품될 때 영하 10℃로 배송된다면 약품 재질에 문제가 발생하는 것이다.

따라서 전후 공정 간에 기업 간에 공급사슬 기업 군내 있는 원료, 소재, 중간재 등 생산 과정을 상호 모니터링해 정상적인 제품을 생산하도록 함으로써 고객에게 신뢰성 있는 제품을 생산해 지속 성장이 가능할 것이다. 앞으로 50년 동안 정부와 중소기업이 협업해 글로벌 히든 챔피언 기업으로 성장할 수 있는 국민참여형 정책을 제안해 주시길 바란다.

 

[최종윤 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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