인도 구자라트주 소재 타타자동차는 세계에서 가장 저렴한 자동차인 타타 나노를 생산하기 위해 첨단 제조 기법을 적용한 공장을 신설했다. 타타자동차는 전 세계 시장을 목표로 이 자동차를 출시할 것이라고 발표했다.

인도기업 타타자동차는 스마트 매뉴팩처링 기술이 적용된 신공장을 개설함으로, 고객의 요구사항에 부합하는 자동차를 즉석에서 제조할 수 있다. 이 기술은 또 소싱 단계서부터 부품을 추적할 수 있고 잠재적인 품질 및 안전 문제를 신속히 파악하고 해결할 수도 있다. 또한 공장에서의 스마트 그리드가 실현되면 에너지가 가장 풍부한 혹은 가장 저렴한 시점에 생산을 최적화할 수 있게 된다.

타타자동차는 비즈니스 방식을 지속적으로 혁신하면서 경쟁이 심한 글로벌 시장에서 경쟁을 펼치고 있는 여러 회사들 중 하나다. 이 회사는 스마트 매뉴팩처링 기술 적용을 통해 혁신 강화, 비용 및 구조적 문제점 극복, 환경적 지속가능성 달성 및 경쟁 우위 확보를 위해 노력하고 있다.

스마트 매뉴팩처링 정의

로크웰 오토메이션의 최고 기술 임원인 Sujeet Chand에 따르면 스마트 매뉴팩처링은 정보, 기술 및 인간을 통합하는 첨단 기술이라고 설명한다. 많은 회사들이 실시간 데이터 감지 및 수집, 고성능 컴퓨터 분석 그리고 첨단 모델링 및 시뮬레이션을 포함하는 제조 인텔리전스를 제품 고안부터 설계, 소싱, 생산 및 납품에 이르기까지 제조 각 단계에 개발 및 적용하기 위해 더 정교한 방법을 모색하면서 아주 빠른 속도로 진화하고 있다.

대부분의 업계 리더 및 관계자는 스마트 매뉴팩처링의 핵심 요소로는 숙련도가 높고 경험이 많은 직원, 전체 프로젝트 수명에 걸친 정보의 광범위한 수집, 공유 및 분석, 그리고 오늘날의 고성능 컴퓨터 기술을 활용한 강력한 컴퓨터 분석 기능 등이라는데 공감하고 있다.

업계는 스마트 매뉴팩처링을 적용함으로써 주요 제조 부분에서 평균 비용을 절감하고 수출을 확대할 수 있다. 또한, 스마트 매뉴팩처링이 생산 일정을 근본적으로 변화시킴으로써 더 높은 시장 적기 출시 목표를 달성할 수 있다.

3단계 진화

Chand는 스마트 매뉴팩처링이 3단계에 걸쳐 진화한다고 말한다. 1단계에서 스마트 매뉴팩처링은 공장 전반에 걸친 효율 개선을 위해 제조 생산의 각 단계를 서로 연결하고 조화시키는 작업을 수행하게 된다. 일반적인 제조 플랜트는 제조 프로세스의 특정 단계 및 운영을 관리하기 위해 정보 기술, 센서, 모터/액추에이터, 컴퓨터 제어 그리고 생산 관리 소프트웨어를 활용하고 있다.

그러나 서로 분리된 상태로 효율을 추구하고 있는 것이 현실이다. 스마트 매뉴팩처링은 이처럼 서로 독립돼 있는 상태에서 벗어나 플랜트 전체에 걸쳐 데이터의 공유가 가능하도록 한다. 장비로부터 수집된 데이터와 휴먼 인텔리전스의 컨버전스는 경제적 성능, 작업자 안전 및 환경적 지속가능성을 포함하는 공장 전반에 걸친 최적화와 기업 전반에 걸친 관리 목표를 개선시킨다.

2단계에서는 인플랜트(In-Plant) 모델링과 데이터 기술을 고성능 컴퓨팅 플랫폼과 연결하는 작업이 수반되는데, 이는 높은 수준의 제조 인텔리전스 구축을 가능하게 하며 공장 전반에 걸친 유기적 관계를 실현한다. 현재는 불가능하지만 앞으로는 전체 생산 라인 및 플랜트가 에너지 절감과 출력 최적화를 위해 실시간 유연성을 갖추고 운영될 것이다.

회사는 현재 및 미래의 운영 개선을 위해 필요한 제조 프로세스의 첨단 모델 및 시뮬레이션을 개발할 수 있게 된다. 예를 들면, 회사는 극소형의 매우 복잡한 장치, 시스템 및 재료를 개발하는 나노 기술을 사용하는 제품 및 장치의 대량 생산을 위한 모델을 개발할 수 있게 된다. 나노 기술은 거의 모든 업계에 걸쳐서 더 작고, 강하며, 가벼운 재료 및 강력한 정밀 장치를 통해 기술 및 업계의 혁신을 가져올 것으로 기대되고 있다.

스마트 매뉴팩처링의 2단계에서는 또 원자재의 가용성 및 고객 요구 사항부터 완제품의 전달 단계까지 공장 고유의 정보를 공급망 전체에 걸친 데이터로 연결하게 된다. 스마트 그리드의 사용을 통해 에너지 사용이 적은 시간대에 에너지가 많이 필요한 작업을 수행하고 반대로 에너지 사용이 많은 시간대에는 생산 속도를 낮추는 일이 가능하다. 이로 인해 제품의 다각화, 신제품 시뮬레이션 및 새롭고 더욱 효율적인 프로세스의 구축이 가능해진다. 안전한 제품의 생산과 더욱 정밀하고 신속한 제품 추적이 가능하다.

제조 인텔리전스가 더욱 발전하게 되면 스마트 제조의 3단계에서는 프로세스 및 제품에 혁신이 일어나 300만원에 불과한 자동차나 30만원에 불과한 PC와 같이 시장에 큰 변화가 일어나게 된다. 이는 대량 생산된 제품을 있는 그대로 사용하던 기존 공급망의 개념을 뒤집는 결과를 가져온다.

개인에 따라 의약품 처방이 각각 다르듯이 유연성 높은 공장과 고객 수요에 맞춘 공급망은 회사가 고객 요구에 부합해 맞춤형 제품을 생산할 수 있도록 제조 프로세스를 변화시킨다. 예를 들면, 고객이 어떤 자동차를 타고, 어떤 기능을 PC에 탑재하며, 청바지를 어떤 방식으로 재단할 것인지 공장에 주문할 수 있게 되는 것이다.

이처럼 놀라운 스마트 매뉴팩처링 구현의 3단계는 제조 지식의 발전에 기인한 혁신으로부터 시작될 것이다. 회사는 점진적인 변화가 아닌 제품 및 프로세스 분야에서 시장의 흐름을 바꾸는 혁신을 목격하게 될 것이며, 곧 가격 인하, 신시장 창출, 그리고 고객의 다양한 선택을 가능하게 할 것이다.

스마트 매뉴팩처링 이점

고객은 시장에 혁신적인 제품, 정보 및 설계를 제공하는 스마트 매뉴팩처링으로 인해 몇 가지 가시적인 이점을 경험하게 된다. 정보를 공급망 전체에 걸쳐 연결하는 표준으로 인해 각 단계에서의 자재 트래킹은 제품 안전 모니터링의 정밀도를 향상시키고, 몇 개월이 걸리던 응답 속도를 단 몇 분으로 단축시킬 것이다.

원자재에서 완제품까지 포함하는 이러한 트래킹은 고객이 원하는 제품을 구매하고 해당 제품의 환경적 영향을 자세히 평가하는데 큰 도움을 제공한다. 또한 규정 및 기타 정부 보고서를 편리하게 준비할 수 있어서 보고서의 정확도를 높이며, 수동 추적 및 데이터 수집 관련 비용을 절감시킨다.

첨단 모델링 및 시뮬레이션을 수반하는 제조 인텔리전스는 발명가, 엔지니어, 플랜트 매니저 및 작업자가 클린 에너지, 저탄소 제품 및 신기술 등 신제품 설계 및 제조 과정에서 서로 협력할 수 있게 한다. 이와 같은 수준의 프로세스는 나노 기술을 사용하는 제품 및 장치의 생산에 필요한 정밀 모델을 제공하게 되며, 나노기술이 마이크로칩과 마이크로 프로세서가 우리의 생활에 미쳤던 것보다 훨씬 더 큰 영향을 미치게 될 것이다.

또한, 프로세스 혁신을 통해 얻게 되는 지식 비즈니스는 제조 부문뿐만 아니라 서비스 부문까지 그 영역을 확대해 향상된 프로세스 및 효율을 통한 더 나은 가격을 제공하고 규모의 경제를 가능하게 할 것이다. 이러한 지식 전달은 다시 스마트 매뉴팩처링 기술을 더욱 확대해 신기술 및 새로운 정보가 새로운 분야에 적용될 것이다.

Chand는 스마트 매뉴팩처링은 가장 근원적인 레벨에서 업계를 재편할 것이라고 언급했다. 점진적이고 제한적인 변화 대신 운영 및 관리 측면에서 크고 중요한 변화를 가져올 것이며, 지난 수십년간 업계에서 진행돼온 ‘Lean’을 통한 낭비 제거의 효과를 단시간에 가능하게 할 것이다. 앞으로 10년내 스마트 매뉴팩처링은 발명, 원자재, 납품 및 영업 등 모든 제조 프로세스에 큰 변화를 가져올 것이다.

[월간 FA저널 ()]

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