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[49]아날로그의 완전한 디지털화가 갖는 의미

박정수 성균관대 교수의 현미경 '스마트팩토리'
  • 등록 2020-10-17 오전 7:06:05

    수정 2020-10-17 오전 7:06:05

[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수] 글로벌 경쟁은 이미 오래 전에 우리의 일상이 되었다. 일본 기업들은 린생산(Lean Production)을 통하여, 미국 기업은 하드웨어 기반의 인공지능과 소프트웨어 기반의 RPA(Robotic Process Automation)를 비즈니스 프로세스 리엔지니어링(BPR: Business Process Reengineering)에 접목시켜 전 세계 시장을 향해 새로운 서비스와 제품을 최고의 품질과 최적의 가격으로 선제적이고 공격적인 경영전략을 쏟아내고 있다.

최근에는 중국 기업들도 인공지능과 린식스시그마(Lean Six Sigma)를 통해 세계시장에서 일본이나 미국 기업들에게 도전장을 내밀고 있다. 아래 그림은 RPA와 연계된 디지털 워크포스(Digital Workforce)의 진화를 보여주고 있다.



이런 상황(狀況)에서 제조업의 경쟁력 강화 과정을 이해하기 위하여 제조분야의 핵심적인 가치창출 프로세스인 ‘생산운영부문’을 인공지능과 새로운 정보통신기술을 활용하여 진단하고 학습하는 것은 스마트 팩토리 구축의 필수적인 과제이다. 또한 생산운영관리는 서비스나 제품을 창출하는 과정에서 QCD(Quality, Cost, Delivery), 그리고 고객과 시장에 대한 신속하고 유연한 반응과 대응을 어떻게 확보하는지를 다루는 분야이다.

그러나 생산운영관리는 제조 산업의 경쟁전략을 이끌어 가는 핵심이 되기도 하고 비효율의 근원이 되어 걱정거리가 되기도 한다. 생산현장의 실질적인 정보(데이터)와 실물이 일치가 되지않을 경우가 대표적이다. 즉 정보와 사물의 불일치는 제조업을 사상누각(沙上樓閣) 상태로 끌고가는 격이다.

생산운영관리란 공장에서 제품을 생산하는 전 과정에서 체계적이고 효율적으로 생산할 수 있도록 생산현장을 연출하는 모든 활동이다. 특별히 생산에 직접적으로 관련된 부분만을 일컫는 경우도 있다. 예를 들어서 생산을 위하여 예산이 필요하다고 할 경우 넓은 의미에서 그것도 생산운영관리로 볼 수 있겠지만, 그런 것보다는 생산에 직접 참여하는 공정관리, 설비관리, 품질관리, 원가관리, 납기관리 등을 말한다.

이런 생산운영관리는 유무형의 재화를 창출하기 위해 모든 조직이 반드시 수행하여야 하며 고객의 욕구를 능률적이고 효율적으로 충족시켜야 한다. 이와 함께 조직의 목적을 위해 또는 조직의 목표를 달성하기 위한 기본적인 기능이므로 중요하다 할 수 있다.

그러므로 생산운영 프로세스의 경쟁력을 갖추지 못한 제조업이 경쟁에서 앞서 나가기를 바라는 것은 뿌리가 약한 나무에서 풍성한 열매가 열리기를 바라는 것과 마찬가지다. 제품, 가치 사슬 및 비즈니스 모델의 디지털화와 상호 초연결성(Hyper Connectivity)을 특징으로 하는 4차 산업혁명 하에서는 제조업의 피할 수 없는 제조환경 변화일 수 밖에 없다.

과거 린 생산(lean Production)이나 식스시그마(Six Sigma), 최근들어 린식스시그마(Lean Six Sigma)까지 우리가 경험한 모든 변화관리를 능가하는 새로운 물결이 제조활동과 개인의 삶을 송두리째 바꿔놓고 있는 것이다. 왜냐하면 제4차 산업혁명은 간단히 말해 정보화 혁명의 확장성이라는 개념을 뛰어넘는 아날로그의 완전한 디지털화, 인공지능화를 의미하기 때문이다. 이중 핵심은 초연결성이다.

따라서, 이미 온 미래 4차 산업혁명 하에서 스마트팩토리 구축을 위한 산업용 사물인터넷(IIoT)과 인공지능 기반 솔루션 발전의 중요한 동인을 살펴볼 필요가 있다. 첫 번째 동인(動因, Drive)은 수평 및 수직적인 가치 사슬을 통합하고 더 효율적으로 생산운영관리를 할 수 있는 스마트팩토리를 구축하는 것이다.

이는 새로운 가치 사슬(Value Chain)을 ‘생산운영관리’에 접목시키기 위해 핵심 프로세스의 지능화와 디지털화가 스마트팩토리를 실현시키는 동기화(同期化) 전략이자 핵심이기 때문이다. 그러므로 제품 및 서비스의 디지털화 및 상호 연결은 두 번째로 중요한 동인이다.

세 번째 주요 동인은 맞춤형 솔루션을 통해 ‘고객의 추가적인 경험 가치’를 제공하는 것이다. 이러한 새로운 비즈니스 모델 창출을 위한 스마트팩토리는 가치 사슬 전반에 걸친 협력 뿐만 아니라 데이터의 통합 사용 및 분석, 그리고 고객 요구 사항을 더 잘 충족시킬 수 있는 밑바탕이 될 것이다. 아래 그림은 스마트팩토리의 생산운영관리에 대한 ‘수요관리 흐름도’이다.



정보가 사물(제품)처럼 쌓여가는 시대다. 정보의 부족이 아니라 정보의 과잉이 인간의 행동을 제약할 정도다. 그래서 널려 있는 정보들 중에서 반드시 알아야 할 가치있는 지식만을 선별해서 쉽고 단순하게 손질해야 한다. 생산운영관리도 마찬가지이다. 정보가 많다고 최적의 관리가 가능해지는 것이 아니다. 빅데이터를 잘 손질해서 생산운영관리에 활용하는 역량이 필수적인 까닭이다.

스마트팩토리의 수요 관리(D.M; Demand Management)는 주요제품 일정계획(MPS; Master Production Schedule)이나 자재 소요량 계획(MRP; Material Requirement Planning)등에서 사용될 수요에 대하여 납기일자, 수량 등을 구분하여 관리하도록 지원하는 생산계획 부문의 하위모듈(Sub-Module)이다. 이는 재고생산(Make to Stock), 수주생산(Make to Order), 조립생산 (Assemble to Order) 및 설계생산(Engineering to Order) 등 제품의 특성과 계획에 따른 전략(Planning Strategy)을 사용할 수 있어야 한다. 그게 바로 맞춤형 생산을 위한 생산운영관리의 기본이기 때문이다.

더 나아가 스마트팩토리를 고도화하기 위해서는 판매와 생산(S&OP; Sales And Operation Planning)계획의 유연성이 보장되어야 한다. 즉 일반적으로 계획에 따른 전략(Planning strategy)의 지정에 대해서는 제품별로 계획에 따른 전략의 지정(指定)이 가능하게 해야 한다.

그리하여 재고에 의한 판매 및 생산(Make to stock), 설계 작업을 시작으로 제작, 판매하는 설계 생산(Engineering to Order)까지 다양한 생산 전략의 지정(指定)이 가능토록 하고 복합된 계획 전략도 구현해야 한다. 또한 계획화된 전략에 따라 독립 예상 수요를 흡수하는(Consumption) 방식, 주문 현황(Sales Order)의 반영 여부 등을 결정하여 생산 실행계획에 거의 실시간으로 적용 가능한 유연성을 보장할 수 있어야 한다.

스마트팩토리의 핵심인 생산 유연성을 고도화하기 위해서는 수요 버전(Version)의 관리를 통하여 기간, 부서별로 다른 유형의 수요들을 구분하여 관리 가능하도록 해야 할 것이다. 더 나아가 변경 이력 관리(History Management)를 통해 제품 수요 변경에 따라 원자재의 구매 일정 및 수량 등에 끼치는 영향이 크므로 완제품의 수요 변경 이력을 관리하도록 지원하는 시스템이 구축되어야 한다.

그러므로 제조산업의 스마트팩토리화에 던져진 화두가 무엇인지 고민할 필요가 있다. 그 질문은 “맞춤형 시장의 도래와 개인화 고객에 대해서 무엇을 만들 것인가?”이다. 그 해답은 생산운영관리의 지능화를 통해 시장 수요를 최적의 운영(Optimized Control)역량으로 해결하는 유연성이다.

그 결과로 산업용 사물 인터넷(IIoT)이 공장뿐만 아니라 회사 전체를 변화시킬 것이다. 4차 산업혁명을 견인하는 산업용 사물인터넷은 수직적·수평적 가치 사슬(Value Chain)의 디지털화를 포함하고 있기 때문이다. 뿐만 아니라 궁극적인 목표를 가지고 기업의 제품 및 서비스의 포트폴리오(Portfolio)를 혁신시키고 점점 더 까다로운 고객의 요구를 충족시킬 것이다.

이미 와 있는 산업혁명은 디지털 세계, 생물학적인 영역, 물리적 영역 간 경계가 연결의 힘으로 완전히 허물어지는 “기술융합과 기능융합”의 동기화 결정판으로 인식되고 있으며 모든 사물을 생명력 있는 디지털 기기로 탈바꿈시킬 것이다.

또한 그러한 기기들은 인공지능의 도움으로 사람과 연결되어 새로운 가치를 제공하게 될 것이다. 이와 같은 융합기술과 기능은 생산 기술의 최적화를 뛰어넘어 기능 중심의 마케팅 영역까지 영향을 미치게 될 것이다. 그러므로 스마트팩토리는 제조업의 새로운 경영 패러다임(Paradigm)이며, 생산이 마케팅이고, 마케팅이 생산인 “생산운영관리”의 플랫폼이자 미래이다.

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