산업기술/제조/경영

Nikkei Business_2017.4.10 특집요약 (p22~39)

GE의 디지털 공장
카이젠(改善) 4.0의 실력

일본제조업의 주특기인 공장의「카이젠(‘개선’의 일본식 표현), 현장작업자들 중심의 개선 활동」. 그 개념이 크게 바뀌려 하고 있다. 기계의 부품, 그리고 인간의 움직임까지 모든 것을 디지털 데이터로 수집하여, 제조법 및 설비, 제품의 설계에 반영하여 서플라이체인 전체를 효율화한다. 그런「카이젠 4.0」의 시대가 다가오고 있다.

최전선을 달리는 미국 제너럴일렉트릭(GE)의 공장에서 지금, 무슨 일이 일어나고 있을까? 또한 일본업체는 지금부터 무엇을 해야 하는가? 모노즈쿠리(장인정신)의 현장을 걸어 온「카이젠 기자」가 현장의 눈높이로 전달하겠다.

토요타 생산방식도 진화한다
PART 1. 공장 디지털화로 도래한 카이젠 4.0 시대

일본의 오랜 독창적 기술인 ‘카이젠’이 지금, 극적인 변모를 꾀하려 하고 있다. 저렴해진 센싱 기술을 사용하면 누구나가 낭비를 쉽게 찾을 수 있는 시대가 되었다.

실리콘밸리의 주택가를 한 대의 자동차가 미끄러지듯 빠져나간다---.
3월 24일, 트위터에 올린 한 동영상이 화제를 불러 일으켰다. 공개한 것은 EV(전지자동차) 업체의 미국 테슬라 창업자인 엘론 머스크 회장겸 CEO이다. 그 자동차는 테슬라가 올해 안에 발매할 예정인 컴팩트 세단「모델 3」. 가격을 3만 5천달러로 동결한 것도 호재로 작용하여 약 40만대의 수주를 받아 놓은 상태이다. 출하를 시작하면 닛산 자동차의「리프」를 따돌리고 EV의 세계판매대수 1위로 등극하는 것은 시간문제이다.

모델3의 승패는 공장의「카이젠」에 달려있다. 현재 테슬라의 주력공장의 생산능력은 연간 약 10만대. 모델3만을 만든다고 해도, 수주량을 완성시키는데 까지는 4년이 걸린다는 계산이다. 작년 11월, 테슬라는 공장의 자동화에 높은 기술을 보유하고 있는 독일의 그로만 엔지니어링(Grohmann engineering) 인수를 발표했다. 공장을 한 번에 자동화 시킴으로써, 모델3의 생산 능력을 2018년까지 연간 50만대로 끌어 올린다는 계획이다.

머스크 씨는 다음과 같이 말한다. 「지금부터는 제품만이 아닌, 공장 그 자체가『상품』이 된다」. 테슬라가 공장을 강화하는 것은 생산능력 확대만을 위해서가 아니다. 배터리 및 모터 등 부품의 코모디티화(범용화)가 진행됨에 따라 EV의 가격 경쟁은 여기서 본격화된다. 얼마나 효율적으로 만들었는지가 자동차 업체의 승패를 좌우한다.

-- 카이젠은 일본의 전통 기술 --
-- 전진하는 공장의「스마트폰화(化) --

▶디지털화에 의해 토요타 생산 방식이나 셀 생산 방식도 진화한다
카이젠 1.0: 같은 물건을 대량으로 만드는 컨베이어 생산방식
카이젠 2.0: 갖고 싶은 물건을 갖고 싶을 때 만드는 토요타 생산 방식
카이젠 3.0: 작업은 한 명으로 완결 --- 셀 생산방식
카이젠 4.0: 데이터 활용으로 고속회전 --- 디지털 생산 방식

이멜다 개혁, 남은 카드는 공장
PART 2. GE 고속 카이젠 디지털 정보를「연결고리」로

발 빠르게 항공기 부품을 IoT화하여 고장을 미리 예측하는 등, 시대를 앞서 온 GE. 그 GE가 지금, 그룹 전체에서 시도하고 있는 대혁명이 있다. 바로 공장의 디지털화이다.

미국 펜실베니아주(州)의 피츠버그에서 북쪽으로 자동차로 50분. 그로브씨티라는 작은 시골마을에 미국 제너럴 일렉트로닉스(GE)의 디젤 엔진 공장이 있다. 2개의 공장 중, 제프리 스미스 씨가 관리를 맡고 있는 것은 자사 엔진의 중고품을 회수하여 신제품과 동일하게 재탄생 시키는 재생공장이다.

GE는 2005년경부터 린 생산방식(일본에서 처음 탄생한 것으로 ‘군더더기 없는 생산방식’이라는 뜻)을 도입해 왔다. 견본은 미국 모토로라(Motorola)가 개발한 품질개선 수법인「식스 시그마(통계적 공정관리기법)」. 스미쓰 씨는 이 식스 시그마로 검은 띠를 취득한 달인이다. 이번 공장을 방문하여 토요타 생산방식을 배운 경험도 있다. GE의 CEO인 제프리 이멜다 씨가 2016년에 본격화시킨「브릴리언트 팩토리」구상. 세계에 7개밖에 없는 그 모델공장으로 그로브씨티의 재생공장이 뽑혔다.

-- 모든 작업을 디지털화로 --
-- 제품 수명을 압도적으로 연장시킨다 --
-- 카이젠의 대상이 바로 눈에 보인다 --

일본 제조업의 살 길
PART 3. 규모 개선으로 세력을 키워 약점을 보완

GE가 지향하는 궁극의 디지털 공장. 「우리한테는 무리다」라고 포기하는 일은 없다. 디지털과 카이젠의 조합은 일본의 제조 현장에도 새로운 힘을 불러 일으키고 있다.

● OKI 후쿠오카(福岡) 공장
누구나가 다품종 소량생산의 명장

1990년대 소니 등이「셀 생산방식」을 확립한 이래, 유연한 다품종 소량생산은 일본의 독창적 기술이었다. 그러나 최근, 그것이 흔들리기 시작했다. 파견∙도급 등 비정규직 채용이 늘어나 인원의 출입이 심화됨에 따라, 처음부터 공장에서 근무하고 싶어하는 젊은 인력 수도 줄어들고 있다. 셀 생산은 제품을 만드는데 필요한 전 공정을 한 사람이 담당하는 방식을 말한다. 그런 우수한 전문가를 키울 여력이 지금의 제조업체로써는 없는 것이다.

-- 게임감각으로 순서를 표시 --
일본의 업체라면 어디든 직면하고 있는 과제를 독자적인 발상으로 해결하여 해외거점의 메인 공장으로써 지속적으로 활약하고 있는 것이 OKI의 후쿠오카 공장이다. 후쿠오카 공장에서 생산하는 것은 은행 및 편의점에 설치하는 ATM 및 은행의 영업점 등에서 사용되는 현금처리기, 역이나 공항 등에서 사용되는 자동 체크인 단말기 등.

2000년경에는 수 만점의 부품을 한 사람이 조립해서 복사기를 완성시키는 캐논의「마이스터(거장)」가 유명했으나, ATM 및 체크인 단말기의 다품종 소량의 정도는 복사기를 상회한다. ATM은 은행이나 편의점에 따라 사양이 다르며 현금처리기 또한 금융기관이 지점마다 다른 사양을 요구해 오기 때문에 특별 주문상품에 가깝다.

따라서, 셀 생산을 도입하는 것은 비현실적. 여기에서 고안한 것이 누구나 게임감각으로 마이스터가 될 수 있는 도구이다. 반년 전부터 디지털 가전을 활용한「프로젝션 맵핑 (Projection Mapping) 작업대」의 운용을 비롯하여 조금씩 진화되어 왔다. 보기에는 일반적인 작업대와 다르지 않다. 작업자가 섰을 때 적당한 높이에 작업대가 있어 앞면에 부품을 넣을 수 있는 서랍형 선반이 설치되어 있다.

우선 작업대 옆쪽에 준비되어 있는 인식기로 작업자마다 배정받은 바코드를 입력시킨다. 다음에 부품 바코드를 입력시키면 작업대 위에 프로젝션 맵핑과 같은 영상으로 3가지 버튼 화면이 뜬다. 「초보자」「숙련자」「찰렌지」 중 하나를 선택하면 “게임”은 시작된다. 또한 선택할 때에는 그 버튼 위에 손을 대기만 해도 된다.

책상의 오른쪽 끝에는 작업의 순서, 왼쪽 끝에는 본보기의 영상, 중앙에는 「부품의 방향에 주의」와 같은 주의점이 투영된다. 작업을 마치고 주의점 표시 위에 손을 대면 다음 공정으로 진행된다. 작업에 필요한 부품이 앞 쪽의 선반에 들어있어, 어떤 부품이 얼마나 필요한지를 그 부품이 들어 있는 선반에「화살표」와「숫자」를 투영해서 알려 준다.

-- 동작을 기록, 카이젠의 씨앗으로 --
-- 초보자 연수시간이 3분의 1로 --

● 시티즌 머시너리(CITIZEN Machinery)
「장인의 기술」을 기계에 다운로드 한다

공장의 디지털화에서 GE와 대조적인 방법을 추진하고 있는 것이 중소형의 NC(수치 제어) 선반에서 최고의 셰어를 자랑하는 시티즌 머시너리(나가노 현)이다.
GE는 한마디로「Top-Down형」. 그룹전체를 횡단하는 새로운 조직 GE디지털을 만들어 통일 플랫폼에 여러 가지 데이터를 저장하는 체제를 정비했다. 7개의 모델 공장에 GE 디지털의 엔지니어를 파견하는 등의 본사의 리더십으로 효율적인 프로젝트를 추진하고 있다.

한편, 시티즌 머시너리는 「일반 대중형」. 제조라인의 설계 등을 담당하는 생산 기술부가 중심이 되어 생산효율을 높이는 필요 최소한의 디지털화를 최소한의 비용으로 실시하고 있다. 그 근본이념은「키에 맞는 디지털화」(야나기하라 집행위원) 이다. 처음에는 작게 성과를 낸 뒤, 그 이익을 활용하여 성과를 키워 나간다.

해외 자회사 등도 포함하면 종업원 1,650명의 중견업체만의 노하우라고 말할 수 있지만, 그 배경에는 중소 규모의 업체가 디지털 시대를 살아 남기 위한 전략이 숨어있다. 먼저, 당사가 자사공장에서 실천하고 있는 디지털화의 내용부터 알아보겠다. 시티즌 머시너리의 본사공장은 크며, 부품을 기계에서 가공하는「가공 구역」과 부품을 조립하는「조립 구역」의 2개로 나눠져 있다.

-- 센서로 보이지 않았던 맹점 --
-- 숙련기능자 부족을 보완 --

-- 가동률 1% 증가로 이익률 2% 증가 --
시티즌 머시너리가 머릿속에 그리고 있는 것은「중소기업의 장인 기술을 기계에 입력시키는 것」(야나기하라 씨)이다. 기계의 미세한 소리의 변화로 고장의 징후를 예측한다. 부품의 소재 및 기온 등의 조건에 따라 최적의 가공방법을 찾아낸다.

중소 업체를 지탱해 온 장인의 기술. 그 데이터를 대량으로 수집하여 분석한다면 기계의 소리 변화가 구체적으로 어느 부분의 진동의 변화를 가리키는지, 소재와 기온과의 관계성이 가공 조건에 어떤 영향을 끼치는 지를 해명할 수 있을 가능성이 크다. 이 노하우를 기계의 제어 프로그램에 반영시키는 것이다.

● DMG 모리세이키(森精機)
데이터 x AI로 신흥 제조업체를 물리치다

「1월에 설립한 첨단기술연구 센터에 AI(인공지능)의 인재를 급 피치로 모으고 있다」. 이렇게 공표하고 있는 것은 DMG모리세이키에서 소프트웨어를 담당하고 있는 토우시마 (籐嶋)전무이다. 주력제품인 NC선반 및 머시닝 센터(Machining center)의 품질에서는 타사에게 지지 않는다고 자부하지만, 최근의 급격한 신흥국 업체의 추격에는 위기감을 느끼고 있다고 한다.

그런 상황을 타개하는 방법 중 하나로 생각하고 있는 것이 공작기계용 AI의 개발이다. 「기계는 구입해서 분해해 보면 똑같이 만들 수는 있으나, 제어 및 시큐리티와 같은 소프트웨어의 분야에서는 쉽게 따라 할 수 없다」(토우시마 씨). 인간과 회화하는 서비스 로봇용의 AI와는 다르게 공작기계용 AI에는 특별한 노하우가 요구된다.

신흥국 업체의 제품과 품질에서 압도적인 차이를 벌리기 위한 공작기계로 만들 수 있는 AI가 되려면 난이도는 더욱 높아진다. 공작기의 구조는 복잡하다. 수 많은 부품으로 구성되며, 각자 별도로 움직인다. 선반에 있어서는 부품을 움켜잡은 주축이 회전하여 그곳에 다른 방향으로부터 회전하지 않는 공구를 바짝 대어 조금씩 표면을 깎아내려 간다.

기존에는 장인의 기술로 인한 경험으로부터 축적해 온 감으로 최적의 가공조건을 이끌어 낼 수 있었다. 이것을 AI로 전환시키게 되면서 기계를 구성하는 부품의 어느 곳에서 어떤 데이터를 입수해야 좋은지를 먼저 이해할 필요가 생겼다.

-- 6,000대가 데이터를 계속해서 전송한다 --
「기계가 똑똑해졌다고 해도 기계에게 무엇을 만들게 할 것인가, 똑똑해진 기계를 어떻게 운용할 것인가를 생각하는 것은 사람의 몫이다. 앞으로는 뛰어난 오퍼레이션 기술(OT)을 가진 공장만이 살아 남을 수 있다. 현 시점에서 일본은 OT에 있어서 우위에 서있다고 할 수 있다」(토우시마 씨).

AI가 진화하여 기계의 가동률과 품질을 동시에 높인다면 그것을 사용하는 기업의 수익은 개선될 것이다. 인건비가 싼 신흥국과도 충분히 경쟁할 수 있게 된다. 이 생각은 GE 헬스케어의 카이젠 활동과도 일맥상통한다. 급격한 엔고로 일본 공장의 대부분이 해외로 유출되었으나, 뛰어난 카이젠력(力) 및 OT를 가진 인재는 일본이 해외보다 훨씬 더 많다. 이런 인재가 다시 한번 재조명 되야 할 것이다.

디지털화 바람은 사용하기에 따라 자사를 크게 성장시키는 무기가 될 수 있다. 그 방법은 자사의 강점을 파악해야 비로소 보이기 시작한다.

「편의형」과「종합형」의 양극화로
PART 4. 초 디지털혁명 너머에 있는 미래

야마토 운송 등 물류기업이 잇따라 모노즈쿠리(물건 제조)에 참여하고 있다. 지산지소(地山地消, ‘지역에서 생산되고, 지역에서 소비되는’이라는 의미)형의 모노즈쿠리의 파도가 밀려 들어온다. 디지털화에 따른 데이터의 연쇄가 부가가치의 원천. 그 체제를 만들 수 있을 지가 시험대에 올랐다.

수 분마다 비행기가 이∙착륙을 반복하는 하네다 공항. 그 서쪽에 야마토 그룹의 최대급 종합물류터미널 「하네다 크로노게이트」가 있다. 전면 유리로 된 근대적인 건물의 6층에서 지난 2월, 「공장」을 슬그머니 가동시키기 시작했다. 작은 방에는 석고와 수지를 조형하는 3D 프린터가 한 대씩 있었다. 택배 직원과 같은 녹색 유니폼을 두른 작업자가 의료용 신발의 깔창을 프린터로 출력하고 있었다. 다리증상에 맞춰 만드는 특주품이다.     

-- 야마토 배달원이 모노즈쿠리(물건 제조) --
「설마 내가 물건을 만들게 될 줄이야」. 3D 프린터를 움직이는 것은 야마토의 영업 사원 출신. 작년 여름에 수 개월 간의 연수를 받고 3D 프린터를 다루는 법을 처음부터 배웠다. 소량품부터 시작하여 품목을 늘려, 2025년까지 매출 100억엔을 목표로 한다는 것이 야마토의 계획이다. 필요에 따라서 이와 같은 공장의 거점을 늘려나갈 방침이다.

공장을 설립하는 물류회사가 급증하고 있다. 일본통운은 올해 1월, 제조업 벤처회사인 카부쿠(도쿄)와 손잡고 제조 수탁 서비스를 전개한다는 발표를 했다. 미국 UPS도 2017년 중에 3D 프린터를 활용한 새로운 공장을 가동시킨다는 계획이다.

물류회사가 공장을 만드는 것은 고객인 제조업의 니즈(Needs)가 크다. 만드는 장소가 출하처에서 가까우면 가까울수록 물류비용을 줄일 수 있다. 이 낭비를 줄이기 위해서는 현 시점에서 이미 거래가 있는 물류회사에게 각 지역에 거점을 마련하게 하는 것이 처리가 빠르다.

3D 프린터 및 디지털 대응의 공작기기의 등장으로 설계 데이터가 있으면 비교적 쉽게 제조가 가능하게 되었다. 현 시점에서는「양산의 비용 경쟁력」을 이길 수 없기 때문에 품목이 한정되어 있지만, 조만간 기술이 발전된다면 품목이 확대될 가능성이 크다.

EV(전기자동차) 벤처의 미국 로컬모터즈(Local Motors)는 지금까지 불가능이라고 생각해 온 자동차의 차체를 통째로 3D프린터로 인쇄하는 기술을 보유하고 있다. 목표는 세계 각국에 작은 자동차 공장「마이크로 팩토리」를 만드는 것. 지산지소를 추진하여「그 지역의 고객 니즈를 신속하게 설계에 반응할 수 있는 체제를 만든다면, 후발 업체라도 시장 점유율의 상당부분을 확보할 수 있다」(당사 기술자 제임스 씨)라며 자신 있어 한다.

카이젠 4.0시대의 도래는 모노즈쿠리의 복권을 의미하여, 활용하기에 따라서 공장의 일본회귀로 이어질 수 있다. 어떻게든 버텨온 일본의 공장이 지금, 절호의 기회를 맞이하고 있다. 움직이려면 바로 지금이다.

-- 디지털화를 방해하는 종적(縱的) 조직 --

  -- 끝 --