산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2018.8. 특집 요약 (p42~61)

최고 호조의 공작기계, 궁극의 생산성으로
세계 최고인 일본 기업의 기술력

성황을 이루는 일본의 공작기계 업계. 2017년에 이어 2018년도 과거 최고의 수주액을 갱신하게 될 것으로 예상되며 그 기세는 당분간 계속될 전망이다. 이와 같은 호황을 유지할 수 있는 것은 다름아닌 독일과 어깨를 겨루며 세계 최고로 불리는 일본 제조사의 기술력이다. 그러나 다품종 소량생산의 가속화, 제조현장의 인재 부족을 배경으로 경쟁의 축은 더 이상 기계 자체의 성능 및 높은 신뢰도만으로는 성립되지 않게 되었다. 고객 현장의 생산성을 높이기 위해서 할 수 있는 일은 무엇일까? 각 사의 도전을 취재했다.

Part 1. 총론
호황에 힘입어 더욱 강한 산업으로, 경쟁의 축은 기계성능에서 종합 서포트로

공작기계 시장이 사상 최고의 호황을 누리고 있다. 일본공장기계공업회(日工會)가 정리한 국내공작기계 제조사의 수주액은 2017년에 약 1조 6,500억엔으로 과거 최고치를 기록. 2018년에는 1조 8,000억엔에 달할 전망이다.

또한 수주 상황의 호조는 당분간 이어질 것으로 보인다. 공작기계 대기업 각 사는 “적어도 2018년 말까지는 호조가 이어질 것이다”(야마자키 마작), “리먼 쇼크의 시기를 제외하고는 계속해서 글로벌한 성장 산업을 유지해 왔다”(오쿠마)라며 자신감을 보였다. 미즈호 은행 산업조사부 아날리스트인 요시다(吉田) 씨도 “지금은 특별히 눈에 띄는 하락 요인은 없다”라고 지적한다. “2020~2025년에는 2조엔에 달할 전망이다”(DMG 모리세이키 대표이사인 모리 씨)와 같이 강세로 보고 있는 사람도 있다.

-- ‘EV화는 오히려 찬스’ --
“해외시장도 포함해 전체의 수주가 늘어나고 있다. 중소기업 및 마을 공장에서도 투자 의욕이 고조되고 있어 상승세의 저변이 확대되고 있다” (일공회). 이 활황을 견인하고 있는 것은 외주를 중심으로 한 자동차 산업 및 반도체 장치, 건설기계 등의 수요이다. 장기적으로는 전기자동차(EV) 시프트에 의한 자동차 부품 수 감소가 나쁜 영향 미친다고 우려하고 있으나, 업계 최대 기업인 DMG 모리세이키(森精機)의 모리(森) 씨는 이를 부정하고 있다. “기술과 수요의 동향을 잘 고려해볼 때, EV화는 오히려 찬스일 수 있다. 순풍으로 작용할 것이다”(모리 씨).

모터 부품의 대(大)로트 생산이 필요하게 되는 반면, 그 밖의 부품은 다품종 소량의 소 로트 생산이 진행된다. 자동화와 다축 가공을 구사한 대로트 생산 및 5축 복합기를 활용한 다품종 소량생산의 소(小)로트 생산으로의 양극화가 진행. 생산설비의 다양화에 따른 공작 기계의 수요가 점점 더 많이 늘어날 전망이다.

IoT의 보급으로 반도체의 수요가 늘어나는 것, 미국 및 신흥국에서의 인프라 수요에 의한 건설기계 업계의 호조도 당분간 공작 기계 시장의 성장을 견인할 것으로 보인다. 많은 공작기계 제조업체 및 아날리스트가 이러한 공통된 생각을 가지고 있다고 한다.

-- 강한 일본 제조사, 기술력에 자신감 --
국가 별로 말하자면, 지금까지 최고였던 일본을 제치고 2008년 이후부터는 중국이 세계 1위의 자리를 차지하고 있다. 그러나 지금은 중국 및 대만, 한국 등의 신흥 제조사는 라이벌로 생각하지 않고 있다. 국내 제조사는 기술력에 커다란 차이가 있다고 자부하고 있어 일본과 독일 업체의 우위는 당분간 흔들리지 않을 것으로 보고 있기 때문이다.

모리 씨는 “대만 업체는 일본과 유럽 제조사의 모방의 굴레에서 벗어나지 못하고 있다. 우리보다 10년이 뒤처져있는 기계로 내구성도 낮다”라고 잘라 말한다. 중국 제조업체에 대해서도 “5축도 취급하는 굉장한 제조사도 등장하고 있다”(모리 씨)라고 기술적인 면에서는 일정한 평가를 내리면서도 수출 관리상의 문제로 북미 및 유럽 시장에서 전개하지 못하는 것 때문에 라이벌로 보고 있지 않다. 오히려 “중국에서 제조업이 고도화되고 있는 가운데, 반대로 일본의 공작기계가 지금 이상의 수준으로 요구되고 있다”(야마자키 마작 상무이사 기술본부본부장인 오쿠다 씨).

-- 생산 효율을 높이는 솔루션 제공 --
“공작기계는 소프트웨어 및 IT시스템을 구사한 생산효율의 향상이 요구되고 있어, 가격만으로 승부할 수 있는 시대는 끝났다”(DMG 모리세이키의 모리 씨). 이는 일본의 공작기계 제조사와 차이가 벌어지게 되는 요소가 되고 있다. 현재 각 사는 자동화∙성력화(省力化) 및 공정 집약, 라인 전체∙공장 전체의 최적화라는 생산 효율 향상을 위한 솔루션 제공에 힘을 쏟고 있다.

그 배경에는 점점 진행되는 다품종소량∙변종변량 생산과 제조업의 인력부족이 있다. 제조업의 현장에는 베테랑 기능자의 감소는 물론, 인재 확보 자체가 어려워지게 되어 인건비 상승에 골치를 썩이고 있다. 자동화와 공정 집약으로 성인화(省人化)를 시도하는 것과 IoT를 구사하여 가동률 향상 및 다운타임(Downtime)의 삭감을 시도하여 생산 효율을 높이지 않으면 살아남을 수 없다는 것을 많은 제조업 기업이 공통적으로 생각하고 있다. 따라서 공작기계 업체는 이에 대응할 수 있는 제품 및 IT 툴, 시스템 등의 제공 체제를 강화하고 있다.

이것은 세계적인 추세이다. 미즈호 은행의 요시다(吉田) 씨는 “성능∙기능면에서 해외 공작기계 제조업체에 대한 우위성이 앞으로는 점차 줄어들 것이 틀림없다.

-- 5축, 더욱 AM으로 공정 집약 --
공정 집약이라는 점에서 5축 가공기의 도입도 조금씩 진행되고 있다. 오쿠마는 5축 사용을 지원하는 툴을 제공. DMG 모리세이키도 “5축 문화를 확대해 쓰고 배우게 하고 싶다”(모리 씨) 라고 전국 50개소에서 총 500회/년의 세미나를 개최하여 5축 가공기로의 이행을 촉구할 계획이다.

또한 대기업 공작기계 업체가 공정 집약의 다음 승부수로 보고 있는 것이 부가 조형(AM, 즉 3D 프린터)과 기계 가공의 기능을 탑재한 하이브리드 복합 가공기. 오쿠마 상무이사 부사장인 이에키(家城) 씨는 “앞으로의 공정 집약의 포인트는 AM. 향후 5년 정도에는 당연한 툴이 될 가능성이 크다”라고 기대를 모으고 있다. 부가 조형에서는 절삭으로는 어려운 복잡한 형태의 가공 및 중공 구조의 가공, 금형의 보수, 코팅 등이 가능하다. 또한 기계가공이 가능한 하이브리드 복합 가공기는 부가 조형 후의 완성 가공까지 해 낸다.

-- 공장을 통째로 감당 --
-- 타사와의 연대로 대응의 폭을 넓힌다 --

Part 2. 각 사의 전략

1. 오쿠마
지능화∙자동화∙IoT화로 공정 집약, 스마트 공장 구축의 승부수로

“당사가 지향하는 스마트 공장의 조건은 스마트 머신, 로봇에 의한 자동화, IoT의 고도 활용의 3가지이다”라고 오쿠마 상무이사 부사장인 이에키 씨는 설명한다. 그것을 실천하는 것이 2017년 6월에 본격적으로 가동하기 시작한 오쿠마의 신 공장인 ‘Dream Site2’(DS2, 아이치 현). 기존 공장의 2배의 생산성을 목표로 로봇에 의한 자동화, IoT를 활용한 생산의 진척 관리∙설비의 가동 감시 등, 최신 기술을 담아 낸 스마트 공장이다. 당사는 앞으로 DS2의 성과를 스마트 공장용의 솔루션 서비스에 활용해 나간다는 방침이다.

-- 현장을 바꾸는 지능화∙자동화 --
-- 조정하는 기계 기술이 있어 강하다 --

2. 야마자키 마작
전체 IoT 자사 공장에서 노하우 축적, 고객에게 솔루션 제공

“수주 상황은 상승세. 2017년 후반부터 생산 능력 방면에서 풀 가동이 이어지고 있다”. 야마자키 마작 상무이사 기술본부장은 웃으며 말한다. 국내외 모든 수요는 건재하며 특히 반도체 장치 산업을 중심으로 중국으로부터의 수주가 호조라고 한다.

-- 신 공장 가동으로 생산 능력 20% UP --
왕성한 수요와 더불어 2018년 5월에는 신 공장 ‘이나베 제작소’(미에 현)가 가동을 개시했다. 해당 제작소는 당사로서는 6번째의 국내 생산 거점이다. 지금까지 미노카모(美濃加茂)제작소에서 시행하던 주요 대형 5축 가공기기의 조립 기능을 이관시켰다. 해당 제작소의 가동으로 인해 국내 생산 능력은 금액을 기준으로 20% 증가했다. 이에 따라 증산 요구에 대해 대응력을 높일 수 있게 되었다.

이나베 제작소는 대형 공작기계를 조립하기 쉬게 하기 위해 천정의 높이를 19m, 크레인을 들어올리는 높이를 13m 확보. 정밀기기인 공장기계의 조립 및 검사에서 걸림돌 역할을 하는 진동을 줄이기 위해 바닥에는 두께 1m의 콘크리트 기초를 시공했다. 또한 열변위(熱變位)의 영향을 피하기 위해 바닥으로부터 높이 10m까지 범위의 온실을 ±1℃ 이내로 제어할 수 있는 공조 시스템 등을 갖추고 있다.

고효율 생산을 추구해 스마트 공장의 기능도 갖추고 있다. 해당 제작소용의 기계 가공 거점인 세이코(精工) 제작소(미에 현)과 네트워크 접속을 하고 있으며 세이코 제작소의 작업 진척 상황에 맞춰 동일하게 생산되도록 되어 있다. 설비의 가동 상황을 감시하는 당사의 모니터링 툴인 ‘Smooth Monitor AX’를 도입하여 세이코 제작소의 가공기의 가동상황의 확인 및 분석이 이나베 제작소에서도 가능하게 되었다고 한다.

-- 스마트 공장을 수평 전개 --
-- 국내 타 공장에서도 전개, 디지털로 통합 --
-- 하드웨어 개발과 앱 개발을 긴밀히 --
-- AM, 공정 집약의 비장의 카드로 --

3. 아마다
화이버 레이저의 강점 살려, 판금공장을 3개의 축으로 지원

아마다의 2017년도 매출액은 3,006억엔으로 과거 두 번째로 3,000억엔을 넘어섰다. 순이익은 298억 5,600만엔으로 과거 최고치를 기록했다. 2018년도 매출액은 사상최고인 3,100억엔을 예상하고 있다. “수주 환경이 상당히 좋다”라고 당사 상석 집행위원 브랭크 사업본부장 야마구치 씨는 말한다.

생산성 향상의 수요에 부응하기 위해 당사가 현재 힘을 쏟아 붓고 있는 것이 (1)화이버 레이저 기술, (2)로봇에 의한 자동화, (3)IoT에 의한 고객의 공장 스마트화. 중기 경영계획에서 내건 ‘2021년도에 매상액 4,000억엔∙경상이익률 20%’의 실현을 위한 원동력이 이 3가지이다. 중소 판금업자의 가공 현장에서 진행되는 다품종소량화∙소 로봇화와 인력부족에 대응하기 위해 고효율의 가공기를 투입함과 동시에, 고객의 생산 효율을 높이려고 하고 있다.

-- 화이버 레이저로 고속 가공 --
-- 인재 부족을 보완하는 자동화 --
-- 알람 정지 시간을 3분의 1로 --

4. 로쿠로쿠산업
미세 가공기로 독주하여 선두, 성실한 서포트를 클라우드로 강화

정밀 금형의 가동 등에 사용하는 수 ㎛의 가공 정밀도를 실시하는 미세 가공기의 수요가 높아지고 있다. “미세 가공은 일본 제조사가 강하다. 시장은 아직 확대될 여지가 있다”라고 자신 있게 말하는 것은 로쿠로쿠산업(본사 도쿄) 대표이사인 가이토(海藤) 씨. 당사의 주력제품인 가공정밀도 5㎛ 이하의 미세 가공기. 절삭 가공만으로 연마리스로 경면(鏡面) 가공을 실시할 수 있어 과거에는 대기업 제조사의 스마트폰용 이어폰 개체의 금형 가공 등에도 채용된 실적이 있다.

특히 최근에는 공정 집약으로 이어지는 수요가 높아지고 있다고 한다. 그 밖에도 수지의 흐름을 좋게 하기 위한 게이트 부분의 가공에 채용되거나, 작업의 기량이 좋아져 금형 수명이 연장되므로 단조 프레스 금형 등에 채용되는 등 용도가 확대되고 있다.

-- 클라우드를 활용해 기계의 닥터로 --
-- 리니어 가이드에 유정압(油靜壓) --
-- 가동기뿐만 아닌 ‘사위일체’ --
-- 틈새로 글로벌을 노린다 --

5. 제이텍트(Jtekt Corp)
세계 최초 스카이빙 대응기로 승부, 기아의 제조를 효율화, 설계에도 혁신을

“자동차 한 대당 기어가 줄어들어도 노동인구의 감소로 로봇용 등 감속기 전체의 수요는 늘어날 것이다” ---. 세계에 최초로 스카이빙 가공 대응의 머시닝 센터(MC)인 ‘스카이빙 센터’를 양산화한 것이 제이텍트이다. 당사 상무이사역 공작기기∙메카트로 사업본부 본부장의 가토(加藤) 씨는 공작기계 사업, 특히 스카이빙 머신은 아직 시장이 확대될 여지가 있다고 자신 있어 했다.

‘스카이빙’은 기어의 가동 방법의 한 종류로 워크와 공구의 회전축에 일정의 교차각을 두어 동기회전 시키면서 기어의 홈을 가공한다. 일반적으로 톱니 바퀴의 가공에는 호브(Hob) 절삭기와 쉐이퍼(Shaper) 등의 전용기가 사용되는 경우가 많으나, 스카이빙 센터는 범용의 가공기로 안쪽 톱니바퀴(內齒車)와 바깥 톱니바퀴(外齒車)를 함께 가공할 수 있을 뿐만 아니라 가공시간이 짧고 가공 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

-- 공정 집약뿐만 아니라 설계도 효율화 --
스카이빙 센터의 최대 특징은 대폭적인 공정 집약이 가능하다는 점이다. 특히 안쪽 톱니바퀴의 가공에 그 위력을 발휘한다. 기존 공법으로는 워크의 외경을 선반에서 절삭한 후, 호브 절삭기나 웨이퍼를 사용해 톱니 모양을 가공하여 그 후에 전용기로 모서리를 다듬거나 구멍을 뚫을 필요가 있었다.

그러나, 기어 스카이빙 센터는 호빙이나 쉐이퍼, 목귀질, 구멍 뚫기 등의 가공을 1대로 모두 해낸다. 워크의 셋팅 등, 순서를 줄여 가공시간을 대폭 단축시킬 뿐만 아니라 생산 라인 공간을 줄일 수 있다. 워크의 부착에 따른 번거로움도 없으므로 가공 정밀도도 향상된다.

-- 자동차용 기어의 가공시간을 4분의 1로 --
-- 양산 현장과의 시너지를 활용 --

 -- 끝 --