- 일경 모노즈쿠리_2021/10_미래를 향해 진화하는 공장 -- DX를 통해 日経 ものづくり
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- 저자 : 日経BP社
- 발행일 : 20211001
- 페이지수/크기 : 122page/28cm
요약
Nikkei Monozukuri_2021.10 특집 요약 (p35~71)
미래를 향해 진화하는 공장
DX를 통해 다양한 수단으로 물류 자동화 및 가시화
코로나19의 확산으로 사업 환경 및 노동 환경은 큰 영향을 받았다. 가동은 재개되었지만, 코로나 사태를 계기로 다시 부각된 과제들도 많다. 국내 첨단 공장은 자사가 떠안고 있는 과제에 대해 어떻게 도전하고 있을까? DX(디지털 트랜스포메이션)에 의한 가시화를 통해, 무인운반차(AGV) 및 자율반송로봇(AMR)을 구사하는 공장 내 물류의 최적화, 무인화 설비, 현장의 정보 무장 등, 미래를 내다보고 진화하는 다양한 공장의 모습을 취재했다.
Part 1. 총론
코로나19 사태로 과제가 부각, 다양한 수단으로 자동화 및 가시화
2020년초부터 급속도로 확산된 코로나19로 인해, 한때는 가동을 멈춘 국내 공장도 속출했지만, 현재는 대응에 나서고 있다. 자동차 등의 일부 산업을 제외하고, 사람을 줄이고 이동을 줄이는 대응을 취하면서 정상적인 가동을 재개하고 있다.
그러나, 코로나19 사태로 인해 인재 확보 및 사람의 이동이 어려워지면서 공장의 다양한 문제가 다시 한번 부각되고 있다. 예를 들면, 이전보다 적은 인원으로 어떻게 생산성을 유지 또는 향상시킬 수 있는지를 깊이 생각하지 않을 수 없게 되었다. 원격지에 대해서 공장의 정보를 전달·공유할 수 있는 구조 또한 중요해지고 있다.
-- 코로나 사태를 계기로 다양한 과제에 대응 --
한편, IT나 기계·로봇 기술의 진보·보급과 더불어 코로나 사태라고 하는 시련을 계기로, 공장이 떠안고 있는 과제에 대한 다양한 해결책이 가시화되기 시작했다. 예를 들자면, 그 중 하나가 반송 작업의 자동화이며, 반송은 제품의 가치를 창출하는 것이 아닌, 사람이 가능한 한 개입하고 싶어하지 않는 대표적인 작업이기도 하다.
과거의 무인운반차(AGV)는 바닥에 부착된 유도용 자기 테이프를 따라서 순회하기만 하는 경직적 운용이 대부분이었다. 그러나 최근에는 장애물 등을 피하면서 자율주행이 가능한 자율반송로봇(AMR)의 활용이 확대되는 등 기업이나 공장의 각각의 상황 및 과제에 따른 유연한 운용을 실현하기가 쉬워지고 있어, 적용이 가능한 케이스도 증가했다.
현장에서 데이터를 간편하게 수집·분석하려는 현장 중시의 ‘가시화’ 움직임에 힘을 쏟는 공장도 많다. 재택근무나 이동 제한에 의해 원격으로 현장을 파악하거나 현장 주도로 데이터를 활용하는 기회도 늘어났다. 코로나19 사태가 안정되더라도 이 움직임은 더욱 확산될 것이다.
Part 2. 사례
● 야마하발동기
독자적인 기술로 저비용 스마트화, 도구가 아닌 과제로 존재
야마하발동기는 다양한 공장에서 자사 제품을 활용해 개발한 무인운반차(AGV)를 도입해 공장 내 물류를 효율화하고 있다. 예를 들면 하마키타(浜北) 공장에서 건물 사이를 달리는 대형 AGV는 골프카에 자율주행 기술을 조합해 개발되었다. 본사 이와타(磐田) 공장의 주조 공정에 도입된 소형 AGV는 동력으로 전동 휠체어용 유닛을 이용하고 있다.
자사 제품을 활용하는 것은 도입 비용을 억제하기 위한 수단의 하나로, 야마하는 스마트공장 실현의 ‘4가지 핵심 기술’로서 ‘자동 반송’ ‘자동 작업’ ‘자동 검사’ ‘상태 감시+트레이서빌리티(이력 추적)’를 중시하고 있다. 이들 모두, 자사 제품을 포함해 사내·외로부터 널리 기술을 수집해, 도입 현장의 과제에 맞춰 효과적인 비용으로 실현할 수 있도록연구를 거듭하고 있다.
● BANDAI SPIRITS
새로운 건담 프라모델 공장으로 세계 수요에 대응, 좁아도 AGV 구사해 생산 1.4배
BANDAI SPIRITS(도쿄)는 2020년 12월, ‘건프라’(‘건담 시리즈’의 프라모델)를 비롯한 프라모델을 생산하는 공장 ‘반다이 하비센터’(시즈오카 시)의 부지 내에 신설한 ‘반다이 하비센터 신관(이하, 신관)’을 가동시켰다. 건프라 수요 증가에 대응하기 위해 생산 능력을 1.4배로 높였다. 콤팩트한 건물 안에 사출 성형기 6대를 진열해, 성형기 주위의 공간을 활용할 수 있도록 작게 회전할 수 있는 AGV를 도입. 또한 성형기의 가동 관리를 컴퓨터 시스템화해, 가동률을 이전보다 끌어올렸다.
-- 호조의 프라모델 생산 --
BANDAI SPIRITS는 반다이남코 홀딩스 그룹 중, 주로 성인 취미 및 완구 관련 사업(하이 타깃 사업)을 담당하고 있다. 반다이남코 홀딩스는 2021년 3월기의 결산에서 “특히 제 4사분기(1월~3월)는 건프라가 기대 이상의 호조를 보였다”라고 설명하고 있다. 4사분기는 신관이 가동되면서 생산 능력이 높아졌던 시기이다.
건프라 생산능력 증강의 배경에는 프라모델 업체 전체의 활황이 있다. 그 중에서도 BANDAI SPIRITS는 호조로, 2006년도의 연간 출하수가 722만개였던 것에 반해, 2007년도에는 3,126만개로 4.3배 증가하고 있었다.
거기에 코로나19로 인한 ‘집콕 수요’도 순풍으로 작용하고 있는 것 같다. 그 이유로는 코로나 사태뿐만 아니라, 해외에서 직영점 'THE GUNDAM BASE'를 중국 상하이에 개설하거나 건프라 체험회를 수시로 진행하면서 수요를 발굴해 성과를 내기 시작했다(BANDAI SPIRITS 하비 디비전 크리에이션부 마쓰하시(松橋) 제너럴 매니저)라고 한다.
● AGC
66만㎡를 로컬 4G가 커버, '보인다/알게 된다/바뀐다'로 DX
AGC가 화학 플랜트의 스마트화를 급속도로 추진하고 있다. 이 회사는 스마트화를 3단계로 분류한다. 우선은 운전이나 설비에 관한 정보를 가시화하는 ‘보이는 단계’. 다음에 수집한 데이터를 해석해, 고장 등의 원인을 해명하는 ‘알게 되는 단계’. 마지막은 인공 지능(AI)을 활용해 품질을 예측하는 등, 생산의 구조를 새롭게 하는 ‘바뀌는 단계’이다.
AGC 담당자는 “공장의 데이터를 해석하는 기반이 갖춰 지고 있다”라고 자신감을 내보인다. 2022년에는 현실 세계를 가상 공간상에서 재현하는 ‘디지털 트윈’을 위한 대처도 성과가 나올 예정이라고 한다.
-- 타사보다 먼저 화학 플랜트에 로컬 4G --
AGC는 과거 수년간 여러 가지 DX(디지털 트랜스포메이션) 시책을 내놓았다. 그 중 하나가 화학품을 취급하는 지바(千葉)공장에 타사에 앞서 도입한 전용의 무선 통신망. 제 4세대 이동통신 시스템(4G)을 이용한 것으로, 2021년 2월에 가동을 개시했다. 스마트공장 실현에 꼭 필요한 공장의 다양한 데이터를 송수신 하는 환경을 정비했다. '보이는 단계'로의 첫걸음이다.
'자영업 등 BWA'(광대역 이동 무선 액세스)의 면허를 취득해 기업이 독자적인 4G 무선 통신망(로컬 4G, 프라이빗 LTE라고도 부른다)을 설치, 이용할 수 있게 된 것은 2019년 12월말 이후이다. “km단위의 광범위를 커버하는 독자적인 무선 통신망을 정비한 화학 플랜트는 아직 AGC 당사밖에 없을 것이다”(AGC 담당자)라고 자랑한다.
● 커넥텍 재팬(CONNECTEC JAPAN)
반도체 칩을 80℃의 저온 실장, 탁상 크기의 설비로 공정수 90% 감소
반도체 실장의 개발·생산을 수탁하는 벤처, 커넥텍 재팬(니이가타 현)이 사업 확대를 추진하고 있다. 이 회사의 무기는 반도체 칩을 저온에서 설치하는 기술인 MONSTER PAC이다. 지금까지와 전혀 다른 실장법에 의해 통상 260℃정도였던 실장 온도가 80℃로도 가능해 졌다. 공정 수는 기존의 34공정에서 불과 3공정으로 줄었다. 게다가 실장 설비는 책상에 놓을 수 있을 정도로 소형. 이른바 ‘데스크탑 팩토리’를 실현할 수 있는 것이다.
-- 1개의 수주로도 이익이 나는 체제를 --
MONSTER PAC의 실용화 자체는 수년 전이지만, 열에 약한 기판 재료나 센서를 왜곡하지 않고 접합할 수 있기 때문에 IoT(Internet of Things)를 가속화하는 기술로서 최근에 더욱 기대가 높아지고 있다. MONSTER PAC을 사용한 데스크탑 팩토리의 대수는 2016년의 1대를 시작으로 2019년에는 3, 4대째를 도입. 2020년에는 5대째를 가동하기 시작했다.
데스크탑 팩토리의 강점은 고온에 약한 부재도 실장할 수 있다는 점과, 다품종 변량 생산에 재빠르게 대응할 수 있는 점이다. 기존 실장 설비에 비해 저렴하기 때문에 품종별로 여러 대를 준비해 각각 다른 품종을 만들 경우, 품종을 전환해야 하는 수고를 덜 수 있다.
만일 특정 제품의 수요가 급속도로 확대되어도 그 제품을 실장하는 설비를 늘린다면, 증산에 즉시 대응할 수 있다. 그 때문에, 다양한 형태의 IoT 디바이스의 시작(試作)이나 양산에 특히 적합하다. 커넥텍 재팬 대표이사인 히라타(平田) 씨는 “1개의 수주로도 이익이 나오는 체제를 목표로 하고 있다”라고 말한다.
● IDEC 팩토리 솔루션즈
거점 집약을 계기로 시스템 3D 대응, 반송 로봇이 엘리베이터로 이동
2021년 4월에 가동을 개시한 IDEC 팩토리 솔루션즈(아이치 현)의 새로운 공장과 2022년에 완공 예정인 새로운 본사 사옥은 사업의 확대에 따라 분산되어 있던 설계•제조 거점의 기능을 집약해 생산 효율을 높이기 위해 증설 및 신설한다는 계획으로 세워졌다.
IDEC 팩토리 솔루션즈는 협동 로봇을 도입할 때의 시스템 인테그레이션(구축·타 시스템 접속) 및 제어 기기·와이어 하네스의 설계·제조 등을 취급한다. IDEC가 공장과 본사 사옥의 신설 계획에 착수한 것은 2018년. IDEC 팩토리 솔루션즈의 전신인 코세이전기의 설립으로부터 50주년을 맞이하는 2022년을 마디로, 노후화하고 있던 본사 사옥을 개축하고 본사 사옥 주변에 분산되어 있던 창고 및 공장, 로봇 쇼룸 등을 중장기적인 사업 확대 계획에 따라 정리·통합하는 것이 목적이다.
2021년 4월부터 가동하고 있는 새로운 공장에는 제어반이나 분전반, 와이어 하네스 등의 제조 기능을 집약. 2010년 4월부터 가동 예정인 새로운 본사 사옥에는 본사 기능 외에 로봇 시스템 구축의 기능을 갖추게 된다. 이들 시설의 쇄신을 계기로 새로운 공장의 IoT(Internet of Things)화를 추진하여 3D-CAD를 도입한 생산 시스템의 효율화를 도모하는 등 생산성 향상을 추진한다.
● 고마쓰
협력 공장의 가동 상황도 항상 파악, 전체 최적의 가이젠(개선)으로 연결
고마쓰는 생산 설비 상황을 시각화하는 산업 IoT(Internet of Things) 시스템을 개발해 생산 효율을 높이고 있다. 시스템 명칭은 ‘KOM-MICS’. 일반 IoT 시스템과 크게 다른 것은 자사 공장뿐만이 아니라, 부품 생산을 외주를 하고 있는 협력사의 공장에도 이 시스템을 무상으로 제공해, 서플라이 체인(supply-chain) 전체의 개선을 진행시키고 있다는 점이다.
“공장을 단지 가시화할 뿐만 아니라, 실제의 개선 활동으로 이어지고 있어 투자에 걸맞은 성과가 나오고 있다”(고마쓰 생산본부 생산기술개발센터 시스템그룹 나바타(名畑) 씨)
-- 데이터는 태블릿 단말기로 수집 --
2021년 3월말 시점에서 KOM-MICS를 도입하고 있는 것은 고마쓰와 그 그룹회사를 포함한 24개 거점, 협력 기업 78개사에 이른다. 국내외에 있는 약 1,450대의 생산 설비를 클라우드에 접속해 가동 상태를 일원화하는 관리 체제로 만들었다. 머시닝센터나 용접 로봇과 같은 건설 기계의 부품을 생산하는 설비의 가동 상황을 실시간으로 가시화할 수 있다.
가동 데이터의 수집에 있어서는 산업용 태블릿 단말기를 공장의 생산 설비에 접속. 해당 단말기로 각 설비의 컨트롤러로부터 NC 프로그램이나 가공 시 주축의 절삭 저항과 같은 데이터를 수집해 그것을 클라우드 서버에 전송하고 있다. 다양한 설비에 대응하기 위해 ‘MT Connect’ ‘OPC UA’ 등 9 종류의 산업용 데이터 교환 규격을 사용할 수 있다.
수집한 데이터는 클라우드 상에서 관리하며, 독자적으로 개발한 앱으로 분석할 수 있도록 했다. 2021년 8월말 시점에서 앱 수는 40 종류. 앱이나 그 분석 결과는 KOM-MICS의 대시보드 화면에서 이용 및 열람할 수 있다.
● 가와토 T.P.C.
원가 경쟁에서 중국을 이긴다, 가공부터 검사, 박스 포장까지 무인화
“중국을 비롯한 해외와도 코스트 경쟁에서 이긴다”. 가와토 T.P.C.(야마구치 현) 대표이사 가와토(川戸) 씨는 2021년 6월에 가동을 개시한 새로운 공장의 목적을 이렇게 말한다. 해당 공장에서는 수전 금구나 이음새 등의 소품으로 큰 로트(Lot)의 금속 부품의 가공부터 검사, 상자 포장까지 일괄적으로 생산하는 자동화 설비를 도입. “기존보다 10% 이상의 저비용화를 실현했다”(가와토 대표).
또한, IoT와 카메라 등을 활용한 원격 감시 시스템의 도입으로 공장의 스마트화에도 주력한다. 자동화를 통해 24시간 365일의 연속 운전을 실현하는 가운데, “휴일의 불필요한 출근을 없애, 완전한 주 5일 근무제를 실현한다”(가와토 대표). 평일에 대해서도, 원격 감시로 다른 업무에 집중할 수 있는 시간을 확보하는 것이 목적이다.
“인건비를 줄이기 위해 자동화나 IoT화를 추진하는 것은 아니다. 불필요한 출근을 줄이는 업무 방식의 개혁, 수집한 데이터에 근거한 표준화를 통해 고용의 폭을 확대한다는 것이 당사의 공장 스마트화의 컨셉트이다”(가와토 대표)
● 에바라(荏原)제작소
현장의 정보 격차를 해소, 전 직원이 태블릿을 능숙하게 사용
태블릿 단말기 등 디지털 툴의 사용은 무엇을 실현하는가? 하는 목적을 명확히 할 필요가 있다. 에바라 제작소에 있어서 그 목적은 사원간의 정보 격차의 해소이며, 정보 관리의 일원화를 통한 공정의 합리화, 그리고 앞으로 다가올 공장의 자동화에 대한 대비였다.
-- 대형 사고로 이어질 뻔한 사례 보고가 2건에서 95건으로 --
펌프나 송풍기 등을 제조하는 에바라제작소는 2021년 4월, 국내 2곳 공장의 모든 작업원 434명(21년 4월 시점)에게 태블릿 단말기를 배포했다. 사무용 서류의 입력 및 열람이나 도면의 확인, 다양한 보고 등의 전자화를 추진하기 위해서다. 에바라제작소 풍수력기계 컴퍼니 커스텀 펌프사업부 도미즈공장의 야마모토(山本) 씨는 “태블릿을 공장 안에서 휴대하고 다니거나 작업대 위에 올려 놓고 필요할 때 사진을 찍는 등 사람에 따라서 다양한 방법으로 사용하고 있다”라고 말한다.
태블릿 단말기를 배포한 목적 중 하나는 사원들 간에 정보 격차를 해소하는 것. 이전에는 집무실 사원이 PC를 사용하는데 반해, 제조 현장의 작업자에게는 태블릿 단말기나 스마트폰이 지급되지 않았다. 사원에 대한 앙케이트 조사에서도 정보 격차에 대한 불만이 현저하게 드러났다.
제조 현장의 전 사원에게 태블릿 단말기를 배포한 지 약 반년이 경과, 그 효과는 서서히 나타나고 있다. 예를 들면, 사고는 안 났지만, 사고로 이어질 뻔한 보고 건수가 현저히 늘어난 것을 들 수 있다.
● 모노타로(MonotaRO)
84대의 로봇이 주문을 접수, 하루 3만건을 출하하는 물류 거점
2021년 4월, 공장용 자재를 판매하는 모노타로의 새로운 물류시설 ‘이바라키(茨城) 중앙 새틀라이트 센터’(이바라키 현)가 가동을 개시했다. 모노타로의 EC사이트로부터 높은 빈도로 주문이 있는 상품을 발송하기 위한 거점으로, 출하 능력은 1일당 약 3만건. 84대의 로봇이 주문을 접수하며, 출하되는 상위 품목은 부품의 세정 스프레이나 부직포 마스크처럼 공장에서 일상적으로 사용되는 제품들이다.
이바라키(茨城) 중앙 새틀라이트 센터는 철골 단층 건물로, 천장 높이는 10m, 연면적 4만9,000㎡이며, 260여 명의 직원이 근무한다. 모노타로의 뒷마당과 같은 기능을 하며, 인근 항구에서 트레일러로 실어 온 40피트 컨테이너 짐을 받아 임시 보관하는 거점이 되기도 한다.
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