<시장동향: 스마트팩토리>일본 초고효율공장의 실력- 가시화된 4가지 패턴 > 전체기사

전체기사
Monthly Magazine of Automatic Control Instrumentation

시장동향 <시장동향: 스마트팩토리>일본 초고효율공장의 실력- 가시화된 4가지 패턴

페이지 정보

작성자 댓글 0건 조회 1,493회 작성일 20-09-28 13:11

본문

저임금 국가들과의 가격경쟁은 끝이 보이는 상황에서 향후 기업 간 경쟁에서는 생산성이 핵심 요소가 될 것이라 예상된다.

생산성 향상에 성공한 일본의 초고효율공장들에서는 (1)초자동화, (2)IoT 카이젠(개선), (3)일관생산, 그리고 (3)매스 커스터마이제이션 등 4가지의 승리 패턴이 보여진다.


대기업뿐만 아니라, 이른바 글로벌 니치 탑(global niche top)기업으로 여겨진 장인(職人)기술이 빛나는 중견·중소기업들도 공장 자동화 실현을 위해 노력 중이다.

 

POINT 1 : 초자동화

산업용 로봇 대기업인 야스카와전기(安川電機)는 작년 7월에 완성한 야스카와 솔루션 팩토리에서 반도체 제조장치나 공작기계에 들어가는 사보 모터를 생산하고 있는데, 그 특징은 철저한 자동화 라인에 있다. 조립 작업을 로봇으로 자동화한 것뿐만 아니라 창고에서 자재를 받아 라인에 운송하는 작업을 AGV(자동 반송 로봇)가 담당함으로써 반송 작업 역시 자동화했다. 작업원을 검사공정 등 한정된 공정에만 배치함으로서 인원을 원래의 3분의 1로 삭감하는 것에 성공했다.


인력에 의존하지 않는 공장의 실현은 고령화로 인한 인력부족이 심각해진 현재 일본에서 계속적으로 제조업을 영위하기 위해서는 필수적이다. 야스카와전기의 초자동화라인에서 핵심이 되는 것은 로봇이나 AGV, 콘베어 등 공장 안의 모든 설비를 인터넷으로 연결하여 그 각자를 제어하는 독자적인 생산시스템이다.

하나의 라인에서 이동하는 품종은 500종류에 달하며, 각각 모양이나 무게가 다름에도 불구하고 생산시스템은 적절한 타이밍에 필요한 자재를 라인에 운송하도록 AGV에 지시함으로써, 조립 로봇에게도 작업 내용이나 동작을 전달하여 고효율의 다품종 소량생산을 실현했다. 야스카와전기는 공장의 두뇌에 해당하는 생산시스템을 구축하기 위하여 50년 동안 축적한 생산 노하우를 이용하고, 이를 데이터화하여 AI(인공지능)에 학습시킴으로써 최적의 조립시스템을 도출했다.


공장의 효율성을 향상시키기 위해 자동화에 집중한 야스카와전기에 비해, 시티즌시계 매뉴팩처링(シチズン 時計 マニュファクチャリング)사 산하인 미요타사쿠(ミヨタ 佐久) 시계 공장은 자동화로 궁극적인 고속생산을 목표로 했다.

미요타사쿠 시계 공장에서 생산하는 시계의 무브먼트(구동장치)는 마이크로미터 단위의 미세 한 부품을 다수 사용하는데, 동 공장에서는 1초에 1개를 생산하는 것이 가능하며, 월간 생산 수는 1,000만개를 넘어 무브먼트 공장으로는 세계 최대 규모이다. 고속생산을 가능하게 한 것은 자사 내에서 제조하는 로봇을 비롯한 제조 장치인데, 예컨대 부품의 짜넣기 과정에서는 자사가 개발한 팔(arm)형 로봇이 기름을 바르거나 나사를 죄는 등의 작업을 진행하며, 하나의 공정이 끝날 때마다 화상 등을 사용한 검사 장치를 통하여 불량품을 제거한다. 이러한 자동화 라인을 설치하는 데에도, 현장을 알지 못하면 장치의 설계는 불가능하다고 사토 토시히코(佐藤敏彦) 사장은 강조하며, 엔지니어가 현장에서의 노하우를 알고 설비를 다루기 때문에 궁극적인 고속생산의 실현이 가능하다고 전했다.

 

POINT 2: IoT 카이젠(개선)

EMS(전자기기 수탁 제조서비스)을 전개하는 UMC·H일렉트로닉스사에서는 생산기계의 가동상황을 디지털로 가시화하는 IoT를 공장 현장에서 활용하고 있으며, 동사의 사이토 코지(斎藤拡二 )사장은 현장의 생산에 대한 모티베이션이 올라갔다며 성과를 실감하고 있다.


기계뿐만 아니라 사람의 작업도 디지털로 기록하는 작업에 힘을 기울이고 있는데, 예를 들어 표준작업을 터치패널에 반영시키고 작업을 종료하면 작업자가 화면을 터치함으로써 하나의 작업에 걸린 시간을 측정할 수 있게 되었다. 이에 따라 기계와 사람 모두 가동상황을 실시간으로 파악할 수 있게 되었으며, 카이젠(개선) 수준이 월등히 향상되어 설비에 문제가 생기면 즉시 대응하거나 복수 작업자의 작업시간을 비교하여, 보다 작업이 빠른 사람의 수순을 다른 사람에게 전개하는 등의 일들이 가능하게 되었다.


이러한 작업들을 통하여 가시화되는 점은 기계와 사람이 서로 협력한다는 발상이다.

예를 들어 라벨링(labeling) 공정은 라벨을 붙이는 작업과 올바른 라벨이 올바른 위치에 붙여지고 있는지를 체크하는 검사로 나눠지며, 붙이는 위치 역시 제품에 따라 다르기 때문에 사람이 작업하는 것이 빠르고 비용도 덜 들지만, 검사는 기계가 카메라로 정확하게 판단할 수 있으며, 또한 화상을 촬영하여 남기면 트레이서빌리티(traceability)도 확보할 수 있다. 사람이 하는 작업과 기계가 하는 작업을 다시 정리한 결과, 해당 라인에서는 매월 2%씩 생산성이 향상되었다고 한다.


향후 기대되는 것은 자동차 관련 부품의 수탁생산으로 UMC·H일렉트로닉스사의 모회사인 UMC사의 20183월기의 연결매출액은 1,256억이었으나, 그 중의 525억이 차재(車載)기기이며, 이러한 일들을 수주함으로 내년에는 매출과 이익의 향상을 기대할 수 있다고 타카스 카즈히사(高須一久) UMC사 부사장 및 UMC·H일렉트로닉스사 회장은 강조한다.


IoT카이젠의 활용은 여태까지 카이젠이 진행되기 어려웠던 분야에서도 시작되고 있다.

항공기 엔진을 생산하는 IHI사의 소우마(相馬) 1공장 및 제2공장에서는 가공설비를 인터넷에 연결하며 생산관리를 쉽게 하는 것뿐만 아니라, 사람에 의존하던 세밀한 작업을 디지털화함으로 효율화를 진행했다. 원래 항공기 부품 제조 분야는 발주처인 항공기메이커가 요구하는 안전기준이 엄격하며, 부품제조의 현장에서는 제조조건이나 검사·품질데이터를 세밀하게 기록해야한다는 정해진 일이 많기 때문에 카이젠을 진행시킬 여지가 없는 것으로 여겨져 왔다.


그러나, IHI사의 고객에게 제공하기 위한 제조기록이나 품질데이터는 카이젠에 관련된 귀중한 정보들이라고 할 수 있으며, IoT을 활용하여 이러한 데이터를 수집하고 카이젠에 연결시키는 시도인 IoT팩토리구상이 3년 전부터 진행되어 왔다. 예컨대, 양산품이 많은 제1공장에서는 작업자가 제조기록을 남기는 작업보고IT 정보를 삽입한 전자태그를 도입하여, 작업자가 입력했을 때 1분이 걸린 작업보고 시간을 5초로 단축하는 데에 성공하였고, 특주품을 다루는 제2공장에서는 작업일정을 클라우드 상에서 공유하는 시스템을 도입하여 생산계획을 서플라이체인 전체에서 공유함으로 납기 지연을 방지하는 체제를 구축 중이다.

 

POINT 3: 일괄생산

소재선정부터 생산설비까지 모든 과정을 자사 단독으로 진행하는 방식에 집중하는 기업들이 늘고 있다.

지금까지는 물건을 만드는 공정 중에서도 제품(또한 부품 유닛)을 조립하는 공정에 특화하여 효율향상을 도모하는 메이커에게 초점을 맞추었으나, 하나의 공정에 집중하여 효율성을 향상시킬 방법뿐만 아니라, 원재료부터 제품을 완성시키기까지의 전 공정을 자사가 진행함으로서 효율성을 향상시키는 기업도 존재한다.


기능성 세라믹스를 활용한 전자부품을 생산하는 무라타제작소(村田製作所)사는 20193월기의 영업이익률이 17%를 기록하였으며, 2자리수를 내면 우수하다고 여겨지는 제조업 중에서도 월등한 성과를 내고 있다. 그 핵심이 되는 부분은 소재의 선정·조달부터 자사가 하는 일괄생산인데, 세라믹스는 내열성이 높고 가스를 투과시키지 않는다는 특이한 성질을 가지고 있기 때문에 내열성이 요구되는 자동차 용도의 수요가 높아지고 있으나 그 특이한 성질 때문에 자사가 소재부터 신중하게 선정해야 하는 상황이다.


무라타제작소사의 자회사인 유리세라믹스 전자회로기반을 제조하는 오가기무라타제작소(大垣村田製作所)는 효율화에 관련된 중요한 노하우인 소성(焼成)이라고 불리는 공정에 큰 강점을 가지고 있다.

세라믹스 기반의 제조는 크게 소재의 선택·조달 및 조합, 틀에 넣어서 모양 만 들기(성형), 전자회로 인쇄, 태우고 굳히기(소성), 규정의 크기로 잘라서 마무리 의 5단계로 나누어지는데, 일반적으로는 는 재료의 노하우가 있는 재료메이커에 위탁하고 자사는 의 전자회로 인쇄 등을 담당했다. 그러나, 동사에서는 의 공정도 자사 내부에서 담당하고 있는데 그 이유는 하류 공정에서 생산효율을 높이기 위해서는 상류 공정도 자사가 운영해야 한다고 생각하기 때문이다. 상류 공정을 다른 업체에 맡기지 않고 자사 내부에서 해냄으로서 관련 노하우를 축적하고 고성능 제품을 생산할 수 있는 능력을 키우고 있다. 실제로 회로기반을 인쇄한 세라믹스를 태우면 보통 세라믹스가 오그라들어버리는 현상이 생기지만, 동사 공장에서는 태워도 표면이 변형되지 않고 인쇄한 회로가 그대로 남는다.




...후략


한일산업기술협력재단

본 기사는 2020년 9월호에 게재되었습니다. 


-----------------------------------------------------------

제어계측 편집부 (auto@autocontrol5.co.kr)

<저작권자 : 제어계측 무단전재 및 재배포 금지> 

제어계측사     대표자  이윤성     사업자등록번호  107-19-58315     TEL  031-873-5686     FAX  031-873-5685
ADD  경기도 의정부시 신흥로258번길 25 해태프라자 1501호      E-mail  autocontrol5@autocontrol5.co.kr
Copyrights ⓒ 2020 제어계측사 All rights reserved.