효율적인 생산 자동화 시스템을 구축하는 방법

제조용 로봇의 개발

박물관에나 나올 것 같은 위 사진의 풍경은 불과 몇십년 전의 공장의 풍경과 별반 다르지 않다. 인간은 사진과 같이 공작기계를 발명한 이후로 부터 직접 기계를 조종하며 제품을 만들어왔다. 컴퓨터 메모리의 발달로 기계가 “기억”을 하기 시작한 이후부터 인간은 간단한 작업을 기계에 미리 저장해두며 직접 작동시켜왔고, 컴퓨터 메모리의 저장용량이 충분히 증가한 이후로는 복잡한 작업 및 여러 작업을 동시에 수행하는 공정들이 자동으로 가능해지면서 생산 자동화가 큰 발전을 이루게 되었다. 이러한 생산 자동화라는 개념은 오래전부터 정립되어 왔지만, 최근들어 로봇 기술이 급속히 발전하면서 생산 자동화 및 공장 자동화가 새로운 궤도로 진입하게 되었다. 

산업용 사물 인터넷의 적용

자동화란 쉽게 설명해서 반복된 공정작업을 사람 대신 로봇을 배치해 훨씬 짧은 시간 동안에 많은 일을 자동으로 하게 하는 것이다. 쉬운 예로, 아래 사진과 같이 공정부품이 컨베이어 벨트를 따라 이동하면 옆에 있는 로봇팔들이 부품들을 조립하고, 용접 및  포장하는 작업을 생각할 수 있다. 물론 예전에는 컨베이어 벨트 옆에 사람들이 줄지어 앉아서 이런 작업들을 해왔으나, 제품 하나하나 같은 작업을 하는 반복하는 지루한 공정이기에 로봇에게 작업을 기억시키고 인력을 대체하는 것이다.

또한 통신기술과 임베디드 시스템(Embedded System)이 발달하면서 사물 인터넷(Internet of Things)이란 개념이 생겨나고 관련 기술들이 발전했는데, 사물 인터넷이란 작은 컴퓨터가 각 사물 및 장비에 장착되어 서로간 원거리 통신을 가능케 할 뿐만 아니라, 인간이 원거리에서 모든 사물을 감독하고 조종할 수 있게 한다. 이 기술 덕분에 멀리 떨어져 있는 기계들끼리 서로 통신을 하며 거대한 규모의 공장이 하나의 기계처럼 효율적으로 제품을 생산해낼 수 있다. 다시말해 아무도 없는 사막 한 가운데서 무인 자동화 공장이 세워지고, 사람 없이도 1년 365일 하루도 쉬지 않고 정상 가동이 가능해진 것이다. 

Photo by Lenny Kuhne on Unsplash

효율적인 생산 자동화를 위한 린 생산의 역할

반복된 공정을 효율적으로 수행한다는 개념에서 린 생산방식(Lean Manufacturing 또는 Lean Production)을 떠올릴 수 있는데, 효율적인 생산 자동화를 위해 린 생산은 필수 불가결한 개념이다. 린 생산은 제 2차 세계대전 이후 1960년대에 도요타 자동차(Toyota)에서 반복 공정의 효율성을 극대화 하기 위해 도입한 생산 시스템이다. 이 생산 시스템을 통해 도요타가 큰 성공을 이루게 되고, 전 세계적으로 많은 회사들이 이 개념을 생산 공정 설계에 도입한 이후, MIT 연구진은 이 생산 방법에 린 생산이라는 이름을 붙였다.

여기서 린(Lean) 이란 사전적 의미 그대로 “군더더기 없는” 생산을 의미하는데, 즉 비효율과 소비를 최소화함으로써 군더더기 없는 효과적인 생산 공정을 설계해내는 것이다. 다시 말해, 린 생산은 기존의 대량생산과 비교해서 훨씬 적은 노동인력, 공간, 공구, 작업량, 그리고 재고를 사용해서 완성된 제품을 더 많이 만들어 내는 것을 목표로 한다. 더불어 6 시그마(Six Sigma) 생산과 비슷하게 불량품을 거의 제로에 가깝게 최소화 하는 것을 목표로 한다. 부가가치 창출에 집중하고 이에 들어가는 모든 자원과 불량품을 최소화 함으로써 최종적인 생산 효율을 극대화 시킨다. 이를 위해서 더 적은 인력을 사용하지만, 각 노동자의 노동량이 극대화 되고 이들의 완전한 희생을 요구하게 된다. 

이런 이유로 곧 린 생산의 문제점이 드러나게 되는데, 효율성 달성만을 강조하면서 노동자들의 자율성과 업무의 질이 심각하게 제한을 받게 되고 이들의 희생이 지나치게 강요된다는 점이 제기되었다. 이를 극복하기 위해 노동자가 아닌 로봇이 일을 대신 한다면 린 생산의 문제점을 제거하고 장점을 부각시킬 수 있다. 린 생산 자체가 꽤 오래된 개념이기에 오늘날 생산 공정을 설계하고 실행하는데 있어서 크게 고려되거나 응용되지 않는 경향이 있다. 하지만 고전에서 명작을 찾듯이 생산 자동화 기술을 발전시키고 효율을 높이는 데에 린 생산은 간과해서는 안되는 핵심적인 개념이다.

세계적인 생산 자동화 기업들

그러면 생산 자동화를 이루기 위해 어떤 회사들과 일을 하면 좋을지, 생산 자동화를 이끌어 가고 관련 장비를 납품하는 세계적인 회사들에 대해 알아보면 좋을 것 같다. 먼저 업계를 이끌고 있는 미국 기업들 중에는 미국 최대 전기, 전자 회사인 제너럴 일렉트릭(General Electric), 미국 최대 과학 및 실험 장비 기업인 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific), 측정 장비 전문 장비 기업인 에머슨(Emerson)과 생산 자동화의 컨트롤 플랫폼을 제공하는 락웰 오토메이션(Rockwell Automation)이 있다.

그리고 미국 외 기업들 중에서는 생산자동화 업계에 쌍벽을 이루고 있는 영국 기업인 허니웰(Honeywell)과 독일 기업인 지멘스(Siemens)가 있다. 허니웰은 우주항공 제품, 센서 및 보안 기술, 자동차 부품, 전자 소재, 특수 화학 소재, 석유 관련 제품 및 에너지 관련 제품을 생산하는 자동화 기술 및 장비를 제공하고 있다. 이와 다르게 지멘스는 전력 생산, 전력 공급, 의학 장비, 의료 진단 장비를 제작하는 기술 및 장비를 제공하고 있다. 이 밖에도 스위스 기업인 에이비비(ABB)는 전력 생산, 생산용 로봇, 산업 자동화, 전력 공급망 관련 제품들을 생산하고 있으며, 이를 바탕으로 생산 자동화 관련 로봇 기술, 시스템 자동화 기술 및 전력 관련 장비를 공급하고 있다. 일본 기업인 미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric)는 중공업 장비, 고전력 장비, 그리고 통신 및 전자장치 관련 생산 자동화 장비를 공급하고 있다. 

이 같이 생산 자동화를 이루기 위해서는 센서, 엑츄에이터, 통신, 로봇, 소프트웨어 등 온갖 다양한 장비와 기술들이 조화를 이루어야 한다. 그래서인지 위에 소개된 회사들의 평균 역사는 100년은 가볍게 넘는다. 인류가 산업혁명 이후 200년이 넘는 오랜 시간동안 축적되어온 생산의 역사와 기술을 바탕으로 생산 자동화를 이루었으니 관련 장비 기업들의 역사가 이에 상응하는 것이 놀랍다기 보다는 당연하게 느껴진다.

생산 자동화 전문 인력

생산 자동화를 공장에 적용하기 위해 위에 소개된 업체로부터 장비를 구입하고 설치할 수는 있지만, 이를 작동시키고 린 생산을 적용할 수 있는 전문 인력을 찾는 일은 또 다른 문제이다. 전문 장비 업체에서 장비를 소개 받고 구입하듯이, 생산 자동화 인력을 전문 인력 업체인 Joynus와 함께 찾아 보기를 추천한다.