자동화를 위한 투자에서 최고의 결과를 획득하기 위해 준비된 이 글의 4가지 파트 중에서, 먼저 어떻게 새로운 자동화 투자에 대한 가치를 정의 할 것인지, 그리고 어디에서부터 시작해야 할 것인지를 알아 보려고 한다.

매년 제조업체들은 수 백만달러를 실패한 자동화 구성을 교체하기 위해 투자한다. 그러나 우리는 이 것들이 예전의 설비보다 뛰어나지 않다는 것을 자주 발견한다. 이런 상황에서 투자에 대한 가치를 어떻게 정의 할 수 있을 까? 앞으로 몇 달 동안 우리는 어떻게 이 실패의 사슬을 끊고, 어떻게 하면 자동화 투자로부터 더 나은 가치를 이룰 수 있는지를 시작부터 끝까지 탐구해 보고자 한다.

여기 4가지 파트에서 우리는 전문가들에게는 어떻게 새로운 자동화 투자에서 가치를 정의 할 수 있는지, 그리고 또한 어떻게 엔지니어들과 공장 운영자들이 어느 분야에 첫 번째로 집중을 해야 하는지 말해보고자 한다.

자동화 기술분야에서 새로운 디바이스가 실패한 구성을 대체하기 위해 설치 되었을 때, 이 새로운 기술은 종종 사용되지 않는다. 어떤 측면에서 보았을 때, 사용자가 스마트폰을 구입하고는 오직 통화를 위해 사용하는 것과 같다고 할 수 있다. 만약, 카메라 기능을 절대 이용하지 않고, 은행업무를 보지 않거나 인터넷 서핑을 하지 않는다면, 스마트폰의 기능을 전적으로 이용하고 있다고 보기가 어렵다.

이런 현상은 많은 기업들이 그들의 시스템 기능을 유지하기 위해 매년 엄청난 금액을 투자하는 것에서 찾아 볼 수 있다. 대부분의 제조업체들은 자동화 시스템의 30~40%의 기능만 사용한다. 비록 새로운 기술들을 사용하고 있지만, 오늘날 공장들의 새로운 자동화 시스템 사용 결과를 보면 예전에 사용했던 디바이스들의 운영 보다 나아진 것은 없다.

2008년 세계 경제위기 이후 근 10년간 기업들은 생산 체계의 유지를 위한 임시방변으로 대체 기술을 사용하였으며, 대규모의 투자는 미루어 왔다. 그러나 그 전략은 구시대 자동화 시스템의 증가와 함께 거의 끝난 것으로 보인다. 지난 20년간 해고, 해외 업무 위탁, 그리고 은퇴 등에 따른 미국 제조업체 노동력의 대규모 감소로 문제는 더 심각하게 되었다.

“전체 인력 감소는 공장 노동자들의 수를 감소시켰으며, 이는 엔지니어, 생산 감독직, 유지 감독직, 그리고 기술 지원 인원이 기술의 발전보다 더 빨리 감소하는 것을 의미한다.”고 제어 시스템 통합 협회(member of the Control System Integrations Associate, CSIA)의 회원이자 말리스코 엔지니어링 시스템 통합 CEO 스티브 말리스코가 말했다.

현재 물러설 곳이 없는 시점에서 또는 사업 목표를 달성하기 위한 기업의 능력이 제한되는 상황에서 기술이 많은 문제를 야기 시키고 있다면, 새로운 자동화 시스템에 투자를 했을 때 어떻게 최대의 결과를 이끌어 낼 수 있을 까?

Ready(준비)-Fire(발사)-Aim(조준)은 더 이상 자동화 프로젝트를 실행 했을 때보다 전쟁에서 제대로 역할을 수행하지 못 한다. 시스템 통합 업체들과 자동화 공급자들은 자동화 투자로부터 더 큰 가치를 성취하기 위해서는 업무 규칙이 필요하다고 지적한다. 무엇을 투자하고, 어느 곳에 투자를 하느냐를 찾는 임무는 언제나 질문들을 설정해 놓고 시작해야 한다.

현재 운영 시스템과 그들이 어떤 기능을 하는 지 분석을 통해 기초라인을 설계하는 것이 필요하다. 이는 기업 자산을 더 큰 이익 회수가 이루어 지는 곳에 투자하도록 집중시켜 준다.

“당신의 생산 프로세스가 어떻게 돌아가고 있는지 이해하기 전까지는 새로운 제조업 시스템에 대한 투자의 방향을 잡지 못 할 것이다.” 라고 I/O 벤더 생산 매니저가 말했다. “이 것이 빅데이터 수집과 분석이 점점 중요해지는 이유이다.”

프로세스의 흐름을 분석하는 것도 도움이 된다. CSIA 회원인 파나시아 테크놀로지 고객 운영 부사장인 윌 아야는 운영자들에게 작업 흐름이 어떠 한지, 어떻게 시스템이 설계되었는지를 이해 시켜 주라고 말한다.

“또한 당신은 시스템의 부품과 이미 이 기술이 주는 혜택을 잘 이용하고 있는지에 대한 조사를 하는 것이 필요하다.” 고 아야는 덧붙였다. “사실 불필요한 많은 업그레이드는 이전의 시스템에 브레인을 더 붙이는 것이거나 플라스틱을 더 하는 것일 뿐이다. 이제는 수 많은 죽은 코드를 전환하지 마라. 이는 진정 프로세스가 작정이 잘 될 수 있게 하는데 도움이 되지 않는다.”

사업 변화의 필요에 따라, 현재 시스템이 새로운 요구 조건을 충족하지 못 하는 때가 언제 인지를 아는 것이 필요하다. 생산과 비용 목표를 달성하기 위한 최대의 걸림돌은 무엇인가? 현재의 인프라를 분석할 때에는 3~5년의 수평적인 투자 계획을 충분히 고려해야 한다.

현재 제조 인프라는 매우 낡았기 때문에 모든 사람들이 세계 시장을 선도하는 제어, 자동화 기업들 중 한 곳의 지침을 따르려고 한다. “사업 변화에 대응하기 위한 능력은 유연하거나 생산적이지 않고, 다운타임이 많으며, 전환에 오랜 시간이 걸리고, 에너지 소비가 많거나 구성요소의 가용성과 회색 시장 품질 문제를 가지고 있는 레거시 장비 때문에 위축되었다.” “이런 비효율성을 극복하고 사업의 리스크를 줄이기 위해서는 적절한 투자가 필요하다.”

또한 중요한 시스템이 미래에 실패 한다면 리스크 완화는 비즈니스에 대한 비용의 평가를 포함한다. “가장 쉽게 위험을 평가하는 것은 어떤 부분이 더 이상 작동하지 않거나 부품을 더 이상 활용 할 수 없을 때이다.”고 지멘스 자동화 공장 마케팅 매니저인 스테판 배너가 말했다. “그런 다음에 전체 생산에서 얼마나 중요한지를 바탕으로 우선순위를 정할 수 있다.”

더 나은 진단법은 어떤 최적화 노력에 있어서도 핵심이 된다. 왜냐하면, 이는 프로세스에서 어느 부분이 더 효율성이 필요한지를 알려 주기 때문이다.” “완화와 현대화 사이에는 거대한 차이점이 있다.” 고 지멘스 제품 마케팅 매니저 게이트 모랜드는 말했다. “부품의 새로운 버전을 완화 할 때, 사용자는 어떤 생산 향상도 이룰 필요가 없다. 반대로 현대화는 데이터 수집 증가와 더 나은 생산성 성취를 할 수 있도록 도울 수 있다. 사용자는 반드시 ROI를 살펴 보아야 한다. 만약 단지 부분을 대체한 레거시 시스템을 고수 한다면, 어떤 부분에 있어서 긴급 완화 또는 현대화에 대한 압박을 받을 것이다. 이는 현대화를 위한 계획을 세우는데 더 쉽고 리스크를 줄일 수 있다. 이로 인해 한 단계 더 나아갈 수 있다.”

이 것은 작동이 어렵고, 예상치 못 한 정지가 빈번히 일어나며, 생산 단가를 높이고, 또는 잠재적인 새로운 사업 기회를 획득하는 데 장애물이 되는 고장난 시스템을 타겟으로 하는 데 의의가 있다. 첫 번째 단계는 문제를 야기시키는 뿌리를 찾는 것이다.

아야는 고객이 더 이상 좋아하지 않고, 작동도 원활하지 않은 오래된 제어 시스템을 제거하고 싶어한다고 지적했다.

“우리는 8주 동안 이 것을 평가하기 위해 노력하였고, 그 문제는 프로세스가 설계될 때 있었다는 것을 발견하였다.” “많은 문제들이 기계적 시스템과 파이핑에 관련되어 있었고, 이 것들은 사용자가 사용하는 프로세스에 적합하지 않았다. 제어 시스템을 바꾸기 보다는 이 것들을 바꾸면서, 당초 수 백만달러가 들어가야 하는 프로젝트에서 돈과 시간을 절약할 수 있었다.”

어디에서 효율성을 높을 수 있는가? 사용자의 생산 인프라로부터 더 큰 회수와 운영상의 효율 그리고 낮은 단가를 나타낸다. 이는 왜 기업들이 그들의 시스템을 더 가까이에서 모니터하고, 신뢰성 있고 생산적으로 만드는 방법을 찾는 것이다. 이는 또한 왜 네트워킹, 무선 기술 그리고 사이버 보안이 점점 더 중요해지는 이유이다.”

제조는 디지털 세계에서 막 혁신을 시작하였다. “첫 번째 단계는 디바이스들을 IoT에 연결 하는 것이다. 이로 인해 사용자는 안정적인 운영을 이루기 위한 공장 가시화와 인사이트를 획득할 수 있다.” “이는 꼭 필요 한 것인데, 그래야 사용자는 다음 단계인 최적화로 넘어 갈 수 있다. 현재 시스템과 동일 선상에서 이루어 져야 하는데, 이는 사용자들은 지속적 생산이 필요하기 때문이다.”

사용자가 얻은 인사이트는 운영 효율 증가에 있어 매우 가치 있는 것이다. “아무도 제조 인프라에서 100% 효율을 달성 할 수 없을 것이고, 세계 최고 수준은 85%의 효율이 될 것이다. 여전히 대부분의 기업들은 60%대에서 효율 영역의 범위를 보이고 있기 때문에, 여전히 많은 부분에서 향상 시킬 여지가 있다.” “제조 인프라가 70% 효율로 작동하는데 있어 목표는 반드시 100%가 되어야 한다. 10% 효율로 작동하는데 목표가 100%가 될 수는 없다.”

IoT에 대한 연결이 생산 과정 데이터에, 그리고 사업 가치에 항상 연결된 것은 아니다.

“1970년대 설치된 DCS 시스템과 같은 가장 기초적인 단계에서도 공정에 있어 얼마나 많은 재료가 사용되었는지에 대한 데이터를 얻을 수 있다.” 고 한 자동화 컨설팅 대표가 말했다. “여기서는 재료의 단가를 계산하는 것이 쉽다. 여기에 노동력, 에너지, 그리고 기타 관련된 단가를 더 하면 자동화 투자로부터 회수되는 이익을 계산 할 수 있는 측정 과정 운영의 전후에 대한 베이스라인을 가지게 되는 것이다.”

만약 사업에 대한 더 복잡한 접근법이 필요하다면, 당신의 프로세스에 있어 변화량을 측정하는 것부터 시작하라고 CSIA의 CEO인 데이비드 맥카시가 말한다. “아주 작은 변화량의 측정으로도 가치의 거대한 부분을 발견할 수 있다. 특히 식품과 음료 같은 대규모 생산 산업에서 더욱 그렇다.” 고 덧붙였다. “사용자는 얼마나 정교하게 측정하느냐에 따라 공정을 정확히 제어할 수 있다. 공정을 최적화 하기위해서는 사용자의 인프라가 세 개의 레이어 단계에서 작업이 이루어져야 한다. – 제어, 가시화, 그리고 사업과 공학 부분의 지능이다.”

TriCore는 최근 16개 우유 생산 공장의 56개 제품 라인의 변화량에 대해 조사하였다. 정보는 공정 제어를 더 엄격하게 하는 데 사용되었고, 하나의 통을 채우기 위해 필요한 재료의 양을 미세하게 줄일 수 있었다.

“이는 데이터를 더 깊게 파해 칠 수 있게 해주고, 일정 기간을 넘어서 변화량을 추적할 수 있게 한다. 아무리 작은 것이라도 데일리 베이스에서는 이를 인지하기가 어렵다.” 고 맥카시는 설명했다. “ “예지 보전과 최적화에 큰 영향을 미칠 수 있는 모든 종류의 활동을 측정하는 데 이를 사용하는 것이 좋다.”

자동화 투자를 위해서 기업의 최대 생산성과 비용 절감을 위한 프로젝트에 집중된 견고한 사업사례를 구축해야 한다. 잠재적 ROI에 의거한 희망 리스트를 만든 다음, 예산 정도에 기초해 가장 큰 가치를 줄 수 있는 것부터 시행하면 된다.

“가치를 쫓을 때 회사에서 가장 많이 지출 되는 비용 또는 이익을 가장 크게 저해하는 것이 무엇인지 물어보아야 한다.”고 ECS 솔루션 사업 개발부 부사장인 랜디 오토가 말했다. “매우 자주, 기술자들은 단 한가지의 논리에 휩싸여 노후화된 자동화 기술을 교체해야 한다고 말한다: 만약 시스템이 고장난다면 공장 가동은 멈추게 된다. 이 논리가 맞지만, 회사의 제정 목표와 부합하지는 않는다.”

제정에 대한 숫자와 함께 프로젝트를 확인할 때 우선순위를 선정하는 것은 쉬워진다. 일정 프로젝트가 단기 투자에 많은 이익을 환수 할 수 있다면 이는 최우선이 되어야 한다. 만약 사업 타당성이 회계 팀에 의해 작성된다면, 그 프로젝트는 승인될 가능성이 커지는 것이다.

“매년, 놀라울 정도로 많은 예비 작업이 연구, 가격, 그리고 예산 향상 프로젝트들의 검증을 위해 늘어나고 있다.”고 오토는 언급했다. “그래서 사용자는 가장 시행하고 싶은 프로젝트에 집중하는 것이 바람직하다. 이는 당연히 회사에 가장 큰 가치를 안겨주는 프로젝트를 말하는 것이다.”

가치를 발견하는데 있어 더 효과적인 수단을 발견하기 위해서 종종 현재 과정의 가치 재해석이 요구된다.

CSIA 제조 솔루션 부사장인 마크 소브코우는 다음과 같이 말했다. “진정한 가치는 바보 같은 질 문에 있을 수 있다. 예를 들어 ‘왜 그런 식으로 하는 것이지?’ 라고 물어보면, 그 속에서 의미를 찾아 보아라” 이는 제트엔진 제조사로부터 시작 되었다. RedViking은 15개 스테이션에 걸쳐 있던 30개의 다른 운영 공정을 3개의 자동화 조립 스테이션으로 합쳤다.

“큰 그림을 그려라. 이는 새로운 비전을 그릴 수 있게 해 잠재적으로 당신 회사의 수백만 달러를 아껴줄 것이다.”고 RedViking 부사장인 랍 에머리가 말했다. “또한, 이는 제안된 변화가 당신의 사업에 가치를 가져다 줄 지 않을 지에 대한 프로젝트 장점을 평가하는 데 더 용이하다.”

에머리는 여기에 더해 “몇몇 기업들은 새로운 제품 출시와 AGV 같은 것들을 폐기하고 제품 이 변경 될 때 새로운 것을 구입하는 것들을 감안해 예산을 책정한다. 그러나 자동화 솔루션은 긴 여정이라는 것을 명심해야 한다. 사용자들은 장기적 가치와 유지, 보수, 다운타임, 교육 등 시스템의 전체 비용에 대해 고려해야 한다. 이렇게 하면, 더 이상 기계를 교체하는 것에 매달리지 않고, 더 큰 시각을 가지고 시작 할 수 있다.”

안정적인 사업 운영에서 현 시스템의 갑작스러운 다운으로 인해 막대한 투자를 해야 하는 상황보다 더 나쁜 상황은 없다.

“생산 설비는 공장의 자동화 인프라의 유지를 위해 전략적으로 투자 될 필요가 있다.”고 글로벌 자동화 공급업체의 부사장이 말했다. “프로세스 인프라는 20~40년의 수명을 가지고 있다. 그렇기 때문에 공장들은 늦던 빠르던 현대화를 할 필요가 있는 것이다. 기업이 실패하는 전략으로 사업을 운영하면 결국은 더 많은 지출이 발생하게 된다. 왜냐하면 시스템 유지의 실패는 자금 투자의 수명을 단축시키기 때문이다. 또한 계획되지 않은 다운타임을 불러 일으킨다. 현대화의 타이밍과 비용을 조절하는 것은 매우 중요하고, 그렇기 때문에 우리는 고객들이 제때에 올바른 투자를 할 수 있도록 돕는 것이다.”

서비스 수명 책임자는 투자의 목표는 현재의 시스템에서 최대한의 가치를 끌어내는 것이라고 강조했다. “이 것이 왜 우리가 기업이 얼마나 많은 노력과 자원을 프로세스 생산성 측정에 투자하고 있는지를 관찰하는 이유이다. 더 많은 정보를 현재의 프로세스에서 추출해 낼 수 있고, 더 향상된 성능과 수명을 연장 시킬 수 있다. 예를 들어 센서와 무선 통신을 모니터와 연결해 놓는 것은, 프로세스 가시화를 향상 시킬 수 있고, 이로 인해 예상치 못 한 장비의 다운 또는 저하된 성능에 의한 무방비 상태에서 벗어 날 수 있게 된다.”

그는 운영자, 감독관 그리고 유지보수에 도움이 되는 자신 회사의 협력 툴은 운영의 효율성을 높일 수 있다고 했다.

“하루 중 가장 리스크가 큰 시간은 시프트가 바뀔 때이다.”라고 그는 말했다. 분산 제어 시스템의 전자 로그 북은 모든 사람들이 이전 시프트에서 어떤 일이 발생 하였는지 그리고 다음 운영자들에게 어떤 업무를 해야 하는지를 제공한다.

그는 이런 결론을 내렸다. “최소한의 계획과, 인프라에 대한 제때의 투자는 사용자의 자동화 인프라가 다음 기술의 스테이지로 리스크가 적게, 그리고 변화의 페이스를 유지하면서 변화할 수 있도록 할 것이다.”

원문: AutomationWold Tactical Brief, “The right Modernization Strategy” Part 1.
번역: 김수진 선임연구원
편집: 김수진 선임연구원