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중소 제조기업을 위한 Industry 4.0 가이드 

인더스트리 5.0은 제조업 관계자들에게 희망을 불러일으키고 있지만, 5.0의 목표가 정확히 무엇인지에 대해서는 아직 의견이 분분하다.

대부분의 전문가들은 인더스트리 4.0이 아직 완성되지 않았으며 대기업조차도 인더스트리 4.0의 대명사격인 지능형 기술을 채택하지 않고 있다고 말한다.

중소 제조기업들은 이러한 발전을 어떻게 인식하고 하는지 궁금하다.

이러한 용어 (Industry 4.0, Industry 5.0)가 그들에게 단순한 유행어에 불과한가? 

그들은 이러한 기술에 열망하고 우러러보는가, 

아니면 이러한 지능형 기술 없이도 사업이 잘 운영되고 있다고 생각하고 있는가?

최근 어느 제조업계 행사에서 한 CEO가 농담조로, 중소기업들은 Industry PI(중소 제조기업이 끝없이 인더스트리 3.0 주변만을 맴돌며 그것을 넘어서고 싶어 하지 않는다는 것을 암시하는 용어)에 사로잡혀 있다고 지적하는 말을 들었다.

어쩌면 중소 제조기업이 옳을 수도 있다. 그들은 점진적인 효율을 원하는 사일로화된 자동화에 만족해하고 있을지도 모른다.

추가적인 디지털 혁신에의 노력이 불필요한 복잡성을 초래하여 일상의 사업 운영을 힘들게 하고 중요한 비즈니스 가치를 높이는 데 도움이 되지 않는다고 생각을 하고 있을지도 모른다.

지속적인 디지털 혁신에 대한 이러한 중소 제조기업의 걱정과 불안은 주로 다음과 같은 원인에서 비롯될 수 있다.

․ 현재의 작업이나 업무 흐름을 완전히 변경하도록 요구하는 표준화된 생산 시스템

․ 이질적인 시스템 통합에 실패했던 경험. 

   (예를 들어, 제품 품질 X, 생산 y, 운영 z 등 시스템을 각각 구축했으나 그 중 어느 것도 함께 작동하지 않음)

․ 장기적 이익보다 현재 단기적 이익에 집중해야 하는 상황

그러나, 인더스트리 4.0 및 5.0에 대한 불안이 무엇이든 첨단 기술을 놓치면 기회비용은 특히 중소 제조기업의 경우 상당히 높아질 것이다. 

아래에 데이터 수집과 AI 및 Gen AI 통합으로 점진적으로 소규모 업무 자동화부터 시작하는 방법을 제안한다.

1. 생산 현장의 간단한 개선부터 시작(영향도 저, 복잡성 저)

간단한 개선의 중요한 목표는 작업이나 업무 현장에서 일반적으로 관찰되는 고질적인 비효율성을 해결하는 것이다.

Timesheet 자동화

근무 시간 추적을 자동화하면 직원들의 출퇴근 시간을 수동으로 기록하는 번잡함이 없어진다. 

펀치 카드 또는 종이 기록 같은 수동 시간 기록 시스템을 사용하는 경우에도 간단한 RPA 솔루션으로 정보를 자동으로 디지털화하고 정확하게 기록할 수 있다. 

기존 시스템을 유지하거나 클라우드 기반 시간 기록 시스템을 채택할 수 있는 유연성이 있다. 

어떤 것을 선택하든 출퇴근 시간 기록을 자동화하면 다음과 같은 세 가지 이점을 즉시 얻을 수 있다.

1). 데이터 입력 오류가 없어짐

2). 급여 시스템과의 원활한 통합

3). 추가 분석 및 인력 성과에 대한 통찰력

생산 보고서 자동화

교대 근무가 끝날 때마다 일일 생산 보고서를 자동으로 생성하는 시스템을 상상해 보자. 

데이터 캡처가 완전히 자동이므로 수동 입력이 필요하지 않다. 이 데이터 수집 자동화는 적절한 센서를 또는 RPA를 통해 연결하면 구형 기계도 가능하다.

2. 사내 타 부서로 확대 전개(영향도 저, 복잡성 저)

생산 공정에서의 성공체험을 토대로 보고서 작성 자동화 기능을 공급망 전체로 확대할 수 있다.

영업 대시보드 설치

영업 대시보드는 CRM, ERP 및 영업 데이터베이스에서 기존 데이터를 가져와 영업 담당자에게 기존 성과에 대한 가시성을 제공하고 주의가 필요한 영역을 이해하는 데 도움을 준다.

시간별, 제품 카테고리별, 제품 또는 고객 그룹별, 단위 및 금액별, 지역 또는 지역별로 판매 실적 데이터를 자동으로 수집하고 표시하는 대시보드를 상상해 보라. 

이러한 대시보드를 통해 일별 또는 주별 판매, 올해 및 작년에 발생한 판매, 매출 대비 수익 등에 대한 데이터를 자동으로 파악할 수 있다.

재고 최적화를 위한 대시보드 설치

재고 최적화를 통해 재고 과잉 또는 재고 부족 문제가 발생하지 않도록 한다. 

먼저 추진해야 할 일은 현재 재고 수준, 재주문 제안, 재고 회전율, 예측 수요 및 성과 지표를 자동으로 공유할 수 있는 대시보드를 설치한다.

3. 비즈니스 효율 향상 실현(영향도 높음, 복잡성 중)

간단한 개선이든 타 부서로 확대 전개이든, 목표는 작업 현장과 공급망의 기존 비효율성을 해결하는 자동화된 보고서 작성 시스템 구축이다. 

지금 많은 기업들이 비즈니스 전체적인 관점에서 과거에는 볼 수 없었던 효율을 제공하는 지능형 문서를 도입하고 있다.

PO 및 계약 분석기

PO 및 계약 분석기 도입의 목적은 단지 계약 검토 및 승인 업무 자동화뿐 아니라 유리한 조건을 확보하고 의무를 이행하도록 하는 데 있다.

어떻게 작동하나

AI 도구로 구매 주문 및 계약을 분석하여 지불 조건, 납기 일정, 가격 및 법적 의무 같은 주요 정보를 추출하여 잠재적인 위험 조건과 계약의 불일치를 가시화하여 위험을 줄이거나 제조업체의 현 상황을 개선하는 대체 조건을 제시한다. 또한 계약 일정에 대한 중요 마일스톤과 자동 알림이나 경고 장치를 설정하여 계약상의 의무 사항이 충족되도록 보다 세밀하게 관리한다.

EDI 지원 납품 목록

ERP 및 CRM과 같은 여러 시스템에서 수동으로 데이터를 수집한 다음 종이 기반 목록을 생성하고, 서투른 문서를 물리적 또는 팩스를 통해 전송한 다음 수동으로 규정 준수 검사 및 파일에 최종 저장하는 번거로움이 없어진다고 생각해 보자.

원시 출하 데이터를 규정 준수와 안전한 전송이 가능한 표준화된 EDI 형식으로 자동 변환하는 시스템은 모든 EDI 거래에 대한 투명성과 추적성을 보장한다.

4. 비즈니스 업무흐름 단순화(영향도 높음, 복잡성 중고)

문서 관리 시스템

현재 제조 현장에서 문서를 검색, 정리 및 관리하는 데 시간이 많이 소요되기 때문에 문서 관리 시스템을 도입하면 이점을 누릴 수 있다. 

중요한 생산 데이터에 접근하기 위해 4-5개의 폴더를 클릭해야 하는 수도 있다. 

특정 프로세스를 문서화할 수 있는 공식적인 시스템이 없는 경우 상황은 더욱 복잡해진다. 

예를 들어, 기계 공장에서 일반적으로 볼 수 있는 현상으로 부품 생산 데이터를 종이에 기록하는 현장도 있다. 

6개월 후 이와 동일 부품을 다시 만들 경우, 그때 종이에 기록했던 데이터를 찾는 번거로움과 시간이 발생한다.

1). 문서 관리 시스템의 목적은 직원이 필요로 하는 정보에 즉시 접근할 수 있도록 하는 것

2). 여러 파일과 폴더를 검색할 필요 없이 관련 정보를 텍스트로 빠른 검색

3). 업무흐름을 커스터마이즈화하여 문서 공유를 자동화할 수 있다. 예를 들어, 생산 보고 서가 생성되면 검토를 위해 생산 관리자와 운영 관리자에게 자동으로 전송된다.

Procure to Pay(P2P)

Procure to Pay는 일반적으로 ERP 시스템을 통해 관리되는 표준화된 프로세스이다. 

그러나 ERP를 사용하지 않는 경우에도 독립형 소프트웨어, 수동 추적 툴과 기본 워크플로워를 자동으로 조합하여 P2P 시스템을 구축할 수 있다. 또는 간단한 RPA 툴을 사용하여 엔드 투 엔드 조달-지불 시스템을 구축할 수 있다.

1). RPA 봇이 구매 요청 메일의 주요 정보를 읽고 품목 설명, 수량 및 배송 날짜와 관련된 세부 정보를 추출한다고 생각해 보자.

2). 그리고 조달 스프레드시트에 로그인하여 수집한 데이터를 사용하여 구매 주문을 자동으로 생성한다. PO는 승인을 위해 관련 이해 관계자에게 자동으로 라우팅된다.

3). 그런 다음 봇이 공급자의 주문 확인을 위해 이메일을 모니터링한다. 메일이 수신되면 조달 시스템에서 주문 상태를 업데이트하고 주문 배송 추적을 시작한다.

4). 주문이 접수되면 봇은 결제를 하기 전에 3방향 인보이스 매칭작업을 한다.

ERP 커스터마이징

맞춤형 ERP를 구매하거나 표준화된 ERP를 커스터마이즈할 수 있다.

모두 장점이 있지만 표준화된 ERP를 구입하여 원하는 기능을 추가하거나 삭제하는 커스터마이즈 층을 구축하는 것이 현명하다.

커스터마이즈에 대해 광범위하게 논의했지만 커스터마이즈는 기본적으로 다음 목표를 달성하기 위한 것이다.

1). 커스텀 승인 만들기

    (예: 승인을 위한 특정 비즈니스 규칙을 추가하려는 경우)

2). 특정 알림 사항 트리거

    (예: 매우 구체적인 알림이 필요하거나 외부 통신 툴과 통합해야 하는 경우)

3). 혁신적인 프로세스 자동화

    (예: 독자적인 품질 관리 절차를 자동화하려는 경우)

4). 유저 인터페이스 단순화

    (예: 관리자, 기계 기술자, QA 직원이 생산 프로세스에 대한 메모, 의견을 게시하여 협업하기를 원하는 경우)

5). 다른 시스템과의 긴밀한 통합

    (예: ERP를 맞춤형 또는 산업별 특정 툴과 연결해야 하는 경우).

5. 생산 현장의 지능화(영향도 높음, 복잡성 높음)

지금까지 생산 현장의 간단한 업무 자동화로 기존의 특정 비효율성을 제거하는 시스템이나 툴을 간단히 소개하였다. 

제조 현장에는 아직 더 고효율화할 수 있는 여지가 있다. 해결 방법은 지능적으로 생산 일정을 수립하는 것이다.

AI 기반 생산일정 및 원자재 관리

새로운 고객 주문이 도착하면 AI가 제품 사양, 필요한 수량 및 납기 등 세부 정보를 분석한다. 

그리고 이전 생산 시간, 재료 가용성 및 기계 성능과 관련된 이력 데이터를 스캔한다. 또한 작업자 교대, 현재 작업량 및 기계 성능을 고려하려 납기 마감일에 부합하는 생산 일정과 최적화된 리소스 사용을 생성한다.

계획이 확정되면 이제 일정에 따라 생산이 실행되고 있는지 확인한다. 

AI는 인력 부족, 기계 고장 및 자재 리드 타임 같은 문제가 될 만한 잠재적 요인을 실시간으로 판단하면서 변화에 적응하는 원자재 배분을 지원하며 생산 일정이 항상 순조롭게 유지되도록 조정한다.

6. 적극적인 고객 중심 제조(영향도 높음, 복잡성 높음)

지능형 생산 현장과 변화 적응력이 뛰어난 공급망으로 준비된 기업은 이제 제조 공정에 고객을 참여시키려 한다. 

클릭 한 번으로 제품 생산에 대하여 고객에게 커스터마이제이션할 수 있는 유연성을 제공하는 이유는 무엇일까? 

더욱이 고객이 원하는 것들을 미리 비쥬얼화해 놓을 수도 있다.

1). 웹/모바일 제품 컨피규레이터는 고객에게 직관적인 인터페이스를 제공하여 커스터마이제이션 프로세스를 쉽고 즐겁게 만든다.

2). 고객이 컨피규레이터를 사용하여 그들의 독특한 요구와 취향에 맞는 색상, 재료, 기능 및 사양을 지정할 수 있다.

3). 컨피규레이터는 ERP, MES 같은 백엔드 시스템과 원활하게 통합되어 적절한 생산 흐름과 납기를 조정해 나간다.

7. 차세대 생산 현장 실현(영향도 높음, 복잡성 높음)

차세대 생산 현장은 IIOT 디지털 인프라를 기반으로 한다.

기계 설비에 설치된 센서를 통해 기계 관련 데이터를 실시간으로 전송, 수집, 처리 비쥬얼화하여 통찰력을 얻고 이를 토대로 의사 결정을 한다.

AR 지원 기계 진단

태블릿 또는 스마트폰의 카메라를 통해 기계를 본다.

태블릿 화면에는 기계의 실시간 가동상태가 비디오로 표시되고 AR 앱이 기계와 관련된 디지털 정보를 오버레이한다.

오버레이된 디지털 정보에는 상호 인터랙티브 가능한 안내, 진단 데이터, 기술자가 문제를 효과적으로 진단하고 기계 수리에 도움이 되는 문제 영역을 강조하는 내용이 포함되어 있다.

IIOT로 예방적 유지보수

예방적 유지보수는 중요 기계에 센서를 설치하고, 데이터 통신 네트워크 인프라가 갖추어져 있어야 한다. 

솔루션을 예측 분석 시스템에 통합해야 하는 등 이 모든 작업에는 상당한 투자와 전문 지식이 필요하다.

솔루션은 3단계로 실현된다.

1). 이상 탐지 – 불규칙하고 예기치 못한 기계작동 데이터 탐지

2). 진단 및 예측 – 이상 현상의 근본 원인을 파악하고 해결하지 않을 경우 발생할 수 있는 잠재적 결과를 예측

3). 처방 및 최적화 – 향후 고장을 방지하기 위해 처방 조치 및 유지 관리업무 일정을 제안

8. 공급망 업무흐름 단순화(영향도 중, 복잡성 높음)

물류 및 창고 관리 업무흐름을 커스터마이즈화하여 다음 목표를 달성할 수 있다.

1). 실시간 조건에 기반한 동적 경로 최적화

2). 실시간 재고 추적으로 재고 수준에 대한 지속적인 가시성 제공

3). 다중 위치 운반 또는 역물류와 같은 복잡한 시나리오를 지원하기 위해 전문 시스템과 통합

결론적으로, 위의 모든 솔루션은 주로 인더스트리 4.0과 관련이 있는데, 수평적 통합(가치 및 공급망 전반)과 수직적 통합(일선에서 최고 경영진까지 역량 강화)을 모두 달성할 수 있기 때문이다. 이를 통해 인더스트리 4.0 이상의 디지털 성숙도 특성을 갖추어 미래의 발전을 위한 발판을 마련하게 된다.

이러한 기술 수용과 소규모 제조 솔루션은 경쟁력을 유지하는 데 필요할 뿐 아니라 성장과 혁신을 위한 새로운 기회를 창출하는 데 도움이 될 수 있다. 

이제 다음 단계로 나아가기 위해 제조 운영의 잠재력을 최대한 실현해야 할 때이다.

참고 | https://www.manufacturingtomorrow.com/article/2024/09/from-simple-fixes-to-advanced-ai-a-small-manufacturers-guide-to-industry-40/23408​