레거시 장비 디지털화 접근 전략
2025-06-10
레거시 장비 디지털화 접근 전략
거의 모든 제조기업이 스마트팩토리 구축에 모든 관심을 쏟고 있지만, 현실적으로 새로운 장비를 구매하기 어려운 실정으로 기존 생산설비를
디지털화하는 방법을 고민하고 찾아내야 한다.
좋은 방법은 없을까? 디지털 전환(DX)은 반드시 생산 인프라의 대대적인 교체를 의미하는 것은 아니다. 디지털 기능을 레거시(기존) 시스템에
전략적으로 통합하여 투자 비용을 최소화하며 개선하는 방법을 알아본다.
미국 중서부의 어느 주요 자동차 부품 공장을 견학했을 때 1980년대의 장비와 2010년대의 시스템이 함께 작동하는 것을 보았다. 운영 관리자는
“연결성이 원활하지 않다는 이유만으로 고품질 부품을 생산하는 기존 장비 교체를 정당화할 수 없다.” 고 의견을 표명했다.
이러한 견해는 경제적인 면과 환경적인 면에서 지속 가능한 제조 관행에 대한 딜로이트(Deloitte)의 연구와 일치한다. 문제는 레거시(기존) 인프라와
인더스트리 4.0 약속 사이의 격차를 어떻게 해소할 것인가에 있다.
북미 제조 리더십 위원회(Manufacturing Leadership Council)의 연구조사에 의하면 북미 제조 장비의 70% 이상이 20년 넘은 것이다.
여기에 수십억 달러의 자본 투자를 해왔으며 수십 년 동안 축적된 프로세스 지식과 운영 노하우도 포함되어 있다.
□ 레거시(기존) 장비 통합 전략(Brownfield)
1. 센서 개조 : 디지털 신경계
모든 디지털 전환의 기반은 데이터이다. 제조 분야의 IoT 어플리케이션에 대한 McKinsey의 연구에서 입증된 바와 같이 최신 IoT 센서는 기존 기계를 크게 개조하지 않고도 장비의 상태를 모니터링할 수 있다.
필자가 근무했던 정밀 금속 부품 제조업체는 1990년대식 CNC 머신에 대당 500달러 미만의 비용으로 무선 진동센서를 설치했다. 이 간단한 센서를 추가하여 설비 고장이 발생하기 2주 전에 베어링의 마모 패턴을 파악할 수 있었다. 유지보수 및 정비업무 방식을 사후 대응에서 사전 예측으로 전환하여 계획에 없는 가동 중지 시간을 37% 줄일 수 있었다.
핵심은 어떤 데이터가 의미 있는 개선으로 연결될 수 있는지에 대한 명확한 이해와 모니터링하면 개선실행할 수 있는 통찰력을 얻을 수 있는 파라미터를 찾는 것이 중요하다.
2. 엣지 컴퓨팅: 소스의 인텔리전스
산업용 소형 컴퓨터를 생산 현장에 설치하여 장비를 새로 교체하지 않아도 데이터를 수집 및 처리할 수 있다.
종이를 생산하는 제조업체는 제품인 종이 중량의 미묘한 변화를 실시간으로 분석하기 위해 현장의 컨버팅 라인에 소형 엣지 컴퓨터를 추가로 설치했다.
이 시스템으로 드리프트 조건을 파악하고 기계 파라미터를 자동으로 조정하여 핵심 장비를 교체하지 않고도 재료 낭비를 8.2% 줄일 수 있었다.
엣지 컴퓨팅 추가로 공장의 IT 인프라를 전체적으로 업그레이드하지 않아도 디지털 전환 여정을 시작할 수 있는 이점이 있다. 레거시 장비의 디지털화는
MESA(Manufacturing Enterprise Solutions Association)의 인더스트리 4.0 구현 지침에서 권장하는 전략이기도 하다.
3. 미들웨어 솔루션: 디지털 브리지 구축
제조 환경에 적응하도록 설계된 최신 미들웨어 플랫폼은 레거시 프로토콜에서 데이터를 추출하여 최신 시스템과 호환할 수 있다.
한 식품 가공 회사는 이러한 미들웨어 활용으로 1990년식 PLC를 최신 MES 시스템과 연결하였다. 이 회사는 기능적인 하드웨어 장비를
교체하는 대신 신구기술 세대 간에 통신할 수 있는 소프트웨어에 투자했다. 결과적으로 전체 제조 운영을 실시간으로 모니터링할 수 있는
통합 디지털 화면을 만들어, 레거시 장비 교체 투자 비용을 절감할 수 있었다.
□ 고부가가치 장비 개조 기회 파악
모든 레거시 장비에 디지털 기능을 추가할 필요는 없다. 핵심적인 것에 초점을 맞추어 우선순위를 정하고 체계적인 접근 방식이 필요하다.
1. 중요 경로 분석
먼저 생산 시스템을 매핑하여 실제 병목 현상과 중요 작업의 경로 파악한다. 전체 생산량에 중요한 역할을 하는 장비의 디지털 개선이 우선순위로 정해져야 하며, 다음과 같은 항목이 평가되어야 한다.
▶ 생산량에의 영향 (장비의 영향을 받는 생산량)
▶ 품질에의 영향 (결함 발생 가능성)
▶ 유연성 제한사항 (전환 제약조건)
▶ 유지보수 이력 (신뢰성 문제)
의료기기 제조업체는 일관성 없는 생산량으로 어려움을 겪고 있었다. 원인으로 노후화된 사출성형 머신의 유지보수 및 정비 문제로 생각하고 있었지만,
중요 경로 분석을 통해 실제로 생산의 병목 현상은 조립 공정에서 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 먼저 조립 공정의 주요 장비를 디지털화하여
최소의 투자 비용으로 생산량이 23% 증가하였다.
2. 데이터 가치 평가
생산 장비를 개조하기 전에 각 시스템의 데이터에 대한 잠재적 가치를 평가한다.
질문:
▶ 이 데이터 정보는 어떤 의사결정에 영향을 주나?
▶ 의미 있는 개선을 하려면 이 데이터의 속도는 얼마나 빨라야 하나?
▶ 이 데이터 정보를 보유하는 것이 경제적으로 얼마나 가치가 있는가?
어느 화학공장의 연속공정 디지털 전환에서 모든 반응 용기에 전체적으로 센서 설치를 계획했었다. 데이터의 가치를 평가한 후,
가장 변화가 심한 프로세스에서 세 가지 파라미터만 모니터링하면 개선 목표 80%를 달성할 수 있다고 잠재적으로 판단했다. 이 집중적인
접근 방식을 통해 초기 디지털 투자 비용을 65% 줄이고 중요 프로세스를 개선할 수 있었다.
3. ROI 기반 구현
디지털 기능이 내장된 신설비(Greenfield) 투자와 달리, 기존설비(Brownfield)의 디지털 전환은 각 개선 사항의 정당성이 명확해야 한다.
Boston Consulting Group이 제조업의 디지털 전환에 관한 2022년 보고서에서 권장한 바에 의하면 초기투자 비용, 지속적인 운용 비용,
예상되는 이점 및 실현 가능성, 위험 등 각 옵션에 대한 명확한 ROI 모델을 개발해야 한다.
어느 한 제조업체는 장비 디지털화 첫 번째 단계에서는 예상 ROI가 12개월 미만인 것만 승인되는 계층형 실현 접근 방식을 구축했다.
이 체계적인 접근 방식의 특징은 초기 프로젝트가 명확한 결과를 창출하여야 후속 단계의 추진력을 강화하고 신뢰성을 높여 간다.
□ 점진적 혁신을 위한 기술 로드맵 작성
가장 성공적인 브라운필드 디지털 전환 혁신은 이벤트성 목표가 아닌 계획된 여정 속에서 적절하게 구조화된 로드맵에 따라 지속적으로 이루어진다.
1. 생산 능력 기반 계획 수립
성공적인 로드맵은 단지 기술 구현 집중이 아닌 개발의 궁극적 목표인 생산 능력을 정의해야 한다.
▶ 1단계: 생산 상태 및 성과에 대한 실시간 가시성 확보
▶ 2단계: 중요 장비에 대한 상태 기반 유지보수 관리 지원
▶ 3단계: closed-loop 품질 관리 시스템 구현
▶ 4단계: 동적 변화에 유연한 생산계획 체계 수립
이러한 접근 방식으로 기술 구현뿐 아니라 가치를 개선하는 비즈니스 능력에 계속 집중할 수 있다.
2. 계층화된 아키텍처 개발
독립적으로 발전할 수 있는 명확하게 정의된 계층에 디지털 인프라 구축
▶ 연결 층: 물리적 센서, 데이터 수집 및 기본 연결
▶ 데이터 관리층: 스토리지, 정규화 및 기본 처리
▶ 응용 프로그램층: 분석, 시각화 및 사용자 인터페이스
▶ 통합 계층: 엔터프라이즈 시스템 연결 및 정보 흐름
이러한 아키텍처 접근 방식을 통해 시스템이 안정화되고 호환성이 보장됨에 따라 목표 지향적인 개선을 시작할 수 있다.
3. 개발된 기술 통합
브라운필드(레거시 장비) 디지털 전환에서 가장 간과하기 쉬운 것이 인적 역량 개발이다. 효과적인 로드맵에는 기술과 기능에 대한 개발 경로가 함께 포함되어야 한다.
▶ 새로운 시스템을 유지하기 위한 기술 교육
▶ 구축된 기술을 적극적으로 활용 촉진하기 위한 변화 관리
▶ 새로운 능력을 가치화하기 위한 프로세스 개발
▶ 디지털 기반 운영 관리 리더십 개발
한 중장비 제조기업은 기술 구현의 각 단계를 해당 교육 프로그램과 연결시켰다.
기술적 측면과 인적 개발을 동시에 연계 개발하여 설치 완료 후 즉시 활용할 수 있었다.
□ 브라운필드의 장점
일반적으로 브라운필드(기존) 인프라를 디지털 전환의 제약조건으로 간주하지만 실제로는 어떠한 역할과 가치를 제공하고 있다.
브라운필드 시설은 정착된 프로세스, 숙련된 인력 및 입증된 생산 능력을 갖추고 있다. 디지털 전환은 이러한 기존의 장점을 버리는 것이 아니라
이를 기반으로 하는 일이다.
디지털 전환 운영을 성공적으로 혁신하는 기업은 이미 투자한 레거시 장비를 활용하면서 가시성 향상, 유연성 향상, 설비 유지 관리 최적화,
데이터 기반 의사결정과 같은 인더스트리 4.0의 이점을 누릴 수 있다.
인더스트리 4.0 혁신은 기존의 것을 모두 바꾸어야 하는 일이 아니다. 신중한 통합과 전략적 우선순위 지정 및 능력 기반 로드맵을 통해
한 단계씩 점진적으로 제조 운영을 혁신할 수 있다. 이는 세계 경제 포럼(World Economic Forum)의 제조 환경 디지털 전환에 관한 백서에서도
강조한 바와 같이 처음부터 끝까지 모두 바꾸지 않고도 디지털 우수성을 활용할 수 있다.
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