지브라, ‘2017 MANUFACTURING VISION STUDY’ 보고서 발표

지브라 테크놀로지스는 제조기업들에 영향을 미치는 동향과 도전과제를 분석하기 위해 글로벌 조사를 실시했다. 이번 조사에는 자동차, 하이테크, 식품, 음료, 담배 및 제약회사 임원 1,100명의 임원들을 대상으로, 공장에서의 경쟁우위를 높이기 위해 도입하고자 하는 기술들에 대해 설명하고 있다. 본지는 지브라 테크놀로지스가 내놓은 ‘2017 MANUFACTURING VISION STUDY’ 보고서를 요약 정리해봤다.

제조업체들은 더 높은 가시성을 확보하고 품질 보증을 향상시킬 수 있는 방법들을 연결해나가고 있다. 최근까지 제조업체들은 글로벌 시장에서 효율적으로 경쟁하기 위해 공급비용, 인건비, 간접비를 절감하기 위한 방법을 모색해왔다. 그러나 제품수가 늘어나고 원재료 가격이 상승하고 고객의 기대치가 높아짐에 따라 이러한 방법들은 바뀌고 있다. 

오늘날 미래지향적인 기업들은 품질 지향적인 철학을 채택하고, 성장과 수익성을 대체할 수 있는 경로를 마련하고 있다. 새로운 프로세스와 기술 발전을 통해 기업들은 자동화되고 연결된 공장을 제공할 수 있게 되면서 품질에 중점을 두고, 수익을 창출해 나가고 있다. 

▲ 그림1. 연결된 공장 예측

이번 조사에 따르면, 제조업체들은 프로세스의 더 많은 단계에서 품질 검사 체크포인트 및 자동화를 도입하고 있다. 결국, 제품을 조립한 후 제품의 상태를 확인하고, 불완전함을 발견하는 것은 생산 속도를 늦추고 비용을 증가시키는 것 뿐만 아니라 오류 시점을 식별하는 것을 훨씬 더 어렵게 만는다.

글로벌 제조 산업은 공장 운영을 크게 바꿀 극적인 변화의 한가운데 있다. 엔드투엔드 공급 체인 이행을 포함하여 제조 프로세스의 모든 단계를 연결하고자하는 제조업체는 자동화를 통해 품질을 향상시키고 전례없는 가시성을 얻고 있다.

세계화, 경쟁 심화, 그리고 가장 중요한 것은 제품 다양성에 대한 고객의 요구가 높아짐에 따라 점점 더 복잡해지고 있는 BOM(bill of material)이다. 연결된 공장은 고품질 제품을 보장하는 필수적인 요소가 되고 있다.

기존의 투자 의사결정은 단기 투자수익 계산에 초점이 맞춰져 있었다면, 이제는 장기적인 품질 성과 메트릭에 주목을 하고 있다.

 

기업은 결함이 있거나 하위 표준 제품을 생산하고 경쟁력을 유지할 여력이 없다. 스크랩, 재작업, 반품 및 결함과 같은 저품질에 대한 대가는 비용적으로 너무나 크다.

품질이 떨어지는 제품이 고객의 불만 사항, 고객 신뢰 부족, 궁극적으로 브랜드 충성도가 상실되면서 기업의 명성에 돌이킬 수 없는 손상을 줄 수 있음을 알 수 있다. 오류가 없는 생산을 달성하고자 하는 노력에서 공급 업체와 제조업체는 공장 현장 작업을 점진적으로 그리고 완벽하게 연결된 지능적인 공장으로 변화시켜 나가고 있다.

IIoT 중요성 날로 높아져

제조업체들은 인더스트리4.0과 스마트공장을 채택하고 있다. 이 공장에서 작업자들은 RFID, 웨어러블, 자동화 시스템 및 기타 신기술을 조합해 공장의 물리적인 프로세스를 모니터링하고 기업들이 분산된 의사결정을 내릴 수 있게 한다. 

공장 및 공급망 전반에서 기업들은 상품, 자산, 프로세스 및 장소에 대한 실시간 가시성을 확보하기 위해 IIoT를 활용한다. 자동화 기능을 통해 데이터에 즉시 액세스할 수 있어 생산 프로세스가 원활하게 진행될 수 있다. 중요한 것은 데이터가 공급업체에 고객의 요구를 예측할 수 있는 능력을 부여한다는 것이다. 

또한, 제조업체는 재고를 줄이고 고장 지점을 없앨 수 있다. 실제로 응답자의 50%는 변화하는 시장 수요에 적응하는 능력을 향상시키는 것이 비즈니스 성장 전략 중 하나라고 말했다. 

제조업체들은 이미 데이터 연결의 실질적인 이점을 얻고 있다. 즉, 전체 제조 프로세스에 대한 가시성 향상, 신속한 선적과 하역, 고장 지점의 빠른 식별, 그리고 이러한 작업의 상호 작용에 대한 더 깊은 통찰력 등이 바로 데이터의 연결을 통한 이점으로 볼 수 있다. 

IIoT의 핵심은 기업이 데이터를 수집하고 공유하는 방식이다. 재고에 대한 데이터를 클라우드에서 즉시 사용할 수 있고, 공장 현장 관리자와 공급업체가 사용할 수 있는 능력은 운영 성과를 높이는 전례가 없는 가시성을 제공한다.

조사 응답자의 27%는 생산, 공급망 및 근로자로부터 데이터를 수집하고 있지만, 데이터는 손대지 않은채 많은 지능 정보를 만들 수 있는 사일로에 남아 있다.

앞으로 이러한 수치는 2022년까지 19%로 떨어질 것으로 예상되고 있다. 따라서 생산성을 향상시키고, 운영의 효율성을 높이기 위해 이러한 유형의 중요한 데이터에 대한 액세스를 제공하는 것이 중요하다는 것을 보여준다. 

자산, 재고, 장비를 연결하는 기술은 IIoT 퍼즐의 핵심 요소다. 제조업체들은 공급망을 포함하는 완벽하게 연결된 운영을 통해 많은 이점을 얻을 수 있다는 점을 인식하기 시작했다. 미래의 공장은 생산성과 품질을 향상시키기 위해 생산 현장에서 엔드투엔드 공급망 가시성을 필요로 한다. IIoT가 제공하는 핵심이다. 

완전 연결된 공장을 지원하는 기업수는 2022년까지 두 배로 늘어날 것으로 예상되며, 조사대상장의 1/3 이상이 이러한 역량을 갖출 것으로 전망된다. 

제조 및 공급망 전반에 걸쳐 엔드투엔드 가시성을 달성하려는 목표를 달성하기란 쉽지 않다. 

많은 장애물이 존재하는데, 특히 이러한 기능을 기존 시스템에 통합하는데에 따르는 비용과 고도로 복잡한 프로세스가 가장 커다란 장애물이다. 최적의 IIoT를 위해 필요한 통합을 달성하기 위해서 레거시 시스템의 교체를 필요로 하는 경우가 많다. 다행스럽게도 새로운 기술의 발전으로 이러한 레거시 시스템을 통합할 수 있게 됐으며, 프로세스도 단순화됐다. 

초기 구현이 어려울 수 있지만, 제조업체들은 품질을 향상시키기를 원하기 때문에 이러한 프로세스를 도입해야만 한다. 실제로 조사 응답자의 34%는 2022년까지 연결된 공장을 지원할 것으로 예상됐다. IIoT 구축은 점진적인 단계에서 발생할 수 있지만, 경쟁업체들은 이러한 어려움들에 직면하고 있다. 

기업들은 IIoT를 받아들여야 할 필요가 있음을 알고 있다. 공급망과 실시간으로 통신하는 완전 연결 공장을 보유함으로써 얻게 되는 이점은 비용보다 중요하며 특히 경쟁우위 유지에 크게 기여한다. 공장 현장에서 IIoT가 채택되면 비용 절감 효과, 생산성 및 품질 향상 측면에서 이점들이 즉시 입증된다. 

품질 관리, 제조업의 변화 유발

제조업체들은 품질의 경쟁적인 차별화 요소로써 정당한 자리를 되찾은 새로운 영역에 들어서고 있다. 고품질의 제품을 생산하는 것은 고객 유지 및 확보에만 필요하지 않으며, 엄청난 비용 절감으로 이어져 궁극적으로 수익에 영향을 미친다. 

이것은 하나의 잘못된 항목이 전체 프로세스에 영향을 줄 수 있는 개별 제조공장에 특히 적용된다. 

모든 산업에서의 제조업체들은 공급 업체의 품질을 중요한 관심사로 꼽았다. 약 58% 응답자들이 공급 업체의 품질 문제를 중요한 관심사라고 답했다. 전반적으로 품질을 개선하는 것이 제조업체의 가장 큰 관심사이며, 제품을 생산하는데 사용되는 원료와 구성요소로 귀결된다. 

사실, 북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미 임원들은 향후 5년동안 품질 보증을 최우선 순위로 꼽고 있다. 

품질이 우수한 제품을 지속적으로 판매함으로써 얻을 수 있는 이점은 압도적이다. 기업들은 제품 리콜을 줄일 수 있고, 매출이 증가하며 생산성 향상을 기대할 수 있다. 미국 품질협회(ASQ)의 한 연구에 따르면, QSM에 1달러를 사용할 때마다 6달러의 추가 매출, 16달러의 비용 절감, 3달러의 수익 증가를 예측하고 있다. 제조 프로세스의 품질 향상에 투자하는 것인 비용을 절감하고 위험을 줄이며, 생산을 극대화하고 궁극적으로 판매 마진을 높이는 핵심 방법인 것이다.

일관된 품질의 결과물을 달성하는 것은 기술 및 자동화의 진보 덕분에 이전보다 더 많은 성과를 이뤄내고 있다. 추적 및 RFID 태깅, 게이트 자동화를 가능하게 하는 자동ID 기술을 통해 제조업체들은 모든 단계에서 어떤 일이 발생하고 있는지에 대한 가시성을 높여 실수 지점을 쉽게 파악하고, BOM을 조정할 수 있다. 

품질이 최우선 고려사항이긴 하지만, 조사 응답자 중 약 34% 만이 2022년에도 잠재적인 이슈로 간주할 뿐 제조업체들은 이것이 향후에도 주요 이슈가 될 것이라고 보고 있지 않다. 

▲ 그림2. 기술 및 자동화가 제조업체 미치는 영향

추적 포인트 증가=품질 관리 향상

제조 공정에서 품질을 확보한다는 것은 생산 라인을 따라 다중 체크 포인트 및 실시간 모니터링을 한다는 것을 의미한다. 연결된 공장 현장에서는 모든 물리적 자산에 디지털 프로파일이 있다.

▲ 그림3. 제조 프로세스 간 실시간 모니터링

제조업체는 이러한 프로파일을 사용하여 실시간 위치, 원료 할당 및 자산 상태를 추적한다. 또한 이 데이터는 전체 제조 프로세스를 개선하고 병목 현상을 제거하며 공급 업체와 통신하고 품질을 보장하는데 사용될 수 있다.

조사 응답자의 24%만이 현재 기술 주도 추적 기능을 갖추고 있지만 제조업체들은 필요하다는 것을 알고 있다. 5년 안에, 조사 응답자의 28%는 실시간 모니터링을 채택할 계획이며, 63%는 자체적인 추적을 늘릴 계획이라고 답했다.

조사에 따르면, 제조업체들은 전체 제조 공정에 걸쳐 더 많은 게이트를 설치할 계획이다. 

증가하는 게이트는 품질 및 처리량을 향상시키는데 도움이 되는 실시간 모니터링 기능을 제공한다. 실제로 응답자의 23%는 향후 5년 내에 생산 프로세스의 게이트 수를 10개 이상으로 늘리겠다는 의사를 밝혔다. 체크 포인트를 늘리면 생산된 제품의 품질을 높이고 복구와 관련된 비용을 줄일 수 있다. 이러한 추가 체크 포인트는 성장에 결정적인 요소인 투명성을 제공한다. 

조사 응답자의 46%는 운영 전반에 걸친 가시성 증가가 데이터를 수집하고 분석할 수 있는 능력이 있는 연결된 공장 현장이 필수적이며, 기업의 성장을 지원할 것을 인정했다.

직원이 해당 데이터에 실시간으로 액세스 할 수 있게 하면 생산성이 향상되고 예기치 않은 다운 타임이 줄어들며 프로세스 준수가 보장되고 생산 및 공급망 전체에서 추적이 가능해질 것이다.

Industry 4.0의 수요 급증

스마트 팩토리는 공급망과 생산 라인 간의 실시간 통신을 통해 자동화 및 디지털화의 높은 수준을 가능하게 하는 Industry 4.0의 핵심이다.

이를 가능하게 하는 것은 실시간으로 자체 최적화 및 데이터 공유를 통해 보다 우수한 품질의 제품, 탁월한 가시성 및 놀라운 비용 효율성을 제공할 수 있는 시스템이다.

점점 더 많은 기업들이 자료를 손에 넣거나 공급 업체에 의존하여 주문형 제품을 제공하는 데 주력하고 있다. Industry 4.0은 공급 업체가 제조업체의 요구를 예상하고 생산주기 요구 사항을 충족하는 데 필요한 경우 자재를 제공하는 Just In Time(JIT) 출하로 전환한다.

조사 응답자의 26%는 공급자에게 JIT 발송 통지를 요구한다. JIT 알림을 기대하는 제조업체의 35 %가 향후 5년 내에 증가할 것으로 예상된다. 이는 품질 보증이 공급 업체에게도 꼭 필요하다는 것을 의미한다. 제조업체들이 여분의 재고를 보유하지 않고 공급 업체로부터 나쁜 배치를 받는다면 전체 생산 체인이 느려져 효율성이 저하될 수 있다.

그러나 공급 업체만이 JIT 출하 요건을 준수해야 할 필요는 없다. 제조업체는 고객이 동일한 작업을 수행하도록 요청 받고 있다. 조사 응답자 중 27%는 현재 고객이 JIT 발송 통지를 요구하고 있으며 2022년까지 36%까지 증가할 것으로 예상하고 있다.

이러한 추세는 특히 이 분야에서 가장 큰 변화가 예상되는 하이테크 및 제약 산업에서 두드러지고 있다. 

선적의 JIT 통지를 요구하는 고객의 요구를 충족시키기 위해 기업들은 원자재에서 완제품까지 추적하고 문서화하는 완벽한 기능을 갖춘 MES를 구축할 것이다.

▲ 그림 4. 선적 통지를 위한 요구 증가

조사 응답자의 40%는 공장에서 완전한 기능을 갖춘 MES를 사용하고 있다고 답했다. 2022년에 이 수치는 52%로 증가할 것으로 예측되고 있다. 놀랍게도 하이테크는 최고의 MES를 사용하는 경우가 34%밖에 되지 않아 이러한 트렌드에 뒤쳐 있는 것으로 나타났다. 

향후 5년 동안 이 산업은 MES를 도입하겠다는 응답자가 50%를 상회하면서 가장 많은 것으로 조사됐다.

기업들이 MES 도입률을 늘리는데 도움이 될 만한 것은 무엇이 있을까? 대부분의 주문형, 클라우드 및 SaaS 솔루션은 도입을 촉진할 것이다. 응답자의 52%는 2022년에 이 서비스를 사용하기 기대한다고 답변 한면, 38%는 현재 그러한 서비스를 사용하고 있다고 답했다. 

이것은 또한 MES로써 ERP 사용으로부터 벗어나려는 신호를 보여준다. 

기술 혁신 통한 성장 잠재력 실현

제조업이보다 자동화 된 방향으로 나아감에 따라 웨어러블 및 음성 솔루션이 중추적인 역할을 수행하게 될 것이다. 웨어러블 및 음성 기반 기술은 서로 융합돼 제조업체가 프로세스를 자동화하고 효율성을 높일 수 있는 흥미로운 기회를 제공할 것이다.

상대적으로 최신 기술이지만 웨어러블은 현장에서 안정성을 높이고 생산성을 향상시킨다. 예를들어, 일부 솔루션은 건강 위험으로 간주될 수 있는 문제가 발생하면 작업자의 신체 상태를 모니터링하고 상사에게 경고를 보낸다. 

비디오 카메라 안경을 장착한 작업자는 작업 라인에서 어떤 일이 일어나고 있는지를 기록할 수 있다. 웨어러블이 생산 라인을 변형시킬 수 있는 기회는 더 많다. 조사 응답자 중 약 15%는 향후 5년 내에 웨어러블 기술 사용을 늘릴 계획인 것으로 조사됐다. 음성 기술은 제조업체가 과도한 재고를 가져갈 필요성을 없앰으로써 JIT 제조 및 자동화 프로세스에서 핵심적인 역할을 수행할 것이다. 

51% 기업들이 향후 5년 내에 음성 기술 사용을 확대할 계획이다. 음성 기술의 가장 커다란 성장은 10억 달러 매출의 기업들에 달려있다.

 

이 기업들은 현재 28%에서 2022년에는 55%로 음성 기술 도입을 확대할 계획이다. 

RFID, 공장 현장에서 답을 찾다

제조업체들은  더 많은 연결된 공장을 제공하기 위해 웨어러블 및 음성 솔루션과 함께 기존의 바코드 기술, 그리고 RFID를 추가하고 있다. IIoT는 이미 제조 방식을 바꾸기 시작했으며, 기업들은 물리적 자재를 공장 현장에서 실시간으로 쉽게 추적할 수 있는 디지털 자산으로 변환시킬 수 있는 강력한 도구인 RFID 활용을 늘려나가고 있다. 

RFID는 최초 리테일 업체들이 제조업체로 하여금 모든 케이스와 팔레트에 RFID 태그를 부착하도록 요청하면서 슬랩앤쉽(slap and ship) 방식으로 도입됐다. 리테일 업체들의 경우, RFID 태그를 사용하면 인건비를 절약할 수 있었다. 포크 리프트 운전사들은 더이상 팔레트를 스캔하기 위해 트럭에서 내리지 않아도 됐다. 필요로 하는 모든 데이터들은 RFID 태그 안에 저장돼 있다. 

조사 응답자 중 37%는 RFID를 사용하고 있으며, 이 수치는 향후 5년 동안 증가할 것으로 예측되고 있다. 2022년에는 모든 업계의 응답자 중 48%가 제조 프로세스의 일부에 RFID를 사용할 계획이 있는 것으로 조사됐다. 

조사에 따르면, RFID를 사용해 생산을 최적화하는 것은 연결된 공장에서 IIoT 기술을 구축할 때 얻는 가장 큰 이점 중 하나다. WIP 추적 및 출고된 상품을 위한 RFID 사용 증가도 기대된다. RFID 태그가 일반적인 팔레트보다 많은 정보를 처리할 수 있기 때문에 RFID가 보편적으로 사용되고 있는 것은 놀라운 일이 아니다. 예를 들어, RFID 태그는 작업 지사, BOM 및 추적 번호를 저장할 수 있다. 작업자들은 이 정보를 사용헤 생산을 통해 상품의 더 나은 이동을 할 수 있다. 또한, RFID는 주문 정확도를 향상시키는데 사용될 수 있으며, 이는 공급 업체에게 중요하며 더 나은 추적성을 제공한다. 

▲ 그림 5. 공장 현장을 변화시킬 기술들

▲ 그림 6. 연결된 공장에서의 RFID

자산관리, 성공 위해 필수적

제조업체들은 생산 과정을 거치면서 상품의 실시간 자산관리 및 품질 관리를 원한다. 

경쟁 환경이 고품질의 제품을 제공하는 것이 점점 더 중요해지면서 자산을 추적하는 것은 제조 업계의 중심이 되어가고 있다. 

기업들은 프로세스 상에서 더 이상 재화의 입고와 출고 단계에서만 제품을 추적할 수 없다. 조사에 따르면, 전체 제조 공정에서 약 7%만이 실시간 모니터링을 제공한다고 답했으며, 향후 5년 안에 이 기능을 추가하겠다는 응답은 28%로 높게 나타났다. 

제조 환경에서의 RTLS는 새로운 이점을 제공한다. 기업들은 RTLS를 사용해 위치, 단계, 상태를 비롯한 자산에 대한 중요한 데이터를 수집할 수 있다. 이는 관리자가 보다 현명한 결정을 내리고 생산을 개선하는데 사용할 수 있는 유용한 데이터를 제공한다. 

RTLS 소프트웨어로 수집된 데이터는 공장 현장에서 내부 및 외부 공급업체로 직접 전송돼 다양한 요구에 신속하게 대응할 수 있다. 

이렇게 되면 과잉 재고를 가져갈 필요가 없다. 조사 응답자의 50% 이상이 2022년까지 RTLS를 구현할 계획이다. 

공장 현장에서는 제품 뿐만 아니라 다른 자산들도 추적이 필요하다. 효율성을 창출할 수 있는 또 다른 기회는 작업자들에게 스마트카드(ID)를 배포하는 것이다. 조사 응답자들은 직원의 위치에 대한 실시간 데이터를 얻기 위해 ID카드를 사용하고자 한다. 

조사 응답자의 35%가 ID 카드를 사용해 직원의 실시간 위치 데이터를 수집하고 있다. 5년 후에는 50% 이상이 직원 ID 카드에 위치 정보를 구현할 계획이다.  

▲ 그림7. ID 카드 애플리케이션