-중소기업 스마트공장 필수, 생산성 20∼70%까지 향상할 수 있어
-호서대 스마트공장운영관리 FOMs 보급, FOMs 패키지 20년 연구개발
프로필
김수영
호서대 기술경영전문대학원(아산캠퍼스) 스마트팩토리기술경영학과 교수
호서대 벤처대학원(서울캠퍼스) 융합과학기술학과 교수
호서대 디지털팩토리연구소 소장
FOMs연구회 회장
[캠퍼스 잡앤조이=이진호 기자] “우리나라는 99%가 중소기업입니다. 중소기업은 노동생산성이 대기업의 30% 수준에 불과합니다. 스마트공장을 구축해야 생산성을 높일 수 있습니다. 정부에서도 이런 이유로 2022년까지 중소기업에 3만 개의 스마트공장을 구축하기로 했습니다. 매년 수천억 원의 자금을 투입하고 있습니다. 하지만 현재까지 구축된 스마트공장의 ‘76.4%’는 전체 5단계 중 기초인 1, 2단계 수준에 머물러 있습니다.”
김수영 호서대 교수는 지난 11일 서울 중구 한국경제신문사에서 한국경제매거진과 가진 인터뷰에서 국내 스마트공장 실상을 이야기하며 이같이 강조했다. 김 교수는 국내 몇 안 되는 산업 인공지능(Industrial AI)을 활용한 정보화·자동화 기술이 융합된 차별화 된 스마트공장운영관리(FOMs, Factory Operation Managements) 기술의 연구개발 전문가다. 발명특허 5개(등록4개, 출원1개)와 프로그램등록 2개를 소유하고 있다. 이 기법을 이용해 중소기업의 지능형 신생산시스템 구축을 지원한다.
스마트공장이란 공장 설비와 자동관리 시스템을 연동해 공정 데이터를 실시간 수집·활용·제어하는 지능형 공장이다. 현재 국내에 구축된 스마트공장은 대다수 기초단계이며, 제대로 된 데이터의 활용을 못하고 있는 실정이다. 기 구축된 스마트공장을 고도화하기 위해 FOMs는 기존 아날로그 방식의 공장 설계 및 생산라인 가동에서 발생하는 낭비와 불량을 최소화하고 생산성 향상을 위해 3차원 설계기술과 시뮬레이션 기술을 융합했다. 가상공장을 컴퓨터에 구현한 뒤 가상조건에서 공장을 가동해 최적화된 생산 및 제조 프로세스를 도출해 낸다.
스마트공장을 활용할 경우 기업은 생산성을 20∼70%까지 향상할 수 있다. 이런 이유로 각 분야에서 스마트공장 확산 움직임이 활발하다. 중소벤처기업부는 지난 12일 식품의약품안전처와 식품·의약 및 의료 분야에서의 스마트공장 확산을 위해 업무협약을 맺기도 했다.
김 교수는 “스마트공장이 원활하게 돌아가기 위해서는 제조공장의 자동화와 정보화가 조화롭게 상호보완적으로 운영되는 제대로 된 시스템이 갖춰져야 한다”고 강조했다. 김 교수가 운영하는 호서대 디지털팩토리연구소는 FOMs 패키지 시스템을 활용해 기업체 맞춤형 스마트공장 구축과 고도화를 지원하고 있다. 호서대 디지털팩토리연구소가 보급하는 시스템은 250여개 기업체 공장자동화 프로젝트를 수행하면서 얻어진 경험과 노하우를 토대로 만들어졌다. 김 교수는 “FOMs 패키지는 20년간 연구개발을 통해 개발된 시스템”이라고 소개했다.
호서대 디지털팩토리연구소 시스템을 활용하는 사례도 늘고 있다. 충남 정안농공단지 D이노텍은 호이스트 전문생산업체로 작년 매출 160억원, 종업원 50명의 중소기업이다. 이 기업의 S전무는 올해 3월에 호서대 MOT(아산캠퍼스)에 입학했다. 이 기업은 신공장 증축과 스마트공장 구축을 호서대 FOMs를 이용해 준비하고 있다.
2016년 10월 스마트공장을 도입한 경기도 시화공단의 B메탈도 호서대 디지털팩토리연구소 시스템을 활용 중이다. 작년 매출 52억원, 종업원 20명의 중소기업인 B메탈은 스마트공장을 도입했지만 활용도는 몇 년간 초기 단계에 머물렀다. 이 기업 L실장은 지난해 호서대 GSV(서울캠퍼스)에 입학했다. 입학 후 L실장은 ‘스마트공장운영관리(FOM) 기법을 이용한 스마트제조혁신’ ‘ABL기반의 현장학습1’ 과목 등을 수강하며 기업의 스마트공장에 적용했다. 다음은 김 교수와 나눈 일문일답이다.
국내 중소기업의 스마트공장 구축이 미흡하다고 지적했다
“스마트공장이 설치된 기업의 약 80%가 기초 단계에 머무르고 있다. 기초 단계의 공장들도 제조현장에서 만들어진 수많은 데이터를 활용하지 못하고 있다. 결국, 스마트공장 구축의 목적인 ‘생산성 향상’을 전혀 이루지 못하고 있다는 의미다. 중소기업들의 생산성 향상과 성과지표관리를 위해 스마트공장 구축은 필수인 시대가 됐다. 이런 스마트공장이 잘 운영되기 위해서는 기업 특성에 맞는 맞춤형 시스템이 설계돼야 한다.”
초기단계에 머무르는 이유가 무엇인가
“국내 대부분 스마트공장은 제조실행시스템(MES, Manufacturing Execution System), 생산시점관리시스템(POP, point of production) 등 정보화 시스템 기반으로 설치돼 있다. 이 시스템들은 생산현장에서 발생하는 생산량, 불량 등 여러 생산 정보를 실시간으로 수집하고 관리 것이 목적이다. 하지만 중소기업은 수주에서 출하될 때까지 환경의 변화가 매우 심하다. 이들 시스템으로 생산제품과 프로세스 등의 레이아웃(Lay-out) 변경이나 4M1E(Man 사람, Machine 기계, Material 재료, Method 방법, Energy 에너지) 요소의 변경에 따른 대응이 어렵다. 스마트공장 구축을 위해서는 충분한 제조현장 맞춤 분석을 통해 컨셉디자인을 진행하고 기업에 맞는 정보화·자동화 관점의 기본설계를 해야하며, 소프트웨어 기반인 FOM(Factory Operation Management)솔루션과 CPS(Cyber Physical System)솔루션이 적용돼야 한다. 쉽게 말해 다양한 생산 시나리오에 대응하기 위해 가상 생산 시나리오를 짜고 충분한 시뮬레이션 검증을 진행해야 하는데, 이게 안 이뤄지다 보니 초기 단계에 머무르고 있다.”
호서대 디지털팩토리의 FOMs 시스템은 어떻게 구성돼 있나
“FOMs 시스템은 FOM, CPS, FEM, ABL의 모듈을 하나로 통합했다. FOM은 정보흐름 관점의 데이터 분석에 이용된다. CPS는 공장 내 물류흐름 즉, 자동화 관점의 데이터 분석에 이용된다. FEM(Factory Energy Management)은 에너지 효율화를 위한 데이터 분석에 이용된다. ABL(Actual-task Based Learning)은 현장실무 기반의 교육으로 기업맞춤형 컨설팅과 교육을 위한 프로세스다.”
하나의 패키지로 개발해 보급하는 이유는
“제조공장의 문제점을 진단하기 위해서는 다양한 관점에서 생산공장을 바라볼 수 있는 시각이 필요하다. 사람을 예를 들어보자. 어디가 아프거나 해서 병원을 가면 병의 심각성에 따라 여러 가지 기술로 병을 진단한다. 공장도 사람과 비슷하다고 생각하면 된다. 공장에서도 생산성 향상을 막는 문제를 발견하기 위해 다양한 소프트웨어 프로그램을 통해 진단해야 한다. 공장에서 발생하는 데이터 정보흐름 분석부터 자동화 관점의 물류흐름 분석도 필수다. 패키지로 묶여 있으면 이런 부분이 쉽게 진행될 수 있다.”
스마트공장이 잘 운영되기 위해서는
“기업 스마트공장이 잘 운영되기 위해서는 사람, 프로세스, 기술, 툴 이 네 가지가 최적화되고 지속관리 돼야 한다. 스마트공장은 단순 IT 솔루션을 도입하는 개념이 아니다. 기업현장 지식을 기반으로 한 분석과 관리가 진행돼야 효율적인 스마트공장이 운영될 수 있다. 앞서 말했듯이 스마트공장 구축의 목적은 기업의 생산성 향상이다. 이를 위해 공장의 배치부터 정보화, 자동화 등이 기업의 특성에 맞게끔 검토 분석이 이뤄져야 한다. 비가동, 불량도 지속해서 최소화할 수 있게 관리돼야 한다.”
호서대 디지털팩토리는 이를 어떻게 관리하고 있나
“호서대 디지털팩토리는 FOMs 패키지를 이용해 사람(작업자)과 프로세스의 표준화로 4M1E 요소의 진단분석 최적화를 이룬다. 이를 통해 비가동, 불량 등의 기업생산성 저해 요인을 찾아 문제점을 해결할 수 있는 기술을 배양한다. 단순히 여기서 끝나는 것이 아니라 문제가 발생하는 포인트를 추적 관리한다. 이 과정을 컴퓨터가 학습해 기업 내에서 발생할 수 있는 손실을 최소화하고 효율을 최대화할 수 있도록 한다. 중소기업의 스마트공장 고도화를 위해서는 FOMs 기업성장 사이클에 따라야 한다. 이를 위해 필수적으로 필요한 것이 FOM분석이다. 디지털팩토리에서는 MES, POP등 IT 솔루션에서 생성된 데이터를 FOM에 자동으로 연동되는 API(Application Program Interface)를 개발해 스마트공장 고도화를 수행하고 있다.”
앞으로의 목표가 있다면
“첫째로 교육 부문에서는 호서대 기술전문대학원(MOT) 뿐만 아니라 타대학으로의 교육확산을 계획하고 있다. 현재 호서대 기술전문대학원(MOT)과 벤처대학원(GSV)에서 석박사과정을 통해 기업체 임직원 및 대학원생들을 대상으로 스마트공장운영관리(FOMs) 기술을 교육하고 있다. 기업체 임직원의 경우 당사의 문제점을 해결하기 위해 ABL 기반의 현장맞춤교육 수행 후 문제점 개선요인을 기반으로 졸업시까지 스마트공장을 구축하며 그 내용을 졸업논문으로 작성하게 된다.
둘째로 연구개발(R&D) 부문에서는 기존 디지털팩토리에서 개발된 FOMs 패키지 시스템을 산업 인공지능(industrial AI), 빅데이터(Big data), 클라우드(Cloud) 등 최신 트렌드를 반영해 지속 고도화를 수행하고자 한다.
셋째로 컨설팅 부문에서는 꾸준히 디지털제조혁신 FOMs 전문가를 양성할 계획이다. 현재 FOMs 전문가 양성을 위해 30여년간 현업에서 근무하고 정년퇴직한 전문가 10여명을 선발하여 원격수업으로 FOMs 교육을 진행하고 있다. 이들이 아날로그기술과 디지털기술이 융합된 스마트공장 구축 전문가가 될 것으로 기대한다.
끝으로 국내에 차별화된 스마트공장 구축을 통해 산업트렌드를 바꿔나가는 것이 목표다. 국내에 FOMs가 정착되면 베트남 등 해외로의 확산도 계획하고 있다.”
jinho2323@hankyung.com
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