제조산업의 새로운 시장을 창출하는 최신 트렌드와 전략

제조 업계의 비즈니스 구조

세계적으로 기계 기술 및 첨단 제조 기술의 발전, 정부 정책의 변화는 제조 업계의 목표를 계속 변화하도록 만들었다. 이러한 가운데 제조업체들이 지속적으로 추진한 연구와 혁신 활동들을 전략적으로 활용한 업체는 수익을 가져오고 있다.

예를 들어, 1990년대에 중요시 됐던 값싼 노동력은 시간이 지나 생산 효율성이 더욱 중요한 요소로 등장하자 공장 자동화 기술로 대체 되었다. 이는 특히 중국의 사례에서 두드러지게 나타났다. 제조업 종사 인구가 줄어들고 IP 및 첨단 제조 기술 인력이 더 중요해짐에 따라 최근에 중국의 값싼 노동력이란 이점이 줄어들고 있다. 실제로 2020년에 가장 경쟁력 있는 제조업 국가 순위에서 미국이 중국을 추월할 것으로 예측하고 있다.

어느 나라가 제조업계의 선두에 있던, 첨단 기술 제조 업체들은 러시아, 인도, 중국 및 아시아에 본격적으로 등장한 전 세계 신흥 소비 계층의 수혜를 받을 수 있는 좋은 위치를 선점할 것이다. 또한 시장의 수요가 안정화되면서 고객들이 더욱 개선된 제품을 추구하고 새로운 A/S 대한 요구가 늘어나면서 새로운 수요는 계속 창출될 것이다. 더 나아가, 나노 소재 및 3D 프린팅에서 흥미로운 로봇 개발에 이르기까지 소재 및 공정에서 벌어지는 새로운 혁신은 미래의 생산성 향상이라는 또 다른 순환을 이끌 것이다.

반면 좋지 않은 소식도 있다. 전 세계에서 코로나바이러스19로 제조업의 환경도 어려운 고비를 맞았다. 이외에도 정치적인 불확실성이 재화의 자유로운 이동을 위협하면서 한층 더 많은 성장 제약 요인을 발생시키고 있다. 자원 가격의 등락, 기술계의 인재 부족, 늘어나는 공급망, 그리고 규제 위험 등으로 제조업체는 불안함이 가중되어 경쟁력 확보를 위해 대담한 투자가 필요한 시점에서도 보다 신중한 태도를 유지하고 있다.

이러한 상황에서 제조업체는 어떻게 해야 할까? 첨단 제조 기술, 공정 최적화, 원가 절감 및 직무 기술 교육 분야의 트렌드와 전략이 오늘날 극심한 경쟁 상황에서도 성장과 성공을 바라는 제조업체들에 현실적인 방향성을 제공해줄 것이다.

첨단 제조 기술, 스마트 팩토리 준비해야 한다

오늘날 공장의 외관, 시스템 및 공정을 변혁시키는 기술의 르네상스가 도래했다. 사물 인터넷(IoT) 및 4차 산업 혁명의 3D 프린팅 기술에 이르기까지, 제조업은 전혀 새로운 환경으로 환골탈태의 과정을 겪고 있다. 우리의 삶을 혁신할 만한, 현재 진행 중인 기술의 진보를 몇 가지 살펴보자.

사물 인터넷(IoT)은 미래의 스마트 팩토리를 창출하는 기술 개발을 순조롭게 진행하고 있다. 더욱 작고 저렴한 센서의 채택 및 배치, 첨단 분석 도구의 개발, 클라우드가 제공하는 상품(Commodity) 스토리지 옵션 등에 따라 제조업체는 모든 제조 현장뿐만 아니라 전 세계 어디에서나 무선/모바일을 통해 데이터에 액세스할 수 있으므로 새로운 수준의 정보 모니터링, 수집, 처리, 분석 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

IoT는 웹 환경 확장을 통해, 기계, 센서, 컴퓨터 및 작업자를 서로 연결해, 품질과 신뢰성이 향상된 제품을 제공한다는 최종 목표를 갖고 있다. 이를 위해 비즈니스 모델을 수정 및 추가하거나, 재창조하는 데 필요한 데이터 중심의 분석 및 디지털 연결을 지원할 수 있다.

그러나 IoT 적용에는 위험 또한 수반된다. 바로 영업비밀과 지적 재산권을 노리는 해커의 사이버 공격이다. 침입 불가능한 공장을 구축하려면 제조업체는 보안 기준을 재고하여 설계에서 유통은 물론 심지어 구매 이후 단계까지 제조의 모든 단계에 걸쳐 강화된 보안 기능을 구축해야 한다.

•스마트 생산 시스템, 스마트 물류, 마케팅, 판매 및 스마트 서비스의 수직적인 네트워크를 구축하여 고객 중심적이고 고객 요구 사항에 기반한 운영을 지원
•비즈니스 파트너 및 고객의 네트워크를 통해 수평적인 통합을 구축
•제품의 라이프사이클 전반에 걸친 엔지니어링 응용
•현재 대량 판매 시장에 공급되는 센서와 같은 기술 응용을 가속화

인더스트리 4.0은 분명히 현장에 영향을 미치게 될 것이다. 그리고 현재의 경쟁력을 유지하려면 그 영향을 필연적으로 받아들여야 한다. 4차 산업 혁명은 개발, 생산 및 전체 물류 체인을 혁신시킬 것이기 때문이다.

스마트 팩토리 실행을 위한 순서

미래의 스마트 팩토리에 대한 대비는 얼마나 신속하게 이뤄져야 할까. 가능한 신속히 대비해야 한다. 물론 혁신적 기술의 투자는 사업이 잘될 때와 사업이 침체기를 겪을 때 전혀 다른 문제로 다가오기는 한다.

IoT 전문가들은 스마트 공장이 5년~10년 이내에 대중화 될 것이라고 예측하고 있다. 경쟁력을 유지하고자 하는 기업은 단기적인 재무상의 수익이 아니라 장기적 관점의 문화와 역량에 대한 혁신을 시작해야 한다.

이제 3D 프린팅이라고도 불리는 적층 제조 기술이 미치는 제조 업계의 공정상 변화에 대비하자. 이 기술은 디지털 설계에 따라 플라스틱, 수지 또는 기타 소재의 여러 층을 쌓아서 고형물을 정밀한 형태로 생산할 수 있다. 이제 3D 프린팅은 제품 개발/시제품 공정에 적용됨으로써 혁신을 가속화하고 제품 출시 기간을 단축할 수 있다. 독립형 부품으로 기능하는 소량의 특수 부품, 완제품의 하위 조립품, 또는 주조 등이다.

1. 어떤 수준의 IoT 단계가 자사의 상황에 적합한 지 결정한다. 지금 막 시작했다면 작은 규모로 시작해야 한다.
2. 귀사의 현재 상황을 파악(실사)한다. IoT 구축에 관한 서적을 읽고 전문가들과 협의한다. 권고사항이 모두 귀사의 시설에 적합한 것은 아닐 수 있다.
3. 필요한 IoT 인프라가 무엇인지 검토를 시작해야 한다. 생산, 물류 및 마케팅의 네트워크를 구성하는 방법을 확인한다.
4. 클라우드 서비스 제공업체, 분석 도구 및 인프라 소프트웨어 공급업체 등, 필요한 하드웨어, 소프트웨어, 종합적인 솔루션을 판매하는 IoT 공급업체와 상담한다.
5. 제휴 관계의 검토를 시작한다. 다른 회사 또는 고객과 제휴함으로써 얻어지는 이익이 있는지, 제휴 파트너는 누구인지, 잠재적인 제휴 파트너와 협의함으로써 아이디어를 개발해야 한다.
6. AM 마스터 클래스 또는 워크숍 등의 교육을 이수함으로써 적층 제조 기술을 연구한다. FDM 기술, 레이저 소결 조형(LS) 등, 특정 적층 제조 기술에 익숙해져라.

프로세스 최적화, 낭비는 줄이고 부가가치 늘리는 방법을 검토 하라

1) 합리화

아래의 검증된 전략은 공장 운영을 합리화하며, 이를 통해 많은 제조업체가 공정 최적화 작업을 시작했다. 이는 다음과 같다.

•린 제조 원칙과 6시그마 개념을 적용하여 제조 현장의 레이아웃을 조정하고 공정 단계를 감축함으로써 공장 운영의 효율성을 개선한다.
•하위 조립품의 사용 등 제품을 간소화하여 제조 공정 및 출시 시간을 단축한다.
•무결점 프로그램을 실시하여 원가를 절감하고 고객을 만족시키며 시장 점유율을 높일 수 있는 지속적인 개선 활동을 수행한다.

2) 자동화

전 세계의 제조업, 특히 로봇 공학 분야에 미치는 자동화의 영향을 과소평가해서는 안 된다. 로봇은 점점 더 빨라지고 소형화되면서 생산 라인뿐만 아니라 후처리 가공 단계에도 활용도가 높아지고 있다. 새로운 로봇은 다루는 소재가 금속, 비금속 소재, 유기 화합물에 이르기까지 다양해지고 있으며, 어떤 종류의 산업이나 기계 장비에도 적용이 가능하다.

중국은 이미 이 혁신적인 로봇 기술의 장점을 적용하여, 자동화 제조업의 강국으로 부상했다. 중국으로 선적되는 다용도 산업 로봇의 수효가 2019년까지 16만 대에 이를 것으로 추산되고 있다.
로봇으로 작업자를 대체하는 공장이 있는가 하면 로봇이 작업자와 협력하여 일하는 공장도 있다. ‘코봇 공학’(Cobotics)이라고 부르는 이 방식은 작업자와 기계가 협력하여 인체 공학적으로 까다롭고 복잡한 조립 공정을 더 빠르고 쉽게, 더 안전하게 수행하는 것을 말한다. 코봇 공학은 특히 항공우주 산업과 자동차 산업에서 각광 받고 있다. 이는 더욱 정교한 센서와 적응형의 고기능 로봇을 도입함에 따라 점점 더 확장될 것이다.

중소기업을 포함한 모든 산업에서 로봇 사용이 가속화될 것이다. 제조업을 발전시키는 기술이 경쟁력에 여전히 중요하기는 하지만, 대부분의 제조업체는 향후 5년 동안 공정 개선을 기업 성공의 열쇠로 인식하고 있다. 이는 생산 시간의 단축, 운영 유연성의 향상, 장비 및 레이아웃의 개선 등을 의미한다. 이러한 목표를 달성하고, 진화하는 시장 흐름에 맞추어 기회를 포착하려면 기업은 자동화, 업그레이드 및 능률화를 수행해야 한다.

3) 프로세스 최적화

낭비는 줄이고 부가가치는 늘리는 방법을 재검토 해야 한다. 제조업체들이 실제 현장에서 정보 및 지침을 전달하고자 할 때, 그 전달 방법을 업그레이드 할 수 있는 것이 바로 증강현실이다. 컴퓨터 비전, 컴퓨터 과학, 정보 기술 및 엔지니어링의 진보 새 분야를 구성하고 있다.

증강 현실을 통해 사용자는 제조 현장에서 복잡한 작업을 수행할 때 고글이나 실제 조립품 표면에 겹쳐서 제공되는 텍스트, 그래픽, 오디오 및 기타 정보에 따라 작업할 수 있다. 이러한 프로세스는 작업의 정확도와 타이밍을 평가하여 작업자에게 품질 위험 요소를 알려줄 수 있다.

전 세계의 제조업, 특히 로봇 공학 분야에 미치는 자동화의 영향을 과소평가해서는 안 된다.

1. 6 시그마 인증을 획득한다.
2. 지속적인 개선 프로그램을 실시한다.
3. 로봇 솔루션에 투자한 기업 사례를 파악한다. 직원들이 단조롭거나 위험하거나 까다로운 작업을 수행하고 있는가? 품질 관리를 개선하거나 작업 처리량을 늘려야 하는가? 건실한 사업을 위해 자동화 솔루션이 적합한지의 여부를 두고 로봇 회사와 상담을 개시한다.
4. 제휴 가능한 공급업체와 협의함으로써 증강 현실이 직원의 직무 기술 교육을 어떻게 개선할 수 있는지 검토한다.

원가 절감과 수익 향상을 위한 혁신 방안을 찾아라

혁신에는 비용이 든다. 수지 결산을 보호하려고 하는 기업들은 모두 에너지 소비의 개선, 물류 기술의 발전, 신소재 등을 반영한 공격적이고 사전 예방적인 비용 억제 프로그램을 실시하고 있다.

1) 에너지 소비

전 세계적으로 2040년까지 에너지 소비가 거의 48% 늘어날 것으로 예상하고 있다. 이와 함께 에너지 청구 요금도 늘어날 것이다. 그러므로 기업들이 장기적으로 에너지 소비에 대한 영향을 최소화하기 위해 전체 시설의 에너지 소비 상황을 적극적으로 모니터링하고 평가함으로써 에너지 수요를 파악하고 사용을 최적화해야 한다. 이것의 핵심적인 요소는 무엇일까? 제조 현장의 장비에서 데이터를 보내고 받으면서 또는, 실시간 에너지 데이터에 기초한 진단이다.

이 정보로 무장한 기업은 예지 정비를 통해 에너지 사용을 줄임으로써 장비가 최고 효율로 가동되도록 유지할 수 있고, 천연가스 가격이 급등할 때 대체 에너지원으로 대체하고, 공정에 공급되는 전원에 에너지 절감 기술을 활용할 수 있다. 가변 주파수 드라이브, 전력 제어 장치, 에너지 효율이 높은 부품, 첨단 동작 제어 솔루션 등을 통해 기업은 피크 시간대의 높은 전기요금을 피할 수 있다. 부하와 관련하여 전력을 최적화하고, 에너지를 재생하여 재사용할 수 있고, 함께 네트워크를 구성하여 성능을 최적화하고 생산성을 향상시키며 에너지 사용량을 절감할 수 있다.

2) 물류 효율성

제품 및 서비스의 조달과 구매, 보관용 창고, 물류 라인에 적용되는 기술은 설계에서 부터 상품 공급 과정, 상품의 수명 주기 관리에 이르기까지 전체적인 변화와 디지털 혁신을 가져올 것이다. 경쟁력을 향상시키기 위해 제조업체들은 더욱 효율적이고 합리적인 제조 현장을 구축하여 제품 납기를 단축해야 한다.

또한 효율성이 개선된 창고는 운송 관리 시스템과 같은 웹 기반 도구와 결합하여 공급망에서 가시성과 통제력을 향상시킬 수 있다. 제조업체는 상품 추적 기능을 통해 고객과 더욱 긴밀한 관계를 형성하고 고객의 요구 사항을 더 잘 이해함으로써 특화된 산업별 솔루션을 도출하여 기존 고객들을 유지하고 그들의 충성도를 더 높일 수 있다.
제조업의 경쟁력은 이제 첨단 기술, 데이터의 신뢰성 및 가용성을 추진력으로, 공장의 현재 상태를 바닥부터 개선하고 혁신적인 제조업의 새로운 글로벌 환경을 조성하는 것이다.

3) 신소재

탄소 섬유는 한때 소재 과학의 전부라고 말할 수 있을 정도로 궁극적인 존재였지만, 탄소 나노 튜브 제조 기술이 발달하면서 이를 무색하게 만들었다. 탄소 나노 튜브 섬유는 강철보다 10배 강력하고 구리만큼 전도성이 뛰어나, 그 잠재력이 거의 무궁무진하다. 제조업체들은 탄소간 결합체의 벌집 격자인 원자 두께의 그래핀에 대해 리튬 이온 배터리용 양극, 연성 태양광 전지, 연료 전지 교환막 등의 응용 분야를 탐구하고 있다. 가볍고 강력한 그래핀은 구부려서 어떤 형태로도 만들 수 있고 전하를 휴대할 수 있으며, 산화되지 않는다.

1. 시설 전체의 에너지 소비 모니터링 프로그램을 수립한다.
2. 에너지 사용을 최적화하고 피크 시간대 수요 특별 요금을 피할 수 있는 가능한 기술 업그레이드에 대해 공급업체와 상담한다.
3. 공급망의 가시성 및 통제력을 향상시켜줄 운송 관리 시스템을 조사한다.
4. 신소재를 자사의 제조 공정에 응용할 수 있는 분야에 대해 자세히 알아본다. 이 분야에 대해 교육할 수 있는 전문가들의 도움을 받는다.
5. 제조 현장의 직원들과 협의하여 신소재를 귀사의 제조 공정에 활용하는 경우의 이점에 대한 직원들의 의견을 듣는다.

직무 기술 교육으로 전문 인력을 양성하라

이제는 제조업체들이 숙련된 직원을 충원하는 데 걸리는 시간이 점점 더 오래 걸린다. 이러한 현상은 많은 나라에서 향후 15년 동안 지속될 가능성이 높은 상황이다.
실제로 전 세계가 이러한 문제에 직면해 있으며, 미국에서만 2025년까지 2백만 개의 제조업 직무가 충원되지 않을 것으로 추산하고 있다. 이것은 추후 노동력 부족 상황에 대비하기 위해 기업이 대책 마련을 시작해야 한다는 것을 의미한다. 이러한 문제에 대비할 수 있는 몇 가지 방법은 다음과 같다.

1) 신기술 교육

제조업체들이 경쟁력에 중요한 첨단 기술을 도입함에 따라, 현재 직원들의 직무 기술을 그에 맞게 업그레이드해야 한다. OJT 클래스나 온라인 강좌는 직원들이 첨단 기술에 대해 최신의 직무 기술을 갖출 수 있도록 하는 방법이다.

2) 신규 채용

밀레니엄 세대로도 알려진 기술 인재들을 유치하려면 제조업체들은 이들의 마음을 얻기 위해 장기 기술 전략을 수립하여 홍보해야 한다. 기업들은 또한 지역사회의 대학이나 대형 종합대학교와 제휴하여 STEM(과학, 기술, 엔지니어링 및 수학) 파트너십 및 장학금 제도를 개발함으로써 직무 기술의 격차를 줄일 수도 있다.

3) 품질 우선 문화

제조 현장의 직원들은 생산 공정을 가장 잘 알고 있으며, 이에 따라 제조상의 부품 결함 또는 비효율을 가장 먼저 찾아낼 수 있다. 경영진은 개선 사항 제안을 환영하고 공로를 인정하고 포상하는 문화를 조성해야 한다.

4) 열린 경영

직원들이 스스로를 고용된 일손이 아니라 사업 파트너로 인식할 때 기업의 성과가 극대화된다. 따라서 직원들이 작업자로서 더 우수한 결정을 내리고 회사의 성과를 개선할 수 있도록 수입, 수익, 제조 원가, 현금 흐름, 비용 등 회사의 모든 관련 재무 정보를 직원들에게 제공해야 한다. 또한 회사의 이익이 증가하면 직원들도 그 성장의 대가를 나눌 수 있어야 한다.

1. 지역사회의 대학에서 제공하는 직무 기술 수업을 연구한다.
2. 공급업체와 OJT 직무 기술 수업을 교육하는 것에 대해 협의한다.
3. 자사의 기술 전략을 작성하여 귀사의 커뮤니티나 소셜미디어 채널에 게시한다. 다른 팔로워들을 초대하여 장차 신규 채용 직원이 될 수도 있는 인재들에게 내용을 공유할 수 있도록 한다.
4. 제조 분야 직원들과 매달 업데이트 회의를 개최하여 개선 사항 제안을 요청한다.
5. 열린 경영을 채택한 기업의 사례를 수집/연구한 후에 이 방법이 귀사에도 효과가 있는지 확인한다.

결론 전 세계의 제조업 시장은 불확실성 속에서 급변 하고 있다. 이에 따라 제조업체들은 투자에 소극적인 자세를 보여주고 있다. 이와 같은 시장 상황에서 제조업체들이 경쟁력을 유지하려면 성장에 필수적인 전략적 투자를 수행해야 한다.

제조업체들은 4차 산업혁명의 흐름에서 생존 뿐 아니라 성장을 위해 데이터를 관리하고 개발하는 방법, 공급망 및 회사를 더욱 효율적으로 운영하는 방법, 디지털화를 본격 추진하는 방법, 분석에 능한 기술 인재를 확보하는 방법을 습득해야 한다.

자료 제공: 파카하니핀 코리아(www.parker.com)