오늘날의 디지털 네이티브(digital native) 세대에게, 그들이 구매하는 제품을 개별화할 수 있다는 점은 날이 갈수록 당연한 것으로 기대되고 있다. 이러한 제품의 제조사들은 여기에 발맞추기 위해 효율적이고 수익성이 높으면서도 동시에 고도로 유연한 제조 시스템을 필요로 한다. 이것은 공장 기반구조에 전혀 새로운 수요의 집합을 도입한다.
대량 생산 제품의 맞춤화를 위해 이용 가능한 옵션의 종류는 지속적으로 증가하고 있다. 이것은 더 이상 아침 식사용 시리얼과 자동차 그리고 사진 앨범과 같은 단골 손님들로만 제한되지 않는다. 특히 디지털 네이티브 중 더 어린 세대 사이에서는, 그들의 개별화된 취향과 선호도에 맞추기 위해 모든 온라인 구매를 미세 조정하고자 하는 욕구가 점증하고 있다. “개별화의 시대는 이제 막 시작된 것입니다.” B&R 메카트로닉 기술 부장 Robert Kickinger는 이렇게 선언한다.
배치 사이즈 1(batch size one)에서의 수익성 높은 생산
실제로 배치 사이즈 1 생산은 새삼스러운 것은 아니다. 사실상 이것은 많은 생산 업계의 표준적인 관행이다. “그러나 새로운 것은 대량 생산 조건 하에서 맞춤화된 제품을 만든다는 생각입니다.” Kickinger는 확언한다. 지금까지 이것은 경제적으로 타당한 방식으로 구현하기 어려운 것으로 입증되어 왔다. 그 이유는 어떻게 해서든 시스템 유연성을 증가시키려면 일반적으로 전반적 기기 효율성(overall equipment effectiveness: OEE)의 하락이 수반되기 때문이다. “그러한 일이 일어나면 개별화는 더 이상 수익성이 없습니다.”
그러므로 대량 맞춤화의 목표는 OEE의 세 가지 요소, 즉 가용성, 성능 및 품질을 대량 생산에서 달성될 수 있는 것과 일치하는 수준으로 유지하는 것이다. 그 밖에도 제조사들은 신규 제품과 개선 제품에 대해 그들의 투자 수익률(return on investment: ROI)을 극대화하고 출시 기간(time to market: TTM)을 최소화하는 것을 추구한다. “이것은 경제적 관점에서 대량 맞춤화로 하여금 타당성을 갖추도록 하는 유일한 방법입니다.”
지금까지 유연성을 갖춘 제조 시스템의 개발은 지루한 프로세스였다. “많은 경우에 시스템이 실제로 가동되기 전에는 문제점을 발견할 수 없었습니다.” 이 메카트로닉스 전문가는 이렇게 설명한다. 당시에 기계 설계가 근본적으로 변경되면 출시 기간이 수개월까지 지연될 수 있었다. “이러한 경우에는 비용 부담이 매우 높을 수 있습니다.” 전체적으로 혹은 개별 컴포넌트로서 시스템을 미리 시뮬레이션하고 시험할 수 있다면 출시 기간은 많은 경우에 극적으로 단축될 수 있다.
신속한 변경
일단 시스템이 운전되면, 가용성이 결정적 요인이 되고 변경 시간은 중요한 역할을 하게 된다. “우리가 미래에 예상하는 종류의 개별화된 대량 생산은 온라인 주문의 준실시간(near real-time) 프로세싱에 의해 특징지어질 것입니다.” Kickinger는 설명한다. 자동차로부터 인쇄 제품에 이르기까지 고객이 온라인으로 주문하는 제품의 특징을 정의함으로써 오늘날의 고객들은 이미 생산 프로세스에서 고도로 자동화된 역할을 담당하고 있다. “이것은 머지 않아 훨씬 더 넓은 범위의 제품들에 대한 표준적 접근 방식이 될 것입니다.” 그는 계속해서 말한다. 시스템 가용성과 수익성을 보장하기 위해, 변경 시간은 최소한으로 유지되거나 전적으로 제거되어야 할 것이다.
그러나 점점 더 맞춤화되고 있는 것은 단지 제품 자체만은 아니다. 제품의 포장 방법에 대해서도 같은 경향이 일어나고 있다. 예를 들어 세 가지 상이한 음료수를 생산하는 병입(甁入) 라인은 또한 라인을 가능한 6병 포장 배열로 조합할 수 있어야 한다. “이것은 전통적인 생산 라인에서는 아예 불가능한 일입니다.” Kickinger는 말한다. 지속적인 변경은 생산성을 떨어뜨릴 것이다. “필요한 것은 실시간으로 최고 속도에서 제품 흐름의 유연한 통합을 허용하는 솔루션입니다.”
실시간 불합격 처리
높은 품질의 유지를 보장하기 위해, 생산 라인은 반드시 생산 프로세스에 지장을 주지 않으면서 실시간으로 결함 제품이나 불합격품에 대응할 수 있어야 한다. “결함이 있는 제품은 최고 생산 속도를 유지하면서 현장에서 제거될 수 있어야 합니다.” Kickinger는 말한다. 만약 결함이 있는 품목이 품질 검사 직후에 즉각적으로 분리되지 않고 대신에 라인을 따라 지속적으로 흘러가도록 허용된다면, 궁극적으로 제품의 전체 패키지를 모두 폐기해야 하게 될 것이다.
그러나 꼭 제품만 결함이 있을 수 있는 것은 아니다. 예를 들어서 병입 라인에서 밸브 한 개가 작동을 중단한다면, 전체적으로 프로세스가 지속적으로 중단되지 않는 상태에서, 자동화 시스템은 그 스테이션에 더 이상 병을 보내지 않음으로써 지능적으로 대응해야 할 것이다. Kickinger는 그러한 시나리오에 대해 전통적으로 두 가지 옵션이 존재한다고 설명한다. “한 방법은 프로세스가 계속 진행되도록 허용하고 고장 난 밸브에 의해 영향을 받은 모든 제품을 폐기하는 것이고, 다른 방법은 생산을 전체적으로 중단하는 것입니다.” 경제적 관점에서 어느 쪽 대안도 특히 매력적이라고 말할 수는 없다.
확장성과 투자 수익률(ROI)
대부분의 경우에, 종래의 제조 시스템은 용이하게 확장되지 않는다. 생산량을 증가시키기 위해서는 두 번째 생산 라인을 추가하거나 기존 라인을 보다 큰 라인으로 교체할 필요가 있다. 이들 옵션은 모두 현저한 투자를 필요로 하고 귀중한 생산 현장 면적을 잡아먹는다. “그러나 반드시 그러한 방법을 취할 필요는 없습니다.” Kickinger는 장담한다.
타이밍에 유연성이 결여된 프로세스에서는 가장 속도가 늦은 스테이션에 의해 최대 출력 속도가 결정된다. 생산량을 증가시키려면, 자동화 솔루션은 처리 주기의 보다 동적인 타이밍을 가능하게 할 필요가 있다. 만약 보다 느린 처리 단계를 복수의 스테이션에서 병렬로 수행할 수 있다면, 기계 점유 면적을 비례적으로 증가시키지 않고도 생산성을 여러 배로 높일 수 있다. 그러한 접근방식은 제품 흐름을 분리시킨 다음 생산 라인의 하류에서 다시 통합할 수 있는 능력을 기반으로 한다.
만약 생산 라인이 현장에서 스테이션을 추가하거나 제거하는 것까지 허용한다면, 이것은 변화하는 수요에 대해 용량을 조정할 수 있는 추가적인 가능성까지도 열리게 된다. “생산자의 생산 요건에 적응되는 제조 기술이 있다면 그것은 다름 아닌 생산자가 대출 은행에 제시할 수 있는 ROI가 될 것입니다.” Kickinger는 말한다.
경쟁력을 갖춘 장점
ROI, OEE 및 TTM은 모든 제조 운영의 기반이 되는 주요 경제 요인이다. 이러한 환경에서 기계 제조자와 조작자는 모두 보다 더 높은 생산 유연성이라는 도전에 반드시 대응해야 한다. “이 문제를 심각하게 받아들이지 않는다면 당신은 머지 않아 경쟁에서 불리한 위치에 놓여있다는 것을 알게 될 것입니다.” Kickinger는 경고한다. 대량 맞춤화 제품은 종래의 그렇지 않은 유사한 제품보다 더 높은 마진을 달성한다는 것이 입증되었다. 그러나 성공적인 구현은 공장 기반구조의 핵심적 발전과 운명을 같이 한다.
