제조란 무엇인가?
제조란 원자재 또는 구성요소를 완제품으로 변환하는 프로세스를 말합니다. 세계 경제에서 중요한 부분을 차지하는 분야로, 세계 무역에 연간 수조 달러를 기여하고, 수백만 개의 일자리를 창출하죠. 석기 시대의 단순한 작업에서 기원한 제조는 혁신과 기술을 기반으로 한 분야로 탈바꿈했습니다. 신석기 시대의 단순했던 도구 제조 과정은 오늘날 자동화 프로세스, 상시 연결 장비, 풍부한 데이터를 기반으로 한 제조 기능 등을 갖춘 정교한 스마트 공장으로 발전했습니다.
제조 소프트웨어란 무엇인가?
최근 몇 년간 높아진 고객의 기대치를 기반으로, 보다 역동적인 수요 전환이 일어나고, 맞춤형 주문이 증가했습니다. 그 결과 제조업체는 기존 공장을 자동화하고 올바른 결정을 내리기 위해 컴퓨팅 성능 및 제조 소프트웨어의 발전에 의존하게 됐습니다.
제조 소프트웨어는 제조 프로세스 전반의 정보와 프로세스를 관리합니다. 클라우드 기반 제조 ERP 소프트웨어는 생산 현장 전반의 데이터를 통합하고, 이를 재무, 엔지니어링, 운영을 담당하는 다른 부서 시스템에서도 사용할 수 있게 지원합니다. ERP 소프트웨어와 공급망 관리(SCM) 소프트웨어를 통합한 클라우드 기반 제조 소프트웨어 시스템은 4차 산업혁명 이니셔티브에서 핵심적인 역할을 수행할 수 있습니다. 제조업체가 여러 공장 전반에서 적합한 재료 및 리소스를 사용하여 보다 체계적으로 제품을 제조할 수 있게 하고, 낭비를 없애 결과적으로 고품질 제품, 향상된 효율성 및 마진 개선을 달성할 수 있게 지원하죠.
제조 소프트웨어에는 어떤 종류가 있는가?
제조 일정 관리 소프트웨어는 노무 자원, 자재, 장비의 상태를 고려하여 상세 생산 일정을 생성합니다. 이 소프트웨어는 자재 소요량 계획(MRP) 또는 적시 재조(JIT) 계획 및 재고 관리 시스템을 사용하여 모든 공급 제약 조건을 고려한 후에도 세부적인 수요 요구 사항이 충족될 수 있게 합니다.
제조 실행 시스템(MES) 소프트웨어는 원자재를 완제품으로 변환하는 물리적 프로세스의 실행을 관리하기 위해 작업 주문을 이행하고, 제품 라인 또는 여러 현장 전반의 생산 효율성 및 품질 관리 데이터를 모니터링합니다.
제조 공장 유지 관리 소프트웨어는 자산, 특히 생산 라인 장비의 신뢰성과 가동 시간을 극대화하여 지속적인 생산 산출을 보장하는 데 필수적인 역할을 합니다. 이 소프트웨어를 자산 모니터링 및 디지털 트윈을 위한 혁신 기술(예: 사물인터넷(IoT) 센서)과 결합하면, 가동 중단을 예측하는 예지 정비가 가능하고, 인건비 및 예비 부품 비용 절감에 최적화된 유지 관리 프로그램을 운영할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 불필요한 가동 중단 및 값비싼 유지 관리비를 초래할 수 있는 구식의 제조용 예방 유지 보수 소프트웨어를 대체할 수 있습니다.
제품 수명 주기 관리(PLM) 소프트웨어와 같은 기타 유형의 소프트웨어 시스템을 제조 소프트웨어와 연결해 여러 공장 전체에서 적합한 자재 및 자원을 사용한 체계적인 제품 설계가 이루어지도록 할 수 있습니다. 이를 통해 양질의 제품을 대량으로 생산함으로써 수익률도 개선할 수 있습니다.
제조의 역사 훑어보기
제조의 기원은 식재료를 갈고, 직물을 염색하거나 엮고, 술을 발효 및 증류하기 위한 기본적인 도구가 처음 만들어졌던 신석기 시대까지 거슬러 올라갑니다. 개발의 다음 단계를 연 건 고대 그리스인들과 로마인들로, 이들은 최초의 기계를 구성한 나사, 도르래, 레버를 발명한 것으로 알려져 있습니다. 이 시기 제조 작업은 숙련된 장인들이 도맡았는데, 이들은 자신이 보유한 기술과 특권을 유지하기 위해 후에 길드를 형성했습니다.
18세기 후반 영국에서 공장 시스템이 도입되면서 1차 산업 혁명이 시작되었고, 당시 섬유 산업은 수동 생산 방식에서 증기기관이 구동하는 기계 생산 방식으로 전환되었습니다. 다음 산업 혁명은 약 1세기 후에 발생했는데, 철도 운송, 전신 통신, 전기 보급이 특징적입니다. 이 시기의 주목할만한 발명품에는 백열전구와 자동차가 있습니다. 20세기 초에는 Ford Motor Company가 조립 라인에 특수 기계 및 기구를 도입하여 대량 생산을 대중화했습니다.
제조와 사물인터넷
사물인터넷(IoT)이 어떻게 스마트 제조를 가능하게 하는지 확인해 보세요.1947년에 발명된 트랜지스터는 디지털 컴퓨터의 시대를 열었습니다. 이로 인해 운송 및 통신 기술(무선 통신 등)이 발전했고, 이는 3차 산업 혁명의 서막을 열었습니다. 린 생산(또는 적시 생산)은 1930년대에 Toyota가 개발했지만, 일본산 자동차가 상당한 시장 점유율을 확보하게 된 1970년대에 와서야 널리 쓰이게 되었습니다. 이 생산 방식의 목적은 공장 내 처리 시간 및 재고 수준, 공급자 응답 시간을 줄이는 것입니다.
오늘날 우리는 스마트 기술을 활용한 전통적인 제조 기술의 자동화를 특징으로 하는 4차 산업혁명(또는 Industry 4.0)을 경험하고 있습니다. 이 스마트 기술에는 사물인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅, 로보틱스, 인공지능, 머신러닝, 자연어 처리가 포함됩니다. 개별 작업자가 실시간 데이터 및 분석 도구를 직접 사용할 수 있게 되면서, 분산형 의사결정이 가능해졌는데 이게 바로 4차 산업혁명의 주요 원리로 작용하고 있죠.
제조 기술 유형
제조 유형을 분류하는 한 가지 방식은 고객의 수요를 충족하는 데 사용되는 기술을 고려하는 것입니다.
비축 생산(MTS)
비축 생산(MTS)은 예측 수요를 기반으로 생산된 제품을 쇼룸 또는 창고에 재고로 보유하는 전통적인 생산 기법입니다. 수요 예측은 과거 판매 데이터, 현재 경제 상황, 거시 경제 추세를 기반으로 이루어집니다.
생산 일정이 예측이 가능해져 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 규모의 경제가 가능하기 때문에 생산 비용을 절감할 수 있다는 점이 장점입니다. 보통 재고가 남아있기 때문에 고객이 완제품 받게 되는 시간도 훨씬 더 빨라지죠. 비축 생산의 단점은 잉여 재고 또는 재고 부족이 발생할 가능성이 높다는 것입니다. 날씨, 경제, 지정학적 사건 등 외부 요인이 정확한 수요 예측을 어렵게 만드는 원인이 되기도 합니다.
주문 생산(MTO)
MTO는 고객의 세부 주문에 따라 제품이 맞춤 제작되고, 주문이 접수된 후에야 비로소 생산이 시작되는 생산 기법입니다. 항공 우주, 건설, 첨단 기술 등 전문 산업 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 수주 후 설계(ETO)라고도 불리는 이 제조 유형의 하위 개념은 사전에 상당한 양의 엔지니어링 설계 작업이 필요한 제품에 적용됩니다.
MTO 방식의 주요 이점은 할인 판매 또는 폐기해야 하는 초과 재고가 발생하지 않는다는 것입니다. 수락된 각 주문이 이행되고, 고객은 자신이 요청한 세부 내용이 반영된 제품을 받습니다. 이 방식의 단점은 고객이 완제품을 받기까지 오랜 시간이 걸린다는 것, 제조업체가 원자재 공급 변동에 노출될 수 있다는 것 등이 있으며 특히 두 번째 사례의 경우 안전 재고의 수준을 높일 필요가 있다는 점을 시사합니다. 불균등한 수요가 생산 중단으로 이어져 많은 비용을 유발하는 경우도 있는데, 공장의 경우 생산 라인 사용률이 높아야 수익을 낼 수 있기 때문이죠.
조립 생산(MTA) 또는 주문 조립
조립 생산은 예측된 수요를 기반으로 부품 또는 하위 부품을 생산한다는 점에서 MTS와 MTO의 하이브리드 버전이라고 할 수 있습니다. 최종 제품의 조립은 고객의 주문을 수주해야만 시작되죠. 제품의 최종 구성은 최종 조립 중에만 수행되기 때문에 고객은 제조업체에 맞춤 주문을 의뢰할 수 있습니다. 완제품이 고객에게 전달되는 속도 역시 MTO 기법에 비해 훨씬 빨라지죠. 그러나 고객의 주문이 없을 때는 제조업체가 상당한 양의 부품 재고를 보관해야 한다는 단점이 있습니다.
제조 프로세스 유형
제조 유형을 분류하는 또 다른 방식은 생산 방식 및 생산된 완제품의 유형을 고려하는 것입니다.
조립 제조
조립 제조에는 손쉽게 식별 및 항목화할 수 있는 품목(예: PC 및 가전제품)의 생산이 포함됩니다. 자재명세서(BOM)는 특정 완제품을 구성하는 부품 및 원자재를 정의하는 데 사용됩니다. 일반적으로 생산은 조립 라인에서 수행됩니다. 조립 라인에서는 생산 일정에 맞춰 필요한 수량의 제품을 생산하기 위해 개별 품목들이 복제되죠. 동일한 조립 라인을 사용해 다양한 제품을 생산해야 하는 경우 설계의 변경 및 설정이 복잡해질 수 있습니다.
공정 제조
공정 제조는 제품 생산 방식 측면에서 조립 제조와 구분됩니다. 공정 제조에서는 원자재 및 재료가 조리법 및 화학식을 통해 화학 및 물리적 변화를 거쳐 완제품으로 완성됩니다. 완제품은 보통 대량 생산되지만, 고객이 소비할 수 있도록 더 작은 개별 단위로 나뉠 수도 있습니다.
공정 제조는 배치(batch) 공정 제조와 연속 공정 제조, 두 가지 방식으로 구분할 수 있습니다. 배치 공정 제조는 제품을 표준 런 또는 로트 크기로 생산하는 공정을 포함하며, 어느 공정으로 생산할지는 용기 크기, 라인 레이트 또는 표준 런 길이에 의해 결정됩니다. 이 방식은 식음료 산업에서 가장 흔히 사용됩니다. 대조적으로 연속 공정 제조는 연중무휴로 24시간 운영되는 방식이며, 각 가동 중단 사이의 기간이 매우 깁니다. 석유 및 가스 산업에서 주로 사용됩니다.
혼합 모드 제조
변화하는 고객의 기대에 부응하기 위해 조립 제조와 공정 제조를 모두 사용하는 업계도 있습니다. 소비재 산업이 그 예죠. 이 산업은 제품을 개별 단위로 포장하기 전에 배치 혼합 프로세스를 사용하여 일부 제품을 생산합니다. 제조 실행 시스템(MES) 애플리케이션을 사용해 하나의 생산 라인에서 프로세스를 실행해야 하는 제조업체의 경우 이 방식의 도입이 어려울 수 있습니다.
솔루션 개요 읽어보기: CPG 산업을 위한 Oracle Mixed-Mode Manufacturing Cloud(PDF)
개별 생산
개별 생산 방식은 소규모의 맞춤형 제품 제조를 위한 것으로 MTO 또는 MTS 방식으로 생산될 수 있습니다. 공정 내 각 단계마다 고유한 설정과 순서를 지정해야 하기 때문에, 조립 라인이 아닌 특별한 생산 공간이 사용됩니다. 다양한 산업용 기계, 항공기 또는 첨단 장비 제조업체를 위해 맞춤형 부품을 만드는 기계 공장을 예로 들 수 있죠.
솔루션 개요 읽어보기: Oracle Project-Driven Supply Chain in the Cloud(PDF)
반복 제조
일부 산업에서는 최소한의 설정 또는 전환 시간을 유지하며 지속적으로 제품을 생산해야 합니다(예: 자동차 및 내구성 소비재 산업). 반복적인 제조에서는 동일한 제품 또는 제품군의 제조를 위해 전용 조립 라인 또는 제조 셀이 마련됩니다. 생산은 연중무휴로 24시간 내내 진행되며, WIP 자재도 임시 저장 공간으로 옮겨지지 않습니다.
스마트 제조 및 스마트 공장
스마트 제조는 보다 스마트한 장비, 시설, 제품, 데이터, 프로세스를 조합해 산업 관행을 현대화하려는 노력을 총칭합니다. 이 용어는 4차 산업혁명 및 스마트 공장과 같은 맥락에서 회자됩니다.
스마트 공장은 새로운 산업 제조 기술을 활용하여 인적 개입을 최소화하는 생산 환경을 조성합니다. 장애가 발생하기 전에 센서가 장비 문제를 감지하여 비용이 많이 드는 가동 중지를 예방하죠. 흔히 3D 프린팅으로 알려진 적층 가공은 복잡한 모양의 부품을 맞춤 생산하고, 신속하게 프로토타이핑하고, 대량 생산할 수 있게 해줍니다. 물리적 객체의 디지털 표현인 디지털 트윈은 상응하는 물리적 객체로부터 늘 최신 데이터를 제공받습니다. 덕분에 더욱 빠른 설계 프로토타이핑 및 장비 성능에 대한 지속적인 모니터링이 가능해지죠.
센서 실행에 사용되는 로컬 프로그램에서부터 여러 생산 라인 전반의 자원을 모니터링 및 조정하는 제조 실행 시스템에 이르기까지 이 기술들은 모두 애플리케이션 소프트웨어를 필요로 합니다. 전사적 자원 관리 및 기타 공급망 관리 소프트웨어의 통합으로, 여러 공장 전체에서 적합한 자재 및 자원을 사용해 제품이 체계적으로 설계되도록 할 수 있습니다. 그 결과 제품의 품질과 수익 마진이 개선됩니다.
미래의 제조는 어떤 모습일까요?
제조는 앞으로도 원자재를 완제품으로 변환하기 위한 주요 수단으로 활용될 것입니다. 현재 GDP의 대부분을 농업 및 기타 산업에 의존하는 국가의 경우, 산업 의제를 발전시키고 고용을 늘리기 위해 제조업을 발전 및 활용할 것입니다. 기술 기업 및 제조업체들은 스마트 제조의 약속을 이행하고, 4차 산업혁명 이후의 미래를 구상하기 위해 컴퓨팅 및 소프트웨어의 발전을 지속적으로 추진해나갈 것입니다.