최근 자동차 업체들에 있어 가장 큰 해결과제 중 하나는 바로 ‘원가 절감’과 ‘친환경’이라고 할 수 있다. 원가 절감을 통해 제품 경쟁력을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 투자비가 줄어드는 등 다양한 이점이 생기는 것이 그 이유다.
따라서 세계 자동차산업의 경쟁 양상은 혁신 경쟁에서 원가 경쟁으로 변화되고 있는 추세며, 이 때문에 자동차산업에 적용되는 자동화기술도 이 같은 고객 요구에 발맞춰 변화하고 있다. 이에 FA저널은 최근 자동화산업에 적용되고 있는 실제 자동화기술 적용사례를 소개함으로써 자동차산업에서의 최신 제조기술 변화 및 동향에 대해 알아보고자 한다.


전 세계적으로 미국 및 유럽, 일본 등 선진국은 물론 중국 및 인도 등 신흥 경제국 역시 경제 성장이 둔화되고 있는 지금의 시장 여건과 차츰 다양화되고 있는 수요 변화 속에서 자동차산업 역시 이 같은 시대적 흐름에 맞물려 변화를 준비하고 있다.

특히, 성장은 둔화되는 반면 시장 요구는 다변화되고 있는 최근의 수요 변화에 발맞춰 글로벌 완성차 메이커들은 원가 절감 및 친환경 기술 등을 통해 경쟁력을 높이고 있으며, 실제로 이를 실현할 수 있는 방향으로 자동차 제조기술의 패러다임을 바꿔나가고 있다.

미래 자동차산업의 키워드는 ‘원가 절감’ 및 ‘친환경’
‘차동차산업의 미래 기술’이라는 주제로 최근에 발표된 다양한 산업보고서를 살펴보면, 미래 자동차산업의 새로운 트렌드는 전기차와 하이브리드카, 커넥티드카, 경량화, 자율주행 자동차, 안전성 강화, 연비 절감 등으로 표현됨을 확인할 수 있다. 그리고 이 같은 트렌드는 ‘원가 절감’과 ‘친환경’이라는 키워드가 배경에 깔려 있음을 확인할 수 있다.


우선, ‘원가 절감’이라는 키워드로 수요 다변화라는 도전과제에 능동적으로 대처하기 위해 세계적인 자동차 메이커들은 기존 ‘플랫폼 공유’ 전략에서 ‘모듈 단위 설계’로 전략을 바꿔나가고 있다. 그동안은 플랫폼을 공유함으로써 각 차종에 대한 개발 비용과 개발시간을 줄이면서 원가 절감을 실현해 왔으나, 이 경우 시장 요구 다변화라는 과제에는 탄력적으로 대응하지 못했기에 이제는 부품을 공용화하고 적용 범위를 모두 세그먼트로 확대시킴으로써 원가 절감 효과를 극대화시키는 전략을 진행 중이다.

한편, ‘친환경’이라는 키워드를 통한 도전과제에 대응하기 위해 글로벌 자동차 메이커들은 친환경 기술 적용을 서두르고 있는 모습이다. 이를 위해 기술적으로는 한층 경량화된 부품 및 재료를 적용함으로써 차량 연비를 낮추기 위한 기술개발이 한창 진행 중이며, 이와 더불어 전기를 이용해 구동 가능한 전기자동차 상용화를 위한 기술개발도 세계 각국의 정부 지원을 통해 계속되고 있다.

이와 더불어 자동주행 자동차 역시 새로운 이슈로 부각되고 있으며, 이를 위해 자동차산업에도 전기, 전자, 반도체, 통신 등 다양한 산업의 기술이 적용되기 시작하면서 이를 주도할 수 있는 자동차 부품회사들의 역할이 커지고 있는 것이 최근 자동차 산업의 새로운 트렌드 중 하나다.

한편, FA저널은 이 같은 최근 자동차산업의 자동화 기술 변화에 주목해 10월호 기획특집으로, 세계적인 자동차 메이커의 자동차 생산라인에 적용되고 있는 실제 자동화 기술 활용사례를 모아봤다. 여기에 소개된 사례를 통해 실제 자동차 생산라인에서 어떤 식으로 원가를 절감하고 작업 속도를 향상시키며 생산성을 높여나가고 있는지 확인할 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 판단된다.


Special Column
자동차 플랜트 최적화 위한 4가지 필수요건, ‘인력 및 프로세스, 장비와 세이프티’
“4대 영역 개선 통해 효율성 개선 및 생산성 향상, 다운타임 최소화 실현해야”

급격하게 변화하는 오늘날의 자동차 제조업계에서 비효율성 또는 불필요한 다운타임은 치명적인 문제다. 시시각각 빠르게 자동차가 생산되는 산업에서 제조 프로세스에 걸리는 시간을 단 몇 초만 절감해도 자동차 제조업체는 하루 1~2대의 자동차를 추가로 생산할 수 있다. 특히, 생산 할당량이 높고 자동차 1대당 수익이 중요한 비중을 차지하는 자동차 제조업체 입장에서는 이러한 개선으로 진정한 차별화를 만들어 낼 수 있다.

하지만 업계의 요구사항은 생산 최적화를 더욱 어렵게 한다. 그 이유로 우선 자동차 수요가 지속적으로 급증하고 있는 것을 들 수 있다. IHS 오토모티브(IHS Automotive)는 2014년 전 세계 자동차 판매량이 8,500만대를 상회할 것으로 추산한 바 있다. 이는 15년 연속 판매량이 증가한 셈으로, 주요 시장 및 신흥 시장에서의 판매량 재증가에 힘입은 결과다.

크레딧 위크(Credit Week) 보고서 ‘The Global Auto Industry Shifts Its Focus To Overseas and Emerging Markets’에 따르면, 자동차 산업 사상 최초로 2010년에 전 세계 경차 판매량의 절반 이상이 신흥 시장에서 판매됐음을 확인할 수 있다.

이처럼 시장 확대 및 수요가 늘어나고 있음에도 불구하고, 여전히 생산현장에서 해결해야 할 여러 가지 문제점은 존재한다. 대부분의 자동차 플랜트가 다양한 제품과 모델의 자동차를 생산하고 있으며, 새로운 고객의 요구사항에 대응하기 위해 자동차 리프레시도 발생한다. 이에 결국 플랜트 관리자는 딜레마에 빠질 수밖에 없다. 생산이 지속돼야 플랜트에서 이전보다 훨씬 많은 자동차가 생산될 수 있긴 해도, 이전보다 변경이 빈번하게 발생하고 복잡성이 점점 가중되고 있기 때문이다.

이 같은 상황에서 다음 4가지 핵심영역에서 도전과제를 통해 플랜트 생산성과 업타임 모두를 지속적으로 개선할 수 있는 기회를 발견할 수 있다.

Keyword - 인력
신규 플랜트나 자동차 론칭시에는 작업자 준비가 필수적인 요소가 된다. 사용하게 될 장비와 도구, 절차 및 프로세스에 대해 알아둬야 할 지식을 미리 숙지하도록 함으로써 작업자 역량을 강화하는 것이 매우 중요하다. 신규 시설 론칭시 기본 기술 목표를 설정하고, 이러한 기술이 신규 자동차 론칭에 어떠한 효과를 미치는가를 평가해 보면 훈련 프로그램이 특정 목표에 대해 효과가 있을 수 있다.
또한, 직원의 생산성을 극대화할 수 있도록 고급 정보를 제공할 신기술 적용을 고려해야 한다. 알람 및 호출은 작업자에게 무엇인가가 잘못됐음을 경고할 수 있지만, 문제가 발생한 부분이 어디며, 어떻게 해결해야 하는지 알려주지는 않는다.
최신 정보 시스템은 고해상도 디스플레이 보드나 작업자의 스마트폰으로 역할 및 위치 기반 콘텍스트를 통해 상세하게 진단 정보를 전달할 수 있으므로 더욱 신속하게 조치를 취할 수 있다. 또한, 대부분 지원 기술자 및 서비스 제공업체가 플랜트 시스템 및 장비 세이프티와 보안을 원격으로 모니터링할 수 있으므로 더 이상 현장에 24시간 365일 상주해야 할 필요가 없다.

Keyword - 프로세스
생산현장 측면에서 볼 때, 유연한 수요 주도형 제조 모델이란 생산 일정이 일 단위로 달라지는 것이 아니라, 분 단위로 달라짐을 의미한다.
비즈니스 측면에서 볼 때, 데이터는 수십개 또는 수백개의 시스템에서 수집, 분석 및 공유되고 다양한 수준으로 보고된다. 따라서 더욱 포괄적이며 효율적으로 운영하기 위해 서로 다른 프로세스와 데이터를 병합하는 것이 어려울 수 있다.
해결 방법 중 하나는 MPC(Model Predictive Control) 기술이다. 이 기술은 현재 및 예측되는 운영 데이터를 원하는 결과에 비교해 새로운 제어 목표를 제공한다. 이렇게 하면 프로세스 일관성과 부품 품질을 개선할 뿐 아니라, 프로세스 가변성과 비효율성을 최소화할 수 있다.
유연하고 확장성이 뛰어난 MES(Manufacturing Execution Systems) 역시 생산현장 생산 시스템과 ERP(Enterprise Resource Planning) 시스템을 통합해 다양한 시설 전체에 걸쳐 제조를 최적화할 수 있다.

Keyword - 장비
장비는 자동차 제조업체의 가장 큰 자산 투자다. 하지만 장비 개선을 위해 많은 지출이 필요해서는 안 된다. 자동차 제조업체는 간단한 작업(예를 들어, 컴포넌트 마이그레이션)으로 적절한 수준의 아키텍처의 특징 및 기능적 이점을 활용하고 성능을 향상할 수 있다.
진단기능을 개선하면 장비 다운타임을 최소화할 수 있고 생산에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 내장된 고급 진단기술을 통해 작업자는 더욱 신속하게 문제를 발견하고, 수리가 필요한 위치를 파악할 수 있다. 또한, 이러한 진단기술은 예방 진단을 지원하므로, 잠재적인 문제가 다운타임 이벤트를 초래하기 전에 파악하고 계획된 유지보수 다운타임 내에 문제를 수정할 수 있다.

Keyword - 세이프티
세이프티는 자동차 제조업체의 노동력, 장비 및 프로세스와 불가분의 관계다. 따라서 세이프티를 조망할 때, 운영에 있어 개별적이고 추가적인 요소가 아닌 모든 측면에서 전체론적으로 접근해야 한다.
전체론적인 접근 방식은 ‘문화(행동적), 준수(절차적) 및 자산(기술적)’이라는 3가지 주요 영역에서 세이프티를 다뤄야 한다는 것이다. 전체론적으로 세이프티를 적용하는 상위 제조업체는 중급 제조업체에 비해 상해율을 크게 낮출 뿐만 아니라, 종합장비효율(OEE)을 높이고 계획하지 않은 다운타임을 줄일 수 있다. 이를 통해 세이프티가 생산성에 있어서 한낱 장애물이라는 인식이 사실이 아님을 증명할 수 있다.
자산 영역에서 신기술은 생산라인에서 문제가 발생할 때마다 장비를 정지하는 것이 아니라, 세이프티 도어가 열려 있는 상태에도 장비가 지정된 안전 속도로 지속적으로 동작할 수 있도록 한다. 세이프티 및 제어 시스템이 동시에 동작할 수 있도록 하는 통합 세이프티 컨트롤러는 장비 진단을 개선하고 다운타임을 감소하는 데에 도움이 된다.

성공 위한 순조로운 전진
자동차 제조업체는 생산 비용 최소화와 효율성 향상에 대한 필요가 지속되는 동안 도전과제가 증가하고 진화해 나간다는 사실을 예측할 수 있다. 세이프티에 대한 전체론적인 접근을 시도하는 동시에 작업자, 프로세스 및 장비를 지속적으로 개선하면 다가올 미래에 대비할 수 있을 것으로 기대된다.

토드 몽퍼스(Todd Montpas)
로크웰오토메이션 자동차 및 타이어 마켓 개발 매니저

FA Journal 김 미 선 기자 (fa@infothe.com)

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