소비자와 세상에 유익한 제조업 컨버전스
- 제조 업체는 생산 속도를 높이라는 압력을 점점 더 많이 받고 있다.
- 설계와 제조의 융합, 즉 컨버전스는 기업이 소비자의 요구에 부응하는 가장 좋은 방법이다.
- 이러한 컨버전스도 제조업의 디지털 트랜스포메이션 과정에서 당연히 거쳐야 하는 단계다.
- 제너레이티브 디자인이 설계-제조의 간극을 좁히는 데 도움이 된다.
지난 20세기에 헨리 포드(Henry Ford)가 도입한 조립 라인은 제조업에서 대량 생산을 가능케 하는 획기적인 발상이었다. 이때 만들어진 직선 모양의 조립 라인이 잘 작동하기는 했지만, 오늘날의 세상은 새롭고 기발한 것을 요구한다. 바로 컨버전스(convergence)다.
컨버전스는 설계 및 제조 프로세스, 데이터, 기술을 융합하여 다양한 분야에 걸친 워크플로우를 조정한다. 더 가변적이고 유동적인 프로세스를 창출하여 순차적인 단계별 모델을 대체할 수 있다. 또한 증가하는 소비자의 요구에 기업이 맞대응할 수 있고, 애자일 워크플로우를 통하여 혁신을 가속화하도록 돕기도 한다.
오늘날의 기업은 제품을 설계할 때 반드시 제조 프로세스를 고려해야 할 뿐만 아니라, 필요한 툴을 적소에 준비해 두어야 한다. 사물인터넷(IoT)으로 연계 산업이 생기고 컨버전스의 기초를 마련했다. 디지털 기술 및 직원 업스킬링(upskilled workforce)도 이 새로운 애자일 설계 및 제조 시대에 중요한 역할을 할 것이다.
제조업 컨버전스란?
여러 분야에 걸친 프로세스를 융합하는 것은 설계와 제조의 교차점이라고 할 수 있다. 서로 연관성이 없는 기술의 디지털 합류를 통해, 초기 설계 단계에서 실제 생산에 이르기까지 설계자, 엔지니어, 제조업체, 기계공이 함께 일할 수 있도록 한다.
컨버전스는 사일로 효과(Silo Effect, 다른 조직과의 교류 제한)를 해소하고, 상호 정보 교환이 가능한 데이터 포인트를 생성하는 툴과 기술이 연결된 생태계를 만들어낸다. 이러한 생태계가 협업 워크플로우를 발전시킨다. 컨버전스는 대량 생산을 지원하면서 맞춤형 생산을 가능케 한다. 그 외에도 컨버전스에는 다음과 같은 이점이 있다.
- 시장 변화 및 소비자 요구에 더 빠르게 대응하는 민첩성
- 생산 속도가 빨라지고 오류가 적게 발생하도록 하는 간결한 워크플로우
- 팀 사이에 원활한 커뮤니케이션과 협업
- 더 많은 혁신의 기회
- 자동화되고 더 오래 지속가능한 프로세스
제조업 컨버전스는 실제 현장에서 어떠한 모습인가? 이는 엔지니어와 제조업 종사자가 클라우드 내 공통적인 데이터 환경에서 함께 일하는 모습으로 나타날 수 있다. 또는 여러 팀이 협력하여 기능 및 성능 요건을 정의하는 제너레이티브 디자인 프로세스(generative-design process)가 될 수 있다. 이 프로세스는 클라우드 컴퓨팅 성능을 활용하여 문제에 대한 최고의 기하학적 해법을 찾아낸다.
컨버전스의 추진 동력은?
컨버전스의 추진 동력이 되는 몇 가지 외부 요인은 다음과 같다.
더 빠른 혁신에 대한 끝없는 요구
버튼을 한 번 클릭하면 거의 모든 것을 주문할 수 있다. 사람들은 더 빠른 것을 원하고, 새로운 작업 방식을 찾아내도록 제조업체에 압력을 가한다. 2050년에 지구상 인구가 97억 명에 달할 것으로 예상되는 가운데, 사람들의 요구는 늘어나기만 한다. 소비자는 이전의 어느 때보다 빠른 혁신과 개인 맞춤형 제품을 원한다. 구식 조립 라인 프로세스는 이러한 요구를 충분히 따라잡을 수 없다. 기업은 더 민첩하고, 더 반복적이어야 한다. 그러려면 무언가를 설계하는 프로세스와 무언가를 만드는 프로세스를 한데 모아야 한다.
포드가 활동하던 시절에는 대량 생산을 위해 맞춤 생산을 포기했다. 하지만 컨버전스를 통해 기업은 무언가를 창조하고, ‘복제품’을 찍어내고, 독특한 아이템을 만들어낼 능력을 다시금 갖추게 되었다. 스스로 디자인한 운동화 한 켤레를 주문하거나 자신만의 드림카 옵션을 추가하는 식으로 소비자가 프로세스에 곧바로 접근할 수도 있다.
클라우드 내 디지털 트랜스포메이션 가속화
제조업은 유서 깊고 변화가 더딘 산업이다. 그러나 제품 개발 팀이 세계 곳곳에 분산되었기 때문에, 팬데믹이 디지털 트랜스포메이션을 가속화했다.
인공지능, 로보틱스, 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 등의 기술이 스마트 공장(smart factories)의 등장을 부추기고 컨버전스의 토대를 마련했다. 이러한 기술 대부분은 클라우드 덕분에 가능했다.
클라우드 기반 생태계는 서로 연관성이 없는 기술도 상호 정보교환을 할 수 있는 데이터 기반의 협업 환경을 조성하며, 이는 제너레이티브 디자인에 완벽한 호스트 역할을 한다. 엔지니어가 의사결정을 하듯, 무엇이 작동하고 무엇이 작동하지 않는지 알아내려고 클라우드 내에서 실시간 시뮬레이션을 실행할 수 있다. 제너럴모터스(GM)가 좌석 안전벨트 브래킷을 개선해야 했을 때에도 제너레이티브 디자인을 활용했다. 원래는 서로 다른 여덟 가지 부품을 조립하여 구성하였고 각 부품은 개별적으로 만들었다. 150종의 옵션 중에서 최종 결과는 질량이 40% 작고, 강도는 20% 더 강하며, 안전 규정을 전부 충족하는 단일 부품으로 나타났다.
자전거 부품 제조업체인 SRAM이 설계와 제조의 간극을 줄이는 또 다른 사례를 제시한다. SRAM은 더 나은 크랭크암(자전거 페달을 크랭크셋에 연결하고 체인 회전에 필요한 에너지를 변환하는 부품)을 설계하려고 제너레이티브 디자인을 이용했다. 이 회사는 다양한 지형에서 필요한 구성요소의 성능을 입력하고, 결국 원래 크랭크암의 무게를 절반으로 줄였다. 이 크랭크암은 이전 것보다 20% 더 단단했으며 SRAM의 전반적인 제조 프로세스를 간소화했다.
모든 프로세스를 클라우드 내에 둬 디지털 스레드를 생성하고, 이 디지털 스레드는 제품 수명 주기 내내 제품이 여러 분야를 넘나들 때 데이터 정확도를 유지한다. 자동차 부품 리콜을 상상해보라. 이는 보통 물리적인 수리를 하러 정비공에게 차를 몰고 가는 것을 의미한다. 테슬라(Tesla) 차주의 경우, 주행 중에 클라우드 내 소프트웨어 업데이트로 일부 문제를 고칠 수 있다. 또한 지속적인 성능 향상을 위해 차량에서 사용자 데이터를 테슬라 엔지니어에게 다시 전송한다.
더 간결하고 지속가능한 산업을 위한 요구
제조업에서 배출하는 온실가스(탄소발자국)는 상당해서 세계 에너지 소비량의 54%, 세계 탄소 배출량의 20%를 차지한다. 기업이 늘어나는 소비자 요구에 대응하는 만큼, 더 밀접한 설계-제조 공정이 지구에 더 이로울 수 있다.
컨버전스는 다음을 통해 린 제조 방식으로 이어진다.
- 자원을 더 적게 소모
- 적층제조 과정에서 낭비하는 자재가 없음
- 설계 과정에서 잠재적인 문제 확인 및 재작업 감소
- 가장 지속가능한 옵션을 선택하기 위해 다수의 순열 생성
- 탄력적인 재고 관리를 위해 공급망을 생산일정에 연결
더 많은 제품을 더 빠르게 생산하는 것이 지속가능성과 어떻게 맞물리는가? 첫째, 기업은 원자재에서부터 재활용성과 순환성에 이르기까지 제품 생산 과정에서 발생하는 탄소의 총량을 파악해야 한다. 컨버전스는 생산을 시작하기 전에 엔지니어가 원자재 등 다양한 설계 변수를 디지털 방식으로 테스트할 수 있도록 한다. 설계자는 어떻게 제품을 재활용할 수 있는지, 쓰레기로 매립하는 것을 피할 수 있는지 알아내려고 순환적으로 접근할 수도 있다.
만약 전통적인 방식으로 설계된 아이템이 형편없는 소재를 사용했다면, 그 소재는 제품의 수명 주기 내내 잔존하게 된다. 설계와 제조를 융합함으로써, 엔지니어는 더 바람직한 결과를 제시하기 위해 프로세스에 더 일찍 영향을 미칠 수 있다.
컨버전스를 촉진하는 3가지 방법
회사가 일을 더 잘하도록 압력이 서서히 증가함에 따라, 엔지니어와 설계자는 모든 결정 이후에 일어나는 결과를 더 잘 인식해야 한다. 컨버전스가 점차 속도가 붙으면 신생 기업, 즉 기존 시스템에 얽매이지 않은 스타트업에 시장이 열린다. 매연을 뿜어 대는 대량 생산 방식이 한때는 유리했지만, 이제는 기업이 빠르게 움직이지 못하도록 막으면서 골칫거리가 될 수 있다. 스타트업은 다른 작업방식을 건너뛰고 컨버전스 비즈니스 모델로 직행하고 있다.
컨버전스는 더 나은 결과, 더 나은 제품으로 이어진다. 이러한 제조 모델로 기업이 결실을 거둘 수 있는 방법 세 가지를 소개한다.
1. 외부 관점을 수용한다
업력이 오래된 제조업체는 변화를 꺼리고, 언쟁하고, “우리는 항상 이런 식으로 해왔어” 하고 말할지도 모른다. 하지만 그러한 좁은 시야가 혁신을 제한하고, 성장을 저하하며, 회사의 종말을 알리는 신호일 수 있다. 변화를 받아들이려면 외부 관점을 수용하는 것이 중요하다. 옛 관습을 따르는 회사는 제각기 다른 변수를 활용하여 운영하고 기존 프로세스에 매달리지 않는 경쟁자로부터 배울 수 있다. 그들은 더욱 빠르게 움직이고, 더 혁신적이며, 업계에 미치는 영향은 파격적일 것이다.
2. 활동이 아니라 결과에 가치를 둔다
기업이 생산활동의 결과를 이해하지 않고 활동 자체에만 지나치게 집중하면 생산성과 수익성이 약화한다. 그 대신 기업이 제품을 왜 만드는지, 제품의 가치를 어떻게 전달할지 생각해야 한다. 홈트레이닝 기구이든 제트 엔진이든, 제품을 만드는 데에 드는 노력이 아니라 제품이 궁극적으로 전달하는 경험에 그 가치가 녹아 있다.
3. 직원 업스킬링을 지원한다
기업이 설계와 제조를 연결하도록 워크플로우를 바꾸듯, 직원 업스킬링을 위한 자리도 마련해야 한다. 맥킨지(McKinsey) 보고서에 따르면 디지털로 연결된 세상에서 제조업 노동자의 90%가 새로운 기술을 배울 필요가 있다. 제조업 분야 선도기업들은 육체노동보다 인간의 독창성을 요구하는 작업에 맞추어 팀을 훈련해야 한다. 딜로이트(Deloitte)는 디지털 트윈 엔지니어, 스마트 공장 운영자, 로봇 조작자 등의 직업이 등장할 것이라고 예측한다.
현재 진행중인 팬데믹의 해결책을 찾아 세계가 고심하는 동안 제조업을 안정화할 힘도 필요하다. 더 나은 회복 탄력성, 탄탄한 공급망, 디지털 시대에 대비하는 노동력으로 향하는 길이다. 제조업에는 컨버전스가 필요하다.