Rethinking the course to manufacturing's future

유연성, 지속가능성, 지능화: 2040년 공장 관리자 552명이 예측한 미래 공장의 모습

2040년 가장 경쟁력 있는 공장은 어떤 모습일까? 액센추어가 전 세계 552명의 공장 관리자를 대상으로 실시한 심층 설문조사에 따르면, 미래의 공장 경쟁력은 단순히 비용 효율성과 품질 수준에 의해 결정되지 않는다. 오히려 유연성, 지속가능성, 그리고 지능화가 핵심 경쟁력이 될 것이며, 이는 고급 로봇공학, 데이터, 인공지능, 디지털 도구의 완벽한 통합에 달려있다.

액센추어는 이러한 미래 공장의 상태를 '초자동화(hyper-automation)'라고 명명했다. 이는 현실적인 목표이며, 설문에 참여한 공장 관리자들의 62%가 인공지능을 모든 공장 운영의 핵심 요소로 간주하고 있다. 그러나 초자동화 공장에 도달하기 위해서는 인력 부족, 복잡한 브라운필드 환경(기존 시설 기반 환경), AI 기반 프로세스의 느린 도입 등 여러 도전 과제를 극복해야 한다.

제조업 혁신의 역사는 200년 전 기계화 시대부터 시작되었다. 대량생산, 자동화, 디지털화를 거쳐 현재 AI 시대에 이르렀으며, 이제 다음 단계인 초자동화로 향하고 있다. 과거와 다른 점은 변화 속도가 크게 가속화되었다는 것이다. 기업들이 현재 AI를 채택하고 활용 방법을 모색하는 동안에도, 이미 태동 단계에 있는 다음 혁명을 대비해야 한다.

BMW 효율 400% 증가, NIO 12명으로 300대 로봇 운영: 인간형 로봇이 주도하는 공장 혁명

공장 관리자들 중 상당수(63%)가 중기적으로 자동화를 우선시하고 있으며, 이는 자동화가 효율성 향상과 비용 절감에 즉각적인 기회를 제공한다는 점에서 놀라운 일이 아니다. 그러나 관리자의 60%만이 자율 주행 차량(AGV), 물류 자동화, 자율 이동 로봇(AMR) 등 2040년 비전 실현에 필요한 핵심 혁신 기술을 우선시하고 있다. 더욱 놀라운 것은 새로운 시설을 건설할 때 초자동화 공장을 선호하는 관리자는 38%에 불과하다는 점이다.

실제 운영 데이터를 살펴보면, 중국의 자동차 제조사 NIO는 단 12명의 작업자가 관리하는 300대의 로봇으로 시간당 20대의 차량을 생산하고 있다. 또한 샤플러(Schaeffler)는 에질리티 로보틱스(Agility Robotics)에 투자하여 2030년까지 전 세계 100개 공장에 인간형 로봇 '디짓(Digit)'을 배치할 계획이다.

BMW는 스파르탄버그 공장에 '피규어 02(Figure 02)'라는 인간형 로봇을 배치한 후 효율성이 400% 향상되었다고 보고했다. 속도, 비용, 통합 복잡성 등의 과제가 남아있지만, 대형 공장 응답자 중 58%가 인간형 로봇이 조립 라인에서 비용 효율적인 표준이 될 것으로 예상하고 있다.

흥미롭게도 이러한 견해는 지역별로 차이가 있다. 인도 관리자의 63%, 중국 관리자의 65%, 일본 관리자의 72%가 인간형 로봇이 제조 조립 라인에 가치가 있다고 생각하는 반면, 미국은 35%, 유럽은 21%에 불과했다. 궁극적으로 인간형 로봇은 주류 제조업의 필수 요소가 될 잠재력을 가지고 있다.

"공장 AI 도입 주저하는 38%의 걸림돌은?" 데이터 품질과 일관성 문제가 AI 혁신 저해

공장 관리자들의 62%가 AI를 모든 공장 운영의 핵심 요소로 간주하고 있다. 그러나 단기적으로는 대부분이 유지보수, 수리, 점검(MRO) 프로세스, 물류 최적화, 생산 효율성에 우선순위를 두고 있다. AI 기반 예측 유지보수는 기계 결함을 사전에 제거하고, MRO 일정을 최적화하며, 장비 수명을 연장할 수 있다. AI 기반 물류 솔루션은 제조업체가 수요 변동을 예측하고, 공급망 중단을 방지하며, 재고 관리를 최적화하는 데 도움을 준다.

그러나 38%의 공장 관리자들은 여전히 생성형 AI를 공장에 적용하는 것을 주저하고 있다. 그 이유로는 신뢰 부족, 제조업에서 이 기술의 효과에 대한 인식 부족 등이 있지만, 주요 원인은 데이터 품질과 일관성 문제다. 데이터 품질 및 일관성 문제는 응답자의 45%가 AI 도입의 주요 제약 요인으로 지적했다.

미래의 공장에서는 전문화된 AI 공동파일럿(co-pilots)이 각 공장 기능을 담당하게 될 것이다. 일부는 품질 관리에 초점을 맞추어 결함을 즉시 식별하고, 다른 일부는 공급망 조정을 관리하여 자재가 적시에 도착하도록 할 것이다. 이러한 AI 에이전트들은 산업용 "두뇌"에서 정보를 끌어내어, 시장 수요나 공급업체 중단과 같은 실시간 외부 인사이트와 공장 내부 데이터를 결합한 지식 허브 역할을 하게 된다.

액센추어는 키온(KION)과 함께 엔비디아(NVIDIA)의 기술을 활용하여 고급 AI, 로봇공학, 디지털 트윈 기술을 통합함으로써 공급망 효율성을 최적화하는 사례를 보여주고 있다. 이 시스템의 중심에는 물리적 AI가 있으며, 이는 실제 동작을 시뮬레이션하여 자동 지게차, 스마트 카메라 등과 함께 작동하는 지능형 창고의 성능을 향상시킨다.

르노의 디지털 트윈 전략: 생산 시간 40% 단축, 에너지 소비량 20% 감소한 비결

디지털화는 초자동화 공장의 기반이다. 그러나 액센추어의 조사에 따르면, 대다수의 공장 관리자들은 이미 구축되어 있어야 할 디지털화 조치에 여전히 초점을 맞추고 있다. 가장 높은 우선순위는 사이버보안 조치(77%), 제조 실행 시스템(70%) 및 클라우드 플랫폼 구현이며, 이는 제조업 분야의 디지털 성숙도가 매우 낮다는 것을 보여준다.

우려되는 점은 기계 및 제품의 디지털 트윈, 산업용 사물인터넷(IIoT), 에지 컴퓨팅과 같은 미래 공장의 핵심 기능이 공장 관리자의 절반 가량에게 우선순위가 아니라는 것이다. 이러한 기술은 생산 시스템을 가상 환경에서 시뮬레이션, 분석 및 최적화할 수 있는 능력 때문에 현대 공장의 디지털 기반이다. 이들의 부재는 설계와 생산 사이에 사일로를 만들고, 시뮬레이션 기반 의사결정과 민첩성을 제한한다.

디지털 트윈, IIoT, 에지 컴퓨팅 등을 지원하는 강력한 디지털 코어를 개발하는 데 초점을 맞춰야 한다. 이러한 개선된 코어만이 설계 단계에서 제조 고려사항을 더 완전히 통합하여 복잡성, 낭비 및 생산 비용을 줄이는 고급 설계 제조(DfM) 기능을 가능하게 한다.

르노(Renault)는 미래를 위해 제조 공정을 재설계하는 기업의 사례다. 아시아-태평양 제조업체의 경쟁 심화와 지속적인 비용 변동성에 직면한 르노는 야심찬 목표를 설정했다: 생산 비용을 30-50% 절감하고, 생산된 차량당 에너지 소비량을 40% 줄이며, 레거시 시스템에서 완전한 데이터 기반 제조로 전환하는 것이다. 이미 생산된 차량당 에너지 소비량이 20% 감소했으며, 생산 시간은 40% 단축되었다.

"공장은 더 이상 관리되지 않고 오케스트레이션 된다": 자체 최적화, 자체 교정하는 AI 주도 공장

2040년에는 가장 진보된 공장은 더 이상 '관리'되지 않고 '오케스트레이션'될 것이다. AI가 실시간으로 생산을 제어하고, 디지털 트윈이 모든 결정을 실행 전에 모델링하며, 인간형 로봇이 인간의 개입 없이 적응할 것이다. 제조는 예측 중심에서 완전 자율적이고 수요 반응형 생태계로 전환될 것이다.

정적인 생산 라인은 과거의 유물이 될 것이다. 공장은 자체 최적화, 자체 교정, 자체 학습을 통해 공급망, 생산 네트워크, 고객 요구 사항 전반에 걸쳐 원활한 조정을 보장할 것이다. 2040년의 제조업체는 자동화, AI 또는 디지털화에 대해 논쟁하지 않을 것이다. 이들은 기본이 될 것이다. 진정한 경쟁 우위는 이러한 기술을 통합적이고 지능적인 시스템으로 얼마나 원활하게 통합하고 확장하느냐에 달려 있다.

이 미래는 추측이 아니라 이미 등장하고 있다. 내일의 공장은 결정을 기다리지 않을 것이다. 그들이 결정을 내릴 것이다. 오늘날 제조업체에게 남은 유일한 선택은 이 미래를 설계할 것인지, 아니면 그것에 적응하도록 강요될 것인지이다.

FAQ

Q: 생성형 AI가 제조업에 어떤 영향을 미치게 될까요?

A: 생성형 AI는 생산 계획, 품질 관리, 유지보수 최적화 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 것입니다. 특히 전문화된 AI 공동파일럿(co-pilots)이 각 공장 기능을 담당하게 되어, 품질 관리에서 즉시 결함을 식별하고 공급망을 실시간으로 조정하는 등 공장 운영의 효율성과 정확성을 크게 향상시킬 것입니다.

Q: 초자동화 공장에서 인간의 역할은 어떻게 변화할까요?

A: 초자동화 공장에서 인간의 역할은 '생산 내(in)'에서 '생산을 위한(for)' 역할로 전환될 것입니다. 즉, 수동 노동에서 프로세스 감독, 의사 결정 및 최적화로 변화합니다. 미래의 일자리는 초자동화 시스템 통합자, 디지털 프로세스 오케스트레이터, AI 지원 로봇공학 엔지니어 등 새로운 직무를 포함하게 됩니다.

Q: 중소기업도 초자동화 기술을 도입할 수 있을까요?

A: 네, 액센추어 보고서에 따르면 기존 시설을 AI와 인간형 로봇으로 업그레이드하는 브라운필드 접근 방식이 완전히 새로운 생산 라인을 구축하는 것보다 비용 효율적일 수 있습니다. 단계적 접근법으로 디지털 핵심 역량을 강화하고, 데이터 수집 및 분석 능력을 개선하며, 점진적으로 자동화 솔루션을 도입하는 방식으로 중소기업도 초자동화의 이점을 누릴 수 있습니다.

해당 기사에서 인용한 리포트의 원문은 링크에서 확인할 수 있다.

이미지 출처: 액센추어

기사는 클로드와 챗GPT를 활용해 작성되었습니다.