칸핏, 코로나19 위기 극복하며 컴포지트 4.0 기술로 성장 주도

코로나19 대응

7월호에 실릴 복합소재 생산 디지털화 기사를 준비하면서, 저는 칸핏(Kanfit Ltd., 이스라엘 노프하갈릴 소재)의 사업 개발, 마케팅 및 영담당 수석부사장 샤하르 파인(Shachar Fine)과 인터뷰를 진행했습니다. 칸핏은 고성장 다각화 복합소재 제조업체이자 항공우주 티어 공급업체입니다. CW는 2018년 이스라엘 공장 탐방 시리즈에서 칸핏의 블루투스 센서 활용을 간략히 언급한 바 있습니다(「항공우주 분야에서 번창하는 선구자가 비즈니스를 구축하다…」 참조). 이번 블로그에서는 이 인공지능(AI) 기반 시스템을 더 자세히 살펴보겠습니다.

코로나19 대처

먼저, 샤하르 파인과 칸핏이 코로나19 상황에 어떻게 대처하며 복합소재 생산을 유지하고 있는지 간단히 논의했습니다. "이스라엘 정부는 특정 '비필수' 사업장(헬스장, 미용실 등)은 폐쇄하도록 지시했지만, '필수'로 지정된 사업장(코로나19 및 의료 물자, 식품 등)은 직원 간 2미터 거리 유지만 준수하면 정상 가동이 가능합니다. 방위산업은 인원의 최대 50%, 기타 산업은 최대 30%까지 근무할 수 있으며, 역시 거리 두기 요건을 지켜야 합니다."라고 그는 설명했습니다.

"우리는 교대당 최대 50% 인원을 투입해 2교대로 운영 중입니다." 파인은 말합니다. "3교대는 생산성이 너무 낮아 정당화되지 않았습니다. 현재도 3교대는 하지 않을 것입니다. 하지만 일부 교대 시간을 연장하고 있습니다. 예를 들어, 직원들이 주로 자동화 장비를 모니터링하는 가공 부서에서는 12시간 교대를 운영합니다. 반면 수작업이 많은 부서는 8~10시간 교대를 유지합니다." 이는 필수적인 사회적 거리 두기로 인한 생산성 손실을 상쇄하기 위한 기본적인 조치라고 그는 설명합니다.

파인은 다른 복합소재 제조업체들이 어떻게 적응하고 있는지 듣고 싶다고 밝혔습니다. "세계 다른 지역의 복합소재 공장들이 어떤 조치를 취하는지 배울 수 있을 것이라 확신합니다. 저는 이스라엘의 왓츠앱 비즈니스 개발 그룹에 속해 있는데, 직접 만나거나 출장 갈 수 없을 때 사업 개발을 지속하는 방법에 대한 조언을 공유합니다. 물론 최우선 순위는 모두의 안전과 건강을 지키는 것입니다."

블루투스 vs RFID 시스템

2018년 탐방 기사에서 설명했듯, 칸핏이 도입한 시스템은 텔아비브의 스타트업 트랙아이(Trekeye)가 공급했습니다. 이 시스템은 각 부품의 이동 문서(작업 지시서)에 부착되는 블루투스(무선) 태그로 구성됩니다.

부품의 작업 지시서가 출력되면 태그가 부착되어 생산 현장으로 전달됩니다. 복합소재 부품의 다음 공정은 프리프레그나 드라이 보강재의 자동 커팅 및 키팅, 레이업, 프리포밍/디벌킹, 레진 트랜스퍼 몰딩(RTM) 또는 진공 백킹 및 오토클레이브 경화, 트리밍, 비파괴 검사(NDT), 도장 등이 포함됩니다. 일반적으로 이 단계 사이에 여러 검사가 수행됩니다. 공정 체인에는 소형 및 대형 금속 부품과의 조립을 통한 대형 모듈 제작도 포함될 수 있습니다. 이러한 모듈 생산(배선, 단열, 분산 전력 등 다양한 시스템 설치 포함)은 항공우주 티어 공급업체들의 성장 트렌드입니다. 공정 체인이 완료되어 부품/조립품이 출하 준비가 되면 블루투스 태그는 회수되어 새 작업 지시서에 재사용됩니다.

파인은 이들이 센서가 아닌 태그라고 설명합니다. "태그는 감지 기능이 없고 신호만 전송합니다."라고 그는 말합니다. 각 블루투스 태그는 10초마다 고유 일련 번호를 전송합니다. "안테나가 이 신호를 수신해 각 태그의 위치를 삼각 측량합니다."라고 파인은 설명합니다. 마지막 시스템 구성 요소는 데이터를 수집하고 알고리즘으로 분석하여 경고 및/또는 권장 조치를 제시하는 소프트웨어입니다. 블루투스 태그는 배터리로 작동하며, 배터리 잔량이 낮으면 소프트웨어가 알림을 주고, 배터리는 1년 이상 지속됩니다.

칸핏은 RFID 태그 사용도 검토했지만, 전파(전자기장)를 이용해 데이터를 전송하므로 금속이 신호를 방해합니다. "우리 생산 환경에는 금속이 많습니다." 파인은 설명합니다. "따라서 건물 내 어디에 RFID 안테나를 설치해야 각 태그의 신호가 항상 수신될지 고민해야 합니다. RFID 태그가 주기적으로 감지되지 않으면 데이터 스트림 전체가 손상됩니다. 반면 우리 블루투스 태그는 100% 감지를 입증했습니다. 금속 부품과 함께 넣고 다양한 안테나 근처에 두어도 시스템이 매번 100%의 태그를 감지했습니다."

또 다른 차이점은 블루투스 태그가 능동적으로 신호를 보내는 반면, RFID 태그는 일반적으로 수동적이라는 점입니다. 즉, 적절히 배치된 안테나를 지나갈 때만 신호가 감지됩니다. "블루투스 태그로는 시스템이 부품을 보고하길 원하는 위치에 안테나를 배치하면 됩니다."라고 파인은 말합니다. "RFID 시스템 같은 기술적 제약이 없습니다. 안테나를 벽, 천장, 작업장에 설치할 수 있습니다. 어디에 몇 개를 설치할지는 필요한 해상도에 따라 결정됩니다. 예를 들어 대기 구역에는 천장 안테나 하나면 충분하지만, 여러 공정이 있는 구역에서는 여러 안테나가 필요할 수 있습니다."

칸핏이 도입한 트랙아이의 블루투스 시스템의 단점 중 하나는 비용입니다. "많은 인프라가 필요하고, 이 블루투스 태그는 센트 단위가 아닌 달러 단위 비용이 듭니다."라고 파인은 말합니다. 또한 트랙아이 개발자들이 현장에 상주해야 하는 상당한 개발 과정이 필요했습니다. "그들은 우리가 수집한 정보가 우리가 달성하려는 목표에 최적화되도록 안테나 위치를 잡는 것을 도왔습니다. 한 태그가 두 안테나에서 같은 강도로 감지되어 시스템이 혼동되지 않도록 겹치는 안테나 영역 문제를 해결하는 방법도 가르쳐 주었습니다. 하나의 과정이었습니다."라고 그는 설명합니다.

파트 맵과 스파게티 차트

시스템 설치 가동 후 반환된 결과에는 파트 맵과 스파게티 차트가 포함되었습니다. "우리 IT 부서는 시스템의 온라인 맵을 항상 열어두었습니다." 파인은 설명합니다. "작업자가 부품을 찾을 때 IT에 가서 부품 위치를 빠르게 확인한 후 현장에서 회수했습니다. 모든 부품이 어디 있는지 매우 쉽게 파악할 수 있었습니다."

그는 칸핏에 수천 개의 부품이 생산 현장 곳곳에 분산되어 있다(분당 3,000건의 오픈 작업 지시서)며, "표준화된 조립 라인이 아닙니다. 생산되는 부품 조합이 변하고, 일부 부품은 다른 공정을 거칩니다. 예를 들어 모든 부품이 오토클레이브나 가공을 거치는 것은 아닙니다. 부품을 보면 올바른 위치에 있는지 알 수 없습니다. 부품 서류를 확인해야 알 수 있습니다."라고 말합니다.

그러나 트랙아이 시스템은 놀랍게 잘 작동했습니다. "비싼 시스템이었지만 ROI(투자 수익률)가 매우 짧았습니다." 파인은 말합니다. "시스템에 매우 진보된 AI가 탑재되어 있습니다. 부품이 분실될 때까지 기다리지 않습니다. 관리자에게 'ABC 부품이 잘못된 스테이션으로 이동함'이라는 문자 메시지를 보냅니다. 대기 시간이 없습니다. 부품이 정상 경로를 벗어나면 즉시 경고합니다."

이러한 부품 경로는 스파게티 차트로 시각화됩니다. "이 차트들은 우리 공장과 공정 체인을 통과하는 부품들의 경로를 보여줍니다." 파인은 말합니다. "트렌드를 파악하기 시작했습니다. 예를 들어 엔지니어들이 부품 작업 지시서를 작성할 때 자신의 지식과 경험에 따라 검사 단계를 넣습니다. 부품이 다음 스테이션으로 가기 전에 먼저 검사를 거칩니다. 스파게티 차트를 보면 일부 동작을 변경해 부품 이동 거리를 줄일 수 있음을 알 수 있습니다. 부품이 여러 동작을 위해 부서 사이를 왕복하는 것을 볼 수 있습니다. 그럼 엔지니어링팀과 앉아서 왜 왕복하는지, 4번을 2번으로 줄일 수 없는지 논의합니다. 작업 지시서의 항목으로만 보면 보기 어렵지만, 스파게티 차트에서 경로를 보면 더 많은 데이터와 그 데이터의 시각화를 통해 실제 생산에 미치는 영향을 파악할 수 있습니다."

"이것은 우리가 새로운 더 큰 시설로 이전하는 데도 도움이 되었습니다." 파인은 덧붙입니다. "얻은 교훈 중 하나는 검사 부서를 생산 구역 중앙에 배치하는 것입니다. 시간이 지나면 AI가 부품과 작업이 변해도 기계와 스테이션 위치를 더 잘 배치하도록 계속 도울 것입니다. 공구 추적도 가능합니다."

또 다른 이점은 부품이 각 스테이션에서 머무는 시간을 추적할 수 있다는 점입니다. "아직 구현하지 않았지만, 직원들이 이런 데이터를 입력하는 시간을 줄일 수 있습니다." 파인은 말합니다. "여전히 직원들이 보고하는 ERP 시스템이 있지만, 블루투스 태그 시스템이 부품이 스테이션에 진입하고 떠난 시점 등 더 상세한 정보를 제공합니다."

파인은 이러한 부품 및 공구 모니터링 시스템이 ERP를 대체하는 것이 아니라 통합되어 작동해야 한다고 강조합니다. "우리는 큰 고객들이 많고 각자 요구사항이 달라 사내에서 ERP 시스템을 계속 개발합니다. 각 고객이 원하는 모든 정보를 제공하기 위해 우리 시스템에 많은 것을 개발해야 합니다." 하지만 그는 블루투스 태그/AI 기술이 이러한 시스템을 개선하고 추가 효율을 가져올 잠재력을 보고 있습니다.

데이터 입력 불필요

작업 지시서를 만들고 센서를 부착할 때 각 부품에 많은 데이터를 입력해야 했나요? "아니요, 그게 가장 놀라운 부분입니다." 파인은 말합니다. "데이터 입력이 전혀 필요 없습니다. AI 시스템입니다. 시스템이 받은 것은 작업 지시서 번호뿐입니다. 이는 문자와 숫자로 구성되지만, 우리가 이를 생성하는 방식과 의미에는 일종의 논리가 있습니다. AI가 이를 학습한 것 같습니다. 데이터 수집을 시작하자 부품이 어디 있어야 하는지 학습했습니다. 예를 들어 모든 'ABC' 작업 지시서는 금속 전용이라 복합소재 부서로 갈 일이 없습니다. 그런데 금속 부품이 실수로 복합소재 부서로 가면 시스템이 경고합니다. 심지어 AI 설계자들도 시스템이 얼마나 빨리 학습하는지 놀랐습니다. 처음 100개 부품으로 테스트했는데, 첫 배치에서 학습을 완료했습니다."

파인은 이것이 시스템이 설계된 목적이라고 설명합니다. 트랙아이는 병원에서 시작해 이동식 의료 기기 유지보수 회사(혈압계, 체온계, 모니터 등 유지보수)와 협업했습니다. 그 회사는 유지보수 기술자 시간의 80%를 유지보수 필요한 기기를 찾는 데 쓴다고 불평했습니다. "이 시스템 도입 후 기술자가 들어와 시스템에 접속하면 병원 내 모든 기기 위치를 정확히 알 수 있게 되었습니다." 파인은 말합니다. "추가 이점으로 도난이 줄었습니다. 누군가 기기를 들고 나가면 시스템이 경고하고 보안 요원이 회수하러 갑니다."

향후 구현 계획

불행히도 트랙아이는 스타트업의 중요한 '데스 밸리(Death Valley)' 단계를 넘지 못하고 더 이상 운영되지 않습니다. "시스템 운영에 필요한 모든 것을 갖췄지만 이를 감독할 사람이 없습니다." 파인은 말합니다. "이런 시스템엔 일반 IT 담당자론 안 되고 AI에 매우 능숙한 사람이 필요합니다. 우리는 새 시설로 이전도 막 마쳐 시스템을 재가동하지 않았습니다." 그는 비슷한 일을 하는 다른 회사를 찾았지만 아직 칸핏의 요구를 충족하는 곳은 찾지 못했다고 합니다. "곧 다시 가동할 방법을 찾을 것입니다."라고 그는 덧붙입니다.

그렇다면 진정한 이점은 무엇일까요? "첫째, 측정할 수 없으면 관리할 수 없습니다." 파인은 말합니다. "둘째, 우리 같은 작은 공장조차 데이터 양이 엄청나서 한두 사람이 모든 데이터를 처리하는 단계를 지났습니다. 보레이나 에어버스 같은 대기업은 어떨지 상상도 안 됩니다. 이제 기계끼리 서로 대화하게 해야 합니다. 기계가 잘하는 일을 하게 하고, 인간은 큰 그림을 보며 기계가 보여주는 데이터를 바탕으로 새로운 솔루션을 개발해야 합니다."

컴포지트 4.0과 CW의 7월 특집 기사에 대한 더 많은 블로그를 기대해 주세요.