첨단 로보틱스 101: 제조 효율성·혁신 극대화... 전환비용 15%↓, 종합적용 시 40%↓

기존 로보틱스와 비교할 때, '첨단 로보틱스(advanced robotics)'의 역량은 제조업체에 "우수한 인식, 통합성, 적응성, 이동성"을 제공한다고 BCG는 설명합니다. "이러한 개선으로 더 빠른 설정, 시운전, 재구성이 가능하고, 더 효율적이고 안정적인 운영이 가능해집니다."

따라서 '미래의 공장(Factory of the Future)'과 '인더스트리 4.0(Industry 4.0)' 전략을 구현하는 제조업체는 첨단 자동화의 필수 부분으로 첨단 로보틱스를 배치하고 있습니다. 첨단 로보틱스를 수용하는 기업들은 플랜트 구조와 프로세스 개선, 공장과 공급망 전반의 생산성과 유연성 향상 혜택을 누리고 있습니다. "분석 결과 첨단 로봇 사용으로 전환 비용을 최대 15% 절감할 수 있으며, 첨단 로보틱스를 다른 기술, 공정 개선, 구조적 레이아웃 변경과 결합하면 최대 40% 절감 효과를 얻을 수 있습니다."라고 BCG는 언급합니다.

로보틱스 기술이 '첨단'인 이유는?

BCG는 첨단 자동화를 "장치와 장비가 인간의 개입 없이 자율적으로 의사결정하고 행동할 수 있게 하는 분산형 지능"으로 정의합니다. BCG는 이 기술이 네 가지 핵심 요소로 구성된다고 덧붙입니다:

1. 통합 데이터 모델(디지털 트윈): 제품과 생산 시스템의 디지털 표현 제공. "생산 장비(첨단 로봇 등)가 모델에 접근하여 즉석에서 필요한 경로를 계획할 수 있습니다."

2. 클라우드-엣지 인프라: 생산 네트워크의 엣지로 연산 능력과 스토리지를 이동시켜 IT와 운영 기술(OT)을 연결. "생산자가 데이터를 수집해 클라우드 서비스로 전송해 처리할 수 있게 합니다. 또한 현장 공정이 환경 변화에 자율적으로 적응할 수 있게 합니다."
3. 데이터 처리 기술: 다양한 크기, 유형, 속도의 데이터를 의미 있는 정보로 변환. "데이터 처리 기술의 최근 발전으로 생산자가 공정(경로 계획 등)을 지속적으로 최적화할 수 있습니다."
4. 워크플로 제어 시스템: 인간이나 장비가 수행하는 모든 작업 동기화. "전체 워크플로의 효율적 관리는 기계와 인간 근로자 모두의 디지털 연결 또는 통합을 요구합니다. 워크플로 제어 시스템 구성은 중앙집중형 아키텍처에서 분산형으로 진화할 가능성이 높습니다."

제조업체가 첨단 로보틱스를 도입해야 하는 이유

2020년 제조업 첨단 로보틱스 시장 가치가 166억 달러, 2021년 186억 달러로 20억 달러 추가 상승이 예상되는 등, 운영 디지털화가 글로벌 제조업체에 가치를 제공하고 있음은 분명합니다.

제조업에서 첨단 로보틱스 도입으로 얻을 수 있는 수많은 혜택 중 일부:

• 인식(Perception): 기존 로보틱스 대비 첨단 로봇은 자연어 처리, 컴퓨터 비전, 센서를 활용해 자율성, 민첩성, 정밀도 향상. 더 복잡한 작업 수행 가능.
• 통합성(Integrability): 서비스 지향 아키텍처, 향상된 연결성, 통합 데이터 모델 접근, 인터페이스 및 프로그래밍 개선으로 더 빠른 설정, 작업 학습 시간 단축.
• 적응성(Adaptability): 첨단 데이터 처리와 클라우드 서비스로 첨단 로봇이 환경을 학습하고 자율적으로 적응해 워크플로 개선.
• 이동성(Mobility): 머신러닝과 컴퓨터 비전 활용으로 첨단 로보틱스가 환경을 자율적으로 탐색.
• 효율성(Efficiency): 복잡한 작업에 첨단 로보틱스 증강으로 유연한 자동화가 비용이 많이 드는 체인지오버 시간 단축, 효율성 향상.
• 생산성(Productivity): 유연성 증가와 실시간 문제 해결 능력으로 생산성 증대.
• 안전성(Safety): 첨단 센서와 저지연 통신으로 환경 이해도와 적응·반응 능력 향상, 안전성 대폭 개선.
• 품질(Quality): 네트워크 공유 데이터 활용으로 사일로 감소, 품질 이슈 식별과 근본 원인 추적 용이.
• 민첩성(Agility): 독립적 적응으로 생산 운영이 시간 소모적 준비 없이 더 민첩해짐.

도입 과제 극복

"내 관점에서 커뮤니케이션이 핵심 과제입니다. 현장(shop floor)뿐만 아니라 현장과 다른 IT 시스템 사이에서도 마찬가지입니다. 현장에서 연결성은 한편으로는 로봇의 유연성에 맞춰 충분히 유연해야 하지만, 다른 한편으로는 산업용 사례를 지원할 만큼 충분히 안정적이고 안전해야 합니다. 미래의 로봇은 다양한 데이터 시스템에서 직접 데이터를 끌어와 작업을 수행할 것이며, 이는 연결성이 새로운 위협에 노출되지 않도록 보장하기 위해 IT 보안에 새로운 요구사항을 부과합니다.

"무선 연결성이 현장 통신의 핵심으로 필요한 유연성을 제공하며, 5G가 유연성, 안정성, 보안의 완벽한 조합을 가져올 것으로 봅니다. IT 보안 측면에서는 기존 사무실 네트워크를 공장으로 확장하려 하지 말고, 공장의 조건과 니즈에 최적화된 별도 네트워크를 구축하는 것이 중요하다고 생각합니다."라고 세바스티안 엘름그렌(Sebastian Elmgren), 에릭슨(Ericsson) 스마트 제조 포트폴리오 매니저가 말했습니다.

첨단 로보틱스의 가치와 커넥티드 미래 공장에서의 역할

대부분의 제조업체가 첨단 로보틱스가 미래 공장에서 중요한 역할을 할 것임을 인식함에 따라, 다속도 사용, 모바일 애플리케이션, 로봇 키팅 등 많은 기능 유형이 점점 더 중요해질 것으로 예상됩니다. BCG에 따르면, "조사 응답자의 약 70%가 이러한 기능들을 미래 생산에 매우 관련 있다고 설명합니다."

공장 프로세스를 변혁할 잠재력을 가진 첨단 로보틱스는 업계의 증가하는 복잡성을 해결하는 필수 도구가 될 것으로 제조업체들은 믿습니다. "첨단 로보틱스는 자동화 프로세스에 유연성을 가져오고, 이전에는 자동화할 수 없었던 것을 자동화할 수 있게 하여 제품의 대량 맞춤화(mass-customisation)를 가능하게 합니다."라고 세바스티안 엘름그렌, 에릭슨 스마트 제조 포트폴리오 매니저는 말합니다.

엘름그렌은 덧붙입니다: "첨단 로보틱스의 완전한 잠재력으로 더 제너릭한 공장(generic factories)이 열릴 것으로 봅니다. 첨단 로보틱스의 완전한 잠재력으로 공장은 거의 모든 제품을 생산할 수 있게 됩니다. 이는 제품별 전용 공장의 필요성을 제거하고, 생산을 고객 가까이에 배치해 물류 체인을 단축합니다. 또한 전용 생산 수단에 대한 대규모 투자 대신 생산을 서비스로 구매할 수 있게 되어, 신규 기업의 진입 장벽을 낮출 것입니다."

제조업체의 52%가 첨단 로보틱스가 "2025년까지 생산성 향상의 가장 중요한 동인 중 하나가 될 것"으로 예상하는 가운데, 현재 기술 적용은 주로 생산, 물류, 품질, 유지보수 분야에서 발견됩니다. "제조업체의 70%가 2025년까지 생산과 물류에서 첨단 로보틱스가 매우 중요한 생산성 동인이 될 것으로 기대합니다. 참가자들은 품질과 유지보수에서도 상당한 생산성 향상을 기대합니다."라고 BCG는 말했습니다.

미래 로보틱스 도입을 위한 모범 사례

조직에서 첨단 로보틱스를 도입할 때, BCG는 그것이 "자본 투자를 넘어선다"고 설명합니다. 첨단 로보틱스 도입은 제조 기업의 비즈니스 모델 많은 측면에 영향을 미칩니다.

"결정의 전체 범위를 다루기 위해, 회사는 미래 공장의 전체적인 목표 그림을 개발해야 합니다. 이 비전은 첨단 로보틱스를 포함한 다중 자동화 기술의 구현을 포괄해야 합니다."라고 BCG는 논평합니다.

그러한 기술의 성공적 도입을 위해 제조업체는 수량, 로트 크기, 제품 변형, 플랜트 레이아웃과 프로세스뿐만 아니라 비즈니스 맥락과 기술 구현의 함의를 고려하여 명확하고 전체적인 구현 로드맵을 만들어야 합니다.

제조업체는 또한 조직 역량 구축과 시스템 아키텍처 설계, 파일럿 프로젝트 테스트와 협력을 통해 파일럿 단계에서 성공한 솔루션을 신속하게 확장해야 합니다.

미신 타파: 첨단 로보틱스에 대한 3대 오해

(세바스티안 엘름그렌, 에릭슨 스마트 제조 포트폴리오 매니저)

1. 기존 프로세스에 첨단 로보틱스를 추가하면 모든 혜택을 누릴 수 있다.

아니요, 모든 혜택을 활용하려면 새로운 작업 방식을 찾아야 합니다.

2. 로봇만 중요한 것이다.

아니요, 전체 시스템을 생각해야 합니다.

3. 미래의 일이다.

아니요, 기술은 오늘 여기에 있으며, 지금 사용을 시작해야 하며 기다리지 말아야 합니다.