최근 4차 산업의 등장 이후, 세계적으로 제조혁신을 위한 스마트 팩토리 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 스마트 팩토리란 ICT 기술과 기존 제조업이 융합하여 공장 내 장비, 부품들이 연결 및 상호 소통하게 하는 생산체계 의미한다. 하지만 스마트 팩토리는 빅 데이터, 사물인터넷, 클라우드 컴퓨팅, CPS 등의 다양한 기술 요소들이 집합된 기술이기 때문에 매우 고가의 구축비용이 요구된다. 따라서 이 논문에서는 IoT, 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용하여 중소기업의 영세성을 고려한 저비용의 스마트 팩토리 시스템을 제안하고, 제조기업에서 수집 가능한 데이터 분석과 서비스를 정의하고자 한다.
제조 기업이 글로벌 경쟁 환경 속에서 생존하고 발전하는 데에는 그 기업의 부단한 생산혁신을 통하여 품질 및 가격, 납기에 대한 획기적인 개선노력으로 원가경쟁력을 갖추어야만 한다. 식스시그마를 비롯한 많은 품질경영혁신 도구가 상존하고 있지만 대기업에 반해 상대적으로 기업규모와 경영기반구조가 취약한 중소 제조기업의 경우에는 해당기업의 혁신도구를 찾아 적용하기에 매우 어렵다 할 수 있을 것이다. 그리하여, 필자가 이러한 현실을 감안하여 산업현장에서 실증적으로 지도하고 참여하였던 사례를 연구 검토함으로써 제조기업의 품질경쟁력을 향상시키기 위한 대안의 하나로써 제시하고자 한다.
본 연구에서는 중소제조기업을 대상으로 R&D 비즈니스 모델을 구성하는 요인의 상대적 중요도를 분석하였다. 또한 표본을 기업과 기술의 특성에 따라 그룹으로 분류하여 비즈니스모델의 구성요인의 중요도가 차이가 나는가를 비교분석하였다. 연구 결과 전체적으로는 기술개발의 사업화 성과에는 마케팅역량이 가장 중요한 요인으로, 인프라가 상대적으로 중요도가 낮은 것으로 나타났다. 또한 세부그룹 간 비교에서는 기술과 기업의 특성 그리고 시장환경에 따라서 비즈니스모델 구성요인의 상대적 중요도는 다르게 나타났다. 따라서 정부가 R&D 자금을 지원 할 때, 기존의 기술개발 자금만을 지급하는 방식에서 벗어나 마케팅역량을 강화하고 기업과 기술의 특성 그리고 시장의 환경변화에 능동적으로 대응할 수 있는 비즈니스 모델에 대한 설계지원에 중점을 두어야 할 것이다.
제품의 생산 및 제조원가는 크게 직접재료비, 직접노무비, 제조간접비로 나눌 수가 있다. 본 연구는 제조업의 제품별 제조원가분석을 위하여 실제 중소기업을 대상으로 관계형 데이타베이스(Relational Database)를 구축해 보았으며, 작업자의 작업시간을 시급으로 관리하여 줌으로써 제품별 원가요소 중 직접노무비(인건비)를 여러가지 요목별로 산출해 낼수 있는 활동중심 경영관리(ABM: Activity-Based Management)를 위한 원가관리 시스템의 프로토타입(prototype)을 설계하였다. 본 시스템에서는 각 작업자별 실작업시간에 따라 발생하는 시급을 작업자의 급여테이블과 연계하여 구함으로써 작업자별 작업시간관리가 가능할 뿐만 아니라, 제품별 제조시간 조회를 통해 표준시간과 비교하는 자료로 제공될 수가 있다. 또한, 제조간접비(제조경비)는 월말 제조원가 산정시 사용자로부터 입력받아 그 달에 생산한 모든 제품에 가중치(weight)에 의해 배분해 주는 방식을 이용하였으며, 직접재료 원가(자재비)는 제품별로 데이타베이스를 구추갛여 제조원가에 반영시켰다. 그리고, 시스템에 유연성을 주기 위해 A/S 제품인 경우는 추가 자재비를 입력시킬수 있도록 고려하였으며, 재공품재고(WIP: Work-In-Progress)등의 정보를 제공함으로써 효과적인 시스템 운영이 되도록 설계하였다.
오늘날 기업들은 비용절감과 효율적인 운영을 위한 수단으로서 SCM(공급사슬관리)에 관심이 더욱 집중되고 있다. 글로벌 환경의 불확실성과 미래 경쟁력에 있어서 기업은 지속적인 경쟁우위를 차지하고 이를 지속적으로 유지할 수 있는가 하는 것이 기업의 궁극적인 최대 목표인 것이다. 이러한 점에서, 중소부품제조업체의 경영전략, 협업프로세스 및 SCM통합이 기업성과에 미치는 영향력을 밝히는데 목적을 갖고 실증분석을 하였으며 그 결과를 종합하면 다음과 같다. 국내 중소부품제조업체에서의 경영전략, 협업프로세스 및 SCM통합이 기업성과에 긍정적인 영향을 미쳐 가설은 모두 채택되었다. 이는 중소부품제조업으로서의 경영전략을 위한 품질, 원가, 유연성, 납기와 협업을 위한 전략적 목표인지, 지원정책, 문제해결방안, 지식정보공유가 SCM통합의 품질신뢰성, 비용절감, 납기준수능력, 정보시스템운영을 향상시켜 종국적으로 기업의 정량적, 정성적 성과를 높여주는 기제임을 확인시켜준 것으로 평가할 수 있다.
중소기업 및 영세기업들은 생산관리 뿐만 아니라 설비, 안전, 에너지 관리 측면에서 중소기업의 운영 관리를 위해서 다양한 시도를 하고 있다. 그러나, 중소기업은 투자 여력이 없어 중소기업의 경영 개선과 생산성 향상을 위한 스마트팩토리 구축이 쉽지 않은 상황이다. 본 논문에서는 중소기업에서 현재 운영 중인 공장 장비를 부분적으로 연동하는 스마트팩토리를 구축 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 중소기업의 스마트팩토리 환경을 단계적으로 구축하여 운영할 수 있도록 전체 제조 공정 중 제품 정보와 출시 정보를 IoT 장치에 이용하여 수집 보관 관리 처리 하도록 하고 있다. 또한, 제안 알고리즘은 장치간 인증 정보를 중앙의 서버가 중앙집중식으로 관리함으로써 IoT 장치 수에 상관없이 IoT간 연계를 자동화하는 특징이 있다. 성능평가 결과, 제안 알고리즘은 스마트팩토리 환경을 구축하기 전의 공장 프로세스와 효율성을 평가한 결과 13.7% 향상된 결과를 얻었고, 공장 내 제품 처리 시간도 19.8% 향상된 결과를 얻었다. 또한, 공정 프로세스에 투입된 인력 투입 비용도 37.1% 감소된 결과를 얻었다.
오늘날 국내기업들은 국내$\cdot$외적인 경쟁 심화와 기술혁신 및 신제품개발, 정보화시대 도래에 따른 기업정보의 중요성 중대 등 급변하는 기업 환경 속에서 유연성 있는 경영조직 및 효율적인 관리시스템 확립을 통한 생산성 향상 및 경영효율화와 경영정보시스템 구축을 통한 정보자원의 효율적 관리 및 신속한 의사 결정 지원 등 기업내부의 경영혁신과 정보화를 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 여타 제조업체들에 비해 국내의 중소신발생산 기업들은 소수의 대형업체를 제외하곤 기업의 정보화 수준이 미미하며 체계적인 정보시스템 또한 전무한 실정이다. 이에 중소신발생산기업들이 활용할 수 있도록 수주에서 자재구매, 생산, 납품에 이르는 일관된 정보 흐름을 통해 기업의 주요한 정보인 주문정보, 제품정보, 자재발주 및 입고정보, 생산계획 및 생산실적정보를 관리할 수 있는 생산정보시스템을 개발 소개하고자 한다.
지방중소기업의 애로기술을 지역대학의 우수한 인력과 자원을 활용하여 현지 업체 가 해결할 수 없는 기술을 지도하고 지원하여, 지방공과 대학이 당해 지방소재 중소기업의 공동 연구소로 활용될 수 있도록 산학연 공동 기술개발 지역 컨소시엄 사업이 통상산업부의 지원하에 많은 학교와 지방 중소기업이 현재 진행중이거나 추진 중에 있다. 본 연구 개발 과제는 산,학,연 지역 컨소시엄 개발 과제로서 96년 초부터 시작되어 97년 6월중에 완료 예정으로 현재 모든 테스트가 완료되고 현업 업무와 병행 가동 중에 있다. 그리고, 이 연구 개발 과제는 밸브 제조 산업을 중심으로 한 생산 공정 관리와 기타 기존에 개발되어 있는 Module 간에 데이터공유와 Interface에 중점을 두고 개발하였으며, 특히 공정 관리에서 Job Schedule을 효율적으로 처리하기 위한 표준 모델을 정립하는데 중점을 두고 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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