한국스마트제조산업협회(http://www.kosmia.or.kr)는 1월 11일 대한무역투자진흥공사(KOTRA) 외국기업창업지원센터(IKP) 1층 세미나실에서 스마트 공장 운영 및 솔루션에 관심이 있는 제조업종사자를 비롯한 산학연 관계자가 대거 참석한 가운데 4차 산업혁명 스마트공장 관련 교육세미나를 진행했다. 시리즈로 진행되는 교육과정의 첫 회로 진행된 이번 세미나에서는 일본의 스마트공장 보급 정책 및 업계 동향을 확인할 수 있는 기회가 되었다. 이 글에서는 이번 세미나에서 가장 뜨거운 호응을 얻었던 LG경제연구원 이지평 박사의 ‘스마트공장을 중심으로 한 일본의 제조업 혁신 추진 동향’ 발표를 정리해 보았다. ■ 이성숙 기자
일본 경제 및 산업의 정체 현상
일본은 장기불황으로 인해 경기순환과 함께 성장 트렌드가 전반적으로 하락세를 보여 왔다. 일본의 장기성장률은 1980년대 4%대에서 1990년대에 1%대로 급락했다. 특히 1990년대 초의 장기불황 진입 초기에는 성장률 수준이 높아서 2~3년 정도 문제의 심각성을 인식하는 시기를 놓쳤다. 1990년대 일본은 순환적 경기회복이 거듭되었으나 이후 2000년대에 들어서면서 저성장이 장기화되면서 각 경제주체들의 비관론이 확산됐다.
세계적인 제조트렌드와 일본의 제조업
Integral에 기초한 강점에 주력
일본 제조업의 강점은 계열거래 등을 활용한 폐쇄적인 고품질 제조 능력에 기반하고 있다. 다시 말해 ‘반드시 지켜야 하는(Integral)’ 원칙과 기초에 초점을 맞춰 산업을 안정적으로 성장시키고 경쟁력을 키웠다는 것이 일본 제조업의 강점이다. 일례로 자동차 제조사인 도요타는 세부 부품 설계를 협력사에 맡기는 ‘설계도면승인 방식’을 통해 부품을 조달, 사후적으로 각 부품을 조정해서 고품질을 추구한다.
IT화·글로벌화의 영향
2000년대에 들어서면서 세계 제조업계는 자동화, IT화를 통해 생산제조기술을 고도화시켰다. 세계적인 트렌드인 IT혁명으로 제조업계의 정보교환 및 거래의 편리성 확대로 사전적으로 설계 정보를 정하여 각종 부품을 단순하게 조립하는 모듈화를 진행하게 되었다. 여기에 더해 신흥국 기업 성장으로 제조업은 각국의 조달선을 공개적으로 활용하는 기업들이 유리한 분야로 확대되었다.
강점 전환시 난관
반드시 지켜야 하는(Integral) 원칙과 폐쇄적 구조(Closed)에 강점 있는 일본기업이 모듈 및 오픈 분야의 강점 확보에 어려움이 존재한다. 도요타의 예를 들면 해외부품 업체를 도요타 시스템에 그대로 활용할 경우 어려움이 발생한다.
모노즈쿠리 & 고토즈쿠리 대응
최근의 일본경제의 회복은 정책뿐만 아니라 기업의 혁신 노력의 결과라고 할 수 있다. 일본은 2000년대에 들어서면서 최고의 제품을 만들기 위해 심혈을 기울이는 자세로, 일본 사회의 장인정신을 의미하는 모노즈쿠리(モノづくり, monozukuri)에 주력했다. 일본 제조업의 강점을 그대로 녹아든 모노즈쿠리는 일본 제조업을 세계 최강의 수준으로 유지시키는 원천이 되었다.
대표적인 모노즈쿠리 산업인 전자재료 분야
일본의 전자재료 분야는 1990년대 이후 2000년대에 수익성 측면에서 일본 제조업 중에서 상위 자리를 계속 유지하고 있다. 전자부품의 경우 부침이 다소 있지만 전자기기보다 높은 수익을 유지하고 있으며, 특히 세라믹 등 전자재료를 자체 생산하는 전자부품의 수익성과 경쟁력이 강한 것으로 나타나고 있다.
소재 등 모노즈쿠리 산업의 경우 인내심을 가지고 수많은 실험을 거듭하면서 경험 지식을 축적하고 개선을 거듭해 상용화와 그 이후의 원가절감, 성능개선에 매진해야 하는데, 이러한 꾸준한 제조 기반 기술 분야가 일본인 기술자나 일본기업의 습성에 적합한 측면이 강했다.
첨단 부품 및 소재 분야 성공기업은 기반기술과 첨단기술을 혼합
부품 및 소재 등의 성공 기업은 IT, 그린 비즈니스 등 시대의 초류인 첨단기술을 쫓아가기보다도 Low Technology(범용기술)를 자사의 강점 기술 영역으로 지목하면서 수십 년에 걸쳐 꾸준히 심화시키고 압도적인 우위를 구축했다. 그리고 압도적인 우위를 구축한 기술 분야를 IT화, 그린화라는 새로운 산업의 트렌드에 맞게 응용하는 가운데에서 남들이 모방하기가 어려운 기술적인 우위성을 선행적으로 구축하게 되었다.
‘체험’을 강조한 고토즈쿠리의 출현
일본기업은 점차 체험 창조를 통해 새로운 가치를 찾아내려는 움직임이 활발하게 일어나게 되었다. 이러한 현상은 고토즈쿠리(コトづくり, kotozukuri)라는 새로운 용어를 만들어내고 차별적 부가가치를 추구하게 되었다. 제조업체와 고객의 관계는 제품을 판매한 직후에 끝나는 것이 아니라 고객이 제품을 사용하는 사이에 계속되는 관계 속에서 서비스 부가가치를 높이는 것을 제조업의 서비스화, 즉 ‘고토즈쿠리’로 강조하고 있는 것이다.
고토즈쿠리는 ‘고객이 해당 삼품으로 하고 싶은 것은 무엇인가를 감성에 입각해서 고민하고 진심으로 요구되고 있는 것을 제공하는 것이며, 기업은 고객 이상으로 깊게 생각함으로써 고객이 미쳐 알지 못하는 플러스알파의 감동이나 즐거움을 만드는 것’이라고 강조했다. 제품을 서비스나 브랜드, 소프트웨어를 포함한 보다 넓은 생태계 차원에서 생각하고 고객 가치를 높이려는 전략은 일본기업이나 일본적 풍토에서 원래 강했던 서비스 정신(오모테나시 : 배려 깊은 접대)에 기초한 측면도 강해 2000년대 중반 이후 많은 분야에서 강조되기 시작하면서 성과를 거두고 있다.
상식을 파괴한 유니클로
유니클로는 도레이의 소재기술을 활용해 상식 파괴의 고토즈쿠리에 성공한 기업이다. 유니클로-도레이의 협업 모노즈쿠리-고토즈쿠리 상승효과 사례를 보여주고 있다.
① 상식 파괴의 체험 가치 추구: 기존 소재를 어떻게 활용해서 판매할 것인가가 아니라 고객의 체험 가치를 고려해서 제로베이스에서 소재를 개발했다. 보온성 내의, 여름용 땀 건조성 내의를 위해 면이 아니라 첨단 합성섬유를 개발해 세계적 히트 상품으로 육성했다.
② 지속적 개량: 한 번의 성과에 그치지 않고 히트텍 소재를 지속적으로 개량하면서 향균, 악취 제거 등의 새로운 부가가치 기능을 개발했다. 거듭되는 진화 전략으로 유니클로는 내의를 대표 브랜드로 육성했다.
③ 코토즈쿠리 뒷받침하는 소재 기술력: 패션 기억으로서의 유니클로의 고토즈쿠리 감성, 부가가치를 현실화할 수 있는 도레이의 소재 기술이 효과를 발휘했다. 양사 실무진의 치열한 토의와 아이디어 교류로 혁신에 성공했다.
유저의 체감온도를 예측한 미쓰비시전기
미쓰비시전기는 인공지능(AI)으로 가까운 미래의 유저의 체감온도를 예측하는 적외선센서 ‘move eye mirA.I.’를 탑재한 에어컨을 오는 11월 초부터 판매할 예정이라고 한다. 이 센서는 방바닥이나 벽의 일사열 등의 온도상태를 360도 관찰하고 방에 있는 사람들의 체감온도 데이터를 취득한다. 그리고 취득한 데이터를 시계열로 분석함으로써 거주 환경에 따라 다른 주택의 온도에 대한 각종 영향을 파악할 수 있다.
이러한 분석 데이터를 기초로 외부의 기온이나 일사량이 변화했을 때에 사람들의 체감온도에 미칠 영향을 분석해서 가까운 미래의 체감 온도를 예측할 수 있다. 그리고 이러한 예측에 따라서 에어컨의 운전을 미리 상황 변화에 맞게 변경함으로써 유저에게 보다 쾌적한 환경을 제공한다.
고토즈쿠리 기반의 B2B, B2G 분야 개척
고토즈쿠리 전략은 소비재나 서비스업 등 B2C 뿐만 아니라 기업이나 정부를 고객으로 하는 B2B, B2G 분야에서도 모색되고 있다. 전자, 화학, 기계, 소재 등 각 산업분야에서 일본기업은 신흥국기업의 추격을 받고 있어서 높은 기술력으로 차별화할 수 있는 방안으로서 B2B 분야에서의 세밀한 서비스 연계전략을 강화했다.
전자산업에서 최근 최대 시가총액 기업으로 도약한 센서 제조회사인 키엔스의 경우 고객과 협력하는 철저한 기술 영업 능력을 통해 성장을 거듭하고 있다. 동사 영업사원은 1인당 1000명을 넘는 고객 및 고객 후보 기업의 의사결정자의 성향, 상담 내용 등을 철저하게 데이터베이스에 입력해서 관리, 폭넓으면서 전문적 기술지식을 가진 기술영업 인력이 고객의 공장에서 자체 제작한 모형으로 생산라인의 혁신 아이디어를 시연하면서 고객의 문제 해결 방안을 제안하기도 한다.
IoT 확산에 따른 일본 제조업의 우려
새로운 단계에 진입하고 있는 IT혁명 과정에서 일본기업은 IoT를 활용한 제조업의 진화에서 낙후되지 않을까 긴장하는 모습이다.
제조업 경쟁력 약화 우려
PC, 스마트폰 등으로 인터넷 연결 분야를 확대해 온 IT혁명이 제조업 전체로 파급되면서 일본 제조업 경쟁력의 기초가 약해질 것을 경계하고 있다. 전자제품의 IT화로 추락한 일본 산업의 쇠퇴가 자동차 기계로 확산될 것을 우려하고 있는 것이다.
제조혁신 소외 우려
일본의 제조기업들은 일본처럼 IT가 상대적으로 취약하면서 제조강국의 지위를 유지하고 있는 독일이 제조업의 IoT화에 적극 나섬으로써 일본의 기여가 없는 제 4차 산업혁명이 전개될 것을 우려하고 있다.
IT기업의 하청화 우려
IT강점을 가진 미국과 제조 강점이 있는 독일의 연계적인 제조 혁신 과정에서 제조업의 형태가 IT 주도의 스마트 시스템으로 변모하고 있어, 일본의 제조업체들이 새로운 비즈니스 모델에서 단순 제조업이 하청화될 우려가 있다.
생산성 향상을 위한 기술고도화와 관리 개선
센서와 AI, 빅데이터 분석으로 진화된 로봇
① 로봇 가공 정확도 향상
센서, AI 활용을 통해 로봇의 가공 정밀도, 생산계획 이행 신속성 등이 향상, 로봇을 활용할 수 있는 작업 확대로 코스트 절감과 함께 생산속도도 향상되고 있다. 밤중에 무인 공장에서 로봇이 물류 화물을 정리하는 등 준비를 하고 근로자가 출근하면 곧바로 생산에 들어가게 된다.
② M2M, M2P 노하우 공유
인간의 숙련된 노하우를 센서와 인공 지능을 통해 기계에 전달, 기계와 기계간 커뮤니케이션으로 순식간에 노하우를 전파했다. 덴소는 공장에 IoT를 도입해 센서로 근로자 동작, 기능, 설비정보를 수집해 업무 개선 노하우를 순식간에 공유할 수 있다.
③ SCM 효율화
IoT를 통해 기획, R&D, 설계, 조달, 생산, 물류, 판매, 보수 등 SCM 전반을 가상공간에서 통합, 시행착오를 줄이고 효율과 속도가 향상되었다.
가상설계를 통해 현실 세계에서의 시제품 제작
① 시행착오 절감
시제품의 제작을 생략 및 줄이는 가상설계 시스템을 통해 가상공간에서 자유롭게 제품 아이디어를 구체화하고 다양한 시험을 실시해 개발품의 완성도를 신속하게 제고할 수 있다. 가상공간에서 충분히 실험, 테스트를 거친 설계로 시제품을 제작해 제품화에 소요되는 시간이 단축된다. 일례로 알프스전기는 3D CAD를 기초로 한 가상 개발 환경 구축, 기계, 전기 등의 각 담당자의 동시 작업이 가능해져, 개발 기간을 50% 단축할 수 있었다.
② 고객 니즈 지수화 시뮬레이션
SNS, 메일, 고객 조사 등에 나타난 각종 고객 니즈를 지수화하여 제품개발에 반영하면서 고객의 예상 호응도를 가상공간에 시뮬레이션할 수 있다. 개발 과정에서 시제품을 만든 후에 고객의 요구를 반영하는 등의 수정 잡업에 소요되는 시간이 절약된다. 코니카 미놀타는 LED 스텐드의 가상설계 시스템을 구축하면서 오피스 유저의 사용환경에 기초한 평가를 지수화해 이들의 조합이 가상설계 시뮬레이션을 통해 최고 점수가 되도록 한다.
영업, 기획, 개발 등 각 부처 부가가치 제고
① 전사 연결의 고객 지향 반복 효과
영업, 조달, 개발, 생산의 각 부문을 IT 네트워크로 연결하여 공정, 반제품, 제품 정보를 모든 부서에서 공유하면서 고객 니즈에 대한 전사적으로 대응력을 강화해야 한다. 초정밀금속가공의 유키정밀의 경우 모든 부서가 실시간으로 고객과 대화할 수 있는 IT 시스템을 자체 구축, 고객의 니즈에 대응한 제품을 즉시 공급, 개발 부문은 고객의 구상 단계의 제품 콘셉트에 맞게 도면을 그리는 등 고객 가치 제고에 주력했다.
② 구매 전에 고객 행동 예상
모든 부서가 고객과의 밀접한 관계를 통해 거래 하면서 축적한 정보를 빅데이터로 분석하면서 분석 스킬을 끊임없이 향상시킨 결과 고객의 패텬, 구매 제품 및 시기를 예측하고 미리 생산, 물류를 준비해야 한다. 금형 업계의 아마존이라는 명칭을 받고 있는 미스미는 양산품인 카타로그 제품을 1개씩 주문 받는 시스템으로 진화, 표준화한 반제품을 예상 생산하여 1조의 800억배에 달하는 조합의 고객 제품 요구에 최고 당일 납품을 실현했다.
③ 개발 즉시 양산으로 시장 석권
모든 부문이 시뮬레이션으로 시행착오를 미리 경험 하면서 고객 수요를 예측해 생산체제를 조기에 완성함으로써 개발 즉시, 제품의 대량공급, 고객 수요가 일시에 폭증한 후 급격히 소멸하는 최근 추세에 판매 기회 상실이나 히트후의 재고의 누적 현상을 없애야 한다.
공장자동화, 정보분석 자동화와 AI
① 포장 공정 집약, 오물 감시 자동화
2016년에서 카와사키 공장 내에 분산되었던 식품의 포장 공정을 하나로 집약하고 여러 라인에 동시에 대응하는 다기능 로봇으로 자동화해 생산성을 1.7배 향상했다. 무인반송차를 도입, 설비 설치 자유도 제고, 공장 곳곳에 품질 보증 카메라 설치, 이물질의 제품 유입을 차단했다.
② 헬스케어에 데이터 분석 활용
식품 기술에서 축적해 왔던 아미노산에 관한 지식을 기반으로 암 질환의 리스크를 진단하는 비즈니스를 추진, 식품 사업과의 시너지를 추구했다. 아미노산에서 암의 리스크를 인덱스로서 산출하기 위해 혈액에서 20개 정도의 아미조산에 대해 질병과의 인과관계를 평가할 수 있는 다변량분석(multivariable analysis) 모델을 구축하고 지속적으로 개량했다.
③ AI 활용한 제품개발 효율화
식품 개발에 AI를 도입, 음식의 미묘한 향기 조절, 미생물을 활용한 발효 등을 담당하고 있는 전문 인력의 지식, 감을 AI가 대체하고 있다. 이미 많은 업계가 AI를 이용해서 발효 공정 자체의 무인화를 진행하고 있다.
시사점
기술선택의 중요성
우리 기업이 선진기업을 추격하는 입장에서 innovator로 도약하는 과정에서는 어떤 기술을 중장기적으로 강화할 것인지가 매우 중요한 시점이며 비즈니스 트렌드와 함께 자사의 강점을 잘 분석하는 것이 중요하다.
제조 강점과 체험가치의 결합
품질에 대한 철저한 대응과 함께 고객의 체험가치를 높을 수 있는 일본기업의 고토즈쿠리 전략이 참고가 될 수 있으며, 고객을 철저하게 이해하고 고객의 입장에서 소프트웨어나 서비스를 연계시키는 전략이 중요하다.
차세대 기술혁신에 철저하게 준비
AI, 빅데이터, 신에너지, EV 및 자율주행차 등 차세대 기술의 혁신이 해당 산업뿐만 아니라 모든 산업과 사회구조에 영향을 줄 것이며, 이러한 파급 효과를 고려해서 자사의 전략적 준비에 주력할 필요가 있다.
가치 향상 목적의 명확화
성과를 거두고 있는 일본 제조업의 IT화 사례에서는 IoT, AI 등을 단순히 적용하는 방법론 위주의 전략이 아니라 원가절감, 새로운 고객가치 창조 등 목적을 명확히 하면서 전략을 추진하고 있으며 이러한 목표 지향적인 IT 활용 전략이 중요하다.
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