산업혁명 4.0 시대 노후 설비 게임 끝 아니다.

제조 설비와 기계의 노후화는 기술의 지속적인 발전에 따른 자연스러운 결과다. 노후 장비를 완전히 교체하는 것은 불가능하다. 그러나 비즈니스에 미치는 부정적인 영향을 최소화하기 위해 전략적으로 관리하는 방법은 가능하다. 디지털 기술의 급속한 발전으로 인해 전통 장비와 구성 부품의 노후화가 가속되고 있는 느낌이 든다.
제조업체는 막대한 비용이 드는 공장 전체의 정밀 검사를 거치지 않고 경쟁력을 유지할 수 있을까? 자동화 부품 공급업체 EU Automation의 미국 관리자인 Claudia Jarrett에 의하면 가능하다고 답한다. 인공 지능, 로봇 공학, 가상 현실 및 3D 프린팅 분야의 신기술은 제조업을 근본적으로 변화시키고 우리 사회를 전문가들이 말하는 4차 산업혁명 시대로 이끌고 있다.


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정비 구성 부품의 노후와 및 연결성 문제

독일은 4차 산업혁명의 출발지이며 탁월한 위치를 차지하고 있다. IFR(International Federation of Robotics)에 따르면 작업자 10,000명당 산업용 로봇이 309대로 독일은 한국과 싱가포르에 이어 유럽에서 가장 자동화된 국가이자 세계에서 세 번째로 자동화된 국가이다.
그러나 독일 경제의 중추적 역할은 히든 챔피언을 비롯한 중소 중견기업(SME)이 담당하고 있다. 번쩍 번쩍 빛나는 새 설비와 최첨단 장비에 투자할 기술 및 재정 자원이 넉넉하지 않다. 
사실, 대부분의 독일 중소 중견 제조업체는 여전히 공장에서 중요한 애플리케이션을 실행하는데 현재 사용중인 기계에 의존하고 있다.
이것은 그 자체로 문제가 되지 않는다. 장비가 여전히 원하는 표준으로 작동하고 현재 규격대로 성능을 내고 있다면 새로운 장비로 교체할 이유가 없다. 
그러나 기존 장비로 작업할 때 고려해야 할 두 가지 주요 요소가 있다. 장비 구성 부품의 노후화와 연결성 문제이다. 제조업체가 큰 비용을 들이지 않고 어떻게 이 문제를 대처할 수 있는지 살펴보자.

화학산업에서의 노후화 문제

다음의 예를 생각해보자. 생산 장비의 HMI(Human Machine Interface) 패널이 고장 났다. 안타깝게도 단종된 모델이라서 OEM(Original Equipment Manufacturer)과 똑같은 교체 부품을 찾을 수 없다. 잠재적으로 동일하거나 다른 장비업체의 대체 대체품을 찾아볼 수 밖에 없다.
하지만 정확한 대체품을 찾아야 한다면 어떻게 해야 할까? 화학 산업이 좋은 예이다. 고장이 발생하면 이 부문의 제조업체는 추적성과 인증성 때문에 새 부품이 이전 부품과 모든 면에서 동일해야 하는 상황에 놓이게 된다.


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제조업체는 이것을 시장에서 찾기 어렵거나 불가능하다고 생각할 수 있으므로 기계 전체를 업데이트된 버전으로 대체하거나, 더 나쁜 경우 가장 저렴한 대체품을 선택하는 두 가지 전략을 채택할 수 있다. 둘 다 좋은 선택이 아니다. 
첫 번째는 비용이 많이 들고 생산가동 중지 시간이 길며 인력에게 새로운 교육이 필요하다. 궁극적으로 환경에 부정적인 영향을 미치게 된다.
두 번째는 성능 저하 및 설비 수명 주기 단축을 초래할 수 있으며 경우에 따라 제조업체가 위조 부품에 노출될 수 있다. 
승인되지 않은 유통 채널 또는 암시장을 통해 부품을 조달하면 제조업체는 부주의하게 위조 부품을 사용하게 된다. 이로 인해 높은 고장율과 규정을 준수하지 않게 되며 종종 안전에 심각한 위험을 초래한다.

전략적으로 계획

가장 좋은 방법은 기존 설비부품을 전문으로 하는 신뢰할 수 있는 공급업체와 파트너 관계를 맺어 기계가 고장났을 때 해당 부품을 빠르고 효율적으로 소싱할 수 있는 적절한 관계를 확보하는 것이다. 생산 가동 중지 시간이 발생할 경우 단시간으로 끝나느냐 장기적으로 지속되느냐의 차이로 이어질 수 있다.
공장에서 설비의 전략적 노후화 관리 계획을 미리 세우는 것이 무엇보다 더 중요하다. 기계와 설비의 현재 상태를 파악하기 위한 포괄적인 시스템 감사부터 시작한다. 공장의 기계는 얼마나 오래되었고 부품의 애프터마켓 공급은 어떻게 이루어지고 있는지? OEM(Original Equipment Manufacturer)에서 제공한 기대 수명 데이터와 비교하면 장비의 잔존수명을 파악할 수 있어 앞으로 얼마나 더 오래 사용할 수 있는지 알게 된다.
이미 노후화된 구성 부품 목록을 만들고 중요도에 따라 순위를 매긴다. 전체 시스템을 가동하는 데 필수적인 중요한 응용 프로그램은 노후화 계획을 세울 때 우선 순위로 지정해야 한다.


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이미 노후화된 설비의 구성부품인 경우 시장에 아직 그 부품이 여유가 있을 때 예비 부품 비축 가능성을 평가한다. 단종(EOL) 부품인 경우 OEM은 PCN(제품 변경 알림)을 보내고 고객에게 부품을 구매할 수 있는 최종 기회를 제공하며 특별 견적을 제공하기도 한다. 이 때 여분의 부품을 비축해두는 것이 중요하다.
기계의 부품이 공정에서 얼마나 중요한지, 마모 속도 와 노후화 위험에 대한 분석을 바탕으로 부품을 어디에서 얼마나 빨리 조달할 수 있는지에 대한 계획을 세워야 한다. 전문 공급업체와 관계를 형성하는 것이 성공적인 설비 노후화 관리 계획의 필수적인 부분이다. 마지막으로, 수집한 모든 데이터는 명확하고 간단하게 스프레드시트로 모은다. 이 정보는 중요하며 구성 부품에 장애가 발생할 경우 공장 관련 직원이면 쉽게 액세스할 수 있어야 한다.

설비 개보수, 스마트 공장을 위한 스마트한 옵션

이제 확실한 노후화 관리 계획이 세워졌으면, 한 단계 더 나아가 기존 장비를 Industry 4.0에 적합하게 개조할 수 있다. 다시 말하지만, 공장을 전체적으로 오버 홀 할 필요는 없다. 이렇게 하려면 새 설비를 조달하고 기존 장비를 제거하고 인력을 재교육하는 데 필요한 엄청난 비용과 시간을 지불해야 한다. 대신, 연결 센서로 오래된 기계를 개조하는 것이 훨씬 더 나은 옵션이다. 기계 다운타임 없이 설치하여 즉시 사용 가능한 솔루션 IoT 게이트웨이, OPC 서버와 센서 같은 IoT 지원 제품을 간단히 선택할 수 있다.
이 접근 방식은 비즈니스 요구 사항에 따라 완전히 맞춤화될 수 있으므로 유용한 센서만 기존 생산설비의 필요한 위치에 설치하게 된다. 자사 공장의 요구 사항과 관련이 없는 수백 개의 내장 센서가 들어가 있는 새 장비를 구입하는 것과 비교하면 개보수 방식이 훨씬 더 적합하다. 이러한 개보수 센서를 사용해도 온도와 진동 같은 매개변수를 추적, 장비의 상태에 대한 데이터를 수집하고 분석하여 귀중한 통찰력을 제공할 수 있다.


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예를 들어, 가속도계 센서로 기계의 회전 부품에서 발생하는 진동 주파수를 측정할 수 있다. 진동 진폭의 증가는 윤활 부족이 원인으로 기계의 회전과 관련된 부품의 문제를 나타낸다. 이 정보를 유지보수 엔지니어에게 전달하면 기계가 고장 나기 전에 문제를 파악하고 필요한 수리를 예약하여 예상치 못한 설비의 가동 중지를 방지할 수 있다.
이 예에서 보듯이 제조업체는 연결 센서가 내장된 새 기계를 구입할 필요가 없으며 가속도 센서를 기존 장비에 추가하는 것으로 충분하다. 공장의 생산 설비를 평가하여 기존 장비 시스템의 잔존 수명이 남아 있다면 작은 투자로 비즈니스에 실질적인 영향을 미칠 수 있는 접근 방법을 고민해 보자.
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