맞춤화? 아니, 모듈화!

맞춤화? 아니, 모듈화!

Rebecca Gibson
7 June 2017

제조기업들에게는 운영 요건을 만족하면서도 합리적인 가격의 맞춤형 장비가 필요한데, 모듈형 제품 아키텍처는 주문 설계 공정에서 고질적인 문제인 복잡성과 고비용 문제를 해결하면서도 대중 소비시장의 표준 제품을 보다 빠르고 효율적으로 맞춤 제작하는데 유용하다. 레베카 깁슨(Rebecca Gibson)

미네소타에 본사를 둔 기계 테스트 장 비 제조업체인 MTS시스템즈는 한때 150가지 제품의 서보 유압 (servohydraulic) 지탱 프레임을 제조하는데 11,000개의 고유 부품을 만들어 내야만 했다. 하지만 이제는 제품 종류가 10만가지 이상으 로 늘었음에도 불구하고 사용하는 고유 부 품 개수는 90% 감소한 800개에 불과하다.

헬싱키에 위치한 바르질라(Wärtsilä)는 해양 산업에 종사하는 기업 고객의 의뢰를 받아 중속 엔진을 새로 개발하는 데만 10년이란 세월을 허비했다. 하지만 7,000개에 육박했 던 고유 부품 개수를 4,000개 남짓으로 줄 인 덕분에, 이전에 비해 절반에 불과한 시간 과 비용만으로 고객이 사용하는 연료의 종 류에 맞게 개조할 수 있는 엔진을 잇따라 개 발하는데 성공했다.

MTS시스템즈와 Wärtsilä처럼 비용과 생산 시간을 늘리거나 품질을 타협하지 않고서도 다양한 고객의 요구에 부합하는 맞춤형 제 품을 제조할 수 있는 기술을 터득한 산업용 장비 제조업체(IE)가 꾸준히 증가하고 있다. 그 비결은 바로 모듈화에 있다.

부품 종류 최소화, 제품 종류 다양화

스웨덴 쇠데르텔리에(Södertälje)에 본사를 두고 있는 트럭 및 버스 제조업체인 스카니 아(Scania)가 1960년대에 사상 최초로 도입 한 모듈화는 표준화된 부품 모음으로 복잡 한 제품을 세분화하는 것이다. 모듈화의 장 점은 주문 제작에 일반적으로 발생하는 추 가 비용 문제를 감수하지 않고도 조립을 통 해 다양한 제품을 신속하게 만들 수 있다는 점이다.

언스트앤영(Ernst & Young)의 자문 서비스 수석 컨설턴트인 야나 골프만 ( J a n a Golfmann)에 따르면 모듈화를 통해 "동일 제 품군에 속하는 모든 제품을 얼마 안 되는 수 의 동일한 모듈로 제작할 수 있으며, 내부적 복잡성 역시 감당할만한 수준을 유지할 수 있다. 모듈화는 산업용 장비 제조업체가 다 양한 제품 라인 조립부를 개발하여 규모의 경제에 따라 맞춤식 제품을 대량 생산하기 에 가장 효율적인 방법이다"라고 설명했다.

모듈화의 다양한 장점

기업이 모듈화 개념을 개발하는데 필요한 조언을 제공하는 SPJ Consulting의 상무이 사인 샘 버먼(Sam Burman)에 따르면 "모듈 화를 도입하면 부품 수를 50~60% 줄일 수 있기 때문에 자재 비용이 10~15% 감소하고, 조립 및 제조 시간이 적어도 25%~35% 단 축된다. 더욱이 제조업체가 제품을 출시하기 도 전에 이런 효과가 발생한다는 점에서 시 사하는 바가 크다. 내가 근무했던 한 트럭 제조업체의 경우 부품 개수를 45,000개에서 15,000개로 줄였는데도 제품과 관련하여 고 객에게 제시할 수 있는 선택권은 오히려 수 십억 가지로 늘었다. 결과적으로 부품 수와 제조 시간이 감소하면서도 수익은 증가했다" 라고 설명했다.

방위, 항공우주 및 자동차 산업용 환경 테스 트 장비를 제조하는 중국의 Y i n h e Experimental Equipment Company(CQYH) 는 모듈화의 다양한 장점을 실감한 전형적 인 사례에 속한다. CQYH는 모듈식 아키텍 처 솔루션에 고객의 요구사항을 직접 입력 한다. 덕분에 CQYH가 시제품을 실제로 제 작하지 않아도 되고 빠른 시일 내에 고객이 3D 모델을 살펴보고 제조를 승인할 수 있다.

 “ 모듈화는 산업용 장비 제조업체가 다양한 제품 라인 조립부를 개발하여 규모의 경제에 따라 맞춤식 제품을 대량 생산하기에 가장 효율적인 방법이다.”

야나 골프만
언스트앤영(Ernst & Young) 자문 서비스 수석 컨설턴트

CQYH CEO인 쯔시앙 장(Zhixian Zhang)는 "모듈식 아키텍처 솔루션을 사용했더니 주 문 이행 시일이 단축되고 설계 오류도 50% 감소했다. 게다가 R&D 활동이 더욱 체계화 되고 새로 개발한 부품 수는 감소한 데 반 해, 주문 건수는 꾸준히 늘고 있다. 그에 힘 입어 매출액이 4,000만 위안(5,800만 달러) 에서 1억 5,000만~1억 8,000만 위안(2억 1,800만~2억 6,100만 달러)으로 증가했다"고 설명했다.

합리적인 비용으로 대량 주문 생산

모듈화는 표준 제품을 설계해서 제조를 마 친 후 이를 보관해두면서 판매하는 제조업 체의 전통적인 제품 개발 및 비즈니스 프로 세스에 구조적인 변화를 야기한다. 전통적인 구조를 탈피하고 모듈화를 도입한 기업은 대량 생산한 모듈 라이브러리에서 필요한 구성 요소를 선택 및 조립하는 방식으로 고 객의 구체적인 주문 내역에 맞춰 제조하여 판매할 수 있다

혁신 컨설팅 회사인 칼립소(Kalypso)의 선임 관리자인 조던 레이놀즈(Jordan Reynolds) 는 "산업용 장비 제조업체는 모듈화를 통한 부품/모듈에 관한 정의를 조립 방법을 다룬 규칙 정의와 분리할 수 있다. 따라서 전통적 인 주문 생산 공정을 통해 고도의 맞춤형 산 업용 제품을 개발하여 공급할 수 있을 뿐 아 니라 효율적인 대량 생산 방식으로 조립 시 간 단축, 비용 절감, 이윤 증가 효과도 함께 거둘 수 있다"고 말했다.

기존의 모듈을 조립해서 신제품을 만들게 되므로 제조업체가 모듈을 별도로 수정할 때마다 핵심 부품 설계를 다시 작성, 검사 및 검증할 필요도 없다

독립적 제조 연구회사 테크클레어티(TechClarity)의 사장인 짐 브라운(Jim Brown)은 "모듈화에는 선행 투자와 노력이 필요하지만 그로 인한 투자 효과는 훨씬 크다. 한 예로, 모듈화를 도입하면 새로 주문이 들어왔을 때 엔지니어가 조립을 통해 신속하게 맞춤 설계 제품을 완성할 수 있다. Tech-Clarity 의 조사 결과에 따르면 가장 실적이 좋은 산 업용 장비 제조업체가 모듈식 설계 기술을 사용하는 비율이 성과가 미흡한 경쟁사에 비해 49% 더 높다고 밝혀졌다. 고객의 구미 를 당길만한 견적서를 발 빠르게 제시하고 경쟁에서 승리할 수 있는 비결도 거기에 있 다"고 설명했다.

모듈식 제조로 전환

모듈화는 단순히 기존의 모듈과 프로세스를 표준화하는 것 이상의 의미를 담고 있다고 SJP Consulting의 버먼은 강조한다. 장기적 으로 성공하려는 제조업체는 고객의 요구 사항을 신중하게 검토하고 다양하면서도 실 용적인 방식으로 조립할 수 있도록 재설계 를 통해 부품 간의 호환성을 확보해야 한다. “ 모듈화는 산업용 장비 제조업체가 다양한 제품 라인 조립부를 개발하여 규모의 경제에 따라 맞춤식 제품을 대량 생산하기에 가장 효율적인 방법이다.” 야나 골프만 언스트앤영(Ernst & Young) 자문 서비스 수석 컨설턴트 62 COMPASS #11 2017 버먼은 "호환성이 유지되므로 제조업체가 완 전히 새로운 제품을 제조하려는 경우 모든 관련 부품을 수정하지 않아도 각 부품을 설 치, 교체 또는 제거하는데 무리가 없다"고 전 했다.

"제조업체는 개별 제품의 세부적 설계 단계 에 돌입하기 전에, 다시 말해 늦어도 개발 단계 전반기에 자사 포트폴리오의 모든 제 품을 동시에 모듈화해야 한다. 물론, 엄청난 어려움이 따르겠지만 이런 호환성을 확보하 지 못한다면 프로젝트의 성공을 기대하기 어렵다"고 덧붙였다.

성공적인 모듈식 제품 아키텍처라면 강력한 PLM(Product Lifecycle Management) 시스 템의 지원이 뒷받침돼야 한다.

골프만은 "표준화된 기존의 부품으로 제품을 구성하고 제품 수명 주기 내내 마스터 BOM 을 반영하려면 PLM 플랫폼이 반드시 필요 하다. 또한 제품 설계자는 다양한 모듈화 요 건을 관리하고 부품 간의 호환성을 확보하 는데 힘써야 한다"고 주장했다.

3D 설계 및 시각화 소프트웨어와 함께 사용 할 경우 PLM 시스템이 특히 큰 위력을 발 휘한다고 버먼은 설명한다. "3D 시각화 기술 을 사용하는 제조업체는 다수의 종이 도면 을 작성하거나 실제 시제품을 제작할 필요 없이 다양한 옵션이 곁들여진 디지털 모형 을 고객에게 보여줄 수 있다."

트럭 및 버스 제조업체인 스카니아(Scania)가 1960년대에 사상 최초로 도입한 모듈화는 표준화된 부품 모음으로 복잡한 제품을 세분화하는 것이다. 모듈화의 장점은 주문 제작에 일반적으로 발생하는 추가 비용 문제를 감수하지 않고도 조립만 하면 다양한 제품을 신속하게 만들 수 있다는 점이다. (사진 제공 : Kjell Olausson / Scania CV AB)

한편 특수한 형태의 기계 학습 기술인 클라 우드, IoT(Internet of Things), 인공 지능(AI) 은 제조업체가 특정한 모듈 및 제품 구성에 대한 수요를 보다 정확히 예측하는데 유용 하다.

레이놀즈는 다음과 같이 설명했다. "IoT 솔루 션을 통해 스마트 제품에서 수집한 데이터 를 분석하여 고객의 제품 사용 패턴을 파악 할 수 있고, 기계 학습 알고리즘을 이용해 판매 이력 데이터 세트를 토대로 제품 수요 를 예측할 수 있다. 뿐만 아니라 기계 학습 알고리즘은 호환되는 제품 구성과 직결되는 요인을 학습하고 모듈 조립 옵션에 대한 규 칙도 정할 수 있다. 현재의 전문가 기반 시 스템보다 훨씬 더 신뢰할 수 있다는 점도 돋 보인다."

원활한 모듈화의 요건

모듈화 프로젝트를 출범하려면 고위 간부들 로 구성된 팀이 변경 관리 프로젝트를 진두 지휘하여 직원들의 호응을 얻는 일이 선행 돼야 한다고 전문가들은 충고한다.

스톡홀름에 본사를 두고 기업들의 모듈화 도입을 지원하고 있는 컨설팅 회사 Modular Management의 파트너 겸 이사인 마트 티 스만(Mart Tiismann)은 "완전한 모듈화는 가 치 사슬에 속한 모든 부서의 완벽한 조율이 요구되는 굉장한 변화이자 획기적인 작업 방식이다. 그러한 여정을 시작하려는 기업은 초기 성공을 보장하고 추진력과 공감을 축 적할 수 있는 방식을 추구해야 한다. 이를 위해서는 무엇보다도 새로운 관리 및 지원 도구 세트가 필요하다."라고 말한다.

외부 모듈화 전문가의 지원을 받는 방안도 고려해 볼만하다고 CQYH의 장은 충고한다. "멀리 보되, 차근차근 실행에 옮겨야 한다. 먼저 제품 아키텍처를 개혁할 모듈화 컨설 턴트 팀을 구성한 다음, 계획을 실행에 옮기 는데 효과적인 비즈니스 플랫폼을 IT 플랫폼 대신 채택하는 것이 바람직하다."

모듈화의 미래

단기간에 경쟁력 있는 가격에 고도의 맞춤 식 제품을 공급해달라는 고객의 목소리가 갈수록 커지고 있기 때문에 산업용 장비 제 조업체가 경쟁력을 유지하려면 기존의 대량 생산 공정을 쇄신해야 한다.

Modular Management의 티스만(Tiismann) 은 "다각도로 모듈화의 장점을 알리는데 힘 써 왔다. 4차 산업혁명(Industry 4.0) 및 디 지털 시대가 열리면서 거의 모든 산업용 장 비 제조업체가 보다 체계적인 제품 포트폴 리오를 갖춰야 한다는 사실에 공감하는 변 곡점에 도달했지만, 정보 구조화가 선행돼야 모듈화를 실현할 수 있다는 인식은 아직 부 족한 실정이다. 결론을 말하자면, 거시적 제 조 방식을 이미 정립했거나 도입하기 시작 한 산업용 장비 제조업체는 앞으로 몇 년 동안 경쟁 우위를 점할 수 있을 것이다"라고 말했다.◆

보다 자세한 정보는
http://3ds.one/SSS-modularity

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