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원가란 제품을 생산 및 판매하고 서비스를 제공하기 위해 소비한 모든 비용을 말합니다. 반면에 이익은 일정 기간 매출에서 소요된 원가를 뺀 것입니다. 식으로 표현하면 '이익 = 매출 - 원가'가 됩니다.

따라서 이익을 얻기 위한 방법은 매출의 양을 늘리거나 제품의 가격을 높여 매출을 높이는 것, 혹은 원가를 낮추는 것 두 가지등이 있습니다. 그러나 매출을 늘리는 것은 간단한 문제가 아니며, 시장 경쟁 원리로 정해지는 가격은 임의로 결정할 수 없습니다.

그래서 기업들은 내부 노력만으로 가능한 원가 절감 조치를 강구해 매출이 줄더라도 이익을 확보할 수 있도록 회사 차원에서 노력합니다.

회사 전체의 이익에 관해 설명할 때 회사가 보유한 자산 대비 이익률을 나타내는 '총자산 이익률(ROA: Return On Asset)'이 자주 사용됩니다. 이는 수익을 내기 위해 회사의 자산을 얼마나 효율적으로 운영하는지 표현하는 방법입니다.

ROA는 매출 이익률과 자산 회전율 곱셈으로 나타냅니다. 달리기에 비교한다면 매출 이익률은 보폭, 자산 회전율은 발의 회전으로, 그 둘을 곱한 값이 달리는 속도라고 생각하면 알기 쉬울 것입니다.

대표적인 판매 수익 관리 방법은 매출액에 연동되는 구매 원가와 같은 변동 비용과 토지, 건물과 같은 고정 비용 구분해 원가를 관리하는 방법입니다. 그림에서 보듯이 공장에서의 판매 수익을 높이는 방법은 변동 비용의 단가를 낮추는 방법과 고정 비용을 낮추는 방법이 있습니다.

한편, 자산 회전율 향상이라고 하는 관점에서 제조의 역할은 재고 삭감입니다. 재료, 중간품, 완성품 뿐만 아니라 공정 내의 제작품을 포함한 모든 재고를 관리 대상으로 하고, 적절한 개선책을 강구함으로써 생산 리드 타임을 단축하는 것이 중요합니다.

공장에서 관리하는 비용은 크게 '재료비', '노무비', '경비' 로 나눕니다. 이것들을 관리하기 위해 1) 매년 예산 관리와 연동된 부서별 원가 목표 수립과 제품 개발 원가 기획, 2) 원가 개선 활동 실적 수집과 보고를 실행합니다.

품질은 JIS 정의에서 '상품 또는 서비스가 사용 목적을 충족시키는지 아닌지를 결정하기 위한 고유의 성질 및 성능 전체' 라고 기술되어 있습니다.

제조 산업 초기에는 '제품의 품질이 얼마나 규격에 맞는지'가 품질을 판단하는 기준이었지만, 현재는 '제품을 포함한 모든 서비스의 품질이 얼마나 고객의 요구' 에 맞는지로 판단을 합니다. 이를 충족하려면 '제품이나 서비스 그 자체의 질'로 눈을 돌려서 '일하는 방법과 구조의 질'을 높여갈 필요가 있습니다.

'품질관리(Quality Control)'란 제품이나 서비스를 대상으로 고객이 원하는 좋은 것을 더 싸고 필요한 시점에 안전하게 사용할 수 있도록 PDCA 사이클을 통해 제품과 서비스의 품질을 종합적으로 유지하고 개선하는 활동을 의미합니다.

품질 관리 활동에는 

1) 일상업무 중 품질 목표에서 벗어나지 않도록 유지/관리하는 활동

2) 고객에 대해 품질을 보증하고 만족도를 향상시키기 위한 개선 활동

위와 같이 의 2 가지 목적이 있습니다. 이 2가지를 잘 조합해 개선하고 유지하는 것을 착실하게 반복해야 합니다.

품질 문제가 발생했을 경우에는 즉시 대응해야 하며, 고객이나 거래처, 시장에 대해서는 '임시 조치를 신속히 실행'하고 사내에서는 '원인을 분석' 하는 것이 제일 중요합니다. 

원인 규명과 분석 과정에는 사내의 모든 관련 부서과 참여해 해결책을 이끌어냅니다.

많은 제조 기업에서 QCD 개선에 PDCA 개선 프로세스를 이용합니다. PDCA는 'Plan', 'Do', 'Check', 'Action'의 머리 글자를 딴 약어입니다.

* Plan (계획)

-  QCD의 개선을 위한 현실적이고 실행 가능한 계획 수립

* Do (실행)

-  계획 실행

* Check (평가)

- 결과를 확인하고 계획 미달의 경우 계획 달성을 위한 개선책 수립

* Action (개선)

- 개선책을 실행하고 계획대로 효과 확인 후 개선책 구조화

PDCA 프로세스는 QCD의 추가 개선을 위해 지속해서 실시합니다. 이 반복적인 개선 활동을 PDCA 사이클이라고 부릅니다.

QCD를 개선하기 위해서는 목표 설정이 필요하고, 목표를 향한 개선 활동의 효과를 확인하려면 '주요 관리 항목 (KPI: Key Performance Indicator)'이 필요합니다. PDCA 개선 활동 성과를 주요 관리 항목으로 관리하기는 하지만, 단순히 결과를 수치로 나타내는 것만으로는 의미가 없습니다. 수치 결과를 다음 개선 활동으로 연결하는 것이 중요합니다.

예를 들어서 납품 물량 또는 납기 관리를 위한 관리 항목에 납기 준수율이 있다고 가정을 합니다.

전체 회사 또는 전체 제품 납기 준수율이 80% 라는 결과 수치도 중요하지만, 이것만으로는 다음 개선을 위한 분석이 어렵습니다. '어디가 어떻게 잘못됐는가?' 를 구체적으로 파악하는 것이 중요합니다.

전체 회사 또는 전체 제품을 한 단계 더 구체화해 제품별, 공장별 월별로 출하 수치를 파악할 수 있으면 납기 준수율 문제의 영향 요인 대상 범위를 좁힐 수 있습니다. 또한 다음 단계로 합계 데이터를 (제품별 > 공장별), (공장별 > 기간별) 로 세부 단위를 나누고 합계 기준을 바꾸어 결과를 확인해 보면 보다 구체적인 개선 팁을 얻을 수 있습니다.

공장의 생산 활동 중에서 납품한 제품 안에 불량품이 섞여 있거나 제품 가격이 적절하지 않거나 약속한 납기일에 약속한 수량을 공급하지 못하면 고객의 신뢰를 잃고 주문이 줄어들게 될 것입니다.

공장에는 생산관리가 필요하며, '정의된 품질 및 사양(Quality)'의 제품을 '정의된 비용(Cost)'으로 '정의된 수량/납기(Delivery)'대로 생산할 수 있도록 'QCD 관리'가 필요합니다.

* QCD 관리를 효율적으로 실시하는 것이 생산관리의 주 목적입니다.

QCD 관리는 Q만 하거나 C만 하는 등 개별적으로 달성하는 것이 아니라 QCD를 동시에 균형 있게 달성하는 것이 중요합니다.

품질관리(Q) 도입 초기에는 출하 검사에서 불량품을 검사해 불량품 출고를 막았지만, 현재는 제품의 설계 및 제조 단계에서부터 품질 목표를 달성하는 활동으로 변화하고 있습니다. 즉, 검사에서 불량품을 '찾아낸다' 라는 생각에서 '품질을 만들어간다' 라는 생각으로 변화하고 있습니다.

원가관리(C) 를 생각할 때 제품 원가는 '재료비', '노무비', '경비'로 구성됩니다. 예를 들어 빵 제조에서의 재료비는 밀가루, 설탕, 기름, 달걀, 팥을 사는 데 들어가며, 노무비는 제빵원이나 사무원의 급여, 경비는 점포나 공장 임대료, 전기료, 제빵 기계 등 설비 기기의 감가상각 비용입니다. 제품 원가에는 재료비 이외에도 노무비와 경비가 포함되는 것이 핵심입니다.

납품 수량 및 납기 관리(D)는 제조 공정에서의 관리가 중요합니다. 출하 단계에서는 납기 지연이나 수량 부족이 확인되더라도 이에 대응하기 어렵습니다. 최종 공정인 출하 단계가 아니라 제조 공정 초기부터 진행 상황을 확인해 공정 납기 지연이나 납품 수량 부족이 예측되면 신속하게 대책을 강구하고 고객과 약속한 납기와 수량을 지킬 수 있도록 최선의 노력을 하는 것이 중요합니다.

생산설비의 자동화로 가장 효율 높은 제조 공장을 전 세계 어느 곳이든 실현이 가능하다면 스마트 팩토리가 구현된 모습이라고 할 수 있습니다. 그렇다고 전 세계 곳곳에 공장을 건설할 수는 없습니다. 제품이 필요한 곳으로 필요한 만큼 적기에 공급될 수 있도록 하는 체제가 필요합니다. 미래 기업의 경쟁력은 제조가 아니고 SCM에서 승부가 날 수도 있습니다.

제네릭 의약품 시장점유율 세계 1위의 일본 테바제약은 빠르게 증가하는 시장의 요구를 충족하기 위해 타카야마 공장에 신규 물류센터를 건설하였습니다. 이 물류센터에서는 테바제약이 자체 개발한 의약품을 소량 주문받아 공급하고 있는데, 소량 단위의 출하를 효율적으로 하기 위해 작업자를 추가로 투입하는 대신 자동 창고 시스템 (AR/RS, Automated Storage and Retrieval System)을 도입하고 7개의 자동 유도 무인 운반차가 플랜트와 물류센터 사이에서 제품을 수송하게 되었습니다. 그 결과 소량 단위의 제약 제조 제품을 도매업체와 유통업체에 직접 공급할 수 있게 되었으며 미래에 수요가 증가할 수 있는 소량 제품의 출하 속도를 높일 수 있게 되었습니다.

독일의 산업용 로봇 제조기업 쿠카(KUKA)의 옴니무브(Omnimove)는 초대형 화물도 이동시킬 수 있는 운송 로봇이자 모바일 플랫폼입니다. 옴니무브는 여러 개의 로봇을 연결해서 90톤에 달하고 무겁고 큰 화물도 자유자래로 운송할 수 있어, 에어버스의 항공기 제조 등 여러 제조사에 사용되고 있습니다.

아마존은 2012년부터 물류창고에서 자동 제어 로봇 '키바(Kiva)'를 도입하여 사람 대신 제품의 집적 및 운반을 담당하게 하고 있습니다. 360도 자유자재로 움직일 수 있는 바퀴를 가진 키바는 컴퓨터의 지시에 따라 선반에서 제품을 꺼내 다음 포장 공정으로 보냅니다. 작업자는 키바가 제품을 운반해 오는 곳에서 대기하며 감독을 하게됩니다. 도이체방크가 2016년 분석한 아마존의 키바 인수 관련 보고서에 따르면 실제로 아마존 물류센터는 키바 도입 이후 기존 60~75분이던 물류 순환 속도가 4~5분의 수준인 약 15분으로 대폭 단축되었으며 공간 활용도는 50% 이상 향상 되었습니다.

2만여 개의 다양한 제품을 판매하는 다이소는 2013년 1500억 원을 투입하여 용인에 무인 자동화 물류센터를 건립, 제품 운송의 효율을 높이고 있습니다. 센터 내에서는 무인 운반차가 365일 24시간 쉬지 않고 제품을 실어 나르고 있습니다. 특히 초소형 센서인 RFID 태그를 이용하여 제품을 실시간으로 관리하며 동선과 처리 시간을 최소화하고 있습니다.

이처럼 RFID 등의 IT 기술은 스마트 팩토리의 물류 추적과 관리에서 혁신을 가져왔습니다. 제품의 운송 과정을 실시간으로 모니터링하는 솔루션이 상용화되어 있으며, GPS (Global Positioning System) 위성 위치 확인 시스템과 GIS(Geographic Information System) 지리 정보 시스템, ITS(Intelligent Transport System) 지능형 교통 시스템등을 접목하여 운송 네트워크를 최적화하고 있습니다.  

1. 근접화 

- 부품이나 도구는 작업자가 최소의 동작으로 접근이 가능하도록 합니다. 손목을 움직이는 정도에서 부품, 도구를 잡을 수 있다면 제일 좋습니다.

2. 도구화

- 목수나 기술자들은 자신만의 전용 공구가 있습니다. 시판품 보다는 작업자 스스로의 지혜가 들어간 도구를 제작하여 사용합니다.

3. 선택의 자동화

- 방법, 도구, 부품, 공법, 게이지 등을 생각하거나 찾거나 선택, 판단하는 일에서 해방시켜 자연스러운 행동으로 작업을 가능하도록 합니다.

4. 도구의 자동화

- 수작업 또는 도구로 작업하고 있는 것을 전기, 에어, 유압 및 다른 설비의 동력을 이용하여 소설비로 전환시키거나 또는 소설비로 지원해 줄 수 있도록 해야합니다. 어디까지나 지원이므로 어떠한 형태로든 사람의 작업이 연관되어 있어도 좋습니다.

5. 지그(Jig)화

- 인간의 손은 지그가 되면 안됩니다. 손 작업 결과는 지그에서 지그로 무심코 던져 보낼 수 있어야 합니다.

6. 풀 프루프

- 자공정에서 이상이 발생했을 때도 후공정으로 흘러가지 않도록 하는 실수 방지 시스템(Mistake proof)이 갖추어져야 합니다.

7. 출구에서 입구로

- 이동 작업에서 공정 간의 운반거리, 보행거리를 최단으로 하기 위해 앞 공정의 출구와 다음 공정의 입구는 최대한 접근시킵니다.

8. 모듈화

- 조립 부품들은 여러 개를 하나로 조합한 형태로 공급하여 작업의 단계를 최소화 시킵니다. 모듈화는 실수를 방지하는 수단이 될 뿐만이 아니라 모듈을 공급하는 앞 공정 혹은 공급처에 대한 협업을 용이하게 합니다.

9. 원터치 준비 교체

- 기종 변경의 원터치화는 다품중 소량 생산의 필수적인 요소입니다. 원터치로 할 수 없다면 낭비가 많아 경쟁력이 없습니다. 원터치 준비 교체를 사람이 할 것인가, 자동화할 것인가는 선택의 문제입니다.

10. 검사의 자동화

- 모든 제품은 전수 검사가 기본입니다. 사람의 개입을 최소화하면서 양품, 불량의 결과를 '통과', '멈춤'의 'Go-No 게이트'로 구축합니다. 원터치로 Ok(Go)인지 NG(No)인지 판단이 라인 흐름의 동작선상에서 가능하도록 합니다.

11. 운반 용기, 대차의 표준화

- 공정 내에서 이동하는 운반 도구들은 공정의 요구에 따라 만들어집니다. 이때 메뉴얼이 없다면 운반 용기나 운반 도구가 천차만별로 많아져 낭비 작업을 만들어 내게 됩니다. 운반 용기, 대체의 표준화는 선반의 높이를 결정하는 요소가 되어 운반의 자동화, 상하차의 자동화를 위한 밑거름이 됩니다.

12. 후공정 인수

- 모든 것은 후공정인 고객이 갖고 간 후에 '필요한 것을' '필요한 만큼' 보충하는 시스템이 됩니다. 즉 후공정의 요구가 이동의 출발점이며, 후공정에서 앞 공정으로 가지러 가는 것이 됩니다.

13. 선입선출 (First In First Out)

- 물건의 투입과 사용은 선입선출이 되도록 합니다. 보관이나 투입 방법뿐만이 아니라 물건에 대한 식별이 명확해야 합니다. 바코드, QR 코드, RFID와 같은 식별 장치가 활용될 수 있습니다.

14. 이동의 자동화

- 지혜로운 자동화를 추구하면 할수록 각각의 제품의 사용 비율에 의해 많은 혼류 운반이 요구됩니다. 이동에 따른 동선이 최적화된 공정이라면 점차 무인 운반차 (AGV, Automated Guided Vehicle)와 같은 자동 이송 및 운반 장치의 적용 범위를 확대합니다.

15. 재고의 삭감

- 공장 내의 모든 것은 부가가치를 산출할 수 있어야 합니다. 그런데 창고에 재고가 쌓여 있다면 마치 물이 고여 썩어 가는 것과 같다고 보아야 합니다. 물건은 항상 움직여야 변화되어야 합니다. 구입했던 자원을 얼마나 빨리 팔 수 있는 상태로 만들어 가느냐가 중요합니다. 전략적 재고라든가 시스템에서 필요로 하는 버퍼의 역할이 필요한 예외적인 경우를 제외하면 공장에 창고는 필요가 없습니다. 

Jig: 각종 부품을 가공할 때 사용하는 일종의 보조구

Clamp: 작업을 할 때 재료나 부품을 고정하거나 접착할 때 사용하는 공구. 

사람의 일을 기계 장치로 바꾸기 위해서는 사람의 일과 기계 장치의 일을 분리하는 것으로부터 접근합니다. 기계/설비에 시킬 일은 무엇이며 사람이 해야만 하는 일은 무엇인가를 명확히 합니다. 기계 가공은 지그(jig), 클램프(Clamp) 등의 기구를 장착하거나 사람이 미세하게 조정하는 행위도 수반됩니다.

이때 그 작업이 사람이 하지 않으면 안 되는 이유를 명확히 설명할 수 없다면 이것은 기계/장치로 대체해야 하는 작업이 됩니다. 사람이 개입하는 경우에는 작업자의 숙련도 차이로 인해 가공의 정도(Precision)가 달라질 수 있다면 이것 또한 기계 장치로 대체해야 하는 작업이 됩니다. 가공의 속도나 품질의 편차가 허용범위 내에서 안정되어 있다는 것을 보증할 때 기계 가공의 간이 자동화는 유용하게 쓰일 수 있습니다. 

조립 라인은 타 업종에 비해 수작업이 상대적으로 많기 때문에 사람의 작업을 도구의 작업으로 전환시키는 것이 관건이 됩니다. 사람이 하고 있는 작업을 공구, 도구, 설비 작업으로 순차적으로 개선해 나갑니다. 조립 부품은 작업자 몸 근처로 공급해 주고 작업자가 생각을 하거나 선택을 하지 않도록 합니다.

이는 마치 수술 중 의사의 손 움직임처럼 최소한의 동작만 하도록 만드는 것과 유사한 모습입니다. 수술 중 의사의 행위는 환자의 생명을 좌우하며 시간과의 싸움을 하는 경우가 많습니다. 이러한 수술실의 이미지를 조립 작업자에게 도입한다면 간이 자동화는 80% 완료한 것이나 다름없습니다. 조립 라인에서 인공지능 로봇이 인간과 공존하면서 작업하는 것이 스마트 팩토리가 지향하는 모습입니다. 

조립라인에서 인간이 할 수 있는 작업이라면 로봇이 그 역할을 대신 할 수 있습니다. 단, 로봇으로 대체할 때 투자 경제성이 있느냐에 대한 선택이 필요할 뿐입니다. 이때 인간이 할 수 없는 일이라면 인공지능 로봇이라 해도 그 역할을 대체할 수 있다고 장담할 수 없습니다.

1. 간이 자동화(LCA)는 낮은 비용(Low Cost)으로 자동(Automation) 기능을 실현하여 설비 투자비를 절약합니다. 설비와 기계력을 이용하여 사람의 능력을 지혜롭게 활요합니다.

2.  사람과 설비의 최적 조합으로 최소 비용과 유연성을 추구합니다.

3. 설비를 사용하는 작업자 스스로가 지혜를 넣어 설비를 만들기 때문에 사용자 관점의 편리성을 확보합니다.

4. 부가가치가 없는 사람의 단순한 움직임을 부가가치가 있는 '일'로 전환시키는 자동화를 추구합니다.

세계 최고의 생산 시스템이라 할 수 있는 TPS(Toyota Production System)에서는 이렇게 주장합니다.

'세상 만사 1mm든 1cm이든 개선의 여지가 있습니다. 개선하는 데 돈을 들이지 마라.'

일본식 개선의 사고방식은 인간의 지혜를 활용하는 간이 자동화(LCA, Low Cost Automation)를 추진하자는 것입니다.

간이 자동화에 대한 올바른 이해를 위해서는 일본식 '카라쿠리 (からくり)' 를 이해할 필요가 있습니다. 카라쿠리는 실, 태엽 등을 이용하여 움직이게 만든 화려하고 섬세한 자동 인형의 명칭입니다. 차 따르는 인형, 활 쏘는 인형, 붓 글씨 쓰는 인형 등 다양한 형태로 나타나는데 이 인형에는 모터나 센서와 같은 과학적인 전력 및 제어기기가 사용되지 않습니다. 외부 동력세계 최고의 생산 시스템이라 할 수 있는 TPS(Toyota Production System)에서는 이렇게 주장합니다.

'세상 만사 1mm든 1cm이든 개선의 여지가 있습니다. 개선하는 데 돈을 들이지 마라.'

일본식 개선의 사고방식은 인간의 지혜를 활용하는 간이 자동화(LCA, Low Cost Automation)를 추진하자는 것입니다.

간이 자동화에 대한 올바른 이해를 위해서는 일본식 '카라쿠리 (からくり)' 를 이해할 필요가 있습니다. 카라쿠리는 실, 태엽 등을 이용하여 움직이게 만든 화려하고 섬세한 자동 인형의 명칭입니다. 차 따르는 인형, 활 쏘는 인형, 붓 글씨 쓰는 인형 등 다양한 형태로 나타나는데 이 인형에는 모터나 센서와 같은 과학적인 전력 및 제어기기가 사용되지 않습니다. 외부 동력을 전혀 사용하지 않으면서 태엽이나 톱니바퀴를 이용하여 아날로그 방식으로 스스로 움직입니다. 

본래 '실로 조종함', '기계장치'를 뜻하는 일본어 카타쿠리는 현재는 평소 업무의 불합리한 부분에 대해서 스스로 생각하고 제작하여 저렴한 비용으로 아주 섬세하고 효과적인 개선을 한다는 혁신 철학으로 활용되고 있으며, 세계 최고의 제조경쟁력을 지닌 일본 '모노츠쿠리', 즉 '물건 만들기'의 근간을 이루고 있습니다.

일반적으로 설비의 자동화라고 하면 공장 자동화, 라인 자동화와 함께 전용 설비에 의한 완전 자동화(Full Automation)를 떠올리기 십상입니다. 그러나 4차 산업혁명 시대의 물건 만들기에서 가장 먼저 요구되는 항목은 생산성이라기보다는 타이밍(신제품 출시, 납기) 입니다. 고객이 원하는 제품과 서비스를 합리적인 가격으로 적시에 공급해야 한다는 당위성이 필요합니다.

과거 도요타 자동차의 일본 모토마치 공장은 대규모 투자로 전용 설비를 이용한 완전 자동화를 추진한 사례가 있습니다. 시작은 좋았지만 신차 개발 주기가 통상 4~5년인 점을 고려하지 못한 실패작이었습니다. 차종은 같았지만 완전히 새로워진 자체 프레임과 소재들로 인해 생산 공정의 변경이 필요하게 되었고, 결국 투자했던 전용 설비의 감가상각 기한이 되기도 전에 철거할 수 밖에 없었습니다. 

도요타 자동차는 이후 전용 설비가 아닌 범용 설비를 최대한 활용하여 신증설에 대응한다는 원칙을 세웠고, 지금까지도 이러한 원칙은 유지되고 있습니다. 완전 자동화가 불합리한 결과를 초래할 수 있다는 실제 사례입니다. 완전 자동화보다도 현장의 지혜를 모아 돈을 들이지 않고 실시하는 간이 자동화가 필요한 이유가 됩니다. 

간이 자동화는 현장이 주체가 되어 설비나 기구를 스스로 만들어 가는 간단하고 편리한 자동화, 물건 만들기의 지혜와 기술을 포함시킨 자동화, 요소 동작을 저비용(Low Cost)으로 순차적으로 수행해 나가는 자동화를 뜻합니다. 설비에 사람의 지혜를 넣어 사람, 설비의 능력 모두를 최대한(Full)로 활용하자는 것입니다.

간이 자동화는 사람과 설비가 공존하는 방법으로 자동화를 추구하기에 경제적인 투자만으로 가능하면서 제조 설비를 경직되게 만들지 않아 급변하는 시장에 유연하게 대처할 수 있습니다.