스마트 팩토리 서비스 품질이 수용의도 및 수용행동에 미치는 영향에 관한 연구

- 중소제조기업을 중심으로 -

 

 

2. 이론적 배경

2.2.1 스마트 팩토리의 정의 및 현황
 

3) 전사적 자원관리 (Enterprise Resource Planning: ERP)

ERP(Enterprise Resource Plann-ing)로 통칭되는 전사적 자원관리는 ICT정보화 기술의 발전이라는 환경의 변화와 함께 심화되는 경쟁을 이겨내기 위해서  전반적인 내부 기업 정보인 영업, 매출, 판매 이력 관리, 자재 구매 관리, 생산관리, 재고관리, 고객 정보 관리, 인적 자원에 대한 관리와 이로부터 발생되는 원가, 재무 회계 처리 등의 기업 전반에 해당하는 운영 시스템을 통합한 것을 말하며, 이동길(1999)의1) 연구에서는 ERP의 발생에 대한 7가지 환경적 변화와 9가지 기술적 변화를 제시하였다. 프로그램의 시스템적 발전과정에서는 1970년대의 MRP(Material Requirement Planning)가 1980년대까지 지속 발전되었고 1990년대부터 활발하게 구축되기 시작하였다. 이후 1990년 후반에 CRM (Customer Relationship Management), SCM (Supply chain management) 기능 등이 통합되면서 확장형으로 발전하고 있다.(김세민, 2006)2)

이는 고객 개별 정보, 제품의 개발 전반의 정보, 상품 관련 생산 정보 등의 정보자원까지 모든 자원의 관리를 기업 전체의 관점에서 최적으로 관리할 수 있게 해주는 통합적인 시스템이라고 볼 수 있다. 
 

이러한 최적의 자원관리는 자원의 효과적인 사용관점에서 전체 비즈니스 프로세스를 실시간 공유, 식별하여 빠르고 신뢰할 수 있는 업무 수행 및 프로세스로 기업의 경쟁력 강화가 일반적으로 기업의 추진 이유이다.

ERP의 특징은 통합 데이터베이스를 바탕으로 구매, 생산, 판매 등의 재무 관리가 통합적으로 가능하다는 점이다. 기업의 전략 구성을 위해 신속한 정보제공이 필요하고 먼저 모든 업무 데이터의 일관성과 통합성을 고려하여 설계되었기 때문에 모든 데이터를 실시간으로 처리하여 정보에 대한 신뢰성을 크게 높임으로써 업무효율을 극대화하고 연구개발을 지속하여 시스템의 신뢰성 및 안전성을 보장할 수 있다.(정창욱, 2001)3)

또한, 관리회계와 재무회계가 통합 가능하며 다국적 언어 및 통화, 법률적 요구사항을 지원하고 통합적인 경영관리 기능을 구현하였는데, 이는 김준호(2002)4)의 연구에 의해 주장된 기능적, 기술적, 사용자적 특징으로 나타냈음이 확인되었다.

 

4) 제조실행시스템(Manufacturing Execution System: MES)

제조실행시스템(MES : Manufac-turing Execution System)이란 제품의 주문 단계부터 제품의 완성을 아울러 최적화된 생산과정을 위하여 생산의 포괄적인 정보를 관리하고 제어할 수 있는 시스템을 말한다. 

제조기업들이 경쟁력 확보 목적으로 정보화 시스템을 많이 도입하고 있는 현재, 기업들은 MES에 관심을 기울이고 있으며(정연경, 조문빈, 이전일, 노상도, 2013)5) 이를 통하여 생산 현장의 전반적인 과정인 일정, 작업지시, 실적관리, 품질관리 등을 원활히 할 수 있도록 돕고자 한다. 

특히 MES는 생산계획과 실행의 차이를 줄이기 위한 시스템으로 현장상태의 실시간 정보 제공을 통하여 관리자와 작업자의 의사결정을 지원하는 기능을 수행한다.(한국생산성본부 통합생산관리 메뉴얼, 1997)6) 즉, 생산과정에서 발생하는 값(생산량, 가동 여부, 가동 시간, 품질, 불량, 유실, 설비컨디션 등)을 시점 별로 습득하고, 정보를 공유하여 즉각적으로 분석 및 대응하며 이를 통해 계획하고 실행하는 역할을 하는 시스템이다.(Park et al., 2005)

이는 1990년대 초 미국의 메사추세츠주 보스턴 시 소재 AMR(Advanced Manufacturing Research) 컨설팅 회사에서 최초로 제안되었으며, 제조업의 핵심인 제조 계층 구조를 계획, 실행, 제어하는 3계층으로 구분해 그중 실행 부분의 기능을 MES로 정의한 바 있다. MESA (Manufacturing Execution System Association) 즉, 국제 MES 협회의 International-White Paper에서 MES의 기능을 11종류로 정의하였다.(MESA, 1995)7)

생산계획, 작업지시, 자재소요 파악, 생산 제품의 추적, 생산성 지표의 분석  등의 역할을 하며 이를 통하여 생산 효율을 높이는 관리 시스템으로, 각각 분리되어 운용되고 있는 계획과 실행, 실적 등의 데이터를 연결하는 역할을 하며 불필요하고 복잡한 공정에 대한 대응을 유연하게 할 수 있도록 생산 현장 상황에 중점을 두어 실시간으로 현황을 파악하고, 작업의 계획과 진행, 품질관리 등 실질적인 기업의 이익을 측정할 수 있는 시스템이다. MES는 주문받은 제품이 최종 제품이 될 때까지 생산 활동을 최적화하도록 정보를 제공하는 서비스를 보장하며, 실시간 데이터를 통해 작업 진행을 지시하고 공장 운영에 대해 즉각적으로 대응하고, 공장 활동에 대해 보고하고 이에 따라 공장 운영에 있어서 불필요하고 가치가 없는 활동을 줄이는 것과 함께 변화와 혁신에 빨리 대응할 수 있게 함으로써 공장 운영과 공정 운영의 효과를 높일 수 있다. 

MES는 주로 제조 현장에서 발생하는 생산방식과 절차 등의 정보들을 보다 유용하고 체계적으로 제공하여, 정형화된 공장 정보시스템을 단순히 생산 실행 계층의 부분들로 모으는 것뿐만 아니라 생산계획 계층, 제어 계층에 없는 역동적인 통합 시스템의 구성 요소들까지 상호 협력하여 실행되도록 통합해 가는 단계로 구성되어 있다.
 

5) 공장자동화시스템 (Factory Automation: FA)

중소기업들은 고품질, 낮은 원가의 제품을 생산하고자 설비 자동화를 추진하고 있으며, 유연성과 생산성을 함께 만족할 방법으로 급격한 기술 발전에 따라 변화하는 환경에 적응하기 위한 기술이라 할 수 있다. 또한, 기계, 전자 기술의 융합을 통한 복합기술 등을 이용하여 전 생산 공정의 시스템화 경향 및 경제적, 사회적 효과를 도출하기 위한 방법으로 자동화를 활용하고 있다.(강정석, 2018)8)

Munro & Noori(1988)는9) 그의 연구에서 자동화 기술의 도입 목표를 기존 사람 중심의 생산 공정 한계성을 개선하고, 시장성과 기술성과의 차이를 극복하여 궁극적으로는 기업 경쟁력 확보를 이룰 수 있다고 주장하였다.

일반적으로 자동화생산은 PLC (Programable Logic Controller)나 컴퓨터와 같은 전자 기술을 응용하여 기계화된 생산 공정을 조작하고 반복 진행하는 것이고, 자동화 기술이란 미리 작성된 프로그램에 따라서 사람이 관여하지 않고도 전체 혹은 일부 공정을 스스로 진행시키는 데 필요한 모든 기술을 말한다. (Groover, 1980)10)

이에 더 나아가 공장자동화는 산업에서 사용되는 자동화 로봇 기기를 비롯하여 수치를 제어할 수 있는 공작 기계 등과 같이 무인형 공장에 가깝게 연구되기도 하였고 다양한 산업현장의 로봇 장치, 자동조립기 등을 사용하여 생산효율을 개선할 수 있는 시스템으로 정의한다. 

이러한 공장 자동화의 용어는 국가마다 보는 관점에 따라 각각 달리 표현되고 있으며, 용어의 의미 자체도 통일되어 있지 않다.(고광환, 1992)11) 일본의 경우 공장자동화를 Factory Automation으로 표현하는데, 기계나 기기 자체에 중심을 둔 하드웨어 측면에서 정의하고 있는 반면 미국의 경우 자동화된 공장 또는 컴퓨터 통합생산으로 하드웨어 측면보다는 기기나 기계의 운영기술의 비중을 중시하는 소프트웨어 측면에서 표현하고 있다.(박광순 외, 1989,12) 한국생산성본부, 1994)13)

기계적 생산방식이나 수작업 생산방식으로서 제조시스템의 효율을 높이기 위해서 제조 공정의 전반에 걸친 과정을 분석하여 인간, 제조설비, 자재 및 생산정보를 가장 조화롭게 통합시켜 생산 제조 과정이 자동적, 반자동적, 연속적으로 운영되도록 조직화하는 것으로 김윤상(1992)은14) 정의했고, 또한 기계, 전자 기술의 복합기술 등을 응용 적용하여 생산성과 유연성을 동시에 달성할 수 있도록 단위, 혹은 전체 생산 제조공정의 유연 자동화 체계를 구축하는 것이라고 Bessant (1993)의15) 연구에서는 정의한바 있다.
 

그리고 자동화는 크게 세 가지 부문의 자동화로 분류가 가능하다.(강성, 1997),16) Adler, et al, 1988)17)

첫째, 설계자동화이다. 설계자동화란 설계업무를 자동화하기 위해 컴퓨터 지원설계(Computer-Aided Design: CAD), 지원공학(CAE: Computer-Aided enfineering: CAE), 컴퓨터지원 공정계획(Computer-Aided Process Planing: CAPP) 등과 같은 기술을 적용하여 설계기간 단축과 생산성 향상, 공학적 성능의 분석, 평가를 가능하게 해준다. 

둘째, 관리업무자동화는 생산업무부문의 생산 활동을 지원하는 생산관리업무를 자동화를 통해 효과적인 방법으로 수행하는 것으로 제조 자원계획(Manufacturing Resources Planning: MRP), 집단관리기법(Group Technology: GT), 적시생산시스템(Just in Time: JIT)으로 구분한다.

마지막으로, 생산제조 과정에서 행하는 가공, 조립, 이동, 저장 등의 많은 제어활동들이 자동화 시설을 이용하여 효과적이고 효율적으로 제품을 생산하는 것으로 구분한다. 선행연구들의 자동화 정의를 정리하면 다음 <표 2-7>과 같다.

하지만 국내 중소기업들은 대기업 중심의 산업 구조적인 문제점을 가지고 있고, 스마트 팩토리의 도입단계인 자동화 시스템 구축에도 재정적 어려움이 있는 것이 사실이다.

6) 품질경영시스템 (Quality Management System: QMS)

Banks(1992)는 CEO의 Leader-ship을 바탕으로 품질을 항상 먼저 생각하고 고객 관리를 통하여 장기적인 관점에서의 성공 포인트를 찾고, 기업과 사회에 대한 기여를 위해 경영의 모든 과정에 회사의 구성원이 참여해야 한다고 주장한다.

본인이 바라는 제품과 서비스를 구입하고자 할 때 일반적으로 고객은 그 제품과 서비스가 자신이 바라는 점에 만족하기를 기대한다. 또한, 고객은 물품의 구입 전 세부 사양인 물품의 규격 및 안정성에 대하여 요구하게 되며 생산자는 다양한 요구를 충족시키기 위하여 엄격한 품질 관리를 통한 경영활동을 하고 있다. 

현대의 품질경영은 기업의 최고경영자 및 핵심경영층이 품질경영의 중요성을 인식하고 기업의 전 부문 및 직원에게 비전을 제시하고 이를 공유하여야 할 것이다.(Banks, 1992) 품질경영을 위하여 기업은 품질전략을 생각하고 직원들의 생산효율을 상승시키기 위한 다양한 동기를 주게끔 리더십 시스템이 수립되어야 하며, 이를 원활히 이루기 위하여 효율적인 운영계획을 위해 품질경영이 연구되었다. 품질경영은 전략적인 사고를 통해서 이루어져야 한다. 

전통적인 경영관리는 경영에 초점을 두고 이익을 우선시하며, 종업원의 참여가 없는 상태에서 결과 중심적인 측면을 중요시 한 부분이 있지만(Tobin, 1990)18), 품질경영은 최고경영진의 리더십 아래 프로세스 경영을 촉진하는 협력과 학습, 조직의 활동으로 지속적인 개선과 종업원 참여를 유도하여 조직의 생존과 고객 만족을 달성하는 것을 말한다.(Anderson, Fornell and Lehm-ann, 1994)19)

전사적 품질 관리(Total Quality Management: TQM)는 최종적으로 고객의 만족을 충족시켜 고객 창출을 목적으로 하고, 기업의 끊임없는 성장을 위한 경쟁력 강화를 목표로 한다. 품질 경영 활동은 품질에 영향을 미치는 모든 구성원의 품질에 대한 의식적인 노력을 종합하여 종합적으로 수행해야하며, 고객이 만족할 수 있는 양질의 제품과 서비스를 경제적으로 생산하기 위해서는 회사의 모든 부문의 활동을 집계해야 한다.

 

7) 공급사슬관리시스템 (Supply Chain Management: SCM)

공급사슬관리시스템(SCM : Supply Chain Management)이란 기업에서 원재료의 생산과 유통 등 모든 공급 사슬 단계를 통합하여 소비자가 원하는 제품을 원활하게 시간과 장소에 즉시 제공하는 ‘공급사슬 관리’를 일컫는다. Supply Chain에 대한 단일 정의는 아직 존재하지 않으나 여러 공통 요소를 포함하는 정의는 존재한다. Supply Chain Management에 대한 연구의 주를 이루고 있는 the Council of Supply Chain Manage-ment Professionals(CSCMP), the Supply Chain Council at the Ohio State University, the Supply Chain Research Group at the University of Tenessee, 그리고 the Supply Chain Council(SCC) 등에서 내려진 정의가 그것이다.

Forrester(1961)는20) 그의 연구를 통해 기업 사이의 정보, 인력, 여러 자본재가 상호로 작용이 이뤄지면서 최종적으로 실적에 영향을 미친다고 하였으며, Oliver and Vebber(1982)로부터 Supply Chain Management라는 용어가 사용되기 시작하였다. 1990년을 기점으로 SCM에 관한 연구가 시작되어 1990년대 초반에 SCM에 대한 정의가 되었다. 이는 Supplier로부터 생산자, 유통 업자를 통하여 마지막으로 고객에게 도달하는 재화의 흐름을 관리하는 것으로 정의되었다. 이 정의를 바탕으로 그 개념은 확장되어 정보의 Feed-back과 재화의 Feed-Forward를 통한 공급, 생산, 유통, 고객에 대한 시스템으로 정의되고, 그 구성하는 요인에 대한 연구를 업무보다 제품 생산과 고객의 서비스를 제공하여 Value Chain을 원활히 하는 기능으로서 정의되었다. 국내에 SCM에 대한 개념이 소개된 것은 1990년에 컨설팅 업체를 통하여 알려졌으며 이 도입이 본격적으로 된 것은 IT 기술이 발전한 2000년대를 기점으로 이뤄졌다. 

기업의 정보시스템은 ERP가 대부분 담당하고 있었는데, 기업 내부에 한정된 업무 생산성 향상이라는 ERP의 한계를 극복하기 위하여 개발되었다. 공급사슬 구조에서는 자재의 공급부터 소비자까지 기업이 참여하여 관리할 수 있다.

이러한 공급 사슬의 많은 부분을 관리할 필요성이 있는지와 제품의 복잡함과 가용한 공급 라인의 숫자, 원자재의 가용성 등 다양한 요인에 의해 조절된다. 이 밖에 고려해야 할 차원에는 공급 사슬의 양, 각 수준에 맞는 공급망과 고객의 다양성 등이 포함된다. 공급 사슬이 다른 부분에 있어 각 기업들이 얼마나 관계가 있는지 보는 방법은 다양하다. 고객과 Partnership같은 관계로 깊은 관계가 일반적이다. 생산 라인의 중단을 피하기 위해 주요한 요소들은 해당하는 구성원과의 보다 긴밀한 관계를 유지하여 관리되어야 한다.
 

8) 제품수명주기시스템 (Product Life Cycle Management: PLM)

제품수명주기관리(PLM : Product Life Cycle Management)란 제품의 전체 수명주기 동안에 관련된 모든 정보를 통하여 전 업무를 프로세스 관리하는 것을 말한다. 즉 초기 아이디어 생성 단계부터 폐기까지, 제품의 모든 개발, 생산, 판매 프로세스를 체계적으로 관리하고 제어하는 것을 말한다. 신속한 제품 개발 및 협업이 달성될 수 있다는 점에서 추진 핵심 솔루션 및 전략으로 주목되고 있다.(IBM (2002)21), UGS (2003))22)

이러한 PLM의 도입 효과는 

1) 생산성 측면으로는 프로젝트에 대한 개요와 진척현황 등 확인이 빨라지고, 설계의 자동화를 통하여 시간단축이 되며, 제품 관련 정보 및 도면 등을 효과적으로 관리할 수 있게 된다. 이 같은 과정을 통하여 원활한 산출물 관리가 되며 이는 재활용과 응용이 쉬워져 생산성이 증가된다. 

2) 품질적인 측면으로는 매출 증대에 영향을 주는 제품별 문제점에 대한 원인 및 개선점 관리가 가능하게 된다. 

3) 원가 측면에서는 모든 개발 일정을 지키고 비슷한 제품의 프로젝트 경험을 바탕으로 설계 원가를 절감할 수 있다. 

4) 매출 측면으로는 설계 신뢰도 확보를 통하여 빠른 변경을 통하여 개발 납기 준수와 품질 확보로 신뢰성을 향상 시킬 수 있다는 점에서 그 의의가 있다.

 

9) 공장에너지관리시스템 (Factory Energy Management System: FEMS)

FEMS(Factory Energy Manage-ment System)는 생산제조 공정에 대한 에너지 정보를 수집하고 이를 통하여 제조 설비의 에너지 소비량 및 성능을 분석하고, 나아가 생산 공장의 가동 및 운전방법을 개선하고, 설비를 교체하는 등의 방법으로 에너지 소비를 최소화하는 시스템으로서 체계적이고 지속적으로 에너지 관리 활동을 하는 것이다. 

일반적으로 에너지관리시스템을 IT 서비스 관점에서 보면 크게 빌딩, 공공, 대학 등에 적용할 수 있는 BEMS(Building Energy Manage-ment System), 설비의 최적 운전제어를 위한 EOS(Energy Optimized-control System), 배출권 거래제, 목표관리 대응을 위한 GMS(GHG Management System) 등과 공장 에너지관리 및 제어를 위한 FEMS으로 분리할 수 있다.(차석근 외, 2014)23)

또한 에너지를 많이 소비하는 사업장의 경우 에너지 정보를 세분화하여 실시간으로 그 정보를 수집 및 분석하여 관리한다. 이를 통하여 중요한 에너지 이용 설비의 파악과 에너지 사용 현황 분석을 통해 설비들의 효율에 대한 진단을 하고, 최종적으로 에너지가 어디서 손실되는지에 대한 문제점 분석을 통하여 수요계획을 원활히 한다.(CHU et al., 2018)

FEMS의 추진 배경으로는 일반적으로 첫째, 에너지 및 유가에 의한 에너지 비용문제, 두 번째로는 온실가스 및 에너지 목표관리제에 대한 대응, 셋째 에너지 이상 현황에 대한 즉각적 대응력 강화가 있다. 에너지를 소비하는 것과 생산에 관한 다양한 분석 방법으로는 개선 포인트 발굴을 통한 원인 분석이 가능하며  설비와 센서를 통한 계측 값과 여러 환경의 변화를 고려한 종합 정보에 기인하여 에너지의 총량 소비, 생산 예측 등이 가능하다. 이 같은 관리를 위하여 데이터를 수집하고 분석할 방법론은 다양하게 있으나, 큰 관점에서 최신 기술인 ICT를 적용해 공정과 에너지의 소비를 동시에 관리하면, 기업에서는 비용을 줄이고 혁신을 가져오게 된다. 최종적으로 국가는 에너지에 관한 경쟁력을 향상시켜 탄소 규제에 대한 대응능력을 제고하고 산업 부문 관련 에너지의 수요에 대한 전망과 정책의 수립을 원활하게 한다.(산업통상자원부, 2014)24)

최문홍(2015)의25) 연구에서는 산업시설의 에너지 사용량이 전체 에너지 사용량의 60% 이상을 산업시설이 차지하고 있다. 따라서 산업시설은 에너지를 절감하는 차원이 매우 중요한 산업시설이기에 에너지 관리에 있어 매우 중요한 대상이다.

그러므로 공장에너지관리시스템 (FEMS: Factory Energy Manage-ment System)의 도입이 시급한 상황이지만, FEMS 구축을 위한 초기투자비용이 과다하고, FEMS에 대한 인식의 부족 등으로 인하여, 도입이 활발히 이루어지지 않고 있으며, 또한 FEMS의 보급 활성화를 위한 관련 연구도 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다.

 

 

<참고문헌>

1) 이동길(1999), ERP 전략과 실천, 서울 : 대청.

2) 김세민(2006), ERP사용자 만족도에 관한 연구, 성균관대학교대학원 석사학위논문.

3) 정창욱(2001), ERP시스템 도입기업의 성공요인 분석 : 군조직에 성공적인 도입방안을 중심으로, 연세대학교대학원(서울) 석사학위논문.

4) 김준호(2002), ERP 시스템의 성과평가에 관한 실증적 연구. 원광대학교대학원 박사학위논문.

5) 정연경,조문빈,이전일,노상도,조현재,조용주,최석우(2013), 중소제조기업의 생산정보화(MES) 도입 전략에 관한 연구(II): 룰 베이스를 이용한 맞춤형 도입 가이드라인. 한국정밀공학회지, 30(2), 206-215.

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8) 강정석(2019), 자동화 및 스마트공장 구축에 대한 정부지원사업의 효과 분석, 성균관대학교대학원 박사학위논문.

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12) 박광순,주현(1989), 공장자동화의 진전과 합리적 전개방향, 산업연구원.

13) 한국생산성본부(1994), 국내 공장자동화 현황 조사 보고서.

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23) 차석근,윤재영,홍정기,강현구,김석민,황현태,유준재,고다영(2014), FEMS(Factory Energy Management System)에 필요한 국제표준 에너지 자원관리 방안. 한국IT서비스학회 학술대회 논문집.

24) 산업통상자원부(2014), 제2차 에너지기본계획.

25) 최문홍(2015), FEMS 구축에 따른 자동차부품공장의 에너지절감에 관한 연구, 대한설비공학회 

 

 

본 논문은 (주)사이버테크프랜드 김정혁 대표의 경희대학교 대학원 석사학위 논문입니다. 

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