목차
- 중소기업 자동화가 인력 문제와 함께 논의되는 이유
- 지역과 작업 환경에 따라 자동화 필요성도 달라진다
- 숙련 작업자의 경험을 어떻게 남길 것인가
- 처음부터 전체 공정을 자동화할 필요는 없다
- 어떤 공정부터 자동화를 검토할 수 있을까
- 자동화 성과는 무엇을 기준으로 확인해야 하나
- 중소기업 자동화에서는 설비를 계속 운영할 수 있는지도 중요하다
- 중소기업 자동화에서 구동부도 함께 살펴봐야 하는 이유
중소 제조 현장에서 자동화 도입이 늘어나는 배경
중소기업 자동화가 논의되는 배경에는 인력 확보의 어려움과 변화한 생산 방식이 함께 자리하고 있습니다.
생산 현장에 필요한 인력을 안정적으로 확보하기 어려운 상황이 이어지는 가운데, 한 가지 제품을 대량으로 생산하기보다 여러 품목을 소량씩 생산해야 하는 경우도 많아지고 있습니다. 이 때문에 자동화는 단순히 인건비를 줄이기 위한 수단보다 현재의 인력으로 필요한 생산량과 작업 품질을 유지하기 위한 방법으로 검토되기도 합니다.
중소 제조 현장에서는 공장 전체를 한 번에 자동화하기보다 반복 작업이나 인력 확보가 어려운 공정부터 하나씩 적용해 보는 방식도 활용됩니다. 한 공정에서 실제 운영 결과를 확인한 뒤 유사한 공정으로 적용 범위를 넓히는 방식입니다.
이 글에서는 중소기업 자동화가 검토되는 배경부터 공정 선정과 표준화, 단계적인 도입 방법, 자동화 이후의 운영까지 살펴봅니다.
중소기업 자동화가 인력 문제와 함께 논의되는 이유
중소 제조 현장에서 자동화를 검토하게 되는 출발점 가운데 하나는 인력 확보입니다.
구인 공고를 내더라도 필요한 인원을 확보하기 어렵거나, 채용한 인력이 오래 근무하지 않는 상황이 반복되면 생산 계획 자체에 영향을 줄 수 있습니다. 특히 야간이나 주말 근무가 필요한 작업, 반복 동작이 많거나 무거운 자재를 취급하는 공정에서는 인력 문제를 먼저 체감할 수 있습니다.
이런 상황에서 자동화는 사람을 단순히 줄이는 방식으로만 접근하기 어렵습니다. 반복적이거나 작업 부담이 큰 부분을 설비가 담당하고, 기존 작업자는 품질 확인이나 설비 운영, 다른 생산 공정으로 이동하는 방식도 생각할 수 있습니다.
결국 중소기업 자동화는 사람을 없애는 문제라기보다 제한된 인력을 어디에 배치할 것인지 다시 정하는 문제와 연결될 수 있습니다.
지역과 작업 환경에 따라 자동화 필요성도 달라진다
모든 중소 제조기업이 같은 정도의 인력 문제를 겪는 것은 아닙니다.
공장의 위치와 교통 여건, 주변 주거 환경에 따라 신규 인력을 확보하는 조건이 달라질 수 있고, 같은 지역에서도 작업 환경이나 공정의 성격에 따라 지원자와 근속 기간에 차이가 생길 수 있습니다.
반복 동작이 많거나 소음과 분진이 발생하는 작업, 신체적인 부담이 큰 공정에서는 인력을 계속 유지하는 일이 더욱 어려울 수 있습니다.
따라서 자동화 공정을 선정할 때 단순히 작업 시간이 가장 긴 공정을 고르는 것보다 인력을 구하기 어려운 공정과 작업자 교체가 잦은 공정, 기존 인력이 부담을 크게 느끼는 작업을 함께 확인하는 것이 좋습니다.
이렇게 현장 조건을 기준으로 우선순위를 정하면 자동화가 실제로 필요한 부분도 보다 구체적으로 확인할 수 있습니다.
숙련 작업자의 경험을 어떻게 남길 것인가
중소 제조 현장에서는 오랜 기간 근무한 작업자의 경험이 생산 품질에 영향을 주는 경우가 많습니다.
작업자는 어느 정도 힘을 줘야 하는지, 어떤 소리가 나면 설비 상태를 확인해야 하는지, 소재의 상태에 따라 작업 조건을 어떻게 바꿔야 하는지를 경험으로 판단할 수 있습니다.
하지만 이런 기준이 작업자의 경험 안에만 남아 있다면 퇴직이나 인력 이동과 함께 사라질 수 있습니다.
자동화를 검토하려면 사람이 어떤 기준으로 판단하고 움직이고 있는지를 먼저 정리해야 합니다. 작업 순서뿐 아니라 소재의 상태와 품질 판정 기준, 예외 상황에서 작업자가 취하는 행동 등을 확인하는 과정이 필요합니다.
이 작업은 자동화 설비를 도입하지 않더라도 의미가 있습니다. 사람마다 다르게 수행하던 작업을 정리하고 작업 조건을 문서화하는 과정 자체가 공정 관리의 기준을 만드는 일이기 때문입니다.
처음부터 전체 공정을 자동화할 필요는 없다
중소기업 자동화를 검토할 때는 생산라인 전체를 한 번에 바꾸기보다 특정 공정을 선정해 먼저 적용해 보는 방법을 생각할 수 있습니다.
먼저 현재 작업 조건과 작업 시간을 기록하고, 인력 확보가 어렵거나 반복 작업의 비중이 높은 공정을 찾아볼 수 있습니다. 작업 결과의 편차가 크거나 신체적인 부담이 큰 공정도 후보가 될 수 있습니다.
후보 공정이 정해지면 소재의 상태와 작업 순서, 품질 판정 기준을 정리하고 실제 자동화가 가능한지 검토합니다.
이후 한 공정에서 시험 운전을 진행하면서 실제 작업에서 어떤 문제가 발생하는지를 확인합니다. 소재 위치가 달라졌을 때 문제가 발생하는지, 품종을 바꿀 때 설정에 얼마나 시간이 필요한지, 설비가 멈추는 상황은 무엇인지 등을 기록할 수 있습니다.
이 과정에서 중요한 것은 정상적으로 작동한 기록만 남기는 것이 아닙니다.
어떤 조건에서 설비가 멈췄는지와 작업자가 어떻게 복구했는지를 함께 기록하면 이후 설정을 수정하거나 다른 공정으로 자동화를 확대할 때 활용할 수 있습니다.
한 공정에서 안정적인 운영 방법을 확보한 뒤 유사한 작업이나 다른 공정으로 확대하면 처음부터 여러 공정을 동시에 변경하는 것보다 시행착오를 관리하기 쉽습니다.
어떤 공정부터 자동화를 검토할 수 있을까
중소 제조 현장에서 자동화를 검토하기 좋은 공정은 작업 특성이 비교적 명확한 경우가 많습니다.
소재를 반복해서 집어 옮기는 작업이나 가공 장비에 소재를 투입하고 꺼내는 작업처럼 반복 동작이 많은 공정을 생각할 수 있습니다. 나사 체결과 단순 조립, 일정한 기준을 이용한 검사와 선별, 포장과 적재 작업도 자동화 검토 대상이 될 수 있습니다.
하지만 작업의 이름만 보고 자동화 가능 여부를 판단하기는 어렵습니다.
소재를 집어 옮기는 작업이라면 소재의 형상과 위치가 어느 정도 일정한지 확인해야 하고, 가공 장비에 제품을 넣고 빼는 작업이라면 장비의 도어와 안전 장치를 어떻게 연결할지도 검토해야 합니다.
조립 작업에서는 부품 공급 방법과 체결 순서가 중요하고, 검사 공정에서는 합격과 불합격을 구분하는 기준이 얼마나 명확하게 정리되어 있는지를 확인해야 합니다.
또 하나 중요한 것은 자동화하려는 공정의 앞뒤 과정입니다.
중간 공정만 빠르게 자동화했는데 앞 공정에서 소재가 충분히 공급되지 않으면 자동화 설비가 계속 기다리는 상황이 발생할 수 있습니다. 반대로 자동화된 공정에서 제품이 빠르게 나오더라도 다음 공정이 이를 처리하지 못하면 완성품이 쌓일 수 있습니다.
따라서 하나의 공정을 자동화하더라도 소재가 들어오고 작업이 끝난 뒤 빠져나가는 전체 흐름까지 함께 살펴봐야 합니다.
자동화 성과는 무엇을 기준으로 확인해야 하나
자동화를 도입한 뒤에는 설비가 얼마나 빠르게 움직이는지만으로 성과를 판단하기 어렵습니다.
자동화 이전과 비교해 하루 동안 실제 생산한 수량이 어떻게 달라졌는지, 설비가 얼마나 안정적으로 가동되었는지, 작업 편차나 재작업이 어떻게 변했는지를 함께 살펴볼 필요가 있습니다.
이를 확인하려면 자동화를 적용하기 전의 상태가 먼저 기록되어 있어야 합니다.
현재 한 작업을 완료하는 데 얼마나 시간이 걸리는지, 하루에 몇 개를 생산하는지, 설비와 작업이 어떤 이유로 자주 멈추는지 등을 미리 기록해 두어야 자동화 이후와 비교할 수 있습니다.
특히 설비가 멈춰 있던 시간과 원인을 구분해 기록하면 이후 개선 방향을 찾는 데 도움이 됩니다.
자동화 설비 자체의 문제로 멈추는 경우도 있지만 소재가 제때 공급되지 않거나 앞 공정이 늦어 대기하는 시간이 더 길 수도 있습니다. 이런 경우에는 로봇이나 설비를 더 빠르게 만드는 것보다 소재 공급 방법을 먼저 개선하는 것이 효과적일 수 있습니다.
사람의 배치가 어떻게 달라졌는지도 함께 살펴볼 수 있습니다.
단순히 투입 인원이 줄었는지만 보는 것보다 야간이나 반복 작업이 줄었는지, 무거운 소재를 직접 다루는 횟수가 감소했는지, 기존 작업자가 품질이나 설비 관리 업무로 이동했는지 등을 함께 확인하면 실제 현장 변화도 파악할 수 있습니다.
중소기업 자동화에서는 설비를 계속 운영할 수 있는지도 중요하다
자동화 설비를 설치하는 것과 장기간 안정적으로 사용하는 것은 다른 문제입니다.
설비를 운용할 수 있는 사람이 한 명뿐이라면 해당 작업자가 자리를 비웠을 때 설정 변경이나 이상 대응이 어려워질 수 있습니다. 생산 품목이 바뀌었는데 프로그램이나 지그를 수정할 수 있는 사람이 없으면 설비를 사용할 수 있는 범위도 제한됩니다.
따라서 자동화 설비를 도입할 때는 정상적인 운전 방법뿐 아니라 멈췄을 때 어떻게 복구하는지, 작업 품목이 바뀌었을 때 어떤 설정을 변경해야 하는지도 함께 정리할 필요가 있습니다.
프로그램과 설정값을 어디에 보관하는지, 소모품이나 교체 부품은 어떻게 확보할 것인지, 현장에서 해결할 수 있는 문제와 공급사에 지원을 요청해야 하는 문제를 어떻게 구분할지도 미리 정해 두면 운영 과정에서 도움이 됩니다.
특히 인원이 적은 중소기업에서는 특정 담당자에게 설비 관련 정보가 집중되기 쉽습니다.
따라서 작업 방법과 설정값, 점검 방법을 문서로 남겨 다른 작업자도 확인할 수 있도록 하는 것이 자동화 설비를 장기간 활용하는 데 중요한 조건이 됩니다.
중소기업 자동화에서 구동부도 함께 살펴봐야 하는 이유
자동화 설비를 실제 현장에서 오랫동안 사용하려면 설비를 구성하는 부품을 어떻게 확보하고 관리할 것인지도 고려해야 합니다.
모터와 감속기, 액추에이터와 같은 구동부는 로봇이나 자동화 장비가 실제로 움직이는 부분에 사용됩니다. 반복적인 기동과 정지, 하중을 직접 받는 부분이기 때문에 설비 제작 단계에서는 필요한 성능뿐 아니라 설치 공간과 구성 방식도 함께 검토하게 됩니다.
중소기업 자동화에서는 설비를 구축한 이후의 부품 조달도 중요합니다. 필요한 부품을 교체해야 할 때 공급에 오랜 시간이 걸리면 설비가 멈춰 있는 기간이 길어질 수 있기 때문입니다.
이러한 이유로 자동화 설비를 제작하거나 유지하는 과정에서는 국내에서 공급할 수 있는 구동부품도 하나의 검토 대상이 될 수 있습니다.
본시스템즈는 자동화 장비와 로봇 관절 등에 적용할 수 있는 사이클로이드 감속기 BSR과 BCSA 액추에이터를 개발하고 있습니다.
BSR은 감속기 단위로 구성되는 제품군이며 BCSA는 프레임리스 모터와 사이클로이드 감속기를 결합한 액추에이터로 모터와 감속기를 합친 하나의 구동 솔루션으로 검토하려는 경우에 적용 가능합니다.
기존에 사용하는 모터와 제어 구성이 있다면 감속기 단위의 구성을 검토할 수 있고, 관절이나 구동부를 보다 통합된 형태로 구성하려는 경우에는 액추에이터 형태를 비교할 수 있습니다.
본시스템즈의 사이클로이드 감속 기술에는 Pinless 구조가 적용되어 있습니다. 기존 핀 구성에서 사용되는 일부 결합 요소를 줄이고 내부 구조를 보다 단순하게 구성하는 방향으로 설계한 것이 특징입니다. 이를 통해 더 얇은 두께를 구현하는 것은 물론이며, 조립 편차를 줄이고 생산성을 높여 사이클로이드 감속 기술의 양산성을 향상시켰습니다.
자동화 설비에서 어떤 구동부가 적합한지는 장비의 작업 속도와 하중, 반복 동작 조건, 설치할 수 있는 공간 등에 따라 달라집니다. 따라서 BSR이나 BCSA 역시 자동화라는 이유만으로 제품을 정하기보다 실제 장비의 구동 조건과 제품 사양을 비교해 검토해야 합니다.
중소기업 자동화 관점에서는 단순히 가장 높은 성능의 부품을 선택하는 것보다 필요한 조건을 충족하면서 장비 제작과 이후의 부품 관리 방식에 맞는 구성을 찾는 것이 중요합니다.
중소기업 자동화가 필요한 이유는 현장마다 다를 수 있습니다.
사람을 구하기 어려워 자동화를 검토하는 기업도 있고, 반복 작업의 편차를 줄이기 위해 설비를 도입하려는 곳도 있습니다. 다품종 소량 생산에서 품종 변경에 보다 유연하게 대응하려는 목적도 있을 수 있습니다.
중요한 것은 자동화 설비 한 대를 설치한다고 해서 이러한 문제가 모두 해결되는 것은 아니라는 점입니다.
자동화를 시작하기 전에 현재 공정을 먼저 정리하고, 사람이 어떤 조건에서 어떻게 작업하고 있는지를 확인해야 합니다. 그다음 자동화 효과가 클 것으로 예상되는 공정을 선정해 작은 범위에서 실제 운영 결과를 확인하는 방식으로 접근할 수 있습니다.
설비를 설치한 이후에는 생산량뿐 아니라 정지 시간과 작업 편차, 품종 변경에 필요한 시간, 작업자의 역할 변화까지 함께 살펴보는 것이 좋습니다.
또한 장기간 사용할 수 있도록 설비를 관리할 사람과 설정값, 유지보수 방법, 교체 부품의 확보 방법도 준비할 필요가 있습니다.
결국 자동화는 사람을 설비로 바꾸는 단순한 문제가 아닙니다. 현재의 인력과 생산 조건에서 어떤 작업을 사람이 담당하고 어떤 작업을 설비에 맡길 것인지 정리하고, 공정을 보다 안정적으로 운영할 수 있는 구조를 만드는 과정으로 보는 것이 적절합니다.
F.A.Q
자동화는 어떤 공정부터 시작하는 것이 좋나요?
반복 작업의 비중이 높거나 인력을 확보하기 어려운 공정, 작업자의 신체적 부담이 큰 공정부터 검토할 수 있습니다. 작업 결과의 편차가 크고 작업 조건을 비교적 명확하게 정리할 수 있는 공정도 자동화 후보가 될 수 있습니다. 다만 특정 공정만 보기보다 소재가 들어오고 작업이 끝난 제품이 다음 단계로 이동하는 과정까지 함께 살펴보는 것이 중요합니다.
자동화 설비를 검토하기 전에 무엇을 준비해야 하나요?
현재 공정의 작업 순서와 작업 시간, 소재의 상태와 편차, 품질 판정 기준 등을 먼저 정리하는 것이 좋습니다. 정상적인 작업뿐 아니라 문제가 발생했을 때 작업자가 어떻게 대응하고 있는지도 확인할 필요가 있습니다. 이런 정보가 있어야 실제 현장 조건에 맞는 자동화 방법과 설비 사양을 검토할 수 있습니다.
자동화 성과는 어떤 기준으로 확인해야 하나요?
생산량뿐 아니라 설비 정지 시간과 원인, 작업 편차, 재작업 발생 정도, 품종 변경 시간 등을 자동화 이전과 비교할 수 있습니다. 작업자의 역할이 어떻게 바뀌었는지와 반복 작업이나 신체적 부담이 줄었는지도 함께 살펴볼 수 있습니다. 이를 위해서는 자동화를 시작하기 전에 현재 상태를 기록해 두는 것이 필요합니다.
참고자료
1. 중소벤처기업부 – https://www.mss.go.kr
2. 산업통상자원부 – https://www.motie.go.kr
3. 한국로봇산업진흥원(KIRIA) – https://www.kiria.org
4. 한국로봇산업협회(KAR) – https://www.korearobot.or.kr
5. 한국로봇융합연구원(KIRO) – https://www.kiro.re.kr
6. 한국기계연구원 – https://www.kimm.re.kr
7. 소재부품장비 종합정보망 – https://www.mctnet.org
8. 본시스템즈 공식 홈페이지 – https://www.bonsystems.co.kr