미래형 공장
자율 기술을 사용하여 생산성 두 배로 높이기
로봇 팔이 제조 공장에서 CNC 기계로 부품을 피킹합니다

Kyocera Corporation은 물려받은 파인 세라믹 사업을 넘어 통신, 자동차, 환경 에너지 및 헬스케어와 같은 새로운 분야로 사업을 다각화했습니다.

5G, 자율 주행 등 신기술의 보급과 확대로 시장 환경이 급변함에 따라 Kyocera는 현재 1조 6천억 엔의 매출을 가까운 시일 내에 2조 엔으로 확대한다는 목표를 세웠습니다. 이 계획을 지원하기 위한 핵심 조치로 "생산성 배가 프로젝트"가 시작되었습니다.

Kyocera의 기업 디지털 사업 추진 그룹 Dx 추진 센터의 Takeshi Maeda 총괄 매니저는 "제조 생산성을 두 배로 높여 비용을 절감하고 비용 리더십을 통해 경쟁 우위를 확보하여 기존 사업의 매출을 늘리겠다"고 목표를 설명합니다.

이를 위해 Kyocera는 2018년 5월 가고시마의 고쿠부 공장, 2018년 10월 시가현의 가모 공장, 2019년 3월 가고시마의 센다이 공장 등 생산 라인을 잇달아 가동하며 AI와 로봇을 활용한 무인 생산 라인을 통해 향상된 제조 효율을 입증했습니다. Kyocera는 2019년 4월부터 모든 공장에 무인 라인 배치를 추진해 왔습니다.

핵심 키워드는 자동화를 넘어서는 '자율성'입니다.

"자동화, 즉 단순히 인간의 작업을 로봇으로 대체하면 라인에서 결함이 있는 제품을 계속 생산하게 될 수도 있습니다."라고 Maeda는 설명합니다.

"대신 AI가 실시간으로 수집한 다양한 데이터를 분석해 불량품이 생산될 가능성이 높다고 판단되면 로봇이 스스로 가공 조건을 자동으로 변경해 처리합니다. AI가 라인이 멈출 가능성이 있다고 판단하면 기계가 고장나기 전에 작업자나 담당자에게 경고합니다. 이것이 바로 우리가 추구하는 자율 생산의 형태입니다."

물론 이것은 쉬운 일이 아닙니다.

수율 향상

 

Kyocera, 불량률을 줄임으로써 파인 세라믹 수율 6% 증가

생산성 향상

 

자동화를 통해 생산성 2배 향상을 목표로 하는 Kyocera

IBM®은 '생산성 배가 프로젝트라는 목표를 달성하는 데 가장 적합한 시스템을 만들기 위해 귀사와 긴밀히 협력할 것'이라고 말했습니다. 그래서 우리는 솔루션을 소개하는 것뿐만 아니라 프로젝트를 홍보하는 파트너로도 IBM을 선택했습니다. Takeshi Maeda 기업 디지털 비즈니스 추진 그룹 Dx 추진 센터 총괄 책임자 Kyocera Corporation

Kyocera의 제품은 기본적으로 '1 품목, 1 사양' 정책으로 설계되며, 생산 라인의 자율화로 생산성이 배가되면 고객사의 견적서 회신 등 관련 업무도 증가합니다. 예를 들어, 파인 세라믹 부품을 생산할 때 기업은 소성으로 인한 수축률을 예측하고 해당 비율을 반영하도록 완제품의 도면을 설계해야 합니다.

Maeda 씨는 "관련 업무가 두 배로 늘어났지만 운영을 담당하는 엔지니어와 디자이너를 두 배로 늘릴 수는 없습니다."라고 말합니다. "이전과 같은 수의 인원이 모든 업무를 처리해야 합니다.

"이것이 바로 생산성을 두 배로 높이는 것의 본질입니다."라고 그는 강조합니다.

Kyocera는 이 문제를 해결하기 위해 IT, 특히 공장 데이터를 실시간으로 분석할 수 있는 디지털 플랫폼의 활용이 필수적인 전제 조건이라고 생각했습니다.

스마트 팩토리 구축

논스톱 자율 생산 라인을 구현하기 위해서는 생산 설비와 공정과 작업자 사이를 오가며 자재와 제품을 운반하는 무인운반차(AGV)를 종합적으로 모니터링하고 관리할 수 있는 생산 관리 시스템 구축이 필수적이었습니다.

불량 방지를 위한 관제 기능과 견적, 수축률 계산 및 예측, 도면 작성 등 관련 활동을 자동화하는 시스템을 생산 관리 시스템과 동일한 프레임워크에서 구현하는 것이 가장 이상적입니다. 따라서 Kyocera는 디지털 플랫폼 구축에 착수했습니다.

"처음부터 전체 이미지를 염두에 둔 것은 아니었습니다. 점점 더 필요한 기능을 통합하고 고려하면서 결과적으로 디지털 플랫폼에 도달하게 되었습니다.”라고 Maeda 씨는 설명합니다.

Kyocera는 IBM® Global Integrated View(GIView) Planner 솔루션을 생산 계획 프로세스와 통합하여 가장 적합한 월별 모델 및 조달 수를 결정하고 스케줄러와 통합하여 가장 적합한 일일 리소스 계획을 수립했습니다. 또한 IBM® MES Express + GIView PS를 생산 계획을 수립하고, 생산 공정의 상태를 확인하고, 작업자에게 지시를 내리고, 시설을 제어하는 시스템과 통합했습니다.

또한 생산 현장에서 사물 인터넷(IoT) 데이터를 수집하고 실시간으로 분석하는 엣지 컴퓨팅 메커니즘의 기반으로 CFC 분석 플랫폼을 사용합니다. 또한, IBM은 데이터를 수집, 저장, 처리, 분석하고 회사 사무실과 공장 전체에서 데이터 모델을 관리하는 데이터 플랫폼으로 IBM® Cloud Pak for Data를 도입했습니다.

자율적인 생산라인을 구축하기 위해서는 데이터와 제품의 흐름 및 상태와의 상관 관계가 매우 중요합니다. 생산 전후 프로세스를 포함한 모든 정보도 데이터 활용과 통합되어야 합니다.

"그래야만 인간의 지혜를 뛰어넘는 예측이 가능하고 생산 공정을 제어하여 불량품을 방지할 수 있습니다."라고 Maeda 씨는 일련의 IBM 솔루션을 도입한 목적을 설명합니다.

스마트 팩토리를 구축하고 데이터를 활용하기 위한 이러한 IBM 솔루션은 Kyocera가 IBM을 선택하여 생산성 배가 프로젝트를 추진한 주된 이유였습니다.

"생산 계획, 스케줄러 또는 생산 시스템과 같은 개별 기술 프로필을 기반으로 고기능 솔루션을 선택하고 이러한 솔루션을 '합산'한다고 해서 항상 최대의 효과를 얻을 수 있는 것은 아닙니다."라고 Maeda 씨는 설명합니다. "시간 제한도 있었습니다. 우리는 가능한 한 빠른 시일 내에 디지털 플랫폼을 출시하고 이를 실제로 적용하여 2021년 3월에 끝나는 회계연도까지 성과를 내야 했습니다.

“그래서 우리는 전반적인 최적화 관점에서 솔루션을 평가했습니다. 이와 동시에 IBM은 '생산성 배가 프로젝트라는 목표를 달성하는 데 가장 적합한 시스템을 만들기 위해 귀사와 긴밀히 협력할 것'이라고 말했습니다. 그래서 우리는 솔루션을 소개하는 것뿐만 아니라 프로젝트를 홍보하는 파트너로도 IBM을 선택했습니다."

디지털 플랫폼의 진정한 목표는 시스템에서 얻은 인사이트를 통해 운영자의 워크플로를 변화시키고 더 가치 있는 업무에 집중할 수 있도록 하는 것입니다. Takeshi Maeda 기업 디지털 비즈니스 추진 그룹 Dx 추진 센터 총괄 책임자 Kyocera Corporation
더 열심히 일하기보다는 더 스마트하게 일하기

2018년 5월 모델 라인 가동과 함께 운영을 시작한 이 디지털 플랫폼은 Kyocera 공장 여러 곳의 생산 라인에서 품질 개선 성과를 거두었습니다. 예를 들어 파인세라믹 생산 공정에서는 불량 개선으로 수율이 약 6% 증가했습니다.

"Kyocera는 40년 가까이 파인 세라믹을 생산하며 높은 수준의 기술 노하우를 축적해왔지만, 그럼에도 불구하고 제품 불량은 피할 수 없는 일이었습니다. CFC 분석 플랫폼에 통합된 IBM® SPSS Modeler로 개발한 AI 모델을 사용하여 숙련된 작업자도 놓쳤던 결함의 원인을 찾아냈습니다. 6%의 수율 향상은 정말 놀라운 수치입니다. 수십 년 동안 줄일 수 없었던 불량률을 불과 몇 달 만에 개선했습니다.”라고 Maeda 씨는 말합니다.

효과:

  • 비용 절감을 통한 가격 경쟁력 향상 및 점유율 확대
  • 무중단, 무결점 생산 라인 구현
  • 로봇과 AI를 활용한 자율 생산 라인을 통한 설비 가동률 향상
  • 생산 계획, 스케줄러 및 생산 운영 체제를 통합하는 디지털 플랫폼 구축
  • 파인 세라믹 부품 생산 공정 수율 약 6% 향상
  • 작업자의 워크플로에 대한 인사이트를 제공하여 작업자가 더 높은 가치의 작업에 집중할 수 있도록 지원
  • 생산성 2배 향상을 통한 비용 절감으로 기존 사업 매출 증대

이러한 꾸준한 성과를 바탕으로 Kyocera는 생산성 배가 프로젝트를 더욱 발전시키고 있습니다.

Kyocera는 2020년부터 2023년까지 3년을 성장기로, 그 이후를 침투기로 설정해 성취도를 높일 계획입니다. 한편, Kyocera는 디지털 플랫폼의 진화도 모색하고 있습니다.

"생산 과정의 다양한 데이터를 통합하는 디지털 플랫폼이 어느 정도 윤곽을 드러냈지만, 우리가 목표로 하는 자율 생산을 실현하기에는 역부족입니다. "디지털 플랫폼의 진정한 목표는 시스템에서 얻은 인사이트를 통해 운영자의 워크플로를 변화시키고 더 가치 있는 업무에 집중할 수 있도록 하는 것입니다."라고 Maeda 씨는 말합니다.

Kyocera Corporation 로고
Kyocera Corporation 솔루션 컴포넌트 소개

1959년에 설립된 Kyocera(외부 링크)는 파인 세라믹 전문 제조업체입니다. 산업 및 자동차 부품, 반도체 패키징, 전자기기, 스마트 에너지 시스템, 프린터, 통신 장비 등으로 사업을 다각화했으며, 소재 및 부품에서 디바이스 및 장비, 시스템 서비스에 이르기까지 전 세계적으로 비즈니스를 발전시켜 왔습니다.

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2021년 5월 미국에서 제작.

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