[논문]중소기업을 위한 스마트공장 도입 준비도 진단 체계 개발 및 적용사례연구

조지훈; 신완선

doi:10.7469/jksqm.2019.47.1.1

Purpose: The purpose of this study is to support SMEs' introduction of smart factories during the $4^{th}$ Industrial Revolution era. Through this study, we developed the readiness assessment framework for SMEs. This study draws practical implications for improving the readiness of SMEs to introduce smart factories. Methods: Readiness Assessment Framework Design method, Case Studies Analysis Results: This study identified SMEs suitable for smart factories and identified key issues for nonconforming companies. And the diagnostic framework has been determined whether it works in a real-life SME environment. Conclusion: In order to succeed in the smart factory deployment, readiness assessment for SMEs should be performed as necessary. Prior to the introduction of smart factories, quality innovation activities should be carried out according to factory level.

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문제 정의

사례연구에서는 개발된 진단 프레임워크를 활용하여 110개 국내 중소기업을 실제 진단하는 과정과 스마트화 준비도 진단결과 및 사전진단결과를 활용한 중소기업 실정에 적합한 품질혁신활동 추진 사례를 소개한다. 마지막으로 사전진단 사례연구 결과를 분석하여 연구 질문에서 예측한 결과가 도출되었는지를 검증하고, 향후 스마트공장 보급 사업이 중소기업의 본원적 경쟁력 강화를 통해 국가경쟁력 강화에 기여하기 위하여 반영되어야 할 정책적 시사점과 중소기업 경영진 및 품질혁신 지도 전문가를 위한 실무적 시사점을 기술한다. Figure.
일반적으로 성숙도 모델은 현재 운영 중인 공정이나 제조방식 등을 대상으로 하고, 낮은 수준으로부터 상위 수준까지 각 단계를 구분하고 성숙도 단계 별 일정 요건의 충족여부를 통해 진단을 하게 된다. 반면 준비도 진단의 경우 도입해야 할 새로운 기술이나 일하는 방식의 도입 전 상태를 대상으로 하며, 진단결과를 일정 수준 또는 단계의 형태로 제시하여본 프로젝트 도입 전 보완영역이나 개선을 위한 시사점을 도출하는 것을 목적으로 한다(Schumacher et al,. 2016). 준비도 진단 개념이 활용된 대표적인 사례로서 정보기술의 확산촉진의 목적으로 개발도상국의 정보화 준비도를 진단하는 세계경제포럼 등의 Networked Readiness Index(WEF and INSEAD, 2002), 세계은행의 KnowledgeAssessment Methodology(Worldbank Institute, 1999), IBM 기업가치연구소의 The Economic Intelligence(EIU)E-Readiness Rankings Tool(IBM Institute for Business Value, 2006) 등을 들 수 있다.
본 논문에서는 스마트공장 도입을 준비 중인 중소기업을 대상으로 스마트공장 도입을 위해 요구되는 주요 공정의시스템 구축 수준과 운영수준을 진단하는 프레임워크 개발 과정과 진단 체계를 소개하고, 개발된 스마트공장 준비도(Readiness) 진단 프레임워크를 실제 중소기업들에 적용, 진단한 결과를 분석하여 향후 스마트공장 정책의 추진과 관련된 정책적 시사점과 스마트공장 도입으로 기대되는 성과를 고도화하기 위한 실무적 시사점을 제시하였다.
본 연구에서는 스마트공장 도입을 예정하고 있는 중소기업의 스마트화 준비도 사전진단을 위한 프레임워크를 제시하고 진단 프레임워크의 실효성을 검증할 수 있는 사례연구결과를 제시한다. 본 연구의 주요 질문은 다음과 같다.
본 연구에서는 우리나라 중소기업의 현실을 반영한 스마트화 준비도 진단 프레임워크의 개발과정과 개발된 진단 프레임워크를 110개 중소기업을 대상으로 적용한 사례연구를 제시하였다. 4차 산업혁명의 실현을 위해 선진 각국이 치열한 경쟁을 벌이고 있는 환경 아래 국내 중소기업을 대상으로 추진되는 스마트공장 보급 사업에 있어 사전진단을 통해 각 기업이 해결해야 할 이슈를 확인하고, 스마트공장 도입을 통해 달성할 수 있는 스마트화 목표수준을 명확히 정의하는 진단활동은 향후 동 사업의 성공가능성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

제안 방법

각 진단항목 별로 준비도를 진단하기 위한 세부 항목은 기능별로 시스템 구축 수준과 실행수준을 평가할 수 있는 핵심질문으로 정의하였다. 각 핵심질문은 KS, ISO, TS16949 등 기존 품질경영 인증평가를 위한 세부평가항목은 물론, 자동차산업 등 주요 산업분야에서 활용하는 품질매뉴얼을 검토하여 스마트공장 추진 과정에서 핵심적으로 평가되어야 할 내용 위주로 도출하였다. 또한 각 평가항목은 시스템구축수준과 운영수준을 1:1로 평가할 수 있도록 구성되었다.
먼저 문헌연구를 통해 기존 연구결과를 검토하여 중소기업 스마트공장 도입 시 주요 이슈와 특성을 정의하였고, 스마트공장 관련 정부정책을 분석하여 스마트공장 도입예정 중소기업의 사전진단 진단 필요성을 도출하였다. 그리고 사전진단 프레임워크 개발을 위한 과정을 소개하며, 중소기업 핵심 업무를 중심으로 한 진단영역 선정과 진단항목 정의, 진단을 위한 세부 절차 및 개선방법론과 연계된 진단 사후관리 절차등의 설계과정을 기술한다. 사례연구에서는 개발된 진단 프레임워크를 활용하여 110개 국내 중소기업을 실제 진단하는 과정과 스마트화 준비도 진단결과 및 사전진단결과를 활용한 중소기업 실정에 적합한 품질혁신활동 추진 사례를 소개한다.
이러한 정책적 요구와 현장의 목소리를 반영하여 스마트화 준비도 진단체계의 설계에 있어서는 진단 대상과 범위를 중소기업의 핵심적인 제조공정에 한정하며, 진단 항목과 결과해석은 기존 스마트공장 추진정책의 체계와 일치하도록 설계하였다. 또한 진단결과 도출되는 스마트공장 추진 이전에 해결되어야 할 과제를 최적의 문제해결 방법론과 연계하여 기존 중소기업 품질혁신을 위한 지도활동으로 이어지도록 진단절차를 설계하였다.
진단항목도출은 대분류 6개 각 항목의 P-D-C-A 분석을 통해 도출하는 방식과 업무 Flow에서 스마트공장 도입과 전개에 있어 필수적인 핵심 Activity를 추출하는 방식 등 두 가지 방식을 활용하여 도출하였다. 또한 진단항목 선정을 위해 KS, ISO, ISO/TS 16949 주요 품질표준의 인증항목 검토와 기 추진되어 온 중소기업 정보화 사업과정에서의 주요 이슈를 반영하였고 관련분야 교수 및 지도위원 등 전문가의 검토를 거쳐 필수적인 항목으로만 선정하였다. 중소기업 업무 프로세스 전반을 진단대상항목으로 반영하지 않고 선정의 과정을 거친 이유는 스마트화 준비도 진단의 목적이 스마트공장 도입을 위한 준비도 진단과 향상에 있으며, 중소기업의 전반적인 경영수준진단이나 중소기업 품질경영 평가와 인증을 하는 것에 있지 않기 때문이다.
본 연구는 크게 네 단계로 수행되었다. 먼저 문헌연구를 통해 기존 연구결과를 검토하여 중소기업 스마트공장 도입 시 주요 이슈와 특성을 정의하였고, 스마트공장 관련 정부정책을 분석하여 스마트공장 도입예정 중소기업의 사전진단 진단 필요성을 도출하였다. 그리고 사전진단 프레임워크 개발을 위한 과정을 소개하며, 중소기업 핵심 업무를 중심으로 한 진단영역 선정과 진단항목 정의, 진단을 위한 세부 절차 및 개선방법론과 연계된 진단 사후관리 절차등의 설계과정을 기술한다.
본 연구에서는 전체 중소기업 업종을 단일한 프레임워크를 적용하여 진단하였다. 이는 스마트화 사전진단체계 개발에 있어 표준 진단방법론을 우선 개발하고 세부 업종별로 전개해 나아간다는 개발 방향성과 실무적용을 통해 진단프레임워크의 적용가능성을 우선 확인해야 한다는 실무적 요구에 따른 것이었다.
그리고 사전진단 프레임워크 개발을 위한 과정을 소개하며, 중소기업 핵심 업무를 중심으로 한 진단영역 선정과 진단항목 정의, 진단을 위한 세부 절차 및 개선방법론과 연계된 진단 사후관리 절차등의 설계과정을 기술한다. 사례연구에서는 개발된 진단 프레임워크를 활용하여 110개 국내 중소기업을 실제 진단하는 과정과 스마트화 준비도 진단결과 및 사전진단결과를 활용한 중소기업 실정에 적합한 품질혁신활동 추진 사례를 소개한다. 마지막으로 사전진단 사례연구 결과를 분석하여 연구 질문에서 예측한 결과가 도출되었는지를 검증하고, 향후 스마트공장 보급 사업이 중소기업의 본원적 경쟁력 강화를 통해 국가경쟁력 강화에 기여하기 위하여 반영되어야 할 정책적 시사점과 중소기업 경영진 및 품질혁신 지도 전문가를 위한 실무적 시사점을 기술한다.
스마트공장의 3대 핵심요소³⁾인 사람, 프로세스 그리고 기계를 중심으로 각 요소 간 관계를 중심으로 중소기업 스마트화 사전진단을 위한 세 가지 진단영역을 도출하였다. 첫째, 사람-프로세스의 관계는 업무수행 절차에 대한 표준화와 변화된 환경에 대응을 위한 관리활동으로 정의할 수 있으며 이를 ‘시스템 구축수준’으로 정의하였다.
스마트화 준비도 진단결과 평가방식은 현재 스마트공장 관련 정책기획 및 사업추진 과정에서 활용되고 있는 4단계 수준과 연계하여 설계하였다. 스마트공장 보급 사업을 담당하고 있는 스마트공장 민관합동 추진단에서는 기초단계에서 고도화단계의 4단계를 스마트공장 도입 후 운영 수준을 측정할 수 있는 기준으로 운영하고 있다.
스마트공장 보급 사업을 담당하고 있는 스마트공장 민관합동 추진단에서는 기초단계에서 고도화단계의 4단계를 스마트공장 도입 후 운영 수준을 측정할 수 있는 기준으로 운영하고 있다. 스마트화 준비도 진단결과는 각 구간별 값에 따라 스마트공장 수준단계에 연계되어 스마트공장 사업의 정책담당자나 중소기업 현장의 실무담당자도 이해할 수 있는 형태로 제시되도록 설계하였다. Figure 6.
스마트화 준비도와 관련된 기존 연구결과에 대한 분석과 스마트공장 지원 사업 추진 관계자, 관련분야 교수, 중소기업 지도위원 그리고 중소기업 실무자들과의 인터뷰를 통해 새로 개발될 진단 프레임워크 설계에 요구되는 원칙을 도출하였다. 첫째, 스마트공장 도입지원을 위한 목적에 충실하기 위해 기업의 전반적인 경영진단의 관점이 아닌 주요 생산과정의 핵심 업무 프로세스를 대상으로 하는 진단체계를 만들어야 한다는 원칙이다.
이러한 정책적 요구와 현장의 목소리를 반영하여 스마트화 준비도 진단체계의 설계에 있어서는 진단 대상과 범위를 중소기업의 핵심적인 제조공정에 한정하며, 진단 항목과 결과해석은 기존 스마트공장 추진정책의 체계와 일치하도록 설계하였다. 또한 진단결과 도출되는 스마트공장 추진 이전에 해결되어야 할 과제를 최적의 문제해결 방법론과 연계하여 기존 중소기업 품질혁신을 위한 지도활동으로 이어지도록 진단절차를 설계하였다.
사전진단 항목은 중소기업의 6대 핵심업무 영역별로 실제 스마트화 사전진단 수준진단의 대상이 되는 항목을 의미한다. 진단항목도출은 대분류 6개 각 항목의 P-D-C-A 분석을 통해 도출하는 방식과 업무 Flow에서 스마트공장 도입과 전개에 있어 필수적인 핵심 Activity를 추출하는 방식 등 두 가지 방식을 활용하여 도출하였다. 또한 진단항목 선정을 위해 KS, ISO, ISO/TS 16949 주요 품질표준의 인증항목 검토와 기 추진되어 온 중소기업 정보화 사업과정에서의 주요 이슈를 반영하였고 관련분야 교수 및 지도위원 등 전문가의 검토를 거쳐 필수적인 항목으로만 선정하였다.

대상 데이터

본 사례연구는 2018년 6월에서 9월까지 대한상공회의소 주관으로 시행된 의 일환으로 추진되었다.
본 사례연구는 2018년 6월에서 9월까지 대한상공회의소 주관으로 시행된 <2019 중소기업 품질혁신 지도사업>의 일환으로 추진되었다. 사업 참여기업 중 스마트공장 도입을 준비 중인 기업을 대상으로 참여 신청을 받아 추진되었으며 총 참여기업 수는 110개 기업이다. Table 2.

성능/효과

는 스마트화 사전진단 결과 각 진단영역 별 시스템 구축수준과 실행수준의 향상을 위해 도출된 과제의 유형을 나타낸다. 6개 진단영역을 대상으로 한 후속조치에서 가장 많은 유형을 차지하고 있는 것은 중소기업특화 품질혁신방법론인 PASS인 것으로 조사되었다. 또한 스마트공장 도입 전 프로세스 표준화를 위한 활동과 ISP(정보화전략계획)도 전 영역에서 고르게 활용되고 있음을 확인할 수 있다.
둘째, 기계-프로세스의 관계는 기계와 업무수행 절차가 얼마나 효과적으로 활용되어 성과를 창출하는가의 의미로 ‘운영수준’ 으로 정의할 수 있다.
6개 진단영역을 대상으로 한 후속조치에서 가장 많은 유형을 차지하고 있는 것은 중소기업특화 품질혁신방법론인 PASS인 것으로 조사되었다. 또한 스마트공장 도입 전 프로세스 표준화를 위한 활동과 ISP(정보화전략계획)도 전 영역에서 고르게 활용되고 있음을 확인할 수 있다. 자재관리에 대해서는 정리·정돈 활동을 중심으로한 업무개선활동인 3정5S가 가장 많이 적용됨을 알 수 있다.
또한 향후 기업의 스마트공장 도입 의사결정은 물론 스마트공장 보급정책 수립에 있어서 대상기업의 업무 프로세스 표준화, 데이터의 정의와 관리 등 시스템 구축수준의 향상과 기존 업무 프로세스를 활용한 경영활동의 성과수준이 주요한 고려사항이 되어야 한다는 시사점을 확인할 수 있었다.
사전진단 결과 110개 진단대상기업 중 스마트화 가능 기업(진단점수 40점 이상)은 60개(54.5%), 스마트화 추진불가능 기업으로 판단된 기업은 50개(45.5%)로 평가되었다. 전체 기업의 준비도 점수 평균은 40.
셋째, 사람-기계의 관계는 자동화, 스마트화에 대해 기업 구성원이 얼마나 이해하고 있는가의 의미로 이를 ‘이해도’로 정의할 수 있다.
스마트화 사전진단 결과 진단대상기업의 영역 별 진단결과 점수는 품질관리 분야(2.52)가 가장 높은 것으로 조사되었다. 가장 낮은 점수로 평가된 영역은 설계관리분야(1.
스마트화 진행 가능 기업으로 진단된 기업의 준비도 점수평균 46.17점으로 조사되었으며, 진단결과에 따른 후속조치 유형은 개선 후 추진 22개(37%), 경영품질향상 37개(62%), 스마트화 추진 1개(1%)로 나타났다. 스마트화 진행 불가 기업의 점수평균은 33.
17점으로 조사되었으며, 진단결과에 따른 후속조치 유형은 개선 후 추진 22개(37%), 경영품질향상 37개(62%), 스마트화 추진 1개(1%)로 나타났다. 스마트화 진행 불가 기업의 점수평균은 33.97점으로 조사되었고, 진단 후 후속조치 유형은 개선 후 추진 10개(20%), 경영품질향상 40개(80%)로 나타났다.
실무적 차원에서 진단활동이 결과보고에 머무르지 않고 도출된 이슈를 문제해결 방법론과 연계하여 개선을 위한 실천적인 활동으로 연계하는 사례가 스마트공장 도입을 준비 중인 중소기업의 경영진 및 실무자들에게 시사점을 줄 수 있다고 판단된다. 아울러 중소기업의 핵심 업무 중 설계관리 및 수주관리 분야가 타 업무에 비해 영역 별 점수가 낮게 평가되었는바, 스마트공장 도입은 물론 기업 경영품질의 향상을 위해서는 보다 많은 경영자원의 투입을 통해 경쟁력 강화를 위한 조치가 실행되어야 할 필요가 있음을 확인하였다.
93)로 조사되었다. 진단평가의 두 가지 영역, 즉 시스템구축수준과 실행수준 간의 차이가 가장 큰 영역은 수주관리 분야로 조사되었으며, 가장 작은 영역은 품질관리 분야로나타났다.
첫째, 사람-프로세스의 관계는 업무수행 절차에 대한 표준화와 변화된 환경에 대응을 위한 관리활동으로 정의할 수 있으며 이를 ‘시스템 구축수준’으로 정의하였다.

후속연구

본 연구에서는 우리나라 중소기업의 현실을 반영한 스마트화 준비도 진단 프레임워크의 개발과정과 개발된 진단 프레임워크를 110개 중소기업을 대상으로 적용한 사례연구를 제시하였다. 4차 산업혁명의 실현을 위해 선진 각국이 치열한 경쟁을 벌이고 있는 환경 아래 국내 중소기업을 대상으로 추진되는 스마트공장 보급 사업에 있어 사전진단을 통해 각 기업이 해결해야 할 이슈를 확인하고, 스마트공장 도입을 통해 달성할 수 있는 스마트화 목표수준을 명확히 정의하는 진단활동은 향후 동 사업의 성공가능성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 학문적 차원에서 본 연구는 기존 성숙도 개념을 중심으로 한 스마트공장 수준진단 방법론의 한계를 벗어나 준비도라는 새로운 개념을 중심으로 다양한 산업분야에 있어 새로운 기술 및 업무방식의 도입과정을 연구한 사례를 제시했다는 측면에서 의의를 찾을 수 있다.
스마트화 준비도 진단의 목적은 기업경영활동의 평가에 있는 것이 아니라 스마트공장 도입에 따른 예상성과를 명확히 하고, 도입과정의 시행착오를 최소화하는 것에 있기 때문이다. 둘째, 현재 정부의 중소기업 기존 스마트공장 지원정책의 관점과 체계와 일치되는 진단활동이 설계되어야 실제 추진과정에서 진단체계의 적용 용이성을 높일 수 있으며, 실무적인 활용도가 높아질 것이라는 요구이다. 셋째, 진단활동이 결과도출에 그치지 않고 실제 중소기업의 이슈를 해결하는 문제해결의 과정으로 연계되어야 한다는 원칙이다.
또한 기업을 대상으로 한 진단방법론의 경우에도 기업전략, 생산공정, 기업문화 등 경영전반에 걸친 내용을 진단대상으로 평가하고 있어 현재 특정 생산공정의 스마트화를 요구하고 있는 우리 중소기업의 경우에 이러한 방법론을 적용하기에는 어려움이 존재한다. 또한 전술한 바와 같이 현재 운영 중인 스마트공장을 대상으로 한 진단이 아닌 도입 예정기업이 스마트공장 도입의 필요성과 예상 성과를 명확히 인식하고 성공적 도입을 위한 개선 이슈를 도출하기 위해서는기존 방법론 외에 보다 우리나라 중소기업의 현실을 올바르게 반영할 수 있는 진단체계의 설계와 운용의 필요성이 제기된다.
또한 제조업 스마트화를 희망하는 중소·중견기업의 보유 역량 및 자원에 대한 이해를 바탕으로 현재의 운영수준을 진단함으로써 기업별 스마트화 지원의 방향성을 명확히 할 수 있으며, 이를 위해 스마트화 구축 단계별로 공장운영과 관련된 영역별 진단 항목 및 관련 평가기준을 정립함으로써 정부지원 스마트화에 따른 경영성과를 사전에 가시화할 수 있을 것이다.
중소기업을 위한 스마트공장 도입 준비도 진단체계는 다양한 중소기업의 업종별 특수성을 감안하여 정의되어야 한다. 또한 중소기업의 업무 프로세스 중 스마트화의 대상인 생산 관련 핵심 업무가 진단의 대상으로 선정되어야 할 것이다. 이를 위해 스마트공장 표준모델로서 중소기업의 업무 프로세스를 정의한 <업종중심 스마트공장 참조모델>을 활용하여 사전진단을 위한 진단대상 프로세스를 정의하였다, ‘참조모델’에는 중소기업 업종 별 표준 업무 기능을 중심으로 중소기업의 가치흐름과 관련된 업무가 선정되어 있다.
이는 스마트화 사전진단체계 개발에 있어 표준 진단방법론을 우선 개발하고 세부 업종별로 전개해 나아간다는 개발 방향성과 실무적용을 통해 진단프레임워크의 적용가능성을 우선 확인해야 한다는 실무적 요구에 따른 것이었다. 업종 별로 실제 중소기업은 업종에 따라 경영환경, 공정의 차이, 발주처인 대기업과의 업무연계 방식, 생산품목의 복잡성 여부 등에 큰 차이가 나타날 수 있으므로 본 연구에서 제시한 방법론에 대한 후속연구를 통해 업종 별로 특화된 진단방식과 평가방식이 개발되어야 할 것으로 판단된다.
4%)에 머물러 있고, 스마트공장 도입에 따른 경쟁력 향상 등 성과에 대한 만족도가 낮게 나타나고 있는 상황이다. 이러한 배경아래 향후 스마트공장 보급, 확산을 위한 정책은 중소기업의 현황을 면밀히 분석하여 기업의 업종과 현실에 적합한 방향으로 추진되어야 할 것이며, 또한 스마트공장 도입을 검토 중인 기업은 자사의 현 수준에 대한 진단을 실시하고 이를 기반으로 스마트공장 도입을 위한 도입전략을 수립하는 것이 요구된다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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