제4차 산업혁명과 제조엔지니어링 엔지니어링소프트웨어의 활용을 중심으로

초연결생산화로 설명되는 제4차 산업혁명에 대해 전세계적인 관심이 집중되고 있다. 이에 대한 관심은 우리나라에서도 높아 사물인터넷, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 등의 기반기술과 스마트공장 구축을 통한 생산과정의 최적화 등과 관련한 논의와 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 논의와 연구는 초연결생산화를 가능케 하는 인프라에 집중되어 있으며 무엇을 연결할 지에 대한 부분은 간과하고 있다. 본 보고서는 혁신의 연속성상에서 산업혁명을 이해하고 제4차 산업 혁명의 특징인 초연결생산화를 위한 유기적 연결의 대상으로 제조엔지니어링을 제시한다. 지속적 혁신의 수행자로서 국내 제조엔지니어링은 양적·질적 성장을 지속하고 있으며 새로운 가치를창출하며 높은 수익을 기록하고 있다. 제조엔지니어링의 육성은 산업구조 고도화와 직결되며 제4차 산업혁명에 대한 근본적 대응책 가운데 하나가 될 것으로 판단된다. 최근의 제조업 가치사슬은 정교화와 서비스업의 분야로 확장되고 있으며 제조엔 지니어링의 활용은 가치사슬상 가치창출의 양상을 변화시키고 있다. 특히, 제조엔지니어링의 적용은 전방가치사슬의 제품설계 및 공정설계와 후방가치사슬의 MRO 및 수명주기 개선 등의 영역에 활발히 활용되어 새로운 가치의 창출을 유도하고 있다. 이에 따라 대량생산을 통한 가치 창출을 의미하던 기존의 逆U字 형태의 가치곡선(value curve)이 현재는 생산 단계의전·후 과정에서 높은 가치를 창출하는 U字 형태로 전환되었다. 이는 생산을 수행하는 제조공정 자체의 중요성이 낮아진 것이라기보다 이를 보완하는 제조엔지니어링을 활용함으로써 더 높은 수준의 가치 창출이 가능해졌음을 뜻한다. 소결하면 초연결생산화로 요약되는 제4차 산업혁명에 대한 대응으로서‘무엇을 연결할 것인가?’라는 질문에 대해 제조엔지니어링이 유력한 해답 가운데 하나가 될 수 있음을 알 수 있다. 국내 제조엔지니어링 업체의 총 매출액은 2015년 기준 약 5조 2,400억원 규모에 이르며 업체당 평균 매출액은 2013년 이후 꾸준히 증가하여 동년 약205억원 규모에 달하고 있다. 매출증가라는 제조엔지니어링의 양적 성장은영업이익의 증가라는 질적 성장과 함께 진행되고 있어 업체당 평균영업이익은 2015년 기준 약 16억원 규모에 이르고 있다. 국내 제조엔지니어링의 성장은 업체들의 영업활동 즉, 생산 활동과 판매 및 관리 활동의 효율성 측면에서도 관측된다. 2015년 제조엔지니어링 업체들의 매출액영업 이익률은7.81%로서 2014년의 5.02% 대비 약 2.79%포인트 증가하였으며 이는 같은 해인 2015년 제조업(5.43%), 서비스업(5.39%), 전문·과학 및 기술서비스업(4.61%)의 평균 수준을 2~3%포인트 이상 상회하는 것으로 분석된다. 소결하면, 중소규모의 업체에 의해 주도되고 있는 국내 제조엔지니어링은 제조패러다임의 변화에 대응하여 양적·질적 성장을 이루었으며 특히, 타업종 대비 높은 수준의 매출액영업이익률을 유지함으로써 수익성이 높은 분야로 분석 된다. 공정설계는 설계가 완료된 제품의 안정적이며 효율적인 생산을 담보할 공정기술과 생산 공정에 대한 최적의 설계를 도출한다. 그 중요성에 반해 공정설계에 대한 기존의 인식은 낮아 생산설비의 구입에 따라 자동적으로 결정되는 것으로 간주되기도 하였다. 그러나 CAE의 정확도와 편의성이 향상됨에 따라 최근에는 공정설계에 대한 공정해석 소프트웨어의 활용이 활발해지고 있으며 생산성 제고와 함께 생산비용의 절감 효과를 발생시키고 있다. 공정기술에 있어서 중심역할을 담당하는 금형의 경우, 제작과 수정 과정에많은 시행착오가 요구되어 단순한 형태의 휴대전화기의 경우도 케이스 금형을 완성하기 위해서는 약 30~50번 정도의 금형 수정이 요구된다. 그러나 공정해석 소프트웨어를 활용하는 경우 수정 횟수를 1/3 수준으로 낮추는 것이 가능해진다. 이러한 효과는 생산 공정에서도 가능하며 시뮬레이션 분석을 통한 공정단계의 조정과 자동화로 생산의 효율성을 획기적으로 제고하는 것이 가능하다.