귀사의 자동화 설비는 굶주리고 있다: 유휴 능력의 진짜 원인은 어디에 있는가

작년 나는 중국 동부의 한 이커머스 물류센터를 방문해 그들의 크로스벨트 소터를 살펴보았다. 명판에는 정격 처리능력이 '시간당 30,000 개'라고 적혀 있었다. 나는 한 오후 내내 스톱워치를 들고 서 있었다. 측정 결과는 평균 시간당 9,000 개 남짓, 가동률은 고작 30%였다. 나머지 70%의 시간 동안 수백만 달러짜리 설비는 헛돌고 있었다. 전기요금은 계속 청구됐고 감가상각은 계속 쌓였다. 이는 예외적인 사례가 아니다. 내가 맡아온 프로젝트들 중 장기적으로 진짜 가동률 70%를 꾸준히 유지하는 자동화 설비는 손에 꼽을 정도다.

연말 디너 한 번을 위한 5성급 주방

설비 유휴의 최대 근본 원인은 피크를 보고 사서 비수기까지 값을 치르는 것이다. 2021년, 중국 동부의 한 대형 이커머스 물류센터는 광군제 피크인 하루 80,000 주문에 맞춰 설계된 크로스벨트 소터를 도입했다. 비용은 약 9 million yuan. 문제는 광군제가 1년에 한 번이라는 것. 나머지 364일의 평균은 하루 22,000 주문이었고, 판촉 시즌 밖에는 소터가 하루 6~7 시간만 돌아갔다. 이는 연말 디너 한 번을 위해 1년 내내 5성급 상업 주방을 돌리는 것과 같다. 셰프(설비)는 멀쩡하다. 다만 1년에 잔치를 한 번만 여는 것이다.

자동차를 사는 것과 같다고 생각해보라. 1년에 한 번 로드트립에 맞춰 7인승 SUV를 사놓고, 나머지 364일은 혼자 출근한다. 연료와 주차비는 똑같이 든다. 피크에 맞춰 설계된 처리능력은 구조적으로 낮은 가동률을 고정해버린다. 아무리 운영을 다듬어도 되돌릴 수 없다. 엔지니어링 해법은 멋지지 않다. 과거의 피크에 맞추는 것을 멈추고 95 퍼센타일에 맞춰 설계하라. 1년치 일별 주문량을 정렬해 95 퍼센타일 값을 취하면 347일을 커버하고, 가장 극심한 18일은 인력을 보강해 처리한다. 설비 투자는 20~30 퍼센트 줄고 가동률은 올라간다. 추수감사절 디너에 맞춰 바지를 사지 말고, 평소 허리둘레에 맞춰 사라.

SKU는 바뀌었는데 설비는 그대로다

두 번째 근본 원인은 설비가 따라잡지 못한 SKU 드리프트다. 2022년, 캘리포니아의 한 3PL은 GTP(상품 대 인간) 방식을 위해 AMR 60대를 도입했다. 프로젝트 승인 당시 카탈로그는 8,000 SKU로 대부분 표준품이었다. 2년 후 24,000 SKU로 늘었고, 절반 이상이 롱테일이었다. 상류의 수작업 보충이 로봇에게 선반을 공급할 만큼 빠르지 못했다. 로봇은 선반을 기다리는 줄을 섰고, 시스템 로그에는 작업 실행 시간보다 작업 대기 시간이 더 길게 찍혔다. 설비 파라미터는 하나도 바뀌지 않았다. 바뀐 것은 세상이었다.

나는 이런 영화를 너무 많이 봐왔다. SKU 가정은 타당성 조사 보고서 3쪽에 있고, 3년 후에는 그 페이지를 아무도 다시 열지 않는다. 설비는 어제의 비즈니스를 위해 샀고, 지금은 내일의 비즈니스를 감당하길 기대한다. 희석 계산을 해보자. 보충 인원은 그대로인데 SKU가 8,000에서 24,000으로 3배가 되면 SKU당 보충 빈도는 3분의 1로 떨어진다. 로봇의 대기 시간이 바로 여기서 나온다. 계약 당시 SKU 증가율을 명시한 사람은 아무도 없었다. 3년 후의 지금, 강제할 근거는 없다. 그러니 서명하기 전에 하나만 더 물어라. 이 시스템의 SKU 한계는 어디이며, 그 한계를 넘어서도 택트타임 보장이 유지되는가.

기계가 배고픈 게 아니다 — 상류가 먹이를 안 주는 것이다

세 번째 근본 원인은 가장 억울한 것이다. 설비에는 아무 문제가 없다. 상류와 하류의 택트타임이 맞지 않는 것이다. 입고 공급은 들쭉날쭉하게 들어오고, 하류 검수와 포장은 인력이 부족하다. 단위 기계가 아무리 빨리 돌아도 시스템 처리량은 가장 짧은 널빤지에 묶인다. F1 머신용 도로를 만들어놓고 제한속도 40 km/h 표지를 세우는 것과 같다. 차를 탓할 수 있는가.

그리고 하나 더, 지적하지 않을 수 없는 유형이 있다. 보여주기식 수요다. 경영진은 첨단 기술 분위기를 원한다. 옆집 창고가 도입했으니 우리도 해야 한다. 자동화 = 발전. 자동화는 관리 문제를 해결하지 못한다. 뒤죽박죽인 생산 스케줄, 없는 SKU ABC 분류, 망가진 프로세스 — 그 위에 자동화를 올리면 혼돈을 매듭으로 묶어 금을 입히는 꼴이다. 설비는 당신 대신 관리해주지 않는다. 당신의 혼돈을 레버리지 얹어 자동화할 뿐이다.

이미 유휴 상태인가? 측정하고, 진단하고, 처방하라

1단계, 측정: 연속 30일간의 실효 가동률을 뽑는다. 생산 시간 ÷ 계획 가동 시간. 벤더 대시보드의 치장된 온라인율이 아니다. 2단계, 진단: 시간이 도대체 어디로 새는지 — 자재 대기, 주문 대기, 인력 대기? 기계별로 로그를 읽고 원인을 적는다. 3단계, 처방: 자재 대기는 보충 택트를 고치고, 주문 대기는 웨이브를 합치고, 인력 대기는 교대 근무를 조정한다. 유휴 능력의 90%는 설비 밖에서 치료된다. 유휴 기계는 대체로 기계 문제가 아니다.

유휴율 10 포인트당 투자회수 기간은 얼마나 늘어나는가

숫자를 계산하면 유휴의 대가는 구체적이 된다. 설비 투자 총액 $2 million, 풀가동 시 연간 순이익 $600,000이라고 가정한다(단순화한 선형 모델, 예시용에 불과. 실제 계산은 보수, 에너지, 예비 부품을 차감해야 한다):

유휴율 10 포인트를 줄일 때마다 투자회수는 대략 반년에서 1년 반 단축된다. 유휴율 50%의 기계는 6.7년 투자회수에 $2 million을 낸 것이다. 같은 돈으로 유휴율 20%라면 4.2년에 회수된다. 2.5년의 차이는 계획 단계에서 청구된 셈이다. 숨은 청구서도 있다. 유휴 설비는 대기 중에도 공짜가 아니다. 아이들링 중인 컨베이어는 전력을 계속 먹고, 저부하로 장시간 도는 모터는 일찍 고장 난다. 보수 계약은 기계를 덜 쓴다고 할인해주지 않는다. 유휴율 50%면 소유 비용의 100%를 내고 생산량의 50%만 얻는다. 이것이 진짜 손실이다.

반론을 펴보자. 유휴 능력의 70%는 계획 단계에서 결정된다. 능력 가정, SKU 믹스 가정, 택트타임 가정 — 타당성 조사에서 이 세 숫자를 틀리면 운영팀이 아무리 파라미터를 조정하고 교대를 조정해도 프로젝트는 살릴 수 없다. 운영이 떠안는 비난의 대부분은 사실 기획의 몫이다. 책임 사슬이 너무 길어 아무도 뒤를 돌아보지 않을 뿐이다.

그럼 이 돈은 낼 만한가? 이 숫자 하나만 보자. 실효 가동률. 실제 생산 시간 ÷ 계획 가동 시간으로 정의된다. 승인 전에 추정하고, 가동 후 매월 리뷰하라. 장기적으로 60%를 밑돈다면 ROI는 잊고 먼저 유휴를 고쳐라. 안정적으로 65%를 유지하면 그때야 투자회수 이야기가 의미를 갖는다. 기억하라. 설비는 쓰라고 사는 것이지, 구경하라고 사는 게 아니다.

Da Liu, 자동화 엔지니어 지음

영어판 번역본입니다. 내용이 다를 경우 영어판을 우선합니다.