자동화된 공정과 혁신적인 로봇 기술을 자랑하는 포르쉐(Porsche) 라이프치히 공장(Leipzig)의 생산 라인에 순수 전기 마칸(all-electric Macan)을 도입하기 위해 생산의 중심인 “결혼식(생산라인)”을 완전히 새롭게 재창조했다.
결혼식은 행해지지만 왈츠는 연주되지 않는다. 대신 포르쉐 라이프치히 공장에서 자동차 생산을 위한 배경 음악인 윙윙거리는 소리와 쾅쾅거리는 소리가 울려 퍼진다.
오크 그린 메탈릭(Oak Green Metallic)으로 도색된 포르쉐 마칸의 차체가 옷걸이(컨베이어) 위에서 천천히 내려온다.
이 차의 약혼자인 순수 전기 파워트레인이 장착된 섀시가 무인 운송 시스템에 의해 막 들어왔다. 마치 슬로우 모션처럼 두 부품이 완전히 자동으로 결합되고 나사로 조여지며 하나가 된다.
이를 결합이라고 한다. 차량이 제조되는 모든 곳에서 이 과정은 생산의 핵심이다. 지금까지는 괜찮았다. 하지만 포르쉐 라이프치히 공장에서의 결혼은 특별하다.
비정상적으로 복잡하고 다면적이며 효율적이다. 하나의 생산 라인에서 가솔린, 하이브리드, 전기 자동차의 세 가지 다른 모델이 생산된다.
전 세계 고객을 위해 매일 600여 대의 마칸과 파나메라가 이러한 방식으로 최고 품질로 생산되고 있다.
시계처럼 돌아가는 공장
이 결혼식의 주례는 세바스찬 뵈처(Sebastian Böttcher)다. 공인 엔지니어인 그는 장비 기획자이며 12명의 포르쉐 동료들과 함께 이 시스템을 개발했다.
드레스덴 출신의 40세인 뵈처는 30번째 생일을 맞아 스스로 선물한 멋진 시계를 손목에 차고 있다. “보세요.” 그는 특수 유리로 만든 시계 케이스백을 가리키며 그 뒤로 섬세한 스프링 메커니즘을 볼 수 있다고 말한다. “우리 공장은 규모만 다를 뿐 시계와 같다.”라고 말한다.
포르쉐 라이프치히 공장의 설비 기획자 세바스찬 뵈처(Sebastian Böttcher)는 이 생산과정을 재개발하는 데 주도적인 역할을 했다.
2018년 이사회가 순수 전기 마칸을 생산하기로 결정하면서 이 시계 태엽을 완전히 정비하기 위한 토대가 마련되었다.
이 모델은 라이프치히의 기존 생산 라인에서 내연기관 또는 하이브리드 드라이브가 장착된 차량용으로 제작하기로 결정됐다. 기존의 매개변수로는 완전히 새로운 라인을 구현하는 것이 불가능했을 것이다.
뵈처는 당시를 회상하며 “우리는 곧 기존의 생산과정과 공장의 다른 많은 워크플로우를 완전히 수정해야 한다는 것을 깨달았다.”라고 말한다. “새로운 유형의 파워트레인은 새로운 요구 사항, 특별한 절차, 특별한 도구가 필요한 그 자체의 작은 세계와 같다. 배워야 할 것이 많았다.”라고 말했다.
특히 복잡한 문제 중 하나는 가솔린 차량이나 하이브리드 차량의 경우 차량의 하체와 섀시를 20곳에서 나사로 결합하는 반면, 순수 전기차 모델에서는 50곳에서 나사를 결합해야 한다는 점이었다.
이러한 변화는 처음에는 별것 아닌 것처럼 보일 수 있지만, 하나의 조립 라인에서 이러한 추가 작업 단계를 처리해야 하는 큰 과제를 안고 있다.
복잡하지만 조화로운 작업
이 문제를 해결하기 위해 세바스찬 뵈처와 그의 팀은 이 조합을 재창조해야 했다.
이전에는 24m에 걸쳐 4개의 조립 스테이션이었던 것이 60m에 걸쳐 9개의 스테이션이 되었다. 6대의 로봇과 18개의 자동 스크류 스테이션이 추가로 도입되었다.
다른 부분에서도 포르쉐는 외부 파트너의 도움을 받아 의도적으로 새로운 아이디어를 생각해냈다.
예를 들어, 제품 라인과 피팅에 따라 모든 나사 크기와 모양, 토크와 각도를 매우 빠른 속도로 처리할 수 있는 자동 나사 로딩 시스템을 개발했다.
현재 특허 출원 중인 측정 장치도 개발했다. 이 측정 장치는 조립 라인을 정기적으로 통과하여 생산 작업 중에 나사 스핀들을 점검한다. 그 결과 유휴 시간이나 지연이 거의 발생하지 않는다.
또한 전기자동차의 고전압 배터리 표면에 와셔나 너트와 같은 이물질이 있는지 자율적으로 검사하는 특수 카메라 시스템도 설치되었다.
“전체적으로 우리는 모든 공장 워크플로우에 원활하게 통합된 생산성 높은 시스템을 만들었다. 물론 항상 최적화가 필요한 부분이 있지만, 이는 포르쉐의 표준 절차다.”라고 그는 말한다.
목걸이에 걸린 진주
결혼을 점검할 때 전체 그림을 보는 것이 얼마나 중요한지는 다른 부서의 세바스찬 뵈처 동료들과 이야기를 나누다 보면 더욱 분명해진다.
차량 제어 시스템 부서의 데니 슈베르트는 “진주 목걸이 원리는 우리가 하는 모든 일에서 핵심적인 역할을 합니다.”라고 말한다.
포르쉐에서 이 개념은 직원을 효율적으로 활용하고, 창고를 최소화하며, 부품을 완벽하게 사전 분류하여 적시에 조립 라인으로 보내는 것을 보장하는 개념이다.
슈베르트는 “우리는 진주를 늘어놓은 것처럼 차량이 처리되는 순서를 정확하게 관리하기 위해 노력하고 있다.”라고 강조한다.
포르쉐 라이프치히 공장은 일반적으로 10일 전에 계획을 세운다. 이를 통해 공급업체는 조립 라인의 요구 사항에 따라 생산량을 정확하게 조정하고 모든 부품을 적시에 공급할 수 있다.
이는 이곳에서 생산되는 모든 차량이 서로 다르기 때문에 원활한 생산을 위해 필수적인 요소다. 이론적으로 모델, 구동 기술, 간판 및 장비 세부 사항의 조합은 무수히 많다.
“단일 라인에서 세 가지 유형의 파워트레인을 생산하는 것은 공장의 모든 직원에게 힘든 일이다. 우리의 작업은 매우 복잡하다.”라고 산업 엔지니어링의 마틴 라인바허는 덧붙인다.
예를 들어, 순수 전기 마칸을 위해 추가적인 조립 콘셉트를 배워야 했고, 여러 워크스테이션의 인체공학적 설계를 조정해야 했다.
이에 대해 “모든 것이 서로 연결되어 있다.”라고 라인바허는 설명한다.
마지막으로, “효율적인 솔루션을 마련하기 위해서는 매우 네트워크적이고 부서 간 협업적인 방식으로 계획해야 한다. 하지만 우리는 이것이 매일 성과를 거두고 있다.” 라고 말한다.
진주 목걸이 원리는 나침반과 같아서 제조 공정의 모든 단계가 다음 단계와 조화를 이룰 수 있도록 한다. 그 결과 더 복잡한 워크플로우에도 불구하고 최대한 원활하게 진행되는 고정밀 생산이 가능해지는 것이다.