소량의 의약품 및 맞춤형 의약품에 대한 수요 증가에 부응해야 하는 생명공학 기업에 있어 ‘유연한 제조’는 주요한 접근 방식이다.

모듈형 설계 개념과 모바일 기술 및 일회용 기술의 발전으로 인해 많은 기업들은 대규모 전용 생산 공장에서 여러가지 제품을 생산하고 민첩한 미래 설비로 전환하고 있다.

일회용 기술은 놀라운 진전을 이룬 반면 도전 과제와 위험에 직면하게 됐고 업계의 높은 규제 환경으로 인해 가중됐다.

일회용 설비, 모듈형 장비 및 운반 장치는 스위트 주변을 이동하거나 한 스위트에서 다른 스위트로 끊임없이 이동한다. 작업자는 보다 다양한 작업을 완수하고 프로세스 중에 정기적으로 개입하며 제한된 제품 생산에 따른 압축 배치 사이클 시간에 대응해야 한다.

이처럼 급변하는 환경 속에서 제조업체는 자신들을 괴롭히는 각 스위트에 올바른 장비가 적시에 위치하려면 어떻게 해야 하는가?, 설비 전체에서 돌아다니는 수십개의 운반 장치를 효율적인 방식으로 추적하고 있는가?, 작업자의 오류를 최소화할 수 있는 방법은 무엇인가? 등과 같은 복잡한 문제에 직면하게 된다.

장비 검증 방법을 개선하고 오류 가능성을 줄이기 위해 자동화 시스템이 다양한 방식으로 사용된다. 하지만 이제는 일회용 기술에 내재된 위험을 줄일 수 있는 새로운 기술이 등장하고 있다.

가상현실(VR) 및 증강현실(AR)은 카메라, 스캐너, 검증된 제어 전략과 함께 사용돼 전혀 새로운 차원의 위험 완화를 실행할 수 있게 해준다. 구체적으로 VR 및 AR은 작업자 수행 능력을 높이고 자산 관리 최적화에 도움을 준다.

또 VR을 통해 수정할 시간이 아직 있는 설비 계획시 인간 오류를 줄일 수 있도록 해준다. 새로운 기술은 건물 정보 모델링(BIM)을 가상현실 경험으로 변환해 10피트 표준 출입구가 있는 방에 대해 12피트 스키드를 계획하는 등의 인간의 단순 실수를 찾아낼 수 있다.

운영 관점에서 일회용 기술로의 전환은 결코 쉬운 작업이 아니다.

일회용 설비 작업자의 경우 전통적인 스테인리스 스틸 설비에서 경력을 쌓기 시작한 경우가 대부분이다. 이러한 전통적인 설비에서는 자동화 수준이 높으므로 작업자는 일회용 기술 도입으로 인해 발생할 수 있는 위험에 대해 명확하게 이해하지 못할 수 있다.

운영 지식의 개선은 매우 중요한 목표다. 그러나 이에 대한 교육 프로그램이 부족한 경우가 많다. 표준에 입각한 교육 프로그램에서 실제의 생산 현장 시나리오를 그대로 반영하기는 어렵다.

VR과 AR 기술을 함께 사용하면 설비 가동이 시작되기 이전에 작업자는 미리 생산 환경과 제조 프로세스를 경험할 수 있다. 또 이러한 기술은 프로세스 운영이 시작되면 장비간 상호작용을 단순화해 준다.

최신 기술은 어떠한 방식으로 운영을 개선하고 있을까? 간단히 말하자면 VR과 AR로 인해 작업자는 직접 수행하고 보여줌을 통해 학습할 수 있어 위험이 최소화되고 있다.

실례로 VR을 통해 작업자는 교육 과정에서 실제 방식과 유사하게 생산 환경과 프로세스를 경험하고 익숙해질 수 있다.

작업자는 가상현실 속에서 실제 같은 생산 스위트를 둘러보고 프로세스 스키드, 튜브 용접 시스템 및 기타 장비가 어디에 위치하는지 정확히 확인한 후 프로세스에 대해 단계별로 배울 수 있다.

VR은 실제 세계의 경험을 그대로 재현함으로써 공장 직원들이 더욱 효율적으로 운영을 준비할 수 있게 해줄 뿐 아니라 잠재적인 문제의 조기 식별에도 도움을 준다.

생산이 시작된 이후 AR은 매우 중요한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 업스트림 프로세스에서 바이오리액터가 50개의 연결을 관리해야 하며 각 연결에는 여러 단계가 필요하다고 가정해 보자. 일반적으로 작업자는 관리운용절차(SOP)를 통해 단계별로 작업한 다음 전자 서명을 통해 각 단계가 수행됐음을 확인한다.

일부 절차 및 방법에는 제품 전환을 안내하는 시각적 도구가 포함돼 있지만 방대한 양의 연결 및 속도가 필요함에 따라 이를 진행하는 중에 오류가 발생할 가능성이 매우 높다.

이제 AR이 프로세스를 안내하는 시나리오를 상상해 보자. 작업자는 AR 헤드폰 또는 태블릿을 사용해 실제 장비에 가상으로 겹쳐서 보여지는 연결 지침을 동시에 볼 수 있다.

지침과 시각적 단서간의 상관관계를 파악하는 대신 연결이 돼야 하는 곳이 정확하게 ‘보여짐’으로써 이를 보고 작업자는 직접 연결을 ‘수행’한다.

카메라, 바코드 스캐너 또는 RFID 기술을 통해 수동 연결에 대한 확인뿐만 아니라 장비 및 운반 장치 선택에 대한 확인이 가능하다. 또 전자 서명을 자동으로 배치 기록에 추가해 규정 준수를 도모할 수 있다.

이 같은 기술은 또한 기존의 HMI 단말기가 없는 스위트에서 모바일 장비의 오류 탐지 기능을 개선한다. AR 헤드셋을 착용한 유지보수 기술자가 장비의 한 부분을 단순히 보기만 함으로써 알람이 발생한 곳을 찾을 수 있다고 상상해 보자. 이는 여러분이 생각하는 것보다 훨씬 가깝게 현실로 다가와 있다. [파이낸셜신문=이광재 기자 ]