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스마트제조혁신추진단-스마트공장 사업관리시스템
사업공고 · 신청중. 2022년 디지털 클러스터_선도형 · 신청중. (선정기업 대상) 2022년 대중소 상생형(한국철도공사) 스마트공장 구축지원사업 · 신청중. 2022년 제조데이터 …
Source: www.smart-factory.kr
Date Published: 10/17/2022
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스마트 제조: 제조의 미래는 디지털이다 – Redshift
스마트 제조는 시뮬레이션 소프트웨어를 사용해 제조 전에 디지털 방식으로 테스트, 검증 및 최적화를 할 수 있는 물리적 부품 및 제품의 “디지털 트윈( …
Source: redshift.autodesk.co.kr
Date Published: 9/8/2021
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창원대학교스마트제조융합전공
스마트제조융합전공 홈페이지에 오신 것을 환영합니다.
Source: www.changwon.ac.kr
Date Published: 7/24/2022
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스마트제조혁신센터 – SMIC
Path to Smart Factory. 스마트제조혁신센터는 국내외 공급기업에서 선발된 최고의 솔루션으로 이루어진 데모라인을 공동 개발하고 있습니다. 또한, 스마트공장 …
Source: www.smic.kr
Date Published: 4/11/2022
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4차 산업혁명과 스마트 제조 – Korea Science
제조업의 혁신을 위한 스마트 제조의 경우 핵심 기술. 개발에 투입되는 R&D 규모는 700억원 규모이며, 중소기업을. 대상으로 하는 보급확산 사업도 병행 추진 중이다. 본문 …
Source: www.koreascience.or.kr
Date Published: 1/3/2022
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한국형 스마트 제조전략 – KIET 산업연구원 – 연구 – 연구보고서
본 연구에서는 스마트 제조를 급속한 기술발전의 성과를 적용하여 제조업 활동 전반에 걸쳐 정보를 수집, 분석하여 다시 활용함으로써, 생산을 포함하는 부가가치 사슬 …
Source: www.kiet.re.kr
Date Published: 7/30/2022
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(사)스마트제조혁신협회
국내 중소∙중견 기업들의 디지털 전환 선도, 스마트 제조혁신 산업의 경쟁력 확보와 시장 확대.
Source: www.smiba.or.kr
Date Published: 5/18/2021
View: 3175
[스마트제조 대전망-①] 스마트공장은 디지털 경제로 가는 첫 …
스마트 제조 혁신 비전은 스마트 제조 혁신의 선순환 체계 구축으로 중소·중견기업 경쟁력 제고와 근로자들의 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 한다 …
Source: automation-world.co.kr
Date Published: 1/6/2022
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주제에 대한 기사 평가 스마트 제조
- Author: KOSMO스마트제조혁신추진단
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- Date Published: 2022. 5. 25.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=uDk7djc11pY
스마트 제조: 제조의 미래는 디지털이다
스마트 제조의 길을 여는 4차 산업혁명(Industry 4.0)
커넥티드(Connected) 로보틱스, 3D 프린팅, 클라우드 컴퓨팅, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT)과 같은 4차 산업혁명(Industry 4.0) 기술은 스마트 제조(Smart Manufacturing)를 실현하고 혁신에 속도를 냈다.
기계 제조는 물과 수증기의 힘을 사용했던 18세기 말경 1차 산업혁명 시대에 시작됐다. 2세기 후, 전기로 인해 2차 산업혁명 시대에는 대량 생산 조립 라인과 노동 분업이 가능해졌다. 1970년 경에는 컴퓨터 및 정보 기술이 일부 산업 프로세스를 자동화하고 통신 수준도 높아지는 등 급속한 발전이 이뤄졌고, 이는 3차 산업혁명을 이끌어냈다.
4차 산업혁명이라는 용어가 2011년 만들어진 이후, 이와 관련된 기술은 풍부한 데이터와 함께 상호 연결되며 고도로 자동화된 생산 형태인 스마트 제조가 가능하도록 개발됐다.
스마트 제조(Smart Manufacturing)란 무엇인가?
딜로이트(Deloitte LLP)의 폴 웰레너(Paul Wellener) 부사장 겸 미국 산업 제품 및 건설 리더에 따르면, 스마트 제조는 공장에서부터 비즈니스의 모든 측면에 이르기까지 모든 제조 영역의 광범위한 디지털화를 의미한다. 여기에는 제품 설계, 공급망, 생산, 유통 및 판매가 포함된다.
스마트 제조에서는 발생 가능한 오류를 스스로 진단하고 경고할 수 있는 지능형 로봇 및 기계와 같은 상호 연결된 사이버물리시스템(CPS)이 특징인 4차 산업혁명 기술을 적극 활용한다. IoT의 확산으로 인해 더욱 강력한 장치와 기계에 스마트 센서가 탑재됐고, 이를 통해 사용 데이터의 연속 스트림을 클라우드에 업로드해 분석할 수 있게 됐다.
이러한 ‘빅데이터’ 세트는 AI를 머신 러닝과 함께 사용해 더 많은 데이터를 흡수하므로 정확성과 예측 능력을 더욱 높일 수 있다. 자동화 및 데이터 연결을 통해 선박과 트럭이 창고, 자율주행 또는 반자율주행 차량 및 드론과 “대화”하는 더욱 민첩한 공급망을 구축할 수 있다. 모바일 로봇과 코봇(cobots, 협업 로봇) 또한 이 프로세스에 통합돼 배송 및 물류가 더욱 자동화된다.
스마트 제조는 제조 업체의 효율성을 높이고, 경쟁 우위를 확보하고, 새로운 비즈니스 모델 및 사례를 탐색하는 데 도움이 된다.
기업이 스마트 제조를 도입해야 하는 이유
기업은 스마트 제조를 도입해 프로세스를 간소화하고 생산성을 높여야 한다. 또 경쟁력을 유지하고 전례 없는 팬데믹 사태와 같은 미래에 대비해야 한다.
비영리 단체 MESA(Manufacturing Enterprise Solutions Association, 제조기업솔루션협회)에서 설문 조사를 실시하고 있는데, 기업에게 스마트 제조를 향한 진전을 늦추는 가장 큰 어려움이 무엇인지 물었다. 이에 약 58%가 재정적 우려 또는 관련 기술에 대한 지식 부족을 들었다. 확실히 스마트 제조를 도입하려면 재무 및 인적 자원에 상당한 투자가 필요하며 약간의 위험도 수반된다.
그러나 딜로이트와 MAPI(Manufacturers Alliance for Productivity and Innovation, 생산성과 혁신을 위한 제조업체 연합)는 2019년 스마트 팩토리 연구를 진행했다. 그 결과, 스마트 팩토리 이니셔티브를 시작했든 아니든 모든 제조 업체가 이를 통해 비즈니스 가치를 창출할 수 있으며 이러한 이니셔티브의 가치가 일반적으로 재정 및 운영 위험을 능가한다는 결론을 도출했다.
이 연구에서는 응답자를 두 그룹으로 분류했다. A 그룹(기업 중 49%)은 진행 중인 스마트 팩토리 이니셔티브가 없었다. B 그룹(51%)은 스마트 팩토리 이니셔티브가 일정 수준 진행 중이었다. 이 연구에 따르면, 2015년부터 2018년까지 A 그룹의 생산성 지수는 매년 2.3% 감소할 가능성이 있는 반면, B 그룹은 같은 기간 평균 연간 생산성이 3.3% 상승했다. 또한 B 그룹에 속한 기업은 생산량이 평균 10% 증가했고 공장 용량 활용도도 평균 11% 높아졌다.
아직 스마트 제조를 구현하지 않은 대부분의 기업도 그 중요성을 잘 인식하고 있다. 웰레너 부사장은 “이 연구 조사에 참여한 제조 업체 중 86%가 5년 이내에 스마트 제조 솔루션이 경쟁력의 주요 원동력이 될 것이라고 믿고 있다”라고 하며, “이는 향후 몇 년간 제조 업체가 경쟁력을 높이는 데 있어 스마트 제조 역량이 얼마나 중요한지 강조하는 것”이라고 전했다.
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코로나19로 인한 2020년 경기 둔화와 공급망 중단에도 불구하고, 이제 기업은 경쟁력을 유지하기 위해 스마트 제조 이니셔티브를 고려해야 한다. 실제로, 2020년 10월에 발표된 딜로이트와 MAPI의 새로운 스마트 제조 가속화 연구에 따르면, 다수의 제조 업체가 2020년에 스마트 제조 기술 활용을 늘렸고 2021년까지 이 같은 추세가 계속될 것으로 보인다.
웰레너 부사장은 “경영진들은 고객에게 가상 공장 투어를 제공하기 위해 컴퓨터 비전 시스템을 설치하고, 라인 작업자가 동료의 개인 공간 6피트 안으로 진입하면 신호를 보낼 수 있는 웨어러블 장치를 추가한 사례를 공유해줬다. 심지어 작업자가 한데 모여 함께 일할 수 없는 현재 상황에서 인력을 증강하기 위한 코봇을 발빠르게 추가하는 등 다양한 사례를 나눴다”라고 전했다.
오토데스크 스리나스 존날라가다(Srinath Jonnalagadda) 설계·제조 GTM(go-to-market) 전략 및 마케팅 담당 부사장은 모든 제조 업체가 스마트 제조 기술을 도입하는 것은 시간 문제라고 말했다. 존날라가다 부사장은 “이것은 정말 실존적인 문제다”라고 하며, “내 관점으로는 물리적 세계와 디지털 세계가 융합하는 것 외에는 다른 길이 없다”고 강조했다.
스마트 제조 여정의 시작: 디지털 백본(Digital Backbone) 구축
스마트 제조에 관심이 있지만 자금 또는 기술적 장벽에 겁을 먹는 기업에게 좋은 소식이 있다. 한 번의 큰 도약을 통해 공장을 전환할 필요가 없다는 것이다. 사실 스마트 팩토리 연구는 작은 걸음이 종종 큰 승리를 가져온다는 것을 보여준다. 이 연구에서 성공적인 기업은 일반적으로 고위 경영진, 특히 최고 기술 책임자(CTO)의 지원을 확보하고, 초기 투자 규모가 작은 여러 소규모 프로젝트를 착수함으로써 시작된다. 이러한 프로젝트를 측정 가능한 비즈니스 지표와 연계하면 초기의 성공을 추가 투자 수익으로 활용할 수 있다.
존날라가다 부사장은 스마트 제조 여정을 시작하는 제조 업체는 아날로그 데이터를 디지털 방식으로 만드는 것부터 시작해야 한다고 권한다. 수동 아날로그 프로세스를 없애고 하나의 디지털 데이터베이스에 모든 것을 담는 시스템을 갖춰야 한다. 이것은 공장 현장 프로세스에서 더 많은 정보를 입력해 피드백 루프를 구축하는 기초 데이터다. 이러한 추가 입력은 센서 데이터에서 가져올 수 있지만 프로세스의 다른 지점에서 데이터를 입력하는 작업자에게서 가져올 수도 있다.
존날라가다 부사장은 “더 많은 데이터 포인트를 수집할수록 어떤 일이 일어나고 있는지에 대해 더 많은 통찰력을 얻을 수 있다”라고 말하며, “그리고 이를 통해 현재 상황을 실제로 이해하는 더 나은 기회를 얻을 수 있다. 그러면 소위 깨달음에 이르는 길을 얻게 된다. 생산 현장에서 어떤 일이 일어나고 있는지 알게 되면 병목 현상을 발견할 수 있다”고 전했다.
제조 업체의 문제가 데이터로 드러나면 여러 차원에서 변화를 꾀할 수 있다. 여기서 더 많은 계산과 알고리즘을 도입하는 것이 도움이 될 수 있다. 존날라가다 부사장은 “알고리즘을 통해 다양한 탐색 가능성을 얻을 수 있어 앞으로 가야 할 가장 좋은 길을 찾을 수 있다. 이것이 바로 우리가 추구하는 목표다”라고 말했다. 그는 이어 “이제 디지털 백본이 생긴 것이다. 입력과 피드백 루프가 통찰력을 제공하고 알고리즘의 도움으로 공장 현장 운영을 지속적으로 개선하고 최적화할 수 있다”고 덧붙였다.
10가지 스마트 제조 기술
스마트 기술은 지속적으로 발전하고 있다. 5G를 예로 들어보면, 스마트 제조에 새로운 5G 통신 네트워크가 반드시 필요하지는 않다. 그러나 5G를 통해 하드웨어 및 와이파이(Wi-Fi)에 대한 의존도를 줄이고 설정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 4G보다 더 큰 대역폭을 제공한다.
아래 기술들은 첨단 스마트 제조의 원칙을 구성하는 것이지만, 별개의 기술은 아니다. 장치, 기계 또는 시스템에 여러 가지 기술이 통합된 경우가 매우 많다. 예를 들어, IoT 디바이스에는 무선으로 클라우드에 연결되는 센서를 비롯해 AI가 내장된 프로세서도 있어 알림을 보내거나 프로세스 결정을 독립적으로 내릴 수 있다.
1. AI/머신 러닝
AI/머신 러닝은 스마트 제조 데이터 분석과 함께 진행되므로 사람보다 훨씬 빠르게 데이터를 처리하고 데이터의 패턴을 인식할 수 있다. 일정 수준의 AI는 종종 스마트 팩토리의 코봇 및 기타 로봇 시스템에 내장된 경우가 많다. AI의 가격이 하락함에 따라 에지 컴퓨팅 IoT 장치와 스마트 팩토리 기계의 마이크로프로세서에도 사용되고 있다. AI 기반 컴퓨터 비전은 공장의 영상에서도 인사이트를 얻을 수 있다. 예를 들어, 수동 조립 라인의 드리슈티(Drisht)의 AI 기반 분석은 작업자 교육을 제공하고, 제품 결함을 줄이고, 프로세스를 최적화하는 등 다양한 작업을 수행할 수 있다.
2. 증강현실/가상현실
증강현실(AR)과 가상현실(VR) 애플리케이션은 스마트 제조 활용 사례가 각각 다르다. 특히 현재로서는 근로자 간 커지는 기술 격차를 메우기 위한 현장 교육과 관련이 있다. 코로나19 사태가 시작된 이후, 스마트 제조 부문은 수리 및 다른 안내를 위한 원격 전문 지식 교육과 도입을 위해 AR/VR 부문에 전념했다. 예를 들어, 마이크로소프트 혼합현실 홀로렌즈2(HoloLens 2) 고글을 사용하면 공장 현장 직원은 직원의 눈을 통해 본질적으로 현장을 보고 있는 원격 전문가의 지시를 받을 수 있다.
3. 자동화/로보틱스
사회적 거리두기의 의무화로 인해 코봇의 인기가 높아짐에 따라, 스마트 제조업의 로보틱스 사용도 더욱 다양해지고 협업이 늘어나고 있다. 로봇과 자동화 기계의 AI, 자율적인 의사결정, 감지 능력, 의사소통 능력, 이동성 수준은 다양하다. 그러나 일반적으로 스마트 제조에서는 로보틱스 시스템이 많은 데이터를 수집하고 클라우드와 스마트 공장과 대규모로 잘 연결돼 있다.
4. 적층 제조/하이브리드 제조
3D 프린팅이라고도 불리는 적층 제조는 프로토타이핑을 빠르게 제작하는 데 혁신을 일으켰으며, 이제 전통적인 제조 방식을 완제품으로 보완하거나 소규모 건물이나 교량 등의 인프라까지 보완해 왔다. 최종적으로는 대량 생산에도 사용될 것이라고 예상된다. 한편, 하이브리드 제조는 메탈 적층 제조를 단일 기계에서 절삭 가공 방식과 결합해 재료 낭비를 더 줄이고 부품을 빠르게 생산할 수 있다.
5. 빅데이터 분석
빅데이터는 스마트 제조의 다른 모든 부분에 영향을 주며, 경우에 따라 데이터는 기술의 “스마트” 측면을 정의한다. 데이터 중심의 스마트 제조는 머신 러닝을 지원하며 스토리지와 프로세스에 클라우드를 사용한다. 그러나 빅데이터 분석은 공장 현장을 넘어선 스마트 제조 분야에 있어서도 중요하며 물류, 위험 평가, 비용 구조, 성장 전략, 품질 관리 및 개선, 주문 제작 및 기타 판매 패턴, 애프터 서비스 등의 의사 결정을 알려주는 핵심 요소이다.
6. 클라우드 컴퓨팅
클라우드 컴퓨팅을 통해, 외부 서버에서 AI/머신 러닝 알고리즘을 사용해 IoT 센서 데이터를 저장하고 분석할 수 있다. 스마트 제조에서 클라우드 역할의 예로는, 폭스바겐 그룹 전체 시설 122개의 모든 데이터를 결합하고 실시간으로 처리해 개선하는 폭스바겐 산업용 클라우드가 있다. 폭스바겐의 장기적인 목표는 전 세계 1,500개 공급업체의 지점 3만여 곳을 산업용 클라우드에 연결하고 스마트 제조 소프트웨어 시장을 창출하는 것이다.
7. CNC 기계
첨단 CNC(Computer Numerical Control, 컴퓨터수치제어) 기계는 CAM(computer-aided manufacturing, 컴퓨터지원제조) 소프트웨어의 설계 및 모델에 따라 정밀한 다축 밀링, 절삭, 절단, 드릴링 및 기타 작업을 수행한다. 종종 스마트 제조에서 CNC 기계는 IoT의 포함되어 무선 센서를 갖는다
8. 제조를 위한 설계
DFM(Design for manufacturing, 제조를 위한 설계) 또는 DfMA(Design For Manufacturing And Assembly, 공장 제작 및 조립방식)는 일련의 설계 선택과 원리를 통해 프리패브리케이션(prefabrication)을 가능하게 하고 최적화하는 설계 방법론이다. 제품 및 구성 요소는 제조를 위해 특별히 설계됐으며 제조 공정을 보다 쉽고 비용 효율적으로 만든다. 여기에는 특화된 CAD(Computer-Aided Design, 컴퓨터지원설계) 및 CAM 소프트웨어를 사용한 설계 및 생산작업이 포함된다.
9. IoT/에지 컴퓨팅
스마트 제조 장치, 기계, 로봇 등은 일반적으로 IoT에 포함되며, 이는 분석을 위해 데이터를 업로드하는 무선 네트워크 연결 센서도 포함돼 있음을 의미한다. 센서의 가격이 낮아짐에 따라 IoT 장치에 포함된 저가 프로세서가 급증하고 있으며, 이는 클라우드에 업로드하기 전에 로컬에서 컴퓨팅 작업을 수행할 수 있다는 것을 의미한다. 이를 에지 컴퓨팅이라고 한다. IIoT(Industrial Internet of Things, 산업용 사물인터넷)라는 용어는 일반적으로 비용과 낭비를 줄이는 입력 데이터를 기반으로 예측 의사 결정을 수행할 수 있는 생산 라인의 IoT 머신을 의미한다.
10. 시뮬레이션/디지털 트윈
스마트 제조는 시뮬레이션 소프트웨어를 사용해 제조 전에 디지털 방식으로 테스트, 검증 및 최적화를 할 수 있는 물리적 부품 및 제품의 “디지털 트윈(digital twin)”을 만든다. 시뮬레이션은 디지털 트윈의 물리적 표현이 정밀할수록 가치가 높아진다.
스마트 제조가 미치는 영향
스마트 제조는 자원을 활용해 비즈니스를 훨씬 효율적으로 만들고, 근로자 안전을 개선하며, 근로자 교육을 촉진하는 데 도움이 될 수 있다. MESA 지식위원회 크리스 캄머(Khris Kammer) 위원장에 따르면 비즈니스를 더욱 민첩하게 수행할 수도 있다. 캄머 위원장은 “코로나19 사태가 진행되는 동안 PPE 또는 관련 의료 장비 등의 제품을 제조하는 데 중점을 둔 기업의 수를 살펴보라”라고 하며, “새로운 제품을 매우 빠르게 제조 환경에 도입하고 재가동, 재교육 및 실행할 수 있는 민첩성을 가지고 있었기 때문에 가능한 일이었다”고 말했다.
캄머 위원장은 스마트 제조 기업이 자사 제품을 통해 민첩하게 대응할 수 있고 제조 업체가 소규모 고가변성 제품을 제공할 수 있도록 하는 “대량 맞춤” 추세에 참여할 수 있다고 덧붙였다. 이로 인해 구독 또는 “로트 크기 1(lot size one)” 제품에 기반한 새로운 비즈니스 모델이 생길 수 있다. 캄머 위원장은 “그렇게 되면 공급망에 압박 당하는 대신 공급망의 혁신 일부를 주도하게 되는 흥미진진한 일이 발생한다”라고 말했다.
스마트 제조는 개별 비즈니스와 제조 산업 전반에 대한 성과를 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 스마트 제조로 가능해진 또 다른 새로운 비즈니스 모델인 MaaS(Manufacturing as a Service, 서비스형 제조)는 2020년 같은 중단 사태가 발생했을 때 공급망이 보다 탄력적으로 대처하도록 도울 수 있다. 존날라가다 부사장은 “공급업체 조메트리(Xometry)가 온디맨드 제조라고 부르기도 하는 MaaS는 ‘제조의 우버화(Uber-ization)’처럼 여분의 역량을 가진 공급 업체와 제조업의 요구를 일치시킨다”라고 전했다. 차량공유 서비스가 머신 러닝에 의존해 운전자와 승객을 매우 빠르게 매칭하는 것처럼, MaaS는 제조 업체와 고객을 신속하고 효과적으로 매칭하기 위해 머신 러닝이 필요하다.
스마트 제조 가속화 연구는 업계 전반에 걸쳐 영향을 미치는 또 다른 발전인 스마트 제조 생태계의 장점 “네트워크 효과”에 초점을 맞추고 있다. 여기에서 많은 기업과 법인은 공통 목표를 달성하기 위해 첨단 연결 기술을 사용해 의미 있게 협력한다.
그 예로는, 아메리카 메이크스(America Makes) 적층 제조 커뮤니티의 노력 같은 코로나19 대응 제조 이니셔티브가 있다. 디자이너, 제조업체 및 의료 업계는 두 달 만에 280,000개 이상의 PPE 유닛을 만드는 데 협력할 수 있는 온라인 포털을 선보였다.
스마트 제조 생태계는 집단적 지성과 혁신에 대한 접근성을 공유하기 때문에 어떤 상황에서도 상호 이익이 된다. 이 연구에서 15개 이상의 전략적 제휴를 맺은 포춘 500대 제조 업체는 전략적 제휴가 더 적은 제조 업체에 비해 2019년 전년 동기 대비 두 배의 매출 성장을 보인 것으로 나타났다. 스마트 제조 생태계에 속한 기업들도 제품과 서비스 도입 속도가 빨라지고, 혁신 용량이 확대됐다. 또 디지털 기술의 성숙도가 빨라지고, 운영 비용을 절감하는 효율성도 높아졌다.
스마트 제조가 지속가능성에 미치는 영향
일부 스마트 제조 기술은 본질적으로 효율적인 자원 사용을 촉진한다. 예를 들어, 시뮬레이션 소프트웨어는 여러 물리적 테스트(예: 차량 충돌 테스트)를 시뮬레이션 환경으로 이동시켜 물리적으로 낭비되는 양을 크게 줄일 수 있다. 또한, 존날라가다 부사장은 시뮬레이션이 다양한 재료의 내구성과 수명을 예측하고 최종 제품에 대해 지구에 미치는 영향이 가장 낮은 대체 재료를 테스트할 수 있다고 밝혔다. DFM은 지속가능성의 이점을 제품에 적용할 수도 있다. 예를 들어, 제너레이티브 디자인(generative design) 소프트웨어는 AI를 사용해 강도와 비용을 유지하면서 제품 무게와 필요한 재료의 양을 줄일 수 있는 다양한 설계 옵션을 제시한다.
스마트 제조는 올바른 의도를 가지고 지속가능성 목표를 적극적으로 지원할 수 있다. 2021년에 온라인으로 출시될 예정인 ‘스마트 팩토리 @ Wichita’(위치타 주립대와 딜로이트의 협력 작업)에는 로보틱스 시스템, 3D 프린팅, 3D 레이저 스캐너, AR/VR 자산, 시뮬레이션 및 시각화 소프트웨어 등 스마트 제조 기술과 기존 제조 자산을 결합하는 방법을 보여주는 본격적인 생산 라인이 포함된다. 새로운 설비는 스마트 그리드 상의 넷제로(net-zero) 스마트 빌딩이기도 하며, 이 프로그램의 목표는 스마트 팩토리의 진보된 기술이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 운영을 간소화함으로써 지속가능성 문제를 어떻게 해결할 수 있는지 입증하는 것이다.
버나드 마르 앤 컴퍼니(Bernard Marr&Co) 싱크탱크와 같은 일부 4차 산업혁명 자문업체는 이러한 기술의 잠재력에 대해 낙관적이다. 올바르게 사용한다면, 최적화된 자산 관리가 세계 생태계를 재생산하고 이전 산업 혁명과 관행으로 인한 환경 피해를 없애는 데 도움이 될 수 있다고 말한다.
스마트 제조로의 전환
MESA의 2016년 백서 ‘스마트 제조: 환경 해석(Smart Manufacturing—The Landscape Explained)’은 스마트 제조 기계와 소프트웨어 간의 상호 운용성을 증진하기 위해 데이터 및 통신에 대한 업계 표준을 요구했다. 업계의 다른 많은 사람들은 이것이 4차 산업혁명으로 원활하게 전환하기 위해 필수적이라는 데 동의한다.
존날라가다 부사장은 “다양한 표준과 독점 포맷을 추구하는 다수의 기업이 있다. 소프트웨어는 이러한 다양한 표준과의 연계성이 부족하다”라고 말했다. CNC 기계만 보더라도, 공급 업체마다 자체적인 관리 및 연결 방법이 있다. 그는 “변화가 필요하다”라고 하며, “모든 유형의 기계에 연결할 수 있는 시스템이 있어야 한다”라고 말했다.
사이버 보안 및 데이터 보호도 최우선 과제이다. 스마트 제조 가속화 연구에 참여한 제조 업체 58%가 스마트 제조 생태계 참여로 인한 데이터 및 지적 재산 도난에 대한 우려를 나타냈다.
그럼에도 불구하고 많은 사람이 스마트 제조가 임계질량에 도달하고 또 시간이 지남에 따라 이 같은 문제는 해결될 것으로 믿고 있으며, 심지어 경제적으로 불확실한 시기임에도 불구하고 조사된 스마트 제조 가속화 기업의 62%가 기술 이니셔티브를 지속하거나 강화하고 있다.
캄머 위원장은 “역경에서 벗어날 때 독창성과 진보가 나타나는 경우가 많다”라고 전하며, “이러한 기술을 활용해 아이디어 구상과 설계에서 제품의 결실을 그 어느 때보다 빠르게 이루는 등 지금까지 할 수 없었던 일을 하려고 노력하는 위대한 선구자들이 많다. 새로운 기술과 필요성이 결합해 멋진 일이 생길 것이라고 생각한다”라고 밝혔다.
Changwon National University
기계공학부
스마트제조융합전공
Smart Manufacturing division
미래를 선도하는 세계적인 인재가 양성되는 곳
SMART MANUFACTURING
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[스마트제조 대전망-①] 스마트공장은 디지털 경제로 가는 첫걸음…제조 고도화로 제조 4강 달성
스마트 제조 혁신 비전은 스마트 제조 혁신의 선순환 체계 구축으로 중소·중견기업 경쟁력 제고와 근로자들의 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 한다. 이를 위해 정부는 스마트공장 3만개 구축, 스마트공장 고도화 수준 25% 달성, 제조 데이터 활성화 KAMP 인프라 구축, 이 3가지 정책을 추진하고 있다. 올해 중점적으로 추진할 스마트 제조 혁신 정책과 미래 방향에 대해 스마트제조혁신추진단 박한구 단장이 지난 2월 15일, ‘2022 스마트 제조 대전망 온라인 컨퍼런스’에서 발표한 내용을 정리했다.
스마트공장 ‘양적’에서 ‘질적’ 향상 목표로 전환
스마트공장 구축 후 성과 분석 결과 생산성과 품질 향상 등 공정개선 성과뿐만 아니라 고용창출, 매출 증가, 산업재해 감소 등 경영 개선 효과가 있었다. 2014년에서 2018년도까지 수행한 스마트공장 보급 확산 사업 7,903개의 수요기업 성과 조사 결과를 보면, 생산성 28.5% 증가, 품질 42.5% 향상, 납기 준수 16.4% 향상, 원가 15.5% 감소, 고용 2.6명 증가, 산업재해율 6.1% 감소했다.
그러나 대기업 중심의 경제 체제에서 완성품을 조립하는 기업에 납품하는 부품협력사들은 스마트공장 보급 확산사업을 통해 생산성이 증가해도 판로가 없기 때문에 매출액이 7.4% 증가에 머물며 직접적인 큰 매출 이익과 연계되지는 않았다.
이에 정부와 스마트제조혁신추진단에서는 개별 기업 간 협업이 필요한 가치 사슬 기업군별로 데이터를 공유하여 새로운 가치를 창출하는 디지털 생태계 구축 사업과 가치 사슬 기업 간의 공동·협업 스마트공장 구축 사업, 즉 디지털 클러스터 사업을 시작했다.
디지털 클러스터 사업은 크게 선도형과 일반형이 있다. 선도형은 공급사슬 기업군별 협업 스마트 시스템 구축사업으로서, 올해 3개 클러스터(1개 클러스터당 15개 기업 이상)를 선발해 ISP 수립에 4억 원(1년), 공동·협업 시스템 구축에 60억 원(2~3년), 3년간 지원한다. 이 사업은 공급기업 얼라이언스가 기업군 내 모든 기업의 구축 사업을 실행한다. 일반형은 업종별 공동 활용 가능한 공유·개방형 플랫폼 구축사업으로서, 올해 10개 클러스터(1개 클러스터당 10개 기업 이상)를 선발해 3년간 지원한다.
클러스터 단위로 10개에서 15개 되는 사업을 하기 위해서는 공급기업들도 연합을 해야 한다. 스마트공장 1~5단계 구축할 수 있는 제품 및 솔루션 기업이 대기업처럼 토털 솔루션을 공급하는 하나의 협업체를 구성해서 국제표준 기반의 스마트공장을 구축하게 되면 상호 발생될 수 있는 인터페이스 오류나 데이터의 오류 등을 해결할 수 있다. 또한, 업종별 시범 기업에 적용 후 성공했을 경우 동일 업종에 신속 확산과 유지보수 사업을 수행할 수 있다. 수요기업 또한 공급기업의 역할에 힘입어서 훨씬 더 경제적인 이득을 취할 수 있을 것이다.
스마트공장 다양한 이슈와 대응 방안
스마트공장 보급 확산사업을 해오면서 다양한 이슈들도 존재했다. 지난 7년간 100회 이상 수행한 공급기업은 15개사였으며, 30회 이상 수행한 기업은 146개사로 전체 수행 실적의 54%를 점유했다. 또한, 2020년 한 해 동안 10회 이상 수행한 공급기업은 155개사(54%)였고 1년간 2회 이하 수행한 기업은 590개사(13%)로 조사됐다. 그러면 과연 이 기업들의 솔루션들이 해외 시장에서도 판매될 수 있을까? 판매를 해야 하는데 못하는 이유는 무엇일까? 국제표준에 요구하는 기능을 담은 솔루션을 개발해야 하는 이유이다.
공급기업의 참여 기준 또한 2014년부터 2018년까지는 △중급 기술자 5인 이상 보유, △MES·ERP 등 기술 보유, △IT 솔루션 2건 이상 공급 실적, △2년 이내 보수 실적 2건 이상 등의 제한이 있었다. 그러나 보니 스타트업과 벤처기업은 사업 참여가 어려웠다. 그래서 2019년부터는 소프트웨어 관련 자격증 1인 이상만 있으면 언제든지 참여할 수 있도록 요건을 완화했다. 하지만 이것 또한 스타트업 육성 차원에서는 긍정적이라 할 수 있었으나 부실 공급으로 인한 도입기업의 피해도 낳았다. 2014년부터 2020년까지 스마트공장 보급 사업 분석 자료를 보면 1회 공급 후 사업 중단이 1,161건으로 56.7%를 차지했다.
이를 해결하기 위해서는 스타트업과 벤처기업을 우대하면서 공급기업 역량평가 제도를 도입하는 공급기업 등록 이원화 정책을 고려해볼 수 있다. 또한, 도입 기업의 만족도와 성실도 등을 공개함으로써 우수 공급기업 선택 기회를 확대하는 방안도 필요하다.
도입기업의 솔루션 활용이 미흡한 점도 큰 이슈 중의 하나이다. 실제로 2014년부터 2020년까지 도입기업 16,874개사 중 14,488개사(83.9%)가 기초 단계 구축 후 일부를 제외하고는 고도화 사업에 참여하지 않은 것으로 조사됐다.
그 원인을 분석해 보면, 정부 지원금에 맞추어 일부 기능만 도입했기 때문이다. 솔루션 도입 가격은 3억에서 10억 정도 하는데, 정부가 스마트공장 보급 사업을 하는데 5,000만 원을 지원해주면 도입기업도 5,000만 원만 들여 1억 원으로 일부 기능을 도입한다. 그러다 보니, ERP의 경우 회계 관리 기능, 재무 관리 기능, 생산 관리 기능, 인사 노무 관리 기능 등 종합 기능들이 있으나 일부 기능인 회계 전표 처리 관리나 재무 관리 일부만 도입하게 된다. 이는 곧 업무 처리 시 필요 기능 부족으로 활용률 저하의 원인이 된다.
따라서 정부와 스마트제조혁신추진단은 이러한 생산현장을 자동화와 디자털화 동시에 수행하는 고도화1과 고도화2 사업에 각각 4억 원, 8억 원을 올해 지원할 방침이다.
도입한 솔루션의 활용률 저하와 함께 비윤리적 이슈도 발생했다. 분석 자료를 보면, 도입한 솔루션의 미 활용률이 27.2%였으며, Pay back 발생으로 인한 수사 의뢰가 25건이 되고 외부 감사에 의해서 사업비 환수 중인 금액이 41억 원(60건)이나 됐다. 이에 정부는 국세청과 은행연계 RCMS를 두어 사후관리를 강화하고 있으며 생산현장에서 가동률을 높이고 유지보수를 효율적으로 하기 위해 온라인 로그 기록 수집 분석하는 모니터링 체계를 마련했는가 하면, 솔루션 활용 기준도 수립했다.
올해 중점 사업
올해 중점적으로 봐야 될 사업 중의 하나가 K-스마트 등대공장 지원 사업이다. 정부는 중소·중견기업이 WEF(세계경제포럼)의 등대공장 수준에 달성할 수 있도록 매년 10개사 선정, 연간 최대 4억 원씩 3년간 지원한다. 지원 대상은 스마트공장 성숙도 레벨4 이상 달성이 예상된 기업에 한한다. 세계 등대공장에는 현재 우리나라에서는 포스코와 LS일렉트릭이 등재되어 있다.
또 하나는 스마트 제조 혁신 R&D 사업이다. 스마트 제조 혁신 기술개발 사업을 통해서 제조 전반의 고도화를 이룰려면 공급기업들의 수준이 높아야 한다. 공급기업들의 ERP나 MES, PLM 수준에서 4차 산업혁명의 인에이블(Enable) 기술인 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, AR/VR, 메타버스 등 다양한 기술을 접목해서 새로운 제조업 시대에 부응하기 위한 R&D사업에 5년 동안 4,300억 원을 정부가 지원한다.
따라서 대기업과 중견·중소기업이 상호 연동해서 첨단제조기술을 개발하고 한 공장 내에서 다양한 제품을 생산할 수 있는 유연생산기술, 그리고 현장에서 3D 작업이나 단순반복 작업을 자동화기계를 개발해서 제조 현장에 적용하는 스마트제조 현장적용기술, 이 3가지를 가지고 올해 첫 R&D 사업을 진행할 예정이다.
또 하나는 클라우드 KAMP(Korea AI Manufacturing Platform) 기반의 스마트 제조 혁신 사업이다. 중소기업이 자체 전산실에서 구축해온 ERP, MES, PLM, SCM 등 솔루션을 클라우드 KAMP 기반의 솔루션으로 구축하게 되면 클라우드 컴퓨팅 전용의 전산실에서 전산 자원을 사용한 만큼만 지불하면 되기 때문에 초기 투자비용이 적게 들고 훨씬 더 경제적 효과를 창출할 수 있다. 또한, 제조 로우 데이터를 AAS 기반의 수집 저장 표준 체계에 따라 클라우드 KAMP 기반의 빅데이터에 구축함으로써 보안성도 강화된다.
이렇게 되기 위해서는 ERP. MES. PLM, SCM, AI, 빅데이터, AR/VR, 디지털 트윈 등이 PaaS 기반으로 연동되고 하나의 클라우드 서비스 플랫폼 위에 SaaS로서 플러그 앤 플레이가 되어 줘야 한다. 또한, 솔루션을 Function Module로 세분화하여 고객이 원하는 Function Socket을 선택하여 사용할 수 있도록 서비스를 제공해야 한다.
이 외에도 솔루션을 도입할 때 데이터 속성과 네이밍과 통신방식이 표준화되어야 하는데, 정부와 스마트제조혁신추진단은 데이터 속성 표준(CDD, eCI@ss), 데이터 활용 및 운영 표준(AAS), 데이터 통신 표준(OPC-UA, Automation ML)을 스마트 제조에 활용하도록 가이드 및 솔루션을 제공하고 있다.
향후 전략 방향
지난 50년, 우리나라는 대기업을 중심으로 새로운 제품을 개발하여 글로벌 시장에 판매하는 전략으로 기존 혹 신설 공장을 스마트화 하여 생산하는 공정혁신 순으로 진행했다. 여기에 중소기업은 부품 가공, 조립 등 설계 기술 없는 대기업 납품 전속기업일 뿐이었다. 그러나 미래에는 중소기업 중심의 경제체계로 탈바꿈해야 한다. 이를 위해서는 정부와 기업의 역할이 필요하다.
정부는 제조기업과 엔지니어링 기업 간 협업 체계로 신제품 설계, 개발 및 판매로 상호 이익 공유의 플랫폼 구축을 지원해야 한다. 제조기업은 핵심 역량을 기반으로 부족 역량을 협업화여 새로운 제품을 개발, 공급기업의 다변화 및 경제적 이득의 공유 체제를 구축해야 하며, 엔지니어링 기업은 제조기업의 새로운 제품을 발굴, 설계, 제작할 수 있는 엔지니어링 기술을 협업하여 하나의 회사처럼 협업 운영을 해나가야 한다.
그래서 스타트업이 중소기업으로, 중소기업이 중견기업으로 성장하고, 더 나아가서는 글로벌 히든 챔피언까지 갈 수 있도록 지원을 해주는 것이 정부에서 하는 디지털 경제 구축이라고 볼 수 있다.
오토메이션월드 임근난 기자 |
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