생산 지연 시간 및 오류는 줄이고, 효율성은 높인 생산 공장! 바로 모든 제조업체들이 꿈꾸는 공장의 모습이지요.
만물인터넷(Internet of Everything, IoE) 시대가 도래하면서 이런 꿈이 곧 현실이 될 것으로 기대 됩니다. 제조업체들이 생산 과정의 디지털화(digitization)를 통해 모든 생산 도구를 제어하고 모니터링하고, 수백 개의 센서로부터 데이터를 수집해 생산 과정을 향상시키는 스마트 팩토리 구현에 투자하고 있기 때문인데요. 이로써 생산 기기의 문제를 사전에 감지, 유지보수를 진행해 기기 고장을 방지하는 것부터 생산과정의 모든 절차를 시각화 할 수 있는데요, 이를 통해 실시간으로 생산 병목을 방지하는 것도 가능해질 것으로 보입니다.
대한민국 정부의 경우, 미래 성장동력을 마련하기 위해 스마트공장을 2030년까지 총 4만개로 확대할 계획을 세우고 있습니다. 이는 전체 제조업의 3분의 2 수준으로 초연결 시대에 걸맞은 제조환경을 조성해줄 것으로 전망됩니다.
딜로이트(Deloitte)의 제조산업 부문 총괄 임원, 스티브 쉐플리(Steve Shepley)는 “우리는 현재 제4차 제조 혁명의 최전선에 와있다”며, “과거에 증기력, 생산공정 및 자동화 등을 중심으로 제조산업이 발전해왔다면, 오늘날의 제조 혁명은 네트워크에 연결된 똑똑한 디바이스에 집중돼 있다”고 설명합니다.
이게 바로 우리가 흔히 말하는 사물인터넷(Internet of Things, IoT)인데요, 맥킨지 글로벌 인스티튜트(McKinsey Global Institute)에 따르면 생산시설에 도입되는 IoT 애플리케이션은 2025년까지 매년 1.2조~3.7조 달러의 경제가치를 창출할 전망이라고 합니다.
그래서인지 자동차 및 항공산업 등 일부 제조업체들은 이미 IoT 시스템을 적극적으로 도입 및 활용하고 있답니다. 일례로, 제너럴 모터스(GM)는 센서 기반 시스템을 이용해 자동차에 페인트 도색 시 습도를 모니터링하고 있습니다. 도색 시 습도가 적합 기준을 벗어나면 부품을 공장 내 다른 위치로 이동시켜 작업 실패 확률을 줄여나가고 있다고 합니다.
데이터 공유만 제대로 해도 생산성 UP!
이처럼 IoT의 가치를 극대화하기 위해 이미 많은 기업들이 모든 시설이 연결된 생산 시스템 개발에 힘쓰고 있습니다. 그리고 일부는 디지털 공장 운영시 상호보완을 할 수 있는 다른 비즈니스 파트너들과도 적극적으로 협력 하는데요.
GE(General Electric)의 “생각하는 공장(Brilliant Factory)”은 IoE 기술을 통해 400여개의 자사 생산 및 서비스 공장을 변화시키겠다는 목표로 시작되었습니다. 엔지니어링 팀에서 설계한 제품들을 디지털 기술로 공장 시설과 연결하고, 이후 공급망 파트너 그리고 서비스 운영 부서와 연결함으로써 실시간 데이터 공유가 가능한 소통의 고리를 만들고 있습니다. 이를 통해 중요 정보들을 더욱 빠르게 공유한다면, 더욱 정확한 의사결정은 물론 생산성 향상도꾀할 수 있겠지요? 결과는 어떨까요? 조사해보니 정보 공유만 잘해도 업타임은 20%, 그리고 생산 출력(throughout)은 약 10% 가량 증가시킬 것으로 전망된다고 합니다.
시스코 만물인터넷 혁신센터의 스마트 팩토리 시연 모습
"생각하는 공장"을 위해 현재 여러 개의 파일럿 프로젝트가 진행 중이며, GE는 여러 공정상의 절차들을 테스트하고 있습니다. 이를테면, GE 연구원들은 최근 자사 터보머신 사업 부문에 사용될 애플리케이션을 개발했는데요. 생산시설과 엔지니어링 부서를 서로 연결해, 설계 단계부터 제품의 생산 가능성을 검토한다고 합니다.
어떻게 하냐고요? 설계자들이 부품을 개발하면 해당 애플리케이션이 그 제품을 그대로 설계할 수 있는지, 아니면 보완 작업이 필요한지 등에 대해 실시간 피드백을 제공합니다. 부족한 부분을 모두 보완 후 파일럿을 진행해 원하는 결과를 얻어낸다면, 이전보다 더욱 효과적으로 해당 부품들을 실제 공장 환경에서도 적용할 수 있을 것입니다.
대부분의 공장들은 에너지 관리부터 유지보수 시스템까지 단절된 상태로 설계되어 각각 따로 작동하는 불협화음을 이루고 있는데요. 이런 문제를 해결하기 위해 GE가 최근 데이터를 실시간으로 통합할 수 있는 플랫폼을 소개했습니다. 이에 더해 엔지니어들은 이 플랫폼 위에 애플리케이션을 개발할 수 있답니다. GE 선임 연구원 스테판 빌러는 “엄청난 양의 데이터가 쏟아져나오고 있는 오늘의 생산 환경에서 이 모든 정보를 유용하게 사용할 방법이 필요했다”고 설명합니다. 유지보수를 위한 예측 알고리즘을 활용해 기계 과열시 이를 담당자에게 전달, 과열과 고장 방지를 위한 수리를 하는 것처럼 말입니다. 그리고 여기서 발생한 데이터는 에러 원인 확인, 그리고 재발 방지 등 최종 제품 서비스에 사용되기 위해 분석되고요.
한편, 유럽 최대 항공 회사에어버스(Airbus)는 NI(National Instruments)와 함께 “미래의 공장(the factory of the future)”이라는 시스템을 개발하고 있습니다.이 시스템의 첫 단계는직원들에게 실시간으로 정보를 제공함으로써 이들이 올바른 기기 및 설정을 사용해 작업을 하고 있는지 확인하고, 궁극적으로 실수를 최소화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 스마트 기기의 센서는 와이파이를 통해 중요 정보를 작업자에게 전송하는데, 항공기 제조 시 필요한 수천개의 구멍을 잘 뚫기 위해, 작업자에게 각 지점에 맞는 크기를 알려줄 뿐만 아니라 적합한 작업 시점도 알려줍니다. 기타 센서들은 토크(torque)를 얼마나 사용할 건지, 볼트는 어느 정도로 조여야 하는지, 엔지니어들이 데이터를 분석하고 각 작업이 제대로 수행되었는지 그리고 문제의 원인이 무엇인지 찾아낼 수 있도록 도와줍니다.
그 어느 때보다 중요한 협업
기억해야 할 점은 이런 생산 혁명이 단순히 기계를 연결한다고 해서 이루어지는 것은 아닙니다. 더 중요한 것은 여러 부서뿐만 아니라 비즈니스간의 협업이지요.
이 같은 협업을 도모하게 위해 현재 산업인터넷컨소시엄(IIC, Industrial Internet Consortium)은 생산 과정의 절차들을 분석하고 향상시키는 여러 개의 진취적인 협업 프로젝트를 지원하고 있습니다. 일례로 인포시스는, 보쉬,PTC및 인텔과 협업해 자산 효율 테스트베드를 위해 협업하고 있습니다. 자산 효율은 폐기물을 줄이고 유지보수를 향상시키며, 운영, 유지보수, 서비스, 정보시스템 및 에너지 분야의 산업자원 가동시간을 줄여주는 것을 의미합니다. 이 프로젝트는 설비와 공정단계의 데이터를 이용해 항공기 랜딩 기어 보수 엔지니어에게 정보를 제공하고, 이를 바탕으로 향후 상황을 예측하고 잠재적인 오작동 요소를 수정하도록 도와줍니다. 맥킨지에 따르면 이런 시스템의 채택은 50~90%의 경제 발전을 가져올 것이라고 합니다. 하지만 여기서 끝은 아니랍니다! 디지털 공장의 가능성은 무궁무진하니까요!
이번 포스팅은 시스코 외부 기고가 앤 필드(Anne Field)가 작성한 The digital manufacturing revolution를 바탕으로 준비되었습니다.
