4차 산업혁명 Industry 4.0의 기술 내용
작성자 : nhk2050 분류 : 연구개발 | 기계 작성일 : 2018.02.21 14:57:56 조회 : 878 키워드 : 4차산업혁명,Industry4.0,체인지오버,스마트공장,제조업혁신
(요약/배경)
4차 산업혁명 논의의 진원지는 독일입니다. 독일은 2009년 이후 국가의 경제적 위기 상황에서 제조업 혁신을 위해 Industry 4.0을 제시하였습니다. Industry 4.0은 인공지능, 알파고와 같은 특정 기술을 지칭하는 게 아니라 제조업 분야의 시대적 전환을 의미하는 사업 모델의 혁신으로 이해할 수 있습니다.
그림1. 4차산업혁명의 근본인 Industry 4.0의 이해
(Industry 4.0이란?)
3차 산업혁명은 자동화를 통해 시작되었고, 이후 자동화시스템, 사물인터넷 등이 서로 융합되면서 더 큰 변화가 생김. 이와 같은 변화가 4차 산업혁명이라는 용어의
등장을 예고함. 이 무렵 독일에서 Industry 4.0이 2011년 1월 발의됨. 150여 명의 산학연 전문가의 준비를 거쳐 2013년 4월, Industry 4.0 추진 방안을 제안함.
(Industry 4.0의 성장 잠재력)
독일 연방경제에너지부는 제조업의 디지털화에 따라 기존의 제조 시스템은 붕괴할 것으로 봄. 독일은 Industry 4.0을 통해 새로운 유형의 설비를 전 세계에 공급할 뿐 아니라 설비에 대한 유지보수 시장에서 추가 매출을 올릴 수 있는 스마트 서비스도 함께 추진 중임. 이것이 Industry 4.0의 후속 프로젝트인 스마트 서비스 프로젝트와 연결됨. Industry 4.0의 경제적 파급효과는 긍정적 시나리오 기준으로 독일에서만 2015~25년 추가 성장 잠재력이 260조~552조 5000억 원으로 추정되고 있음.
(Industry 4.0의 제조업공장 혁신사례)
Siemens의 여러 공장 중, 독일 Amberg에 위치한 이 공장은 Industry 4.0과 스마트 팩토리의 테스트베드로서 활용되고 있다. 즉, 스마트공장 구축기술을 여러 다른 제조업체들에 파급 및 상용화하기 위해, 실제 생산환경에서 검증과 개발을 목적으로 한 일종의 R&D 산학 협업 플랫폼이다. 제품수명 주기관리(Product Lifecycle Management, PLM) 등을 활용한 제품개발 및 제조기획을 관장하는 ‘가상생산’과 각종 센서, 디바이스, 제어, 생산관리시스템 등을 연동하는 제조수명 주기관리를 통한 ‘공장생산’을 통합하고 있다. Amberg 공장은 이 회사의 여러 제품 중, PLC 등의 산업용 자동화 관련 기기와 소프트웨어를 중점적으로 제작하는 공장이다. 1,000여 종에 달하는 제품을 한 달에 백 만개 이상 생산하며, 자체 개발한 자동화 장비들, 로봇 및 SIMATIC MES 소프트웨어가 적용되어 하루 5천만 개의 개별 공정을 관리힌다.그 결과 현재 약 75% 정도의 자동화율과 0.0012%의 불량률을 유지한다. 이렇게 다양한 종류의 제품을 생산시에, 제품 종류가 바뀔 때 발생하는 제조 공정의 수정이며, 상당한시간이 이 '체인지오버' 과정에 소요되는 문제점 발생한다. 이 해소를 위해 IT융합기계와 수만개 센서로 얻어진 5,000만 개 이상의 빅데이터를 실시간 분석하고, 의미 및 활용 방안을 도출한 후, 스스로 의사 결정을 하게 된다. 뿐만 아니라 모든 부품과 제품에도 바코드, RFID 등을 부착해 그 상태를 실시간으로 파악하고, 지능형 기계들은 제품을 중심으로 M2M(Machine to Machine) 상호 작용하는 일종의 ‘소셜 머신’을 형성하는 것다.즉 기계, 로봇, 툴이 생산품에 대해 가변적으로 조정되는 플러그 앤 프로듀스(Plug&Produce) 프로세스가 구축된다. 그리고 작업 대상에 대해 미리 파악하고, 어디에 위치시켜야 할지 문제를 감지하여 작업을 중단힌다. 또한 다음 작업이나 생산 단계를 자율적으로 결정하기 때문에 불량률이나 생산 주기가 감소힌디.
그림2. Industry 4.0의 Siemens Amberg 스마트 디지털 공장(출처: www.siemens.com)
그리고 생산 현황, 불량률, 가동률, 수행률 등이 통계치, 도표 등으로 가시화되어 생산라인을 최적 운용하는 데 필요한 의사결정 보조역할을 해 주고, 이를 통해 가치 있는 전략을 수립할 수도 있죠. 마지막으로 불량품이나 현장 문제 발생 시 부분에 대한 세부적인 정보 확인과 운영 규칙의 조정 또한 가능하다.
Tip
Industry 4.0의 스마트 공장에 적용된 IoT기기, 센서, 빅데이터, 바코드, RFID 등의 각종 모듈를 스마트 공장용으로 특화하여 개발하여, 스마트 공장분야의 창업아이템으로 삼아, 이 분야에 진입할 수 있다.
<참고자료>☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
<전문용어>
Industry 4.0, 체인지오버, 빅데이터, 바코드, RFID