20세기 사회를 이끌어가던 주요 산업이 무엇인지 아시나요? 바로 제조업입니다. 20세기는 세계 모든 나라가 경제부흥을 위해 제조업에 집중하고 이에 성공하면 국가의 위상이 바뀌는 시대였습니다.

 하지만 21세기 들어서면서 제조업이 한계에 부딪히기 시작했습니다. 인구 고령화로 인해 숙련된 노동자들이 점차 줄어들게 되었고, 트렌드가 빠르게 변하면서 제품의 수명주기도 급격히 줄어들게 되었죠. 여기에 소비자들의 취향이 다양화되면서 개인 맞춤형 생산까지 요구되었습니다. 사회의 주요 산업도 제조업에서 정보기술을 포함한 서비스업으로 옮겨가게 되었고요.

 이러한 위기 속에서 제조업을 살릴 히든카드가 등장했습니다. 바로 스마트 팩토리입니다. 스마트 팩토리란 무엇이며, 제조업에 어떤 영향을 끼치고 있기에 히든카드로 여겨지는 것일까요?

 

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스마트 팩토리란 무엇인가요?

 스마트 팩토리는 설계부터 유통까지 상품을 생산하기 위한 모든 과정에 디지털 기술을 적용한 첨단 자동화 지능형 공장을 말합니다. 공장 내 설비와 기계에 IoT가 설치되어 자동으로 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 분석합니다. 이를 통해 공장의 상황을 한눈에 파악할 수 있고 기업에 맞는 생산 방식으로 최적화할 수 있죠.

 

스마트 팩토리는 공장 자동화와는 어떻게 다른가요?

 ‘이미 공장은 자동화 시스템을 도입하고 있지 않나’라는 의문이 드는 분도 많을 텐데요. 스마트 팩토리와 공장 자동화는 언뜻 비슷해 보이지만 다릅니다. 

 공장 자동화는 단위 공정별로만 최적화가 이루어져 있어서 전체 공정이 유기적으로 연결되어 있지 않습니다. 보다 쉽게 이해할 수 있도록 예를 들어볼게요. 공장 자동화 시스템을 도입한 A 자동차 공장이 있습니다. 이 공장에는 자동차 엔진 조립을 하는 로봇이 있고, 바퀴 조립에만 최적화된 로봇이 있는데요. 이 로봇들은 각자가 맡은 일만 할 뿐 서로의 일을 알지 못하고 바꿔서 일하는 것도 불가능합니다.

 스마트 팩토리는 공장 자동화와 달리 전체 공정이 유기적으로 연결되어 있어 공정별로는 물론이고 전체적인 관점에서 최적화할 수 있습니다. 만약 엔진 조립이 늦어져서 다른 공정까지 늦어지는 경우, 이를 파악해 바퀴 조립을 하는 로봇이 엔진 조립을 하도록 합니다. 전체 공정이 원활하게 돌아가도록 하는 거죠.

 

스마트 팩토리를 도입하면 어떤 것이 달라지나요?

 공장 자동화는 로봇을 활용하여 똑같은 제품을 같은 시간에 최대한 많이 생산하는 대량생산에 초점이 맞춰져 있는 반면, 스마트 팩토리는 각각의 공정이 실시간으로 데이터를 주고받기 때문에 수요와 상황에 맞춰 제품을 생산할 수 있습니다. 이는 대량생산도, 다품종 소량생산도 가능하다는 뜻인데요. 취향이 다양화된 시대인 지금 딱 활용하기 좋은 솔루션이죠?

 게다가 스마트 팩토리를 이용하면 품질과 생산성이 향상됩니다. 스마트 팩토리는 각 공장에서 수집되고 분석된 데이터를 기반으로 공장 운영 체계를 갖추게 되는데요. 생산 현장에서 발생하는 문제들의 상관관계도 쉽게 파악할 수 있게 됩니다. 이를 통해 품질 불량 경향을 파악하고 보다 최적화하여 더 우수한 제품을 생산할 수 있습니다. 게다가 최적화된 프로세스로 인해 비용과 시간까지 줄어들어 생산성이 좋아지는 건 말할 것도 없죠.

 스마트 팩토리는 작업자의 안전에도 도움이 됩니다. 설비 상태를 실시간 진단·예측할 수 있고 위험지역에 접근하는 작업자를 자동으로 인식하고 미리 경고하여 사고를 예방할 수 있습니다. 또한, 설비에 부착된 센서나 CCTV 영상을 통해 화재, 폭발, 가스 등 위험 상황을 실시간으로 파악하여 긴급상황에 바로 대응할 수도 있고요.

 

실제 스마트 팩토리 도입 성과는 어떤가요?

스마트 팩토리가 도입되면 사람이 하는 역할이 줄어들 것이라는 생각이 들 텐데요. 오히려, 위험하거나 단순한 작업은 기계가 하고 더 창조적이고 효율적인 업무는 사람이 담당하게 되어 업무의 질이 높아질 수 있습니다. 

 독일의 지멘스 암베르크 공장은 성공적으로 스마트 팩토리를 도입한 대표적인 사례인데요. 지멘스 암베르크 공장은 인력절감이 아닌 업무 효율화에 중점을 두었고 지금도 근로자의 수는 공장 설립 때와 비슷합니다. 하지만 생산성은 14배 상승했으며 제품 불량률은 0.001%에 불과하죠. 

 

 산업연구원에서 실시한 스마트 팩토리 도입 기업 성과분석에 따르면, 우리나라 기업들도 스마트 팩토리를 도입한 이후 평균 생산성은 28.5% 증가, 산업재해는 6.2% 감소하는 등 제조 경쟁력이 높아진 것으로 나타났습니다. 또한 기업당 매출이 7.4% 향상되는 등 여러 방면에서 긍정적인 효과가 있었죠.

 

 

스마트 팩토리 국내 성공 사례 : 스마트 제철소를 구축한 포스코

여러분은 등대공장에 대해 들어본 적 있으신가요? 등대공장은 매년 세계경제포럼에서 선정하는 공장으로, 4차산업혁명의 핵심기술을 활용해 세계 제조업의 미래를 이끌고 있는 공장을 말합니다. 우리가 잘 알고 있는 철강사 포스코가 국내 최초로 등대공장에 선정되었는데요. 스마트 팩토리가 제철소를 어떻게 탈바꿈했는지 살펴보겠습니다. 

 

제선

과거에는 작업자가 일일이 쇳물 온도를 2시간마다 확인하고 연원료를 샘플링한 후 상태를 확인해야만 했는데요. IoT와 카메라가 용광로의 상태를 알아서 체크하고, 딥러닝을 통해 1시간 후 상태까지 예측할 수 있게 되었습니다. 이전보다 쇳물 생산량도 늘어났고요.

 

제강

제강은 약 1,650℃의 고온에서 작업하므로 온도 측정이 어렵고 성분 제어도 복잡합니다. 게다가 문제 발생 시에는 앞뒤 공정 모두를 멈추고 점검을 해야 했습니다. 포스코는 이를 해결하기 위해 타이밍과 온도, 성분을 제어하는 통합 제어 시스템을 개발했습니다. 멈춤과 지연 없이 연속 공정이 가능해졌고 주요 공정별로 도착 시간과 온도, 성분을 실시간 확인할 수 있게 됐습니다. 온도 적중률도 80%에서 90% 이상으로 향상되었습니다.

 

연주

품질 관리는 매우 중요한 과제입니다. 포스코는 출강된 소재 중 ‘대표소재’를 선정하여 의무적으로 100% 표면검사를 했고, 대표소재에서 이상이 감지되면 같이 출강된 소재들을 모두 회수하여 검사했습니다. 검사에는 많은 시간이 소요되지만, 실제 결함은 그리 많지 않았습니다. 이후 이 같은 낭비를 줄이기 위해 품질 이상에 대한 기준을 만들어 결함을 예측하는 모델을 구축했고 시스템이 알아서 결함 있는 소재만 선별하게 되었습니다. 불필요한 검사가 없어졌고, 결함의 발생 이유까지 파악하게 되면서 연간 약 6억 원 이상의 원가를 절감하게 되었습니다. 

출처 : 포스코 뉴스룸(https://newsroom.posco.com/kr/등대공장-특집-2-사례편)

 

스마트 팩토리 구축에 성공한 중소중견기업들

 스마트 팩토리는 큰 규모의 기업만 가능할 것으로 생각하는 분들이 많습니다. 하지만 규모가 크지 않은 기업이야말로 스마트 팩토리를 활용하면 시장에서 앞서 나갈 수 있습니다.

 중소벤처기업부에서는 세계경제포럼이 세계 제조업의 미래를 이끄는 등대공장을 선정하는 것처럼 국내 제조업의 고도화 방향을 제시하고, 업종을 선도하는 벤치마킹 모델공장 역할을 수행하는 케이-스마트등대공장을 선정하고 있습니다. 어떤 기업이 있는지 살펴볼까요?

 

병원ㆍ약품 조제 장비를 생산하는 제이브이엠

​ 제이브이엠은 병원ㆍ약품 조제 장비를 생산하는 중견기업으로 세계시장 점유율 1위를 달성하고 있는 기업입니다. 제이브이엠은 IoT를 통해 설비 데이터를 실시간으로 수집하는 클라우드형 솔루션을 구축하여, 제품의 이상 여부를 미리 감지하는 예지보전 및 즉각적인 사후관리 서비스 등 제조와 서비스 시장을 융합한 비즈니스 모델을 도입했습니다.

 

자동차 내외장재를 생산하는 천일엔지니어링

 천일엔지니어링은 자동차 내외장재를 생산해 80%를 수출하는 중소기업입니다. 제조 빅데이터와 인공지능 알고리즘을 활용해 디지털 트윈, 머신비전 등을 구축함으로써 불량률 제로에 도전하고 있습니다.

 

가전제품을 생산하는 신성델타테크

 신성델타테크는 세탁기 부품 등 가전제품 생산기업입니다. 신성델다테크는 고객 주문을 실시간으로 반영한 최적의 생산계획 수립을 비롯해 모의 실험 기반 제품 설계 솔루션 등을 구축했습니다.

출처: 중소벤처기업부 블로그(https://blog.naver.com/bizinfo1357/222753612318)

 

 

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