Industry 4.0이란 무엇인가요?
스마트 제조의 대명사인 Industry 4.0은 해당 분야의 디지털 혁신을 실현하여 실시간 의사 결정, 생산성, 유연성 및 민첩성 향상을 통해 기업의 제품 제조, 개선 및 유통 방식을 혁신합니다.
Industry 4.0 기술이 제품 제조를 변화시키는 방법
제조업체는 사물인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅 및 분석, AI 및 머신 러닝을 비롯한 새로운 기술을 생산 시설과 운영 전반에 통합하고 있습니다.
스마트 팩토리에는 데이터를 수집 및 분석하고 더 나은 의사 결정을 내릴 수 있는 고급 센서, 내장 소프트웨어 및 로보틱이 장착되어 있습니다. 생산 운영의 데이터를 ERP, 공급망, 고객 서비스 및 기타 엔터프라이즈 시스템의 운영 데이터와 결합하여 이전에 사일로화되었던 정보로부터 완전히 새로운 수준의 가시성과 통찰력을 창출할 때 더 높은 가치를 창출할 수 있습니다.
이러한 디지털 기술은 자동화 향상, 예측 유지 관리, 프로세스 개선의 자체 최적화, 그리고 무엇보다도 이전에는 불가능했던 새로운 차원의 효율성과 고객 대응으로 이어집니다.
IBM 기업가치연구소(IBV)의 연구에 따르면, 스마트 제조를 통해 생산 결함 탐지율을 최대 50%까지 개선하고 수율도 20% 향상시킬 수 있습니다.
스마트 팩토리의 개발은 제조업이 4차 산업 혁명에 진입할 수 있는 놀라운 기회를 제공합니다. 공장 현장의 센서에서 수집된 대량의 빅 데이터를 분석하면 제조 자산에 대한 실시간 가시성을 확보할 수 있으며 장비 가동 중지 시간을 최소화하기 위해 예측 유지 보수를 수행하는 도구를 제공받을 수 있습니다.
첨단 IoT 장치 사용을 통해 스마트 팩토리에서 생산성이 높아지고 품질이 향상됩니다. 수동 검사 비즈니스 모델을 AI 기반의 시각적 인사이트로 교체하면 제조 오류를 줄이고 비용과 시간을 절약할 수 있습니다. 최소한의 투자로 품질 관리 담당자는 클라우드에 연결된 스마트폰을 설정하여 어디에서나 제조 프로세스를 모니터링할 수 있습니다. 머신 러닝 알고리즘을 적용함으로써 제조업체는 수리 작업 비용이 더 많이 드는 후기 단계에서가 아니라 그 즉시 오류를 감지할 수 있습니다.
Industry 4.0 개념과 기술은 개별 및 프로세스 제조뿐만 아니라 석유 및 가스, 광업 및 기타 산업 부문을 비롯한 모든 유형의 산업 기업에 적용할 수 있습니다.
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최초의 산업 혁명
18세기 후반 영국에서 시작된 1차 산업 혁명은 인간과 동물의 힘 대신 수력과 증기력을 사용하여 대량 생산을 가능하게 했습니다. 고생스러운 수작업이 아니라 기계로 완제품이 제작되었습니다.
2차 산업 혁명
100년 후, 2차 산업 혁명이 일어나면서 조립 라인이 도입되고 석유, 가스, 전력이 사용되었습니다. 이러한 새로운 동력원은 전화 및 전신을 통한 고급 통신과 함께 대량 생산과 제조 공정에 어느 정도의 자동화를 가져왔습니다.
3차 산업 혁명
20세기 중반에 시작된 3차 산업 혁명은 컴퓨터, 첨단 통신 및 데이터 분석을 제조 공정에 추가했습니다. 공장의 디지털화는 일부 프로세스를 자동화하고 데이터를 수집 및 공유하기 위해 프로그램 가능 로직 제어기(PLC)를 기계에 임베하는 것으로 시작되었습니다.
4차 산업 혁명
우리는 지금 Industry 4.0이라고도 불리는 4차 산업 혁명의 시대에 살고 있습니다. 자동화와 스마트 머신 및 스마트 팩토리 도입이 증가하면서 정보에 기반한 데이터는 가치 사슬 전반에서 상품을 보다 효율적이고 생산적으로 생산할 수 있도록 합니다. 유연성이 향상되어 제조 업체는 대량 맞춤화를 통해 고객의 요구를 더 잘 충족할 수 있으며, 궁극적으로 많은 경우 하나의 로트 사이즈로 효율성을 달성할 수 있습니다. 공장 현장에서 더 많은 데이터를 수집하고 이를 다른 기업 운영 데이터와 결합함으로써 스마트 팩토리는 정보의 투명성을 확보하고 더 나은 의사 결정을 내릴 수 있습니다.
IoT는 스마트 팩토리의 핵심 구성 요소입니다. 공장 현장의 기계에는 다른 웹 지원 장치와 연결할 수 있는 IP 주소가 있는 센서가 장착되어 있습니다. 이러한 기계화와 연결성을 통해 대량의 귀중한 데이터를 수집, 분석 및 교환할 수 있습니다.
클라우드 컴퓨팅은 모든 Industry 4.0 전략의 초석입니다. 스마트 제조를 완벽하게 실현하려면 엔지니어링, 공급망, 생산, 판매 및 유통, 서비스와의 연결성과 통합이 필요합니다. 클라우드가 이를 가능하게 합니다. 또한, 일반적으로 저장되고 분석되는 대량의 데이터도 클라우드를 이용하면 더욱 효율적이고 비용 효율적으로 처리할 수 있습니다. 클라우드 컴퓨팅은 또한 중소 제조 업체의 창업 비용을 줄여 주고, 사업이 성장함에 따라 요구 사항과 규모를 적절히 조정할 수 있습니다.
AI 및 머신 러닝을 통해 제조 기업은 공장 현장뿐만 아니라 사업부 전체, 심지어 파트너 및 타사 소스에서 생성된 정보의 양을 최대한 활용할 수 있습니다. AI 및 머신 러닝은 운영 및 비즈니스 프로세스의 가시성, 예측 가능성 및 자동화를 제공하는 인사이트를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 산업용 기계는 생산 과정에서 고장이 발생하기 쉽습니다. 이러한 자산에서 수집된 데이터를 사용하면 기업은 머신 러닝 알고리즘을 기반으로 예측 유지 관리를 수행하여 가동 시간을 늘리고 효율성을 높일 수 있습니다.
실시간 생산 운영의 요구 사항은 일부 데이터 분석이 '엣지', 즉 데이터가 생성되는 위치에서 수행되어야 한다는 것을 의미합니다. 이는 데이터가 생성되는 시점부터 응답이 필요한 시점까지의 대기 시간을 최소화합니다. 예를 들어, 안전 또는 품질 문제를 감지하려면 장비에 대한 거의 실시간 조치가 필요할 수 있습니다. 데이터를 엔터프라이즈 클라우드로 보낸 다음 공장 현장으로 다시 보내는 데 필요한 시간이 너무 길어질 수 있으며, 이는 네트워크의 안정성에 따라 달라집니다. 엣지 컴퓨팅을 사용한다는 것은 데이터가 소스 근처에 머무르며 보안 위험이 줄어든다는 의미이기도 합니다.
제조 회사가 항상 사이버 보안 또는 사이버 물리 시스템의 중요성을 고려하는 것은 아닙니다. 그러나 더욱 효율적인 제조 공정을 가능하게 하는 공장이나 현장(OT)에서 운영 장비가 같은 방식으로 연결되면서 악의적인 공격과 멀웨어의 새로운 진입 경로가 노출되기도 합니다. Industry 4.0으로의 디지털 혁신을 진행할 때는 IT 및 OT 장비를 아우르는 사이버 보안 접근 방식을 고려하는 것이 필수적입니다.
Industry 4.0이 제공하는 디지털 혁신을 통해 제조 업체는 프로세스, 생산 라인, 공장 및 공급망의 가상 복제본인 디지털 트윈을 생성할 수 있습니다. 디지털 트윈은 인터넷에 연결된 IoT 센서, 장치, PLC 및 기타 객체에서 데이터를 가져와 생성됩니다. 제조 업체는 디지털 트윈을 사용하여 생산성을 높이고 워크플로를 개선하며 신제품을 설계할 수 있습니다. 예를 들어, 생산 프로세스를 시뮬레이션함으로써 제조 업체는 프로세스 변경 사항을 테스트하여 가동 중지 시간을 최소화하거나 용량을 개선하는 방법을 찾을 수 있습니다.
최적의 의사 결정을 위한 데이터 분석
내장된 센서와 상호 연결된 기계는 제조 기업을 위해 상당한 양의 빅 데이터를 생성합니다. 데이터 분석은 제조 업체가 과거 추세를 조사하고 패턴을 식별하며 더 나은 의사 결정을 내리도록 할 수 있습니다. 스마트 팩토리는 또한 조직의 다른 부분과 공급 업체 및 유통 업체의 확장된 에코시스템의 데이터를 사용하여 더 깊은 인사이트를 생성할 수 있습니다. 인적 자원, 판매 또는 창고 저장의 데이터를 살펴봄으로써 제조 업체는 판매 마진과 인력을 기반으로 생산 결정을 내릴 수 있습니다. 운영의 완전한 디지털화는 '디지털 트윈'으로 이루어질 수 있습니다.
IT-OT 통합
스마트 팩토리의 네트워크 아키텍처는 상호 연결성에 달려 있습니다. 공장 현장의 센서, 장치 및 기계에서 수집된 실시간 데이터는 다른 공장 자산에서 즉시 소비 및 사용될 수 있을 뿐만 아니라 전사적 자원 관리(ERP)및 기타 비즈니스 관리 소프트웨어를 비롯한 엔터프라이즈 소프트웨어 스택의 다른 구성 요소에서도 공유될 수 있습니다.
맞춤형 제조
스마트 팩토리는 개별 고객의 필요를 더욱 비용 효율적으로 충족하는 맞춤형 제품을 생산할 수 있습니다. 사실, 많은 산업 부문에서 제조 업체는 경제적인 방식으로 '로트 사이즈 1'을 달성하길 염원합니다. 고급 시뮬레이션 소프트웨어 애플리케이션, 3D 프린팅과 같은 새로운 자재 및 기술을 사용하여 제조 업체는 특정 고객을 위한 특수 품목을 쉽게 소량 생산할 수 있습니다. 1차 산업 혁명에서 대량 생산이 관건이었다면, Industry 4.0은 대량 맞춤화가 관건입니다.
공급망
산업 운영은 투명하고 효율적인 공급망에 달려 있으며, 이는 강력한 Industry 4.0 전략의 일환으로 생산 운영과 통합되어야 합니다. 이는 제조 업체가 원자재를 조달하고 완제품을 제공하는 방식을 변화시킵니다. 일부 생산 데이터를 공급 업체와 공유함으로써 제조 업체는 배송 일정을 더 잘 계획할 수 있습니다. 예를 들어, 조립 라인이 중단되는 경우 시간 또는 비용 낭비를 줄이기 위해 배송 경로를 변경하거나 지연시킬 수 있습니다. 또한 날씨, 운송 파트너 및 소매 업체 데이터를 연구함으로써 기업은 예측 배송을 사용해 적시에 완제품을 보내 소비자 수요를 충족할 수 있습니다. 블록체인은 공급망 투명성을 가능하게 하는 핵심 기술로 떠오르고 있습니다.
하이브리드 멀티클라우드 IT 인프라 구축은 Industry 4.0을 활용하고자 하는 제조업체를 위한 디지털 혁신의 핵심 구성 요소입니다. 하이브리드 멀티클라우드는 기업이 컴퓨팅 워크로드를 관리하기 위해 두 개 이상의 퍼블릭 및 프라이빗 클라우드를 보유하고 있는 경우입니다. 모든 클라우드에서 워크로드를 최적화할 수 있으며, 일부 환경이 특정 워크로드에 더 적합하거나 더 비용 효율적입니다. 디지털 혁신과 안전한 개방형 환경을 찾고 있는 제조업체는 기존 워크로드를 온프레미스 위치에서 최상의 클라우드 환경으로 이동할 수 있습니다.