[논문]4차 산업혁명 시대에 국내 스마트팩토리 추진전략

조용주

문제 정의

본 논문에서는 앞서 언급한 4차 산업혁명과 관련된 분석을 통하여 국내 스마트팩토리 추진의 효과적인 전략을 제시하고자 한다. 먼저, 2절에서는 4차 산업혁명과 관련하여 문헌연구와 사례연구를 통하여 다양한 시사점을 제시한다.
본 논문에서는 앞서 언급한 5가지 추진전략 중, 공급 및 수요산업의 테스트베드를 활용하는 측면 중, 데이터의 플랫폼의 활용 방안에 대하여 설명한다. 제조 빅데이터 플랫폼(하둡 등)과 처리기술(인공지능, 딥러닝 등) 관련된 공급산업 육성을 위하여, 스마트팩토리 테스트베드에서 생성되는 공정, 에너지, 설비, 품질, 센서 등의 제조 빅데이터를 자유롭게 검색 및 획득.
앞서 언급한 국내·외 4차 산업혁명 관련 분석 결과를 바탕으로 본 논문에서는 스마트팩토리에 국한해서 접근하고자 한다. 사실 국내에서는 앞서 언급한 4차 산업혁명의 개념과 핵심기술이 통합된 형태를 스마트팩토리로 간주하고 있다.

제안 방법

Hemanne 4차 산업혁명의 핵심기술로 CPS(Cyber Physical Systems), Internet of Things(IoT), Internet of Services(IoS) 그리고 Smart Factory를 도출하였다. 전체 8가지 기술 중에서 M2M (Machine-to-Machine)은 IoT를 가능하게 하는 기술이고, Smart Product는 CPS의 하위 구성요소이기 때문에 4차 산업혁명의 독립적인 기술로 고려되지 않았다.
사례연구를 수행하였다. 그리고 국내 산업육성을 위한 거시적인 관점의 추진전략 5가지를 제시하였다. 앞서 언급한 바와 같이 많은 4차 산업혁명기술을 활용하여, 다양한 산업에 맞는 전략을 도출하기는 어려울 것으로 판단되나, 본 논문에서는 좀 더 구체적인 추진방향(그림 12)을 아래와 같이 제시한다.

대상 데이터

본 논문에서는 국내·외 4차 산업혁명과 관련된 문헌 연구와 사례연구를 수행하였다. 그리고 국내 산업육성을 위한 거시적인 관점의 추진전략 5가지를 제시하였다.

성능/효과

3) End-to-End 통합(End-to-end digital integration of engineering across the aitire value chain): ''고객 요구사항-제품 설계 및 개발-생산계획-공정설계-생산-서비스-유지보수 -재활용''의 제품개발 가치사슬을 통합함으로써, 각 단계에서 일관성 있는 제품 모델이 사용가능하며, 제품설계가 생산과 서비스에 미치는 영향을 예측할 수 있을 것이다.
1) 상호운영성(interoperability): 상호운영성은 4차 산업혁명의 중요한 설계 원리이며, 다양한 제조업체의 CPS 사이에 통신을 위해서는 표준이 중요한 성공요인 될 것이다.
1) 수평적 통합(Horizontal integration through value netwoita): 기 업 간 수평적인 협 업을 통하여 관련기 업은 효율적인 생태계를 형성할 수 있다. 이러한 협업을 통하여, 기업들 간에 정보, 금융 및 자재가 효율적으로 흐를 수 있으며, 결과적으로 새로운 가치 네트워크와 새로운 비즈니스 모델이 생겨날 수 있다.
2) 수직적 통합(Vertical integration and networked manufacturing systems): 수직적인 통합은 매우 유연하고 재구성 가능한 스마트팩토리를 구현하는 것을 의미하며, 결과적으로 스마트팩토리는 소량의 사용자 맞춤형 제품을 효율적으로 생산할 수 있다는 것을 의미한다. 공장은 액추에이터, 센서, 제어, 생산관리, 제조 그리고 계획과 같은 다양한 시스템이 포함된다.
6) 모듈러화(modularity): 모듈형 시스템은 개별 모듈을 교체하거 나 확장함으로써 변화하는 요구사항에 유연하게 적응할 수 있다. 따라서 계절적 변동이나 제품 특성의 변화가 있을 경우 모듈형 시스템은 쉽게 조정이 가능하게 이러한 4차 산업혁명의 핵심은 ICT와 서비스를 구현하기 위해 최신 정보기술을 활용하는 것이다. 결과적으로 생산방식을 효율적이고 유연하게 하면서, 비즈니스 프로세스와 엔지니어링 프로세스가 밀접하게 통합되는 것이다.
결과적으로 스마트팩토리 공급산업에서 구축된 기술이 수요산업의 프로세스와 융합되어 사용자가 원하는 다양한 제품을 스마트하게 생산하게 되는 것이다.
셋째, 브랜드 기반 대량생산 기업전략은 자사 브랜드를 가지는 "대량생산(Mass Production) 방식의 수요기업”으로 전환하기 위한 전략으로 제품기획 및 비즈니스 모델 발굴 등을 포함하는 제조 서비스화 전략이 추진되어야 할 것이다. 넷째, 자사 브랜드를 가지는 대량생산 방식의 수요기업을 “사용자의 다양한 요구사항을 대응할 수 있는 사용자 맞춤형 (Mass Customization) 생산방식의 수요기업”으로 전환하기 위해서는 고객(B2B, B2C)의 다양한 요구를 반영한 가치사슬 전체를 통합하기 위한 전략이 추진되어야 한다. 마지막으로 "Factory Maker” 전략의 경우는 국내 공급기술을 기반으로 부가가치가 높은 영역인 ''팩토리를 설계(엔지니어링)할 수 있는 역량'을 키우는 것이 궁극적인 목표로 볼 수 있다.

후속연구

그러나 국내 산업의 경우, 독일, 미국, 일본과 같이 4차 산업혁명을 추진하기 위한 산업 및 기술 수준이 동일하지 않다는 것이 중요한 부분이다. 결과적으로 국내에서 스마트팩토리 추진을 위해서는 좀 더 구체적인 접근이 필요할 것이다. 크게 공급산업과 수요산업의 육성전략으로 구분이 필요하며, 국내수요산업의 경우도 OEM/ODM을 전문적으로 수행하는 기 업과 자사 브랜드를 확보하고 있는 기 업으로 나눠볼 수 있으며, 최근 사용자 맞춤형 생산방식에 따라 사용자 맞춤 제품을 생산하는 기업으로 구분하여 각기 업이 요구사항에 맞춘 접근이 필요할 것이다.
'' 앞서 언급했듯이 4차 산업혁명의 개념과 관련 기술의 용어에 대한 정의 및 실재 적용 또한 불분명하기 때문에 제조기업에서는 4차 산업혁명이 실재 제조현장에 적용 될 다양한 시나리오를 확인할 필요가 있을 것이다. 또한, 도출된 시나리오의 구체적인 구현을 위하여 기술적인 한계와 확보하고 있는 자원을 고려하여 추진해야 할 것이다. 이와 관련하여, Hemann은 상호운영성 (interoperability), 가상화(virtualization), 분산화(decentralization), 실시간 능력(real-time capability), 서비스 지향(service orientation), 모듈러화(modularity)와 같이 6가지 4차 산업혁명 설계 원리를 제시하였다.
앞서 언급한 바와 같이 많은 4차 산업혁명기술을 활용하여, 다양한 산업에 맞는 전략을 도출하기는 어려울 것으로 판단되나, 본 논문에서는 좀 더 구체적인 추진방향(그림 12)을 아래와 같이 제시한다. 물론 개별적인 추진방향과 세부적인 실행방안은 향후 연구내용으로 추진되어야 할 것이다.
구축을 진행하고 있다. 본 사업의 경우, 제조업 SW 관점에서 엔지니어링 SW, 임베디드 SW, 빅데이터, 클라우드 등의 핵심 기술개발의 추가 개발이 필요한 것으로 보이며, 앞서 다양한 해외 사례와 비교했을 때, 새로운 비즈니스 모델에 대한 접근이 필요할 것이다. 산업부에서는 제조기업의 스마트팩토리를 추진하기 위한 스마트공장 보급사업을 추진하고 있으며, 2020년까지 1만개의 목표로 추진하고 있다.
첫째, 스마트팩토리 공급산업 육성을 위해서는 독일과 일본의 추진전략과 마찬가지로 스마트팩토리 구축기술 (하드웨어와 소프트웨어)을 검증할 수 있는 다양한 형태의 테스트베드를 구축하여 기술의 검증과 상용화를 진행하는 것이 필요하다. 더욱 중요한 부분이 이러한 테스트베드를 활용하여, 글로벌 기업의 협력을 통하여 글로벌 표준모델로의 추진이 가능하다는 것이다.

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