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기술정보 미래 공장의 역량을 강화하는 방법

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 58회 작성일 19-12-18 14:45

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새로운 기술들은 일상생활의 모든 부분에 영향을  미치고 있다. 여기에서는 기술이 어떻게 미래의 공장을 지원할 수 있는지 알아보자.
산업용 사물인터넷(IIoT)에 대해 자주 들어보셨을 것이다. 산업용 인터넷 또는 인더스트리 4.0이라고도 불리는 산업용 사물인터넷은 스마트 머신과 실시간 분석에 기반해 제조 공정에 대한 인사이트를 제공하여 보다 빠르게 비즈니스 결정을 내릴 수 있도록 해준다. 실제로, 컨설팅 기업인 액센츄어(Accenture)는 IIoT 시장의 규모가 2020년까지 5천억 달러에 달할 것으로 내다보고 있다. 이 기술은 대단히 광범위하며, 제조, 소매, 제약, 광산, 에너지, 교통 등 모든 주요 산업에 혜택을 제공할 수 있다.
 
도전과제 및 기회
새로운 기회에는 도전과제가 따르기 마련이다. IIoT의 신속한 확장은 다양한 소비재 산업에 속한 기업들에게 딜레마를 안겨주었다. 과거 단순히 유용한 자산으로 간주되던 데이터는 이제 IIoT로 인해 생산 결정을 추진하고, 우리가 생활하고 이동하는 방식과 우리가 먹는 음식에 영향을 주는 생명줄로 그 역할이 바뀌고 있다

오늘날, 식음료, 자동차, 제약 등 모든 업계의 제조업체들이 제품 안전을 확보할 필요성이 생기면서, 추적성과 종단간 공급망, 그리고 데이터의 통합 여부는 그 어느 때보다 면밀한 감시하에 놓이게 되었다. 안타깝게도, 대부분의 제조업체들은 구형 장비, 인력 고령화로 인한 기술 격차, 거기에 올바른 데이터를 파악 및 측정하지 못하는 어려움까지 겹쳐, 변화하는 소비자의 요구를 충족하는데 필요한 진보에 쉽게 다가가지 못하고 있다.
이러한 소비재 산업은 지능적이고 연결된 운영을 경쟁 력을 유지하고 보다 나은 제품을 제공하기 위한 방식으로 여기고 있다. 기회는 무궁무진하지만, 도전과제도 만만치 않다. 특허가 만료되고, 제품의 수명주기가 짧아지며, 시장에 위조 의약품이 넘치는 현실에서도 혁신은 여전히 핵심이다.

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미래의 공장
다행인 것은, 모든 것이 극복할 수 없는 장애물은 아니 며, 제조 시설을 디지털화함으로써 진정한 ROI를 달성 할 수 있다는 것이다. 이러한 도전과제는 새로운 유형의 공장, 즉 미래의 공장으로 극복할 수 있다. 이제 안전하고 유연하며 규제를 준수하는 연결된 스마트 팩토리를 구축할 수 있다. 미래의 공장을 만들기 위해 어떤 접근 방식을 취하느냐가 비즈니스의 성패를 좌우한다. 올바른 접근 방식을 취하면, 품질과 규제 준수를 유지하며 ROI 를 극대화하고, 자산 활용을 최적화하며, 제품의 시장 출시를 가속화할 수 있다.
디지털 기술을 사용해 시스템들을 수직은 물론 수평으로 연결할 수 있는 시설을 상상해보자. 데이터를 제공하는 공장은 의사결정, 성과 및 규제 준수를 향상시킬 수 있다. 모듈형 및 모바일 장비는 공장이 플러그앤 플레이 식의 간단한 운영을 확보할 수 있는 더 많은 기회를 만들어주고 수동 개입의 필요성을 감소시켜준다. 이뿐만 아니라, 장비 자동 인식 및 검증 시스템은 장비의 위치를 추적 및 확인하고, 현대적인 시각화 솔루션은 작업자들 에게 모든 공정 단계를 하나하나 안내해줄 수 있다.
비전의 현실화
기반 기술의 진보는 모든 수준에서 사람, 공정 및 기술을 연결하여 협업을 향상시키고, 문제해결을 가속화하며 조직과 공급망의 혁신을 향상시켜 주는 지식 기반의 운영을 구축할 수 있도록 해주었다. 스마트 머신 및 장비는 식음료 제조업체들이 변화하는 소비자들의 취향을 만족시키는 것과 동반되는 많은 장애물과 요구사항을 해결하는데 핵심적인 역할을 할 수 있다.
일반적으로 데이터와 정보를 활용해 성과를 향상시키는 장비를 의미하는 스마트 머신은 공장현장에 전례 없는 유연성을 제공하고, 생산성을 향상시켜주며 최고 수준의 효율성을 제공할 수 있다. 이러한 잠재력에도 불구하고, 식음료업체들의 스마트 머신 도입은 느린 속도로 진행되어왔다. 가트너는 2021년이 되면 스마트 머신이 주 류로 부상하여 대기업 30% 정도가 이를 도입하게 될 것이라고 예상하고 있다.
식음료기업들은 지능형 기술들을 운영에 어떻게 적용 할 것인지 의아해한다. 그래서 이러한 기술들이 제공하는 유연성과 데이터 정보, 두 가지 핵심적인 혜택을 살펴보도 록 하겠다.
유연성 : 스마트 머신과 장비는 유연 생산을 새로운 차원으로 이끌어준다. 유연 생산은 소비자들에게 많은 선택의 여지를 제공해야 하는 식음료업체들에게 특히 중요 하다. 선택할 수 있는 간식 사이즈가 무궁무진하다고 상상을 해보자. 감자칩이나 크래커를 대용량으로 구입할 필요가 없다. 미니 포장에서 대용량 포장까지, 소비자들은 더 많은 선택이 가능하다. 이러한 다양한 방법에 대한 수요는 식음료기업들이 각 신제품을 위한 전용 생산라인을 추가하지 않고, 더 많이 또 더 빨리 생산할 수 있게 해주는 장비가 필요하다는 의미다. 또한 동일한 장비를 다수의 작업에 사용하고 미래의 소비자 요구를 충족할 수 있는 유연성을 확보하여야 하며, 더 자주 제품을 전환하고 배치와 레시피 관리를 효과적으로 해주는 툴이 필요하다는 것을 의미한다. 로봇과 독립형 카트 기술(ICT) 같은 기술 솔루션은 생산라인에 유연성을 제공할 수 있다. ICT는 기존 이송 시스템의 고급 및 효율적인 대안이 될 수 있는 지능형 컨베이어 시스템을 위한 기반을 마련해준다. ICT는 선형 모터들로 구성된 단일 네트워크 전반에서 안전하고 효율적으로 많은 카트를 관리할 수 있다. ICT를 사용하여, 제품 전환 시간을 45분에서 단 1분으로 감소한 장비제조업체들도 있다. ICT는 규제 준수 노력을 최소화하고, 제품의 시장 출시시간을 단축해준다. 로봇도 포장 등의 후반 공정에 더 많은 유연성을 제공할 수 있다. 로봇으로 제어되고 단일한 제어시스템에 기반한 스마트 머신은 제어, 안전 및 공정 정보를 더 빠르게 지원하고 장비의 이동을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 이외에도, 확장 가능한 배치 및 레시피 관리툴은 식품 제조업체들이 보다 유연한 공정 라인을 구축할 수 있도록 해준다. 과거에는 대부분 공정 라인 하나에서 제품 하나를 생산했지만, 이제 기업들은 동일한 라인에서 쉽고 효율적으로 레시피를 변경할 수 있다.
데이터 및 정보 : 스마트 머신과 기존 머신의 주된 차이 점은 정보이다. 이더넷 기반 네트워크를 통합하는 스마트 머신은 식음료 제조업체들이 전체 운영을 최적화하는데 사용할 수 있는 가치 있는 표준화된 데이터를 제공할 수 있다. 생산업체들은 그 정보를 사용해 제품, 제품 재고 유지, 제품 전환 연기 등과 관련된 의사결정을 향상시킬 수 있다. 스마트 머신은 또한 클라우드에 데이터를 저장하여 더 비용 효율적이고 쉽게 데이터를 관리할 수 있다. 센서 기술은 장비제조업체들이 자체적인 핵심 부품과 환경 조건을 모니터링할 수 있는 자가인지(Self-Aware) 장비를 설계하는데 도움을 준다. 이러한 수준의 장비 모니터링은 또한 장비제조업체가 지원하는 예방적 유지관리를 촉진해준다. 장비는 유선 또는 무선 센서로 구성되어, 생산라인이 제품들을 보다 안정적이고 효율적으로 생산할 수 있도록 해준다.

장비제조업체와 밀접하게 협력하여, 식음료 제조업체들은 또한 모바일 장치를 구현하고 스마트 머신들을 연결 할 수 있다. 이는 작업자가 장비 근처에 상주해야 할 필요가 없도록 해주며, 디지털 액세스를 통해 장비를 모니터링 및 제어하며 여러 가지 작업을 함께할 수 있도록 해 준다.

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스마트 기술 및 자동화
IIoT가 빠른 속도로 발전해 나가면서, 제약회사들은 스마트하고 연결된 장치, 분석 및 머신러닝을 사용해 의약품 제조 공정과 환자의 치료 결과를 향상시키고 있다. 의약품의 품질을 향상시키고 혁신을 가속화하기 위해, 생산 시설에서 스마트 기술과 자동화를 사용하는 제약회사들이 늘고 있다. 많은 제약회사들이 이미 현대적인 생산관리시스템(MES)과 전자배치기록(EBR) 시스템을 통해 운영을 간소화했다.

그러나 지능형 장치의 수가 늘어나면서, 제조업체들은 공장 현장 전반에서, 그리고 그 이외 영역에서 혁신적인 방식으로 생성되는 빅데이터를 활용하는데 어려움을 겪고 있다. 제약공장에서 확장 가능한 분석 플랫폼은 다양한 유형의 데이터를 적절한 포맷으로 변환하여 모델링 함으로써, 새로운 인사이트로 연결될 수 있는 의미있는 상관관계를 찾고 공정을 간소화하는데 도움을 줄 수 있 다. 이외에도, 예측적 & 지시적 분석이 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 어느 제약공장이든 품질 유지와 규제 준수에 배치 공정에서의 편차 관리가 중요하다.

최신 분석 플랫폼은 공정 환경뿐만 아니라 모든 관련 IIoT 장치와 장비가 생성하는 데이터로 범위를 확대하여 명확하게 근본적인 원인을 분석할 수 있도록 해준다. 배 치 기록에 기반해 편차의 원인을 정확하게 파악하는 것 이외에도, 내장된 비정장 감지 분석 등의 기능은 이력 데이터를 사용해 실시간으로 품질 모니터링을 향상시킬 수 있다.

내장된 비정상 감지 기능은 정상 행동을 자동으로 학습하고 무언가 잘못된 경우 경고를 제공함으로써 장비 모니터링 역량을 향상시켜준다. 머신러닝은 고급 분석 플랫폼을 통해 제약회사가 품질을 유지하며, 모든 주기에서 최고의 배치를 확보하는데 도움을 줄 수 있는 한 가지 방법일 뿐이다

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실시간 증강현실
기업의 IIoT 애플리케이션들을 연결하면 복잡한 분석과 인사이트를 단일한 화면에서 볼 수 있다는 것 이상의 다양한 혜택을 얻을 수 있다. 예측 분석은 발생하기 전에 문제를 해결하는데 도움을 준다. 식품 가공업체가 오류 발생 위험이 있는 탱크와 관련된 주문서를 입력하면, 주문서는 유지보수 담당자에게 보수 절차가 포함된 작업 지시서를 전송하는 것뿐 아니라 문제 해결이 필요하다는 경보를 발생시킨다.
또한 통합된 증강 현실(AR) 기술은 사용자가 운영과의 상호작용을 간소화할 수 있도록 해준다. 식품 가공업체 의 유지보수 엔지니어를 비롯해 모든 사용자는 3D 애니 메이션으로 시각화된 지시서를 수신한다. 탱크에 도착하 면, 엔지니어는 잠재적으로 이슈가 발생할 수 있는 자산과 시정을 위해 취해야 하는 단계 등 상황에 맞는 정보가 담긴 지시서를 확인한다. 이는 공정을 중단 없이 가동하는데 도움을 줄 뿐만 아니라, 오류가 발생할 여지를 감소시킨다. 가속화된 IIoT 애플리케이션 구현, 고급 분 석, AR이 결합되면, 각 시스템의 장애물이 거의 없어지기 때문에 각 사용자는 자신의 작업을 혁신시킬 수 있다.
전기차와 IIoT
친환경적인 전기차가 자동차산업을 지배하게 될 것으로 예상된다. 2024년까지 전 세계에서 판매되는 차량의 절반은 전기차가 될 것이다. IIoT 기술은 자동차 제조업체가 위험을 최소화하며, 고품질 전기차를 신속하고 경제적으로 제조하는데 도움을 줄 것이다.
다운로드할 수 있는 업데이트와 스마트 기능은 전기차를 소비자 가전제품처럼 만들어주고 있다. 더 스마트하고 더 연결된 이러한 자동차들은 더 스마트하고 더 연결 된 생산 접근 방식을 요구한다. 많은 기존 자동차 제조업체들은 이미 운영을 연결했지만, 제한된 방식으로 연결이 되었거나 일부 운영이 연결되었을 뿐이다.
IIoT 기술은 물론 밀접한 연결성과 데이터 공유를 조직 전반에 구현하면, 자동차 제조 공정에 대한 가시성을 향상시키고, 모든 수준의 직원들이 보다 효과적이고 신속하게 의사결정을 하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 로크웰 오토메이션은 스마트 머신을 사용해 직원들이 공정 흐름을 보다 효율적으로 만들고, 가동 중단의 원인을 보다 신속하게 찾아 복구할 수 있도록 만들었다. 또한, 시 간이 흐르면서 자산 데이터를 모니터링해 어디에서 문제가 발생하는지 예측할 수 있도록 해주는 고급 분석을 사용해, 유지보수팀이 처음부터 가동 중단이 발생하지 않도록 방지할 수 있게 되었다.
로크웰 오토메이션은 캘리포니아 산호세에 약 740평방 미터에 달하는 전기차 이노베이션 센터를 오픈했다. 이 센터는 라이브 제조 데모, 새로운 기술을 사용하는 실습과 로크웰 오토메이션 파트너 및 업계 전문가들과의 협업을 선보이는 행사들을 제공한다.
증강현실과 가상현실 모델링을 사용하여, 이 전기차 이노베이션 센터는 자동차 스타트업과 기존 자동차 제조 업체들에게 새로운 기술과 표준을 배울 수 있는 환경을 제공하여, 이들이 위험과 비용을 낮추면서 전기차를 시장에 보다 신속하게 출시할 수 있도록 해줄 것이다.
배터리가 현재 전기차 비용의 3분의 1을 차지한다. 배터리 비용이 지속적으로 감소하면서, 전기차에 대한 수요도 증가할 것이고, 새로운 자동차들을 위해 연간 최대 4천만 대의 전기 배터리가 필요하게 될 것이다. 이러한 성장은 자동차 배터리 제조업체들에게 막대한 기회를 제공하지만, 그러려면 기회를 활용할 수 있는 준비가 되어 있어야 한다.
많은 제조업체들이 기업과 공장 전반에 걸처 연결되지 않은 정보시스템을 가동하고 있지만, 오래 버틸 수는 없 다. 이외에도 배터리 제조업체들이 수요를 충족하기 위해 새로운 기가급(Giga-scale) 생산 공장을 구축하면서, 처음부터 성장에 준비를 해 공장을 구축해야 하는 문제에 부딪치고 있다.
전체 기업이 연결되어야 한다. 배터리 제조업체라면 수요에 보조를 맞출 수 있도록 지금 시스템을 자동화하고, 비즈니스를 성장시켜 스마트 매뉴팩처링 전략의 핵심적 인 부분을 달성해야 한다.

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IIoT는 지금, 모든 곳에 존재해
자동차, 식음료, 의약품 제조업체나, 생명기술 기업은 물론, 심지어 화장품이나 개인용품 제조업체들도 IIoT를 활용해 제품 맞춤화, 안전 표준 및 추적관리 요구사항을 충족할 수 있다. IIoT는 일상생활의 질을 향상시켜 주고, 생산성과 수익성을 끌어올리는데 도움을 주는 진정한 게임 체인저이다.
※ 본고는 Asia Pacific Automation Today  61호(Cover Story)의 내용입니다