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[미국의 4차 산업혁명 ③] IoT 위에 만들어지는 똑똑한 공장

앞서 IoT가 제조업 혁신의 핵심으로 부상했다고 말한 바 있다. 제조 현장은 IoT 기술과의 융합을 통해 모든 산업 기계들을 하나로 연결하고, 물리적인 세계와 가상세계를 연결할 수 있다. 초연결 환경에서 생성되는 방대한 데이터를 활용해 어떤 새로운 제품이건, 얼마나 다양한 제품이건 생산체계를 유연하게 운영할 수 있고 높은 생산 효율성도 달성할 수있는 스마트 팩토리로의 진화는 모든 제조 현장의 목표다. IoT와 빅데이터 기술의 우위성을 활용하여 새로운 산업 플랫폼 구축을 주도하고 있는 미국 기업들도 ‘똑똑한 공장’ 만들기에 한창이다.

GE의 생각하는 공장

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2015년 2월, 인도 마하라슈트라주 푸네시에서 GE의 새로운 공장이 가동을 시작했다. 축구장 38개의 면적과 맞먹는 어마어마한 크기의 공장은 항공, 발전, 오일&가스, 운송까지 GE의 네 가지 사업영역에 필요한 제품들을 한 곳에서 생산하는 멀티모달 공장(Multi-Modal Factory)이다. 여러 형태의 조립, 부품 제조, 가공 등 제조기술의 다양한 모드(Mode)를 사용하여 제트엔진부터 기관차 부품에 이르는 수많은 제품을 푸네 공장에서 모두 생산하고 있는 것이다.

한 공장에서 제한된 인력으로 사업영역도 다른 다양한 제품을 만들어내는 일이 어떻게 가능할까? 공장시설과 컴퓨터가 산업인터넷을 통해 실시간으로 정보를 공유하여 돌발적인 가동 중지 예방 및 품질 유지가 가능한 의사 결정을 내리게 해주며, 공장의 생산 라인이 인터넷을 통해 공급망·서비스· 유통망과 연결되어 있어 최적화된 생산을 유지할 수있기 때문이다. GE는 이처럼 똑똑한 공장을 Brilliant Factory, 생각하는 공장이라고 부른다.

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GE의 생각하는 공장은 빅데이터, 소프트웨어, 센서, 적층식 제조 분야의 발전을 기반으로 물리적 세계와 디지털 세계를 통합한 완전히 새로운 제조 공장을 말한다. 폭발적으로 증가한 산업 데이터 관리를 가능하게 하는 산업인터넷과 운영기술의 결합을 통해 제품 설계와 생산, 서비스 방식을 변화시키면서 운영 비용을 절감하고 생산 속도를 향상시키며, 이를 통해 결국은 고객을 위한 혁신을 가능케 하는 것이 궁극적으로 지향하는 바다.

전단위적인 데이터 수집과 분석을 통해 공정및 작업을 최적화하는 GE의 이 똑똑한 공장 중심에는 ‘디지털 스레드(Digital Thread)’가있다. 제품 설계부터 사후 서비스까지 제품의 전체 수명주기 동안 이어지는 데이터의 원활한 흐름을 말하는 디지털 스레드는 공장이 스스로를 발전시키는 에코 시스템 구축의 핵심 동인이다. 디지털 스레드 안에서 생성되는 다양한 피드팩 루프는 GE의 공장을 ‘생각하는’ 공장이라 부를 수 있게 하는 이유다. 공장이든, 공급망이든, 서비스센터든 어디에서나 얻을 수 있는 피드백으로 제품 설계나 제품 생산에 대한 끊임없는 배움, 개선, 최적화가 이루어진다.

GE는 전세계에 위치한 자사의 500여 개 공장을 생각하는 공장으로 전환시킬 계획이며, 현재 약 100여 곳의 공장에서 산업인터넷을 기반으로 한 운영 기술을 실현하고 있다. 기존 제조시설을 생각하는 공장으로 전환함으로써 제조 비용 및 시간을 최대 20% 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있는 중이다. 이러한 가치를 고객들에게도 나누고자 클라우드 기반의 산업인터넷 플랫폼인 프레딕스를 오픈소스로 개방했고, PLM 기업인 PTC와 함께 산업용 소프트웨어 제품 ‘브릴리언트 팩토리 스위트’를 제공하는 등 생각하는 공장 전파를 위한 다양한 툴을 마련하고 있다.

로크웰의 커넥티드 엔터프라이즈

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글로벌 산업 자동화 전문 기업인 로크웰오토메이션의 ‘커넥티드 엔터프라이즈’는 생산 현장과 기업 레벨의 경영시스템이 공장 뿐만 아니라 고객, 부품 공급업체, 에너지 공급사, 물류유통업체 등 기업을 둘러싼 모든 공급망에 걸쳐 사물인터넷(IoT)으로 초연결된 기업을 의미한다. IoT기술을 통해 수집된 데이터를 정보화·문맥화하여 기업 및 공장 운영을 위한 의사 결정에 활용함으로써 생산성 향상, 자산 활용도 증가, 기업 리스크 감소, 총 소유 비용 절감 등기업이 추구하는 비즈니스 목표 달성과 글로벌 제조 경쟁력을 확보할 수 있다. 커넥티드 엔터프라이즈는 스마트 제조 실현을 위한 기술 비전이며, 이를 제조 업체가 구현 및 실행하기 위해서는 IT와 OT(제조운 영기술)의 융합이 필수적이다. 로크웰의 IT와 OT 융합 전략 중심에는 10여 년 전부터 시스코와 협업하며 많은 투자를 진행한 네트워크 인프라가 자리하고 있다. 산업용 이더넷 프로토콜인 EtherNet/IP 기반의 통합 네트워크 인프라 및 보안 기술을 구축하고 있는데 , I T 기반의 단일 표준 네트워크인 EtherNet/IP는 제어단과 정보단이 하나의 표준을 사용하여 전세계 곳곳에 위치한 공장과 사무실을 하나로 연결하는 데이터 통합 관리의 기반이다.

표준 네트워크 외에도 모빌리티, Smart Things, 클라우드, 빅데이터, 복합 제어 기술을 포함하는 다양한 IoT 기술로 자동화 기술 및 정보 솔루션, 서비스와 엔지니어링 역량을 확보하며 고객들의 커넥티드 엔터프라이즈 구현을 돕기 위한 기틀을 마련했다. 또한, 시스코를 비롯해 화낙, 팬듀이트, 마이크로소 프트, AT&T 등 글로벌 IT 및 OT 기업들과 파트너십을 맺고 다양한 스마트 제조 시나리오를 구상하고 있기도 하다.

커넥티드 엔터프라이즈 비전을 접하는 많은 사람 들은 산업인터넷 연결을 통한 원활한 데이터 흐름으로 달성하는 높은 운영 효율성에 대해 긍정적인 반응을 보내고 있지만, 한편으로 보안 문제에 대해 우려를 표하기도 한다. 실제로 네트워크와 보안문제는 떼려야 뗄 수 없는 관계다. 특히 잠깐의 가동 중단이 큰 손실로 이어지는 제조 현장의 경우에는 더 민감할 수밖에 없다. 이에 로크웰 역시 ‘심층방어 (Defense in depth)’ 보안 접근법을 채택하여 하드웨어 및 소프트웨어에 다중 보안 기능을 추가, 스마트 공장의 최우선 과제인 보안에 대한 우려를 불식하고 있다. 시스코와 함께 참조 보안 네트워크 아키텍처를 개발, 제조 업체의 공장 보안 설계에 대한 가이드 출판 및 업데이트 중이고, 네트워크 및 보안 컨설팅 서비스까지 제공하며 산업 보안 분야에 있어 독보적 위치를 차지하고 있다.

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로크웰은 커넥티드 엔터프라이즈가 단순히 이론화되는 단계를 넘어서서 실제로 기업이 해당 비전을 적용하고 운영할 수 있는 실행 모델을 만들었는데, 진단 – 보안&업그레이드 – 운영 데이터의 자본화 – 분석 – 최적화 및 협업의 5단계로 구성되어 있다. 다른 단계들을 염두에 두고 각 단계를 평가, 설계 및 구현 하는 것이 바람직하지만 각자가 처한 고유 상황에 따라 가장 적합한 단계에서부터 구현 과정을 시작 하며 제조 현장을 스마트하게 변화시킬 수 있다.

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About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)