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스마트팩토리란 가시화에 의한 생산성 개선뿐만 아니라 설계부터 제조, 보수까지 비즈니스 프로세스 전체의 변혁 양면을 보는 DX(Digital Transformation)를 실시한 공장이다. 최근 스마트 팩토리는 공장 최적화에 그치지 않고 기업 전체의 대처에 퍼지고 있다.
제조업에서 스마트 팩토리가 필요한 이유
제조업에서 스마트팩토리가 필요한 이유는 매일 현장의 생산성 개선이 중요하다는 것은 말할 필요도 없다. 한편, 일상 생산성 개선에 대한 대처는 지금까지도 해왔다.
그러나 최근의 제조업이 놓여 있는 상황은 '고령화에 따른 심각한 인력 부족', '제3국의 산업 발전', '기존 설비가 있기 때문에 최신의 설비로 대체할 수 없는 부분"이라는 과제가 산적한 상태다. 한편, 경쟁력 있는 제조업을 어떻게 만들어 나갈 것인가가 나라를 들여 명제가 되고 있다. 특히, 제3국의 발전에 관해서는, 제품 가격이 많이 싼 경우도 있어 이럴 경우, 전체의 코스트로부터 보면, 현장의 생산성 개선이 전체의 코스트 삭감에 연결되고 있다고는 말할 수 없다. 따라서 생산 현장의 생산성 개선에 그치지 않고 재고 최적화와 수율 삭감, 공장 내 물류 최적화, 에너지 비용 절감 등 광범위한 스마트화가 필요하다.
제조업의 스마트 팩토리
스마트 팩토리는 주로 공장의 IoT에 대해 언급되는 경우가 많다. 생산성 개혁과 생산 현장의 개선에 대해서는 지금까지 다양한 시책이 실시되어 왔다. 게다가 공장의 IoT를 하는 장점은 무엇이 있는 것일까?
물론, IoT나 AI 등의 디지털 기술을 활용함으로써, 새로운 생산성 개선이 실현되고, 그 결과 사회 문제가 되고 있는 인력 부족의 문제도 해소될지도 모른다. 그러나 스마트 팩토리의 가치는 그것만이 아니다.
Industry 4.0의 맥락에서는 반드시 공장에만 초점을 맞추지 않고 설계, 제조, 물류 등 전체 프로세스를 디지털화함으로써 개별 프로세스의 현실 세계 상태를 디지털로 복사하여 “디지털 트윈을 구성한다. 결과적으로 디지털 트윈에서 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 지금까지는 설계를 위해 3D-CAD의 도면을 만든 후 공장에서 제조 가능 여부와 라인을 재조립하고 다른 공장에 의뢰 등 제조까지 시간이 걸리는 경우가 많았지만 디지털 트윈상에서 제조 여부를 시뮬레이션할 수 있으므로, 그 시간을 압도적으로 단축할 수 있다. 현재 제조 프로세스 전체의 디지털화뿐만 아니라 공급망을 시야에 넣은 스마트 팩토리도 등장하고 있다.
스마트 팩토리의 장점
제조 공정의 시각화
생산성 개선을 위해 잘 이뤄지는 것이 제조공정의 가시화다. 라인 전체, 공정 단위 등, 다양한 단위로의 보이기화를 행할 수 있으면, 공정마다, 라인마다의 생산성 개선이 가능해진다. 산업기계의 동작상황 등도 취득 가능하고, 카메라 등을 활용하여 사람의 움직임을 파악할 수 있게 되거나, 아날로그 센서의 데이터를 취득하는 것도 가능해져 왔기 때문에, 점차적으로 현장의 시각화는 상당히 미세하게 가능해진다.
기술 상속
저출산 고령화가 진행되는 가운데, 인구감소의 문제와 장인의 기술이라고 불리는 오랜 세월의 길러진 고도의 기술을 가진 기술자의 계승 문제가 현재화되고 있다. 따라서 작업 내용과 마무리 품질 확인 등 다양한 공정에서 디지털 기술의 사용이 진행되고 있습니다. 예를 들어 산업기계를 움직일 때 산업기계에서 나오는 소리에 주목하여 소리의 변화하는 곳에서 작업 내용을 바꾼다고 했던 숙련 기술자가 아니라면 모르는 미세한 변화를 언어화하고 IoT를 활용해 데이터를 취득함으로써 장인의 기술을 가시화하고 후계자 육성에 활용한다는 움직임이 있다. 향후 점점 심각화하는 사람 부족, 그리고 경험이 얕은 기술자를 활용해 갈 수밖에 없는 가운데, 기술 계승을 할 뿐만 아니라, 자동화도 시야에 넣어 갈 필요가 있다.
물류 개선
생산성 개선을 생각할 때, 제조를 실시하는 공정에 관해서는 지금까지도 충분히 해왔다고 하는 기업에서도, 그 주변에 대해서는 개선 여지가 있는 경우가 많다. 그중 하나가 공장 내 물류 개선이다. 창고와 현장까지의 동선이 좋지 않거나 사람이 하는 경우가 많은 경우 등 다양한 도선의 개혁이 있다. 최근 AGV라고 불리는 자동 반송기가 등장해 물류 개혁도 진행되는 흐름이 되고 있다.
미래 예측
생산 현장의 상태를 취득하는 IoT 디바이스를 설치하고 현실 세계의 상태를 파악함으로써 제조 현장을 디지털 공간에 복사할 수 있다면 디지털 공간에서 현실 세계에서 유지할 변화를 시뮬레이션할 수 있습니다. 예를 들어, 생산 설비의 배치를 개선한다고 하면, 실제로 사람의 가동 영역이 어떤지, 생산성이 악화되는 일은 없는지, 단위 시간당의 생산수가 어떻게 변화하는지, 등 다양한 미래 예측이 가능해지는 것이다.