4차 산업혁명 시대가 오면서 AI(인공지능), IoT(사물인터넷), 클라우드 기술이 더 이상 낯설지 않게 됐습니다. 다양한 산업 인프라에서 디지털화가 이뤄지고 있는데요. 자율주행 자동차, 스마트 오피스 등의 개념도 현실화되면서 ‘스마트 팩토리’도 점차 주목받고 있습니다. 미래형 공장의 모습을 총칭하는 스마트 팩토리는 전통적인 제조업이 한계에 부딪히면서 등장했습니다. 21세기 들어 생산 현장 노동인구가 감소하면서 문제 발생 시 대처 능력이 이전보다 떨어지고, 빠르게 변화하는 소비 트렌드로 인해 제품의 수명 주기가 짧아지면서 고객 맞춤형 제품을 생산해야 할 필요성이 나타났죠. 스마트 팩토리는 이러한 한계를 ICT 기술로 보완하고 개선합니다.
스마트 팩토리는 생산 현장에 디지털 기술을 적용해 생산 방식의 혁신과 최적화를 달성하는 형태입니다. 공장 내 설비와 기계에 센서가 설치돼 데이터를 실시간으로 수집합니다. 수집한 데이터를 분석해서 공장의 상황을 한눈에 확인할 수 있고, 이를 토대로 최적의 생산 방식을 도출해 스스로 공정을 제어하는 시스템인데요. 전후 공정 간의 데이터를 연계할 수 있어 불필요한 작업 과정을 제거하고, 전체적으로 효율적인 생산 공정을 설계합니다. 최근 생산 현장에서 AGV(Automated Guided Vehicle, 무인운반차), 드론, 자율 주행 로봇 등이 돌아다니는 모습을 심심찮게 볼 수 있는데요. 이러한 로봇도 작업 효율성을 높이고, 불량 제품의 발생률을 낮추는 스마트 팩토리의 한 부분입니다.
스마트 팩토리를 구축하려면 네 가지의 조건이 필요합니다. 생산 라인을 가동하기 전에 가상으로 전체 공정을 시뮬레이션해서 생산 공정과 생산량 등을 예측하는 가상화, IoT 기술을 활용해 공장의 운영 방식과 프로세스를 작업자가 원격으로 조정하거나, 시스템이 스스로 제어해 생산 프로세스를 유연하게 변경하는 유연화, 드론 및 자율 주행 이송 로봇 등을 가동해 사람의 업무를 도와주고, 불필요한 생산 공정을 생략하는 간소화, 제품 공급망의 실시간 관리를 통해 재고 수준을 최적화하고, 주문 상태를 고객과 공유하는 동기화입니다.
스마트 팩토리가 대중화되면 어떤 일이 일어날까요? 소비자들은 개인 맞춤형 제품을 합리적인 가격으로 구매할 수 있을 것입니다. 사물인터넷이 적용된 제조 공장이 많아지면 다량의 데이터를 수집해 빅데이터와 AI로 생산 규모를 예측해서 유연하게 대응할 수 있고, 구매 고객들의 데이터를 분석해 고객 취향에 맞는 제품을 생산할 수 있습니다. 삼성전자는 고객이 매장에서 냉장고의 색상과 재질 등 원하는 스타일을 전달하면 해당 정보를 즉각적으로 공장에 전달해 4일 이내에 생산하고 배송하는 서비스를 선보였는데요. 다양한 조합을 원하는 고객의 수요에 유연하게 대처하기 위해 기존 설비를 변경하고 공급망 관리 체계도 개선했습니다. 대량 맞춤형 생산을 실현하고 있는 것이죠. 이처럼 스마트 팩토리 기술이 발전해 다양한 산업에 적용될 수 있다면 가전 뿐만 아니라 자동차, 부품 등의 산업 군에도 개인의 취향을 저격하는 상품이 출시될 수 있겠죠?
스마트 팩토리는 불량 제품의 발생 확률도 낮출 수 있습니다. 각 공장에서 수집된 수많은 데이터를 기반으로 분석하고, 분석한 데이터를 기반으로 의사 결정하는 공장 운영 체계를 갖추게 됩니다. 이렇게 되면 생산현장에서 발생하는 현상, 문제들의 상관관계를 얻을 수 있는데요. 원인을 몰랐던 돌발 장애, 품질 불량 등의 원인을 알아내 해결할 수 있습니다. 또, 숙련공들이 경험으로 얻은 노하우를 데이터화할 수도 있는데요. 숙련공들의 노하우가 가이드처럼 마련되면 업무에 익숙하지 않은 사람도 이를 활용해 어려움 없이 업무를 수행할 수 있습니다.
거액의 설비투자를 필요로 하는 자동차 산업에도 스마트 팩토리를 구축하려는 움직임이 활발한데요. 현대오토에버는 완성차 및 부품 제조 경쟁력을 강화하기 위해 자동차 산업에 스마트 팩토리 ICT 통합 솔루션 제공을 준비하고 있습니다. MES(Manufacturing Execution System, 실시간 데이터를 이용한 제조 및 실행 시스템), IoT(Internet of Things, 사물에 센서를 부착해 인터넷으로 실시간 데이터를 주고받는 사물 인터넷), CPS(Cyber Physical System, 능동형 인지 AI 기술을 활용해 현실세계를 자율 제어하는 지능형 서비스 시스템) 플랫폼을 유기적으로 연결해 미래 생산 방식에 능동적으로 대응하고 있습니다. 현장에서 수집되는 데이터를 기반으로 가상세계에서 AI를 활용해 최적의 생산 조건을 예측 및 검증하고, 검증된 최적 조건을 현실 생산 현장에 반영하는 방식의 스마트 팩토리 패키지를 개발 중입니다.
특히 현대오토에버는 스마트 팩토리 패키지에서 CPS 플랫폼에 집중하고 있습니다. 현대오토에버가 가지고 있는 IoT 기술과 보안 기술, AI 기술과 Big Data 기술을 기반으로 구현된 CPS 플랫폼 ‘HAE CPS’의 기술 개발을 완료하고, 출시 준비 중입니다. 현재 현대자동차와 협업해 POC(시범 적용)하고 있습니다. CPS 플랫폼이 활성화되면 공장을 구성하는 인프라를 디지털 트윈화(현실 세계의 물리적인 사물을 가상공간에 그대로 재현하는 기술)해서 생산 공정에 필요한 자원부터 생산 과정 및 결과까지 시뮬레이션해 최적의 조건을 도출해서 현장에 적용하게 됩니다. 현대오토에버가 출시 준비 중인 CPS 플랫폼은 미래 활용도도 높은데요. 빌딩에 적용해 재난 상황 발생 시 동선 별로 최적의 대피경로를 안내하고, 에너지 사용량을 예측해 에너지를 절약할 수 있습니다. 더 나아가 도시에도 적용할 수 있는데요. 인프라와 자원, 인구 등의 데이터를 활용해 최적의 교통 경로를 제안하는 등 도시를 효율적으로 운영할 수 있습니다.
글로벌 시장조사기관인 마켓스앤마켓스는 스마트 팩토리 시장 규모의 꾸준한 성장을 예측했습니다. 2022년까지 매년 9.3%씩 성장할 것이고, 한국의 시장 규모는 2020년에는 78.3억 달러, 2022년까지는 127.6억 달러로 전망했죠. 연간 12.2%의 높은 성장률로 아시아 지역에서 중국에 이어 두 번째로 빠른 성장 속도를 보일 것으로 전망했는데요. 현대자동차그룹뿐만 아니라 국내의 많은 기업들이 스마트 팩토리를 구축하려는 움직임을 보이고 있습니다. 스마트 팩토리도 자율 주행 기술처럼 눈앞에 펼쳐질 날이 머지않았는데요. 현대오토에버의 스마트 팩토리 패키지가 우수한 기술력을 바탕으로 스마트 팩토리 시장의 중심축으로 자리 잡기를 기대합니다.
HMG 저널 운영팀
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