공학 대학원 강좌용 [스마트 제조_2]
The core of broad smart manufacturing lies in connectivity, emphasizing the importance of connection once again. As broad smart manufacturing becomes established, reshoring—a phenomenon where companies that had relocated overseas due to cost issues return to their home countries—can occur, leading to the creation of more jobs. Furthermore, narrow smart manufacturing should accelerate the smart transformation of companies by systematizing the manufacturing knowledge of field experts and utilizing equipment sensor data to enhance consumer values such as quality, productivity, customization, connectivity, and rapid delivery.
스마트 제조는 산업혁명 이후 기계 도입으로 생산성을 향상시켰으며, 대량 생산과 가격 경쟁력 중심의 제조 방식에서 품질 혁신으로 전환되었습니다. 소비자 요구가 맞춤형 제품으로 변화하면서, 제조업은 센서 데이터와 연결성을 기반으로 스마트화되기 시작했습니다. 스마트 제품과 생산 시스템의 연결을 통해 SoS(System of Systems)를 구축하여 효율성과 가치를 극대화하고, 기업들은 이를 통해 경쟁력을 강화하고 있습니다. Reshoring 현상으로 일자리 창출 효과도 기대됩니다.
스마트 제조 탄생 배경 돌아보기
제조의 역사는 신석기 인간 문명으로 시작되어 물물교환의 발달로 분업화된 전문 제조 기업으로 발전했습니다. 산업혁명 이전까지는 가내수공업 수준이었으나, 현대적인 산업은 산업혁명부터 시작되었습니다. 당시 유럽 열강이 많은 식민지를 거느리면서 커다란 시장 수요에 대응하기 위해 제조 기계가 본격적으로 도입되었고, 생산성이 크게 향상되었습니다. 단위 시간당 생산량(양적)을 경쟁력 지표로 관리하게 되었죠.
생산성 향상을 위해 20세기 초에는 컨베이어 벨트가 도입되면서 소품종 대량 생산 방식이 시작되었습니다. 소비자들은 가격 비교를 통해 저렴한 제품을 구매하였으므로, 기업들은 가격 경쟁력을 중요시했습니다. 그러나 이러한 방식은 품질 관리가 어려워 대량 불량을 유발하기도 했습니다. 소비자들은 민감한 품질 문제에 대해 일정한 가격 내에서 품질을 비교해 구매하기 시작했고, 이에 기업들은 '품질 혁신'에 집중하게 되었습니다. 그 과정에서 Toyota의 Lean 제조방식 개념들이 생겨났습니다. 그러나 시간이 지나며 소비자의 개성이 부각되었고, 소비자 요구(Needs)에 맞는 소비 패턴이 증가하기 시작했습니다. 소비자는 맞춤화된 가치를 제공하는 제품을 구매하기 시작했고, 제조 기업들은 센서 데이터를 기반으로 스마트 제품, 개인에 특화된 맞춤형 제품, 그리고 제품 간의 원활한 연결을 통해 '가치 혁신'을 추구하기 시작했습니다.
연결(Connectivity)과 System of Systems
제품과 생산이 기본적인 기능만을 제공하던 아날로그 형태에서 일부 학습 기능을 갖춘 스마트 제품과 연계된 생산(Smart & Connected)으로 진화하며, 제품, 생산, 설비들이 모여 하나의 System을 이루는 System의 진화 과정이 진행되고 있습니다. 또한 제조사는 제조 기능 외에도 관리적 기능을 추가해 조직화된 하나의 거대 System으로 "SoS(System of Systems)"를 구축하고 있습니다.
이는 생산 System이 물류 System, 공급 기업 System, 소매점 System과 함께 연결되어 커다란 공급 사슬을 System화할 수 있음을 의미합니다. 이는 더 높은 가치를 창출할 수 있을 것입니다. 그러나 SoS(System of Systems)를 실현하기 위해서는 제품부터 연결된 데이터 수집이 필요하며, 단위 설비, 공정 간, 공장 간, 기업 간의 연결 데이터 수집이 이루어져야 합니다. 또한 수집된 데이터들을 소비자 가치와 연계해 활용할 방안을 마련해야 합니다. 즉, 제품 System은 제품 사용성에 대한 시장 환경과 연관된 정보를 수집하여 Big 데이터 분석을 통해 일정 계획 수립, 생산성 최적화, 설비 이상 사전 감지, 품질 최적화, 설비 예지 보전, 에너지 절약 등에 활용할 수 있으며, 기업의 경영 활동 프로세스에도 이를 활용할 수 있습니다.
광의의 스마트 제조
광의의 스마트 제조는 스마트 & Connected 공장의 제품들이 SoS(System of Systems)의 일부로서 운영 과정 중 수집된 Big 데이터를 사이버-물리 시스템을 통해 새로운 지식으로 도출할 수 있으며, 이는 다시 Product engineering 단계에서 고민하게 만들어 스마트 & Connected 공장 구축에 영향을 미치기도 합니다. 즉, Big 데이터는 효율적인 제조를 위해 공급 사슬의 설계, 설비 개선, 장비 개발 등에 제안되어 스마트 & Connected 공장에 다시 활용될 수 있는 것입니다.
광의의 스마트 제조의 핵심은 연결성(Connectivity)이며, 이를 통해 광의의 스마트 제조가 자리를 잡게 됨으로써 비용 문제로 해외로 이전했던 기업들이 본국으로 돌아오는 Reshoring 현상이 발생하고, 더 많은 일자리가 창출되어야 합니다. 또한, 협의의 스마트 제조를 통해 현장 전문가의 제조 지식을 시스템화하고, 설비 센서 데이터와 함께 품질, 생산성, 맞춤형, 연결성, 신속 배송 등의 소비자 가치를 높이는 방향으로 활용함으로써 기업들의 스마트화를 가속화해야 합니다.
스마트팩토리(Smart Factory)에 대해서_2022 산업 공학 대학원 강좌 정리
강좌 자료(책) : 스마트 제조
지은이 : 신동민외 3인
