스마트팩토리는 CPS(Cyber Physical Production System), IoT, Cloud Computing, Big Data 등 ICT 기술을 제조업 기술과 융합하고, 공장 운영을 위한 설비 및 부품 등을 상호연결하여 발생하는 빅데이터를 분석 ․ 제어하는 자동화된 생산체계를 의미한다. 즉, 기존의 공장자동 화 시스템에서 센서, 엑추에이터 등 물리적 요소와 시스템을 제어하는 첨단 컴퓨팅 요소를 결합하여 네트워크 기반의 공정혁신을 이루는 복합시스템을 구축하는 것이다.
스마트팩토리의 대표적인 사례로 언급되는 GE는 스마트팩토리 구현을 위해 산업인터넷 (Industrial IoT)13) SW 플랫폼인 ‘Predix’를 개발 ․ 적용하여 산업 기계 ․ 설비 공정에서 발생하는 대규모 데이터를 수집 ․ 분석하고 있다. 2015년 GE는 ICT 기업이 밀집된 인도 푸네(Pune)지 역에 2억 달러 이상을 투자하여 ‘생각하는 공장(Brilliant Factory)’을 최초로 적용한 ‘Multi- Modal Factory’를 설립하였다. GE는 자동화 공장을 통해 항공, 파워, 오일, 가스, 부품제조, 철도운송사업 등에 필요한 다양한 제품을 생산 및 가공하고 있으며, Industrial IoT를 통해
13) 산업인터넷은 M2M(Machine to Machine), 빅데이터 분석, SCADA, HMI 둥 다양한 기술을 활용해 제품진단 SW와 분석 솔루션 을 결합하여 기존의 설비 및 운영체계의 효율성 및 생산성을 극대화시키는 기술을 말한다. GE(2013)는 전 산업에 걸쳐 1%의
실시간으로 연결된 공급망 ․ 서비스 ․ 유통망에서 최적화된 생산라인을 가용하고 있다.
Multi-Modal Factory는 축구장 38개의 면적에 달하는 67에이커 규모로 1,500명의 직원을 두 고 있으며, 3D 프린팅 부품 생산뿐만 아니라 초과 수요 발생 시 신속하게 대응할 수 있는 유연한 생산시스템을 구축하고 있다.
[그림 3－7] GE의 ‘Brilliant Factory’ [그림 3－8] PREDIX 활용한 Gas Monitoring System
자료: GE Automation 홈페이지 자료: GE Automation 홈페이지
또 다른 사례로 독일 전기전자 기업 Simens는 독일 암베르크(Amberg) 지역에 축구장 1.5 배 규모의 스마트팩토리(Electronics Works Amberg)를 설치하여 공정 자동화를 통해 매년 1,200만 개의 제품을 생산하고 있다. EWA 공정 운영의 75%를 기계 및 컴퓨터가 담당하고 있으며, 하루 기준 5,000만 건의 데이터를 분석하여 제조공정을 최적화해 제품 불량률을 크 게 낮추고 있다. 지멘스의 발표에 따르면, 제품 불량률을 1989년 100만개 당 500개에서 2014년 11.5개 수준으로 크게 줄였다고 한다. 일련번호에 이상이 생기면, 이를 즉각적으로 확인하여 수정할 수 있는 자동화된 시스템을 구축함으로써 불량률이 크게 감소한 것이다.
또한 Simens는 다양한 제조환경에서 쉽고 빠르게 연결되어 빅데이터 분석 알고리즘을 활 용해 산업 현장의 설비와 제조공정을 최적화하는 클라우드 기반의 개방형 IoT 시스템인
‘MindSphere’를 개발하여 Microsoft 등의 기업들에 제공, 적용하고 있다.
[그림 3－9] SIMENS의 ‘MindSphere’ [그림 3－10] SIMENS의 ‘EWA’공장
자료: SIMENS 홈페이지 자료: SIMENS 홈페이지
일본에서 대표적인 스마트팩토리 사례로 꼽히는 Mitsubishi전기는 공장 내 설비 및 생산상 황 등에 대한 정보를 공유하여 에너지 소비를 최소화하는 ‘e-F@ctory’ 자동화 기술을 개발 하였다. Mitsubishi는 로봇을 비롯해 제어장치, PLC 등 FA 시스템(공장자동화)과 관련된 다 양한 디바이스 및 제어솔루션을 보유하고 있다. 최근에는 Intel과의 업무제휴를 통해 IoT 기 술과 빅데이터가 접목된 패키지형 솔루션 개발을 위한 파일럿 프로젝트를 말레이시아 페낭 공장에서 추진중이다.
미국의 Rockwell Automation은 센서장치, 제어장치 등의 HW 기술뿐만 아니라 네트워크 기술, SW 등 산업 전 분야에 걸쳐 공장 자동화 및 정보솔루션을 제공하고 있다. Amazon은 2012년 3월 무인자동화 로봇업체인 ‘Kiva System’을 7억 7,000달러에 인수하였고, 무선통신 및 바코드 인식을 통해 로봇을 제어하여 물류 처리 과정의 생산성과 정확성을 상당 부분 증 가시키는 배송자동화 시스템을 구축하였다. 또한 드론을 활용한 배송시스템인 ‘Prime Air’, 물건 주문과 연계되는 인공지능 기반 스피커 ‘Echo’, 센서 인식을 통해 가정용품을 자동 주문하는 ‘Dash button’, 빅데이터 분석을 기반으로 하는 ‘예측배송시스템(anticipatory shipping)’ 등 완전한 물류 자 동화 체계를 구축하기 위해 다양한 서비스를 개발하고 있다.
[그림 3－11] Amazon의 ‘KIVA Robot’
반면 국내에서 스마트팩토리는 이제 막 투자가 시작되는 단계로 볼 수 있다. 현재 대기업 을 중심으로 일부 도입이 진행되고 있지만, 전반적으로 해외기업의 솔루션 적용에 의존하고 있는 상황이다. 스마트팩토리 시스템 구축에 적극적인 POSCO는 2017년까지 국내 제철소에 에너지 절약, 안전관리, 설비점검 등을 위해 스마트팩토리 시스템을 적용하는 프로젝트를 추진하고 있다. POSCO는 기존에 RFID와 GPS를 기반으로 하는 물류체계를 이미 구축했으 나 비용 부담의 문제로 인해 다른 협력업체로의 확산은 미진한 상황이다. 한편 국내에서 가장 스마트한 공장으로 평가받고 있는 LS산전은 청주지역 공장에 PLC (Programmable Logic Controller)를 기반으로 하는 조립자동화 라인을 구축하였고, 수요예측시스템(APS)을 통해 유연한 생산 ․ 관리 시스템을 운영하고 있다.