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복잡한 제조 공정을 효율적으로 통합하는 이것, 6년 뒤면 1,000조 원 시장?
안녕하세요, 베스픽 구독자 여러분.
오늘도 어김없이 화요일 오후에 찾아뵙습니다. 오늘의 주제는 스마트팩토리입니다.
스마트팩토리란 다양한 산업 분야에서 데이터 수집 및 분석, 품질 관리, 생산성 향상 등을 위해 IoT와 같은 첨단 기술을 활용하는 제조 공정을 의미하는데요. 스마트팩토리는 그 역사가 오랜 개념으로, 지금으로부터 딱 20년 전인 2004년에 처음 나타났다고 합니다. 기존 생산 방식의 한계를 극복하고 신성장 동력 확보와 제조 경쟁력을 향상시키고자 하는 목표를 가지고 있죠.
글로벌 스마트 제조 시장은 연평균 성장률 13.5%를 기록하며 순항하는 중입니다. 2030년이면 7,541억 달러, 우리 돈으로 무려 1,000조 원으로 전망될 정도로 거대한 산업으로 성장하고 있는데요. 전 세계 우주 산업이나 암 치료 시장에 비견될 정도이니 엄청난 규모입니다. 이러한 급성장의 배경에는 AI, 클라우드, IoT 등 새로운 디지털 기술이 있습니다.
스마트팩토리의 눈부신 발전은 바로 제조 공정의 복잡성 때문입니다. 일반적으로 ‘제조’라고 하면 단순히 ‘생산’만을 떠올리기 쉽지만 실제로 제조 공정은 ▲개발 ▲구매 ▲제조 ▲물류 ▲마케팅 ▲판매 ▲서비스 ▲분석 등의 다양한 단계로 이루어져 있습니다.
이런 복잡한 과정을 효율적으로 관리하기 위해 ▲PLM(Product Lifecycle Management) ▲SRM(Supplier Relationship Management) ▲MES(Manufacturing Execution Systems) ▲CRM(Customer Relationship Management) ▲SCM(supply Chain Management) ▲ERP(Enterprise Resource Planning) 등 엄청나게 다양한 시스템과 솔루션이 필요한데요. 아마 이 중 몇 가지는 처음 들어보신 것도 있을 겁니다.
스마트팩토리의 핵심은 이런 다양한 시스템과 프로세스를 통합하여 전체 제조 공정의 효율성을 크게 높이고 유연성을 강화하는 것에 있습니다. 흔히 스마트팩토리라고 하면 공장 자동화만을 생각하기 쉬운데요. 공장 자동화가 인간의 노동력을 기계로 대체하는 것이라면, 스마트팩토리는 자동화된 장비와 기계에서 수집되는 데이터를 활용해 공정을 유기적으로 연결하고 통합 관리하는 데 중점을 둔다는 것이 특징이죠. 이를 위해 스마트팩토리에서 꼭 필요한 핵심 기술들은 꼽자면 아래와 같습니다.
- IoT(사물인터넷)
- 클라우드 컴퓨팅
- AI(인공지능)와 빅데이터
- 엣지 컴퓨팅
무엇보다 제조 공정에서 가장 중요한 기술 중 하나로 꼽히는 것이 바로 ‘IoT’인데요. IoT 장치는 실시간으로 기계 상태, 생산 과정, 환경 조건, 공급망 내 제품 추적 등을 센서를 통해 데이터를 수집하여 모니터링합니다. 기계의 고장 타이밍이나 유효 수명을 미리 예측하여 생산 과정에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 감지하여 예방할 수 있게 되고요. 장비 상태를 미리 파악하여 실제 사용량과 성능에 따라 공정을 최적화할 수도 있습니다.
전동 공구 제조 기업인 블랙앤데커는 제조 공정의 가시성을 높이고 복잡성을 줄이는 IoT 솔루션을 이용했는데요. 모든 자재에 태그를 부착, 실시간 위치 시스템을 통해 자원의 활용성을 높여 전체 생산성을 10% 이상 향상시켰고 결함 발생 빈도도 16%로 크게 감소했습니다. 프랑스 에너지 관리 기업인 슈나이더 일렉트릭도 마이크로소프트와의 협력을 바탕으로 예측 IoT 분석 솔루션을 개발, 적용한지 단 이틀 만에 효율성을 20% 가까이 끌어올렸다고 하네요.
‘클라우드 컴퓨팅’ 역시 제조 공정에서 생산되는 대량의 데이터를 저장, 처리하고 이를 분석함으로써 유연하게 생산을 관리할 수 있게 하는 핵심 요소입니다. 생산 데이터를 기반으로 실시간 분석과 의사결정을 가능하도록 지원하기 때문에, 제조 공정의 유연성과 반응 속도를 극대화할 수 있게 되죠. 무엇보다 공장의 규모나 필요에 따라 IoT 디바이스가 몇 백 개에서 몇 억 개까지도 늘어날 수 있기 때문에 이를 뒷받침할 수 있는 확장 가능한 플랫폼, 즉 클라우드가 매우 중요합니다.
클라우드 환경을 바탕으로 하면 규모가 달라지거나 새로운 기술이 도입될 때마다 시스템을 조정하고 업그레이드할 수 있으니까요. 클라우드 컴퓨팅은 스마트팩토리가 대규모 데이터를 효과적으로 관리하고 신속하게 대응하며, 지속적인 혁신을 추구할 수 있게 하는 매우 필수적인 기술이라고 할 수 있겠습니다. IoT와 클라우드에 대해서는 베스픽에서 한번 다룬 적이 있으니 아래 링크를 참고해 주세요.
👉 [베스픽 다시 읽기] 자동차부터 손목 위까지, 없는 데 없이 다 있는 IoT 톺아보기!🔍
스마트팩토리에 꼭 필요한 기술 중 하나로 ‘AI’를 빼놓을 수 없는데요. 제조 공정의 최적화에도 큰 몫을 하고 있습니다. 예를 들어, 화학 공장에서 온도나 압력, 반응 시간 등의 변수를 알고리즘을 바탕으로 실시간으로 조정한다면 생산 효율 최대화와 원료 소비 최소화에 큰 역할을 할 수 있겠죠.
실제로 장비의 생산성을 평가하는 지표인 OEE(종합 장비 효율성)는 평균 65~70% 정도인데 AI와 ML 도입 시에는 15~20%를 상승시킬 수 있다고 하네요. OEE가 높으면 높을수록 생산되는 제품의 품질이 향상되고 자원의 효율성은 높아지며 전반적인 제조 비용도 절감할 수 있습니다. 또 AI를 활용해 산업 장비를 예측 유지보수할 경우, 유지 보수 비용은 이전보다 10% 줄고 다운 타임은 20%가 감소하며, 검사 비용은 25%를 절감할 수 있다고 하니 놀라운 일이죠.
특히 생성형 AI가 강세를 보이면서 스마트팩토리의 전망은 더욱 밝아졌습니다. 이전의 스마트팩토리에서 분석형 AI는 데이터 분석과 패턴 인식, 예측 모델링 등에 초점을 맞추고 자동화와 제어에 주로 쓰였습니다. 하지만 생성형 AI의 등장 이후, 새로운 아이디어나 디자인, 솔루션 등의 결과물을 자유롭게 생성하는 게 가능해졌죠. 따라서 맞춤형 제품 설계나 새로운 제조 방법 등의 개발 등 좀 더 창의적인 활동을 기대해 볼 수 있게 되었습니다. 또 생성형 AI는 정제가 안된 방대한 규모의 데이터도 바로 적용할 수 있으며, 기존의 데이터를 기반으로 새로운 데이터를 생성하거나 증강할 수도 있어 향후 방향에 대해 더욱 관심이 큽니다.
데이터센터 밖에서 컴퓨팅 작업이 일어나는 것을 의미하는 ‘엣지 컴퓨팅’도 매우 중요한데요. 엣지 컴퓨팅을 이용하면 데이터가 생성되는 지점에서 바로 데이터를 처리하는 것이 가능해집니다. 실시간 데이터 처리와 응답 속도 향상에 매우 중요한 역할을 하는 엣지 컴퓨팅 덕분에 실시간으로 생산 라인을 바로 모니터링해서 불량품을 검수할 수 있고, 원격 기술 인력이 바로 시스템에 접근할 수도 있습니다.
앞서 기술들을 설명하면서 계속 반복되었던 그 단어, 바로 ‘데이터’인데요. 앞서 보셨듯이 효과적인 스마트팩토리를 이루기 위해서는 데이터 통합과 분석 및 시각화가 가장 중요합니다. 옵스나우의 All-in-One IoT 플랫폼 ‘IoTOps’는 IoT 디바이스에서 생성되는 대용량 데이터의 수집, 처리, 저장부터 AI/ML 기술을 활용한 고객 맞춤형 분석까지 제공하는 IoT 전문 솔루션입니다.
IoTOps는 보유한 수많은 IoT 디바이스의 모든 데이터를, 디바이스의 제조사와 상관없이 단일 플랫폼인 IoTOps에서 손쉽게 취합하고 분석할 수 있고요. 복잡한 코딩이나 개발 전문 인력 없이도 누구나 쉽게 도입 및 활용할 수 있습니다. 산업별 표준 규약을 준수한 엣지 플랫폼이 마련되어 있어 신속한 서비스 구축이 가능한 것도 특징입니다.
지난 수요일 베스핀글로벌 주최로 열린 ‘SaaS 기반 차세대 스마트팩토리 플랫폼 전략’ 세미나에서는 추운 날씨에도 불구하고 100여 명의 업계 관계자가 모여, 스마트팩토리와 IoTOps에 대한 뜨거운 관심을 체감할 수 있었는데요.
데이터 중심의 의사 결정과 보다 효율적이고 똑똑한 제조 공정을 누구보다 쉽고 빠르게 구현하고 싶으시다면, 스마트팩토리에 빠질 수 없는 IoT 데이터 플랫폼 ‘IoTOps’를 선택해 주시기 바랍니다.
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Sources:
- Smart Manufacturing Market Size, Share | Growth Analysis [2030]
- Technology Blogs by SAP / SAP – Smart Factory
- Improving OEE with Predictive Manufacturing
- The road to smart manufacturing
- What is Smart Manufacturing? | ATS
- Smart Factory: How IoT Solutions Are Impacting Manufacturing Industry
- How artificial intelligence can boost productivity
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