국내외 스마트팩토리 추진 동향

스마트팩토리는 세계 제조업의 트렌드임이 분명함에도 불구하고 그 개념이 실질적으로 느껴지지 않는 이유는 아직까지 적용사례가 많지 않기 때문이다. 개념은 넓고, 어플리케이션도 다양한데, 적용사례는 미흡하다보니 글로는 읽어 봤어도 머릿속에서는 선뜻 떠오르는 그림이 없거나 희미하다. 본지에서는 최근 이 분야와 관련된 이슈를 전한 로봇 기업들의 스마트팩토리 추진 현황을 살펴보는 한편, 우리나라가 추진하고 있는 스마트팩토리 사업의 현재를 소개한다.

화낙, 로크웰/시스코 등과 제로 다운타임에 도전한다

제조 기업들은 산업용 IoT(IIoT, Industrial Internet of Things)를 적용해 생산성 증대, 비즈니스 최적화 등 빠르게 실질적 가치를 이끌어 내기 위한 IoT 기반의 생산 공정 및 공급망을 구현하기 위해 여러 가지 노력을 기울이고 있으며, 그중에서도 효과적인 방안 중 하나로 모색되는 것은 프로세스 간소화 및 통합이다. 

화낙(FANUC)은 로크웰 오토메이션과 글로벌 차원의 양사간 전략적 제휴 파트너십을 기반으로, 고객이 최선의 생산성과 효율을 실현할 수 있도록 공동의 계획안을 새롭게 마련해 협력하고 있다.

로봇뿐만 아니라 CNC, ROBOMACHINE 부문에서 활약하고 있는 화낙 아메리카와 산업 자동화 및 정보 솔루션 부문의 세계 최대 기업인 로크웰 오토메이션은 제조 현장의 스마트 자산 및 머신의 다운 타임을 줄이고 생산성을 증진시키는 원격 보안 모니터링 및 통합 안전을 위한 최신 기술을 선보이고 있다.

화낙은 로크웰 오토메이션과의 협업을 통해 기존에는 존재하지 않았거나, 운영과정에서 제대로 활용되지 못했던 데이터에 고객이 액세스할 수 있도록 돕고 있다. 이러한 산업용 IoT 기술은 다운 타임 방지에 필요한 적시적이고 논리적으로 상황화(Contextualized)된 정보에 운영자가 액세스할 수 있다.

더불어 커넥티드 엔터프라이즈를 한층 더 확장하기 위한 노력으로 원격에서도 공장의 생산 자산에 대한 모니터링 및 유지 관리 분야에서도 큰 진전이 있었다. 화낙은 이러한 경험과 지식을 로크웰 오토메이션 및 전략적 제휴 파트너인 시스코가 제공하는 보안 네트워크 인프라와 결합해, 고객이 생산성 및 최적화 목표를 달성하는데 큰 목표를 준다. 

한편 화낙은 시스코시스템즈와 협력해 현장에서 가용되는 제조용 로봇을 네트워크로 연결, 효율적인 운영을 도모하기 위해 협력하고 있다. 이미 양사는 주요 자동차 메이커에서 12개월에 걸쳐 제로다운타임(ZDT) 파일럿 프로젝트를 실시했고, 기간 중 생산 설비 혹은 제조용 로봇의 다운타임을 거의 100% 절감, 설비 종합 효율(OEE)을 향상시키는데 성공한 바 있다.

자동차 제조현장의 경우 예기치 못한 다운타임이 발생되면 분당 200만 엔 전후의 손실이 초래되는 것으로 추산되고 있다. 화낙의 ZDT 솔루션은 로봇 및 제어 장치, 또는 제조 공정에 발생될 수 있는 문제점을 사전에 감지하고, 다운타임이 발생되기 전 사전 유지보수 일정에 따른 조업 정지 시간 내에 문제를 해결함으로써 예기치 못한 다운타임 발생을 저지한다.

방대한 적용사례로 최적화된 스마트팩토리 구성하는 미쓰비시전기오토메이션

미쓰비시전기오토메이션(이하 미쓰비시전기)은 IoT나 인더스트리4.0과 같은 트렌드가 부상하기 전부터 e-F@ctory라는 하위-상위 간의 원활한 네트워킹 및 데이터 수집/분석/활용을 위한 솔루션을 제공해왔다. 동사는 이미 300여 개에 이르는 e-F@ctory 얼라이언스를 통해 하위에서 상위까지 모두 커버할 수 있는 IIoT 솔루션을 제공하는데 초점을 맞추고 있는 상황이다. 

e-F@ctory는 생산실적, 가동실적, 품질정보 등 생산 현장의 각종 데이터를 설비나 장치 내부에 직접 실시간으로 수집하고, 이를 정보 시스템에 활용해 수요 변동에 대한 신속한 대응, 공정 가동률 향상, 리드 타임 단축, 품질 향상, 비용 절감 등 여러 과제를 해결하는 구조의 공장이다. 여기에는 미쓰비시전기가 개발한 MES 인터페이스가 핵심으로 작용한다. 

기존에는 제어시스템과 정보시스템이 직접 정보를 연계할 수 없어 게이트웨이PC를 생산현장에 배치해야 했고, PC 내 통신 S/W를 개발해야 했으며, 더욱이 PC를 경유해야 하는 불편함으로 인해 실시간 정보수집도 불가능했다. 이에 대한 해결책이 바로 MES 인터페이스이다. MES 인터페이스는 게이트웨이PC에서 실시하고 있는 처리를 집약해 시스템 구성을 간소화하고, PLC에 집약된 생산설비의 정보와 정보시스템을 직접 연결했다. 즉, 기존에 정보를 연계하기 위해 게이트웨이PC에 PLC통신처리, 데이터처리, 상위정보계 통신처리 등의 프로그램이 필요했고, 또한 PLC통신은 폴링처리가 실시되고 있었기 때문에 데이터 수집 시 누락되거나, 네트워크에 부하가 걸리는 등의 문제점이 있었다. 반면 MES 인터페이스에서는 게이트웨이PC로 실시되고 있던 처리를 1개로 집약, 설정 툴로 간단히 정보를 연계할 수 있어 프로그래밍 과정을 생략할 수 있다. 여기에 기존의 폴링처리가 아닌 이벤트 발신기능을 갖춰 PLC측의 이벤트 발생 타이밍에 필요한 정보만 송출하는 것이 가능해 데이터 유입량의 범람을 방지하고, 네트워크의 부하를 감소시켰다. 

한편 화낙이 로크웰 오토메이션, 시스코 등과의 협력으로 스마트팩토리의 형상을 잡아가고 있다면, 미쓰비시전기는 종합 통신·전자 업체인 NEC와 공장 자동화 분야에서의 IoT 활용을 위한 전략적 협업을 실시한다. 

NEC는 각종 데이터 수집 및 가공, 축적 등을 하는 IoT기반과 안전성 높은 통신을 가능하게 하는 소프트웨어 가상사설망(VPN)서비스를 미쓰비시전기에 제공하며, 미쓰비시전기는 이러한 기술을 사용해 레이저 가공기기의 가동상황 실시간 확인 및 원격진단을 실현하는 원격서비스를 4월부터 개시할 예정이다. 

이 서비스는 미쓰비시전기가 고객에게 납품한 레이저가공기기의 상태와 가공실적, 전기 및 가스소비량 등의 정보를 NEC의 IoT기반에서 가시화하며, 이를 통해 실시간으로 레이저가공기기의 장애 및 조짐, 가공예측시간 등을 컴퓨트와 스마트폰에서 확인할 수 있다. 방전가공기의 원격 서비스도 올해 안에 제공할 예정이다.

유·무형의 자동화 프로덕트를 연결하는 덴소

2015년 12월 일본 도쿄 아리아케빅사이트 전시장에서는 백호프의 XTS(리니어 반송시스템)가 각 공정에 부품을 공급하면 야마하의 선형컨베이어 모듈 LCM100이 공정 간의 반송을 담당하고, 이 부품들을 덴소와 야스카와, 가와사키의 수직다관절로봇이 조립하며, 여기에 LATTICE TECHNOLOGY의 디지털 프로세스는 로봇으로부터 현재의 위치 데이터를 받아 시뮬레이터에서 리얼타임으로 제어를 실시하는 데모 시스템이 시연됐다. 2015 동경국제로봇박람회(IREX 2015)에서 덴소의 ORiN이 진가를 발휘한 것이다.

이 데모시스템은 덴소, 가와사키, 야스카와, 야마하, 백호프, 후지쯔, LATTICE TECHNOLOGY가 하나의 시스템을 구축한 데모를 시연함으로써 덴소의 미들웨어 ORiN이 지닌 오픈 네트워크의 정수를 보여줬다. 

덴소는 2001년 시장에 첫 제품을 발표한 이후 지난 2005년 ORiN2를 공개했다. 메이커와 기종의 차이를 뛰어 넘는 이 오픈 네트워크는 공장의 모든 장치에 대한 통일된 액세스와 데이터 표현을 PC의 어플리케이션 소프트웨어에 제공하는 개방적인 통신 인터페이스다.

이 플랫폼은 설계에서부터 시스템 구축에 이르기까지 설계자의 낭비를 최소화한다. 로봇의 각 어플리케이션이 불필요하기 때문에 별도의 소프트웨어 개발이 필요 없고, 실제 기계가 만들어지기 전 단계에서부터 소프트웨어를 통한 시뮬레이션과 버그 수정이 가능하며, 더불어 사무실에서 실제 프로그램 편집 및 정보 확인이 가능하고 실제 기계로부터 리얼타임으로 정보를 수신해 장치의 움직임을 확인할 수 있어 공정 감시 및 원격유지보수가 용이하다.

우리정부도 스마트팩토리 구축에 ‘총력’

민관합동 스마트공장 추진단은 국내 다양한 스마트공장 구축 사례를 모아 ‘2015 스마트공장 지원사업 참여기업 우수사례집’을 발간, 국내 스마트공장 홍보에 주력하고 있다. 

선진국 제조업의 부활과 중국 등 신흥국의 추격, 엔저에 따른 수출 여건 악화 등 최근 우리 제조업 전반에 위기감이 감돌고 있다. 이러한 상황에서 지속가능한 제조업 경쟁력의 해법으로 부상한 것이 바로 스마트팩토리이다. 

우리나라는 2020년까지 1만 개(국내 20인 이상 중소 제조기업 약 6만 개의 1/6 수준)의 스마트팩토리 보급으로 제조업 전반의 경쟁력을 제고하겠다는 목표로 개별기업, 업종, 지역 혁신센터의 3대 축으로 보급을 추진하고 있으며, 또한 이와 연계한 6대 R&D 과제(최적 설계 자동화, 품질 고도화, S/W 통합운영, 개방형 IIoT 플랫폼 등)를 ‘스마트팩토리 R&D 로드맵(2015. 9월)’에 따라 추진하고 있다. 더불어 민간의 자발적 스마트팩토리 구축 기반 조성을 위한 표준·인증 정책을 추진하고 있으며, 지난 2015년 6월에는 ‘민·관합동 스마트공장추진단’을 설립해 전략적이고 안정적인 사업수행 기반을 마련했다. 

스마트공장 추진단이 올 1월에 발표한 바에 따르면 스마트공장 구축으로 생산성이 평균 25% 개선됐고 원가는 29%가 절감됐으며 납기는 19%가 빨라졌다. 

- 추진체계

Track 1. 혁신센터 중심의 민관합동 보급·확산 강화 및 변화관리 지원

정부-대기업 상호 협력 하에 지역별 혁신센터를 중심으로 스마트팩토리의 보급과 확산을 추진한다. 삼성전자와 현대차, 두산중공업 등 9개 대기업을 통한 스마트팩토리 보급을 확대하는 한편 중소·중견기업의 인적 역량 강화를 통한 혁신 및 변화관리를 유도한다. 또한 현장에 즉시 적용할 수 있는 상용화 기술 과제를 발굴, 개발한다.

Track 2. 대표사례 창출 및 인프라 구축

1) 대표공장 선정 및 고도화 지원

주요 산업단지 내에 대표 스마트팩토리를 선정해 고도화를 집중 지원한다. 정부는 반월시화산단 내 자동차부품 제조기업인 동양피스톤을 선정, 컨설팅 및 R&D 등을 통해 고도화를 집중 지원하며, 이를 통해 중소·중견기업의 대표공장을 견학, 벤치마킹함으로써 기업들이 자발적으로 스마트팩토리를 구축·확산할 수 있도록 한다. 

2) 데모 공장 구축

스마트팩토리 국제 표준을 준수하는 ‘개방형 플랫폼 기반의 테스트베드 센터’인 데모공장을 구축해 국내 요소기술간 상호호환성 확보의 기반을 제공한다. 

생산단계별 제조 전 과정을 IoT, CPS 등으로 디지털화한 ‘시제품 생산공장’을 구현하고, 오는 2020년까지 정부와 지자체가 총 200억 원을 투입해 ‘아시아 스마트팩토리 상호호환성 Hub 센터’를 지향한다. 

3) 클라우드 기반의 스마트팩토리 보급

‘통신사-IT기업-장비기업’ 컨소시엄이 통신 인프라가 우수한 산단 소재 기업에 클라우드 방식의 스마트팩토리 솔루션 및 빅데이터 분석 서비스를 제공한다. 

민간기업 컨소시엄과 정부가 협력해 혁신산단을 중심으로 보급과 확산을 도모하며, 이를 통해 스마트팩토리 구축비용 감소, 고급 솔루션 활용 기회 확대, 빅데이터 활용을 통한 공정 개선 및 품질 향상 등이 기대된다.

4) 공급산업 경쟁력 강화 : 스마트팩토리 대표 공급사 육성

기술 자립화 및 글로벌 수준의 공급기업을 양성해 스마트팩토리 공급산업 경쟁력을 강화한다. 산·학·연 컨소시엄 방식의 ‘공급산업 연합체’를 결성해 범국가적 스마트 제조 역량을 결집시킬 계획으로, 연합체를 통해 그간 기술력은 우수하지만 통합솔루션 제공 능력이 부족해 독자적인 해외 진출이 어려웠던 강소기업의 선단화를 추진한다. 

5) 스마트팩토리 표준화 추진

산·학·연 등 다양한 주체들의 요구사항을 수렴하여 스마트팩토리 기술과 운영시스템 표준을 확립, 상호호환성 및 자발적 업그레이드 기반을 마련한다. 

민간 중심의 스마트팩토라 표준화 포럼을 운영해 기기·솔루션·공장간 상호호환성 기술을 제시하고, 기업의 자발적인 업그레이드 운영 모델을 제공하는 한편 스마트팩토리 수준별 인증을 통한 진단 서비스를 제공하며, KS표준을 제정한다. 이를 통해 국제기준과의 호환성이 확보된 수준별 스마트팩토리 구축 로드맵을 제시하여 수요기업의 자발적 고도화를 유도하고, 공급기업의 경쟁력을 확보한다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 국내외 스마트팩토리 추진 동향