[헬로티]

우리나라는 해방 후 남북이 분단되었고 남한은 북쪽보다 자원, 사회시설, 제조시설 등 모든 것 부족했다. 설상가상으로 6.25 전쟁 후 그나마 있던 사 회시설과 제조시설 마저 모두 잃었다. 하지만 한국인의 성실함과 국제사회의 원조로 한강의 기적을 이뤄 냈다. 그렇지만 한강의 기적을 이끈 우리나라 제조업이 갈수록 경쟁력을 잃어가는 것으로 나타났다.

통계청에 따르면 12년 이후 국내 제조업 평균 가동률, 매출 증가율 등이 지속적으로 하락세를 보이고 있다. 한국 제조의 국제 경쟁력은 2010년 3위에서 2016년 5위로 하락, 2020년에는 6위로 하락할 것으로 전망하고 있지만, 코로나 바이러스로 인해 한국의 제조업 경쟁력을 더 불투명해졌다.

 

끝날 때까지 끝난 게 아니다

우리나라의 제조업은 현재 제조업 부가가치율 하락, 제조업의 불균형 성장, 국제 경쟁력 하락, 노동인력의 고령화, 임금상승 등의 문제를 가지고 있다.

하지만 어두운 면만 있는 것은 아니다. 한국의 제조업 비중은 주요 선진국은 물론 중국에 비해서도 높은 수준을 기록할 정도로 여전히 중요한 산업 부문으로 평가 받는다.

2016년 기준 주요국의 제조업 비중을 살펴보면 한국이 29.3%로 미국(11.7%), 독일(26.9), 일본(20%) 등 제조업 선진국들보다 높은 수준을 기록하고 있다. 어떤 영화 대사 중 “끝날 때까지 끝난 게 아니다”라는 말이 있다. 한국 제조산업은 아직 끝이 아니다. 한국 제조산업은 한강의 기적을 리바이벌하기 위해 인더스트리4.0의 돛대를 치켜세워다.

애플리케이션이 스마트를 만나다

스마트제조용 애플리케이션이란 스마트공장 IT 솔루션의 최상위 시스템으로 MES, ERP, PLM, SCM 등의 플랫폼상에서 각종 제조 전반에 걸쳐 필요한 기능의 실행을 수행하는 소프트웨어다.

스마트공장이 고도화될수록 제조 애플리케이션 시스템 구축 및 통합 활용의 필요성이 더욱 증가하고 있고, 시스템 간의 유연성, 지능성, 실시간성에 대한 요구가 증대되고 있다. 스마트제조 애플리케이션은 디바이스에 의해 수집된 데이터를 사용자가 보기 쉽게 만들고 분석할 수 있는 시스템으로 구성되어 있다.

응용 분야로는 공정설계, 제조실행분석, 품질분석, 설비보전, 안전/증감작업, 유통/조달/고객대응에 응용이 가능하다. 최근 스마트제조 애플리케이션의 효과를 극대화하기 위해 AI 기술과 ICT 기술을 응용해 적용하고 있다.

독수리 오형제 스마트제조용 애플리케이션 기술

스마트제조용 애플리케이션은 크게 다섯 가지 기술로 나눌 수 있다.

첫째는 고객 맞춤형 공정설계 자동화 기술을 바탕으로 레이아웃, 라인 밸런싱까지 통합 설계하는 플랫폼을 구성하고, 가상모델-실운영 데이터 연계를 통한 운영단으로 연계되는 공정설계 애플리케이션 기술인 수요 맞춤형 공정 및 운영 최적화 기술이다.

둘째는 대용량 제조 데이터에 대한 분석·마이닝 기술을 바탕으로 공정 품질 예측 및 출하 후 제품수명 예측 모델을 개발하고 예측 결과를 실시간으로 공정단에 피드백하여 제어할 수 있는 품질분석 애플리케이션기술인 예측기반 품질 및 설비 고도화 기술이다.

셋째는 가상현실·증강현실 기술을 바탕으로 업무환경을 지원하는 작업자 지원 애플리케이션과 공장 공간정보에 대한 표준모델을 바탕으로 위치인식 기반의 작업자 상태를 사전 감지·대응하는 안전 애플리케이션기술인 인간 중심 안전 및 작업 지원기술이다.

넷째는 실시간 데이터 분석을 바탕으로 한 지능형 창고운영 기술과 공급사슬 리스크 대처 기술을 개발하고 가치사슬을 연계하여 물류 최적화 플랫폼에 탑재한 지능형 물류 조달 애플리케이션기술인 지능형 유통 및 조달 물류 기술이다.

다섯째는 대용량 제조 데이터를 연동한 스마트제조 애플리케이션의 통합운영 프레임워크를 개발하고, 실시간 데이터 기반 가상모델 생성기술과 제조 지식화 기술을 탑재하여 확장된 운영 및 서비스 환경 구축기술인 스마트제조 통합운영 및 서비스 기술이다.

마지막으로 스마트제조 애플리케이션은 APS, SCM, ERP, PLM, MES 등의 용도로 나눌 수도 있다.

스마트제조 애플리케이션으로 매출과 고용을 한 번에 잡다

지난 중소벤처기업부 “스마트제조 보급사업 성과분석” 보고서에 따르면, 스마트제조 보급사업은 애플리케이션 중심으로 이루어졌으며 매출과 수출액 그리고 고용까지 증대되는 성과를 보인 것으로 판단하고 있다. 애플리케이션 중심으로 보급되면서 현장에서 다양 요구들이 나오기 시작했다.

첫째, 한국 중소기업형 애플리케이션이 필요하다. 중소기업은 대기업과 달리 제조체계화가 부족하다. 외국사의 애플리케이션 또는 국내 애플리케이션은 서양 사람의 관점 또는 대기업에 맞게 만들어졌다. 일예로 초등학교에서 조립식 교육용 로봇이 유행할 때가 있었다. 하지만 초등학교 교사들은 그 로봇을 교과목과 연결할 수 없었다. 그 이유는 애초에 기획부터 잘못된 것이다. 로봇을 기획하고 개발할 때 일선에 있는 교사들은 배제된 상태에서 공학자들이 개발했기 때문에 교육현장에서는 적용이 어려웠다. 스마트제조 애플리케이션도 마찬가지다. 한국인의 성향과 중소기업 제조현장에 맞는 애플리케이션이 필요하다.

둘째, 고령 숙련공의 은퇴로 기술전수형 애플리케이션이 필요하다. 현재 우리나라는 출산율 저하 및 고령층 경제활동 증가 등의 영향으로 제조업 생산인구는 급감하고 고령화되는 반면 개도국은 탄탄한 노동력을 기반으로 제조 경쟁력을 높이고 있다. 개도국에게 제조국의 위상을 빼기지 않기 위해서는 숙련공들의 노하우를 공유하고 전수하는 시스템을 도입해 인구 감소를 극복하고 생산성을 높여야한다.

셋째, 인공지능 기반 실시간 통합운영 애플리케이션이 필요하다. 스마트제조가 고도화될수록 애플리케이션 시스템 구축 및 통합 활용의 필요성과 시스템 간의 유연성, 지능성, 실시간성에 대한 요구가 증가하고 있다. 스마트제조 애플리케이션은 IIoT, 빅데이터, CPS 등 ICT를 바탕으로 실시간으로 연동, 피드백 되는 데이터를 효율적으로 처리, 저장, 관리하는 다양한 제조 업무에 최적으로 활용할 수 있어야한다.

스마트제조 애플리케이션 중 MES 적용사례

최근 정부지원으로 많은 제조사들이 스마트제조 애플리케이션을 도입하고 있다. 하지만 스마트제조 애플리케이션이 국내 제조 실정과 맞지 않은 부분들이 많아 활용도가 떨어지고 생산근로자들은 스마트제조 애플리케이션 사용에 대해 거부감이 크다.

국내 제조기업이 국제 제조 경쟁력을 높이기 위해서는 스마트제조 애플리케이션을 통한 스마트공장 구축이 필수 요소이다.

▲ PowerMES/POP 시스템 구축 예시

최근 PowerMES를 도입한 냉동식품을 생산하는 T기업도 같은 상황이었다. 주요 공정으로는 가열(중숙), 반죽, 계량, 금속검출검사 공정 등이 있으며, 일부 공정은 전산화되어 자동으로 데이터의 수집 및 모니터링이 이뤄지고 있지만, 사용자 인터페이스가 접근하기 어려워 생산근로자 또는 제조관리자의 활용도가 많이 떨어졌다. 일부 공정은 데이터 수집이 안 되거나 또는 수작업을 통해 해당 작업자가 데이터를 업로드 하도록 진행되고 있었다.

이 기업은 공정에서 수집되는 데이터와 품질 데이터를 통해 불량 예측 및 최적의 공정 프로세스를 도출하고 생산근로자가 접근하기 편리하고 사용하기 쉬운 스마트공장 시스템을 구축하고자 했다.

PowerMES를 통해 데이터가 수집되지 않았던 공정에서의 데이터 수집 및 모니터링/분석에서 데이터가 효율적으로 활용될 수 있도록 PowerMES에서 데이터를 가공하도록 했으며, 기존 시스템과 연동하여 모든 공정의 데이터를 수집할 수 있는 통합서버 시스템을 구축했다. 사용자 인터페이스를 생산근로자가 접근하기 편하고 사용하기 쉽게 디자인했다.

PowerMES는 T기업의 제조 공정에 특화되어 다양한 설비, 센서 및 문서 데이터를 모두 수집/관리할 수 있는 구조로 시스템이 구성됐으며, 서버와 PowerMES의 특징을 고려하여 분석 알고리즘을 분산 수행할 수 있도록 최첨단 스마트공장 시스템을 구축 완료했다.

리치앤타임