[첨단 헬로티]
스마트팩토리는 특정 산업 분야에만 적용되는 것은 아니다. 모든 설비가 연결되고 이를 통해 실시간으로 데이터 및 분석 정보가 현장 관리자에게까지 전달되는 시스템은 어떤 산업 분야에도 적용이 가능하다. 설비가 핵심인 공작기계 분야는 말할 것도 없다.
지멘스에서 공작기계 디지털화를 맡고 있는 사업개발 매니저 라모나 쉰들러(Ramona Schindler)는 ‘Digitalization…The Future Is Now’라는 주제로 공작기계의 디지털라이제이션의 중요성을 강조한다. 그 내용을 번역하고 다듬었다.
"디지털화, 미래가 곧 지금이다"
디지털화는 시대의 흐름이다. 특히 제품의 유통에서는 디지털화가 온디맨드 방식처럼 효율적인 공급과 그에 맞는 생산을 하도록 해준다.
공작기계 산업도 예외는 아니다. 이 산업에서는 디지털화가 공급자들 간의 통합을 이끌어줄 것으로 보고 있다. 공급자들의 통합은 곧 산업에서 요구하는 것들에 대해 보다 유연하게 대응할 수 있다는 것.
사실 이런 상황 즉, 디지털화는 이전에는 없다시피 한 상황이다. 때문에 대다수의 최종 소비자나 거의 모든 공작기계 대리점은 공급자들로부터 지원을 요구할 수밖에 없다. 그런데 공작기계 제조기업들 또한 시장에 가장 적합한 제품을 출시할 수 있도록 해주는 하드웨어, 소프트웨어, 통신, 제어 공급업체 파트너를 필요로 하고 있다.
디지털화, 연결에서 모든 것이 시작된다
디지털화 시나리오를 보면, 대형 제조기업들의 경우 여러 지역에 포진된 생산 부서와 연결돼 전체 비즈니스의 효율성을 높이는 데 초점을 맞추고 있다. 여기서 '연결'은 지역, 국가를 제한하지 않는다. 반면 소규모 제조기업은 이 같은 스마트팩토리가 어떤 영향을 미칠 것인지에 대해 궁금해하는 단계다.
대체적으로 디지털 전환을 추진하거나 준비하는 단계지만 사실, 대다수 기업들은 이미 디지털화를 위한 기반을 가지고 있다. 물론 이를 개선하는 과정이 필요하다.
그런데 디지털로 전환된 모습은 어떨까? 이 단계는 공작기계에 내장된 센서와 통신 장치가 연결된 상태에서 시작된다. 기계에서 얻어진 데이터는 통신 네트워크를 통해 클라우드에 저장되는데, 데이터 생성부터 저장까지 독립적이 아닌 통합적 형태로 이뤄진다. 이러한 형태를 디지털 전환 시스템이라고 부를 수 있는데, 이를 통해 생산 공정에 데이터 분석 기반의 여러가지 자동 제어 시스템을 활용할 수 있다.
시스템의 자동화는 결국 생산성 향상과 현장에 적합하도록 생산 방법을 유연하게 맞출 수 있게 된다. 또 최신 소프트웨어 솔루션을 통해서는 데이터를 보호할 수 있다.
본질적으로 생산 과정에서 나오는 데이터를 수집하고 최종 제어에 활용(조작)하는 것은 소규모 생산 현장이든, 대기업의 생산부서든 큰 차이가 없다. 지금까지 얘기한 이 모든 것이 바로 디지털화며 미래 공장의 생태계라고 보면 된다. 그리고 지금 이 시스템 전환을 충분히 할 수 있다.
▲ 지멘스의 디지털화 구성 레벨. 기계, 생산 공정, 클라우드로 구분된다.
공작기계 디지털화, 설비 효율성 향상시켜줘
CNC와 같은 공작기계 시스템에서 보더라도 조그만 금형 공장이든 대형 엔진 프레임 가공 설비를 갖춘 공장이든 디지털 기반 시스템을 제공받는 측면에서는 크게 다른 점이 없다.
공작기계는 운영하는 데 있어 디지털 시스템을 갖추면, 기존 애플리케이션을 이용하거나 생산성 향상에 가장 적합한 애플리케이션을 개발하는 데 사용할 수 있는 사전 분석을 추출할 수 있다. 다시 말해 애플리케이션을 직접 만들거나 외부 통합자가 개발하거나 기존 솔루션을 이용하더라도 디지털 기반 시스템을 이용하는 데 크게 제약을 받지 않는다는 것이다. 그리고 운영자, 생산 현장 관리자, 전체 설비 관리자, IT 부서 모두 거의 비슷한 생산 정보를 제공 받게 된다.
이러한 통합은 규모의 차이 여부에 상관없이 거의 모든 제조기업들에게 즉각적인 이점을 제공한다. 예를 들어 공작기계 사용자는 빠르고 쉽게 기계를 전체 디지털 기반 시스템에 연결할 수 있고 즉각적으로 프로그램 상태와 운영 모드를 확인할 수 있다. 이를 통해 제조 생산성이 향상되고 보다 안정된 운영을 할 수 있게 된다. 그리고 공작기계의 상태를 거의 실시간으로 파악할 수 있기 때문에 최적의 설비 운영이 가능해진다.
클라우드 기반 시스템은 보안 이슈를 피할 수 없다. 설령 보안 사고가 발생하지 않는다고 하더라도 보안 문제에 대한 해답은 철두철미해야 한다. 그럴 수밖에 없는 것이 수많은 생산 및 설비 데이터들이 실시간으로 빠르게 전송되고 이 정보를 확인하는 곳도 생산 현장에서부터 원거리의 사업장까지 여러 층이기 때문이다. 따라서 데이터 접근에 대한 철저한 평가는 통신 프로토콜을 개발하는 것보다 우선되어야 할 만큼 중요하다.
디지털화, 값싸게 시작할 수 있다
디지털화가 좋은 시스템이고 미래를 준비하는 측면에서는 서둘러야 함에는 이견이 없을 것이다. 하지만 '돈이 많이 든다'는 걱정 때문에 쉽게 접근하지 못하는 경우가 많다. 결론적으로 반드시 돈이 많이 드는 것은 아니다.
첫 단계는 생산 공정에 가볍게 적용할 수 있는 시스템을 도입하는 것이다. 사물인터넷(IoT) 구현에 사용되는 PC인 라즈베리파이(Raspberry Pi)를 사용하는 것이다. 현재 라즈베리파이 키트가 6만~7만원대에 판매되고 있다.
공작기계 제조사들은 '디지털 트윈' 기술에 관심을 가질 필요가 있다. 물리적 환경과 가상의 환경을 결합한 기술인데, 실제 설비를 가동하지 않고도 축적된 데이터를 기반으로 가상 환경에서 설비를 운영해볼 수 있는 것이다. 이 또한 물리적인 설비 가동을 대신하는 것이므로 비용 부담을 줄여주는 역할을 한다. 이러한 산업 환경의 변화는 지금 한층 가속도를 내고 있다.
디지털화, 선택 아닌 필수
오늘날 연결된 기계의 수는 증가하고 있다. 이는 IoT나 스마트팩토리라는 미래 기술 키워드를 위해서 겉으로만 보여지는 시스템이 아니다. 어떤 제조사들도 연결 기반의 시스템 구축은 필요하다.
이 시스템이 구축되면 생산 공정에 설치된 설비에 대해 설비종합효율성(OEE)을 신속하게 파악할 수 있게 된다. 모든 설비는 가동 유용성, 생산성, 생산 품질이 가장 중요한 요소다. 기계의 연결, 그리고 디지털화는 설비의 운용 상태를 사전에 예측하고 유지 관리를 해주며, 이를 통해 설비의 중요 요소를 안정적으로 유지시켜 준다. 비용 절감, 생산성 향상은 자연히 따라오는 결과물이 될 것이다.
끝으로 조언 한 마디 하면, 디지털화는 설비, 공정 등 전반적인 데이터를 안전하게 보호하고 관리하기 위한 시스템이기도 하다.
글 라모나 쉰들러(Ramona Schindler) ｜ 번역 조상록 기자 (mandt@hellot.net)
<이 기사는 '머신앤툴 2018년 5월호'에 게재되었습니다.>
