독일 인더스트리 4.0 핵심클러스터인 MicrotecSuedwest 클러스터(본부 Freiburg시 소재)가 주최한 인더스트리 4.0 산업현장 적용사례 워크숍 내용 중 일부를 발췌해 공유한다. 해당 워크숍은 2017년 7월 13일 Endress+Hauser사 회의실에서 개최됐으며, 관심 독일 기업 임직원 40여 명이 참석한 가운데 열띤 분위기에서 진행됐다.

가장 인상적이었던 부분은 독일기계설비산업협회(VDMA)가 중소중견기업들의 인더스트리 4.0 참여를 촉진하고, 관심을 환기시키기 위해 실용적인 툴(가이드라인)을 개발해 제시했다는 점이다. 이 툴박스를 활용해 독일 중소중견기업들이 인더스트리 4.0 도입 관련해 자사 제품이나 제조 공정의 현재 수준을 진단하고, 이를 기초로 아이디어를 도출하고 나아가 인더스트리 4.0 관련 구체적인 애플리케이션 도입이나 추진 방향을 효과적으로 설정할 수 있다.

사례 발표를 한 Endress+Hauser사 소개, 사물인터넷 개념 및 트렌드, 인더스트리 4.0 툴박스 활용 방법 순으로 정리, 게재한다. 
  

워크숍 장면

□ 발표 기업(Endress+Hauser) 소개

  ㅇ 본사 스위스 라이나흐(Reinach) 소재, 연매출 21억 유로(2016년 기준)

  ㅇ 1953년 설립, 직원 수 1만3000명, 전 세계 125개국에 지사 및 고객지원센터 보유
    - 독일 3개 도시(Freiburg, Maulburg, Weil)에서 3000명 근무 

 

  ㅇ 생산 공장: 독일, 프랑스, 중국, 일본, 브라질, 인도 등 12개국 26개소

자료원: 워크숍 발표자료

  ㅇ 주요 기술: 공정 자동화기술, 유량, 압력, 온도 측정, 공정 분석 및 데이터 관리
    - 적용산업: 화학, 식음료, 생명과학, 석유&가스, 전력·에너지, 금속산업, 상하수 처리

 

  ㅇ Endress+Hauser사에 있어서 Industry 4.0의 의미
    - 단순히 공정 자동화, 생산설비 도입, 제조에 IT 기술 접목하는 것이 아니라 연결(모든 생산설비 네트워킹 및 상호 소통), 지능(모든 생산설비가 서로 이해하고, 피드백 루프를 통해 자율적으로 최적 솔루션 학습), 자율(사이버물리시스템이 거의 실시간으로 생산 및 의사결정과정 자율 조정)을 뜻함.  

  ㅇ 기타 참고정보
    - Endress+Hauser Freiburg는 2017년 1월 1일 산업인터넷 애플리케이션팀 창설
    - 팀 주요 업무는 SW 개발, 클라우드기반 애플리케이션, 클라우드 기반 비즈니스 모델 개발

    - 직원 5명으로 시작, 2017년 7월 현재 8명, 2018년에는 15~20명으로 늘릴 예정

□ 사물인터넷(IOT) 정의 및 트렌드

 

  ㅇ 사물인터넷(IOT) 개념 탄생
    - 1999년 P&G사 브랜드 매니저 케빈 애쉬톤(Kevin Ashton)이 최초로 'Internet of Things' 개념 사용

    - "RFID와 센서 기술을 통해 컴퓨터가 인간이 가진 한계없이 데이터 세상을 관찰, 식별 및 이해할 수 있습니다"(2009년 6월, Kevin Ashton)
    - "여러분들이 오늘 산업 회사 직원으로 잠자리에서 일어났다면 내일은 스포트웨어 그리고 분석 회사 직원으로 깨어날 것이다"[2014년, Jeff Immelt, CEO GE(2001~2017)]
    - GE Digital CEO인 Bill Ruh는 'Waking Up as a SW and Analytics Company' 저서에서 다음과 같이 말함.
    · 기계·설비를 연결하는 것만으로는 충분하지 않음.
    · 산업인터넷 시대에 오늘의 목표를 달성하기 위해서 어제의 기술을 사용할 수 없음.
    · 산업 인터넷을 IT 프로젝트라고 생각하지 마라

 

  ㅇ 사물인터넷(IOT) 트렌드

    - 시장조사전문기관 IHS Market은 2025년까지 산업인터넷 접속 기기의 복합 연간 성장률(Compound Annual Growth Rate)이 28%에 이를 전망

2015~2025년 산업인터넷 접속 기기 전망 

자료원: 워크숍 발표자료
   

    - Gartner사는 2020년까지, 약 31억7000만 개의 사물인터넷(IoT) 기기가 수직 B2B 애플리케이션에 접속될 것으로 전망

 

자료원: 워크숍 발표자료

□ 인더스트리 4.0 Toolbox 활용한 산업 인터넷 적용 

 

  ㅇ 인더스트리 4.0 Toolbox란?  

    - 독일기계설비산업협회(VDMA)가 인더스트리 4.0(Industry 4.0) 도입을 활성화하기 위해 독일의 기계 및 플랜트 제조기업들이 제품(Product) 및 생산(Production)의 현 수준을 체계적으로 진단하고, 구체적인 개선 아이디어 및 비즈니스 모델  발굴을 지원하기 위해 만든 가이드라인(지침)임. Arburg, HaweHydraulik사 등 4개 회사에서 워크숍을 통해 Toolbox(가이드라인)의 실용성을 테스트했으며, 이 과정에서 습득한  경험과 노하우를 툴 박스에 다시 반영, 보완함.

    - Toolbox 가로(Row)는 적용 가능한 애플리케이션 분야, 세로축(Column)은 발전 단계(수준)를 의미함.  

 

자료원: 워크숍 발표자료

 

 'Toolbox Industry 4.0' 활용방법 및 절차(영문 상세 자료: 클릭)

자료원: 독일기계설비산업협회(VDMA) 

  ㅇ Endress+Hauser사의 'Toolbox industry 4.0' 활용 사례(절차)
    ① 1단계: Toolbox를 활용한 제조(Production) 부문 현재 상황 분석
    - 직원 22명이 5개 워크숍에 참여, 203개 사례 분석한 결과, 제조부문 데이터 가공의 경우 총 5단계 중 3단계인 평균 2.89점으로 자체 평가

자료원: 워크숍 발표자료

현황(Status Quo) 진단	가장 중요한 개선 가능 분야
	- 개별 제품 관련 작업자, 자재, 공정의 완전한 추적 가능성   - MES(Manufacturing Execution System)와 개별 생산 설비·단위 접속 확대    - 주문관리, 제조 주문의 다이내믹한 세부 계획   - 자재 주문 자동화 및 자재 가용성 점검 개선    - 제조공정의 고객정보 통합(integration) 개선   - 생산 개선 및 품질 데이터 관련한 공급업체 통합 자동화   - 모바일 및 협응형 작업자 지원 시스템 개선

자료원: 워크숍 발표자료

    ② 2단계: Blue Sky Vision 개발(전체적이고, 포괄적인 이상적인 목표 설정)

Batch 1	- 멀티 생산시스템 작업 전환 시간 0 - 복잡성 최소화
재고 제로	- 모든 가치사슬망 JIT(Just in time) 통합 - 스마트 팩토리 실시간 제어
불량률 제로(0)	- 모든 가치사슬망을 망라하는 작업자, 기계, 제품간 연결로 전 과정(process) 데이터 완전한 파악
100% 가치창조	- 높은 전환능력과 확장가능 자동화를 갖춘 유연하고, 자율조정 가능한 작업장 - 증강현실과 협응형 로봇의 작업자 지원

자료원: 워크숍 발표자료

    ③ 3단계: 실현 가능한 현실적인 비전 도출

	ㅇ 생산 및 capacity계획  - 데이터 마이닝 활용한 생산 프로그램 계획 및 설비 계획  - 시뮬레이션을 활용한 재고 및 생산프로그램의 단기 최적화 ㅇ 생산 컨트롤  - 컨디션 자동모니터링을 통한 점검 서비스 지체 예방 및 장애 관리  - 예방 정비를 통한 설비가용성 향상 ㅇ 스마트 주문·제품 제어  - 특정 프로세스 및 생산 관리  - 주문서 작성과정에서 주문 및 자재상황 추적 가능성 ㅇ 공정 제어  - 컨디션 모니터링  - 비주얼 분석  - 온라인 데이터 평가 기반 공정 자동제어

자료원: 워크숍 발표자료

    ④ 4단계: 로드맵 작성(현재 상황 진단 및 분석을 기초로)

 

자료원: 워크숍 발표자료 
 

□ 시사점  

 

  ㅇ 독일기계산업진흥회(VDMA)는 인더스트리 4.0(산업 디지털화 또는 4차산업혁명)을 선도하는 핵심산업협회임. 자국 중소중견 기업들의 인더스트리 4.0 도입 촉진을 위해 실용적인 진단 및 로드맵 설정 도구를 개발 보급하는 것은 설비 도입이나 연구 발을 위한 자금 지원 못지않은 매우 의미 있는 지원 방법으로 판단됨.

  ㅇ 정부 유관기관이 산업인터넷(인더스트리 4.0) 적용 경험 공유의 장(워크숍 등)을 제공함으로써 기업의 시행착오를 최대한 줄이고, 함께 성장해갈 수 있는 문화를 조성하는 것은 우리에게 시사하는 바가 매우 큼.

 

  ㅇ '미래는 가능성이 구체적인 모습을 띠기 전에 미리 인식하는 사람의 것이다'라는 오스카 와일드의 말처럼 머뭇거리지 않고, 산업의 디지털화 추세에 적극적으로 참여하는 것이 글로벌 경쟁시대의 기업 지속 발전에 매우 중요함.

자료원: 워크숍 직접 참가 및 취재, 독일 기계설비산업협회(VDMA), KOTRA 프랑크푸르트 무역관 보유자료 종합