유토피아를 향한 스마트 팩토리

지난 수 십 년 동안 우리의 문학과 예술은 산업 현장과 노동의 미래를 암울한 호러물로 표현했다. 인더스트리 4.0에 대한 최초의 아이디어가 나온 지 33년이 되는 2044년에는 이러한 주제를 완전히 다르게 생각할 수 있다. 허구였던 디스토피아가 실제 유토피아가 될 것이다.

베네딕트 호프만(Benedikt Hofmann)

핵심 내용

– 디지털 트윈은 생산의 필수적인 구성 요소가 될 것이고, 제품뿐만 아니라 전체 가치 창출에 디지털 매핑이 생길 것이다.

– 인공 지능은 데이터 분석에 유용할 뿐만 아니라 설계도 지원하게 될 것이다.

– 고정적인 조립 스테이션은 작업 목적에 따라 장비를 재설치하는 유연한 플랫폼이 들어설 것이다.

– 기업의 핵심 주제는 데이터 보안이 될 것이다. 생산을 순조롭게 진행하는 데 가장 큰 위협이 되는 것은 사어버 공격이다

최근 수십 년 동안 무엇이 어떻게 바뀌었는지 표현할 수 있는 리듬이 있다. 과거엔 단단한 터치와 각진 움직임을 의미하는 스타카토(한 음씩 끊어 연주하는 기법)였다면, 현재는 부드럽게 흐르는 발레 리듬일 것이다. 이는 현재 생산의 많은 부분을 차지하는 새로운 생산 방법과 이를 뒷받침하고 개별 구성 요소가 하나의 시스템이 된 것이다.

2044년, 인더스트리 4.0의 개념이 처음 언급되고 33년이란 시간이 지났다. 처음에 스마트 팩토리의 아이디어로 시작되었고, 실제로 적용되기까지 어느 정도 시간이 지났다. 그 아이디어가 들어맞았다는 것이 밝혀졌다. 이제 기계와 생산 제품을 디지털 세계에 매핑하지 않는 회사가 없다. 생산 제어 센터의 직원들은 인공지능과 빅 데이터 그리고 예상적 분석 없이 모든 것을 어떻게 개관할 수 있었는지 상상할 수 없게 되었다.

두 개의 세상, 하나의 생산 환경

제어 센터에서 통제되는 모든 기초는 전체 생산 환경, 모든 제품 및 재료와 생산의 상류 및 하류에 있는 전체 공급망의 디지털 매핑이다. 현실의 디지털 트윈에서 개발자가 브루노라고 명명한 신경망은 존재할 수 있는 모든 종류의 이벤트를 시뮬레이션하고, 현실 세계보다 두 단계 앞서 있다. 이후 정교한 알고리즘을 통해 어떤 이벤트는 발생 확률이 높아 운영자에게 전달하고, 또 다른 이벤트는 무시해도 되는지 결정한다.

비생산 시간이 99.99 %까지라는 용어가 옛말이 되었고, 비즈니스 용어에서 ‚창고 관리‘라는 말도 사라졌다. 모든 재료와 구성 요소 및 제품은 항상 적재적소에 제공되고 즉시 처리할 수 있다. 디지털 트윈 덕분에 제품 개발에도 많은 변화가 생겼다. 무엇보다 이전보다 훨씬 빨라졌다. 더 이상 긴 테스트는 없어졌으며 시행착오가 없다. 브루노는 새로운 기계의 작동 여부, 고장에 대한 민감성 및 오랜 기간 동안 어떤 출력이 필요한지 계산하여 출시하기에 완벽한 시간을 미리 알려준다.

이 디지털 세계에서 새로운 기계가 시운전을 한다. 어느 누구도 시스템을 운송하고 조립한 후에 원하는 대로 작동하지 않는다는 생각을 하지 않는다. 가상 시운전을 통해 이 모든 사항을 가상 테스트를 통해 미리 확인한다. 이제 실제와 거의 99.999 %까지 동일하다. 가상 머신은 생산 환경으로 미리 학습하고, 강철 및 철 부품은 운반을 기다린다. 조립 후 바로 생산을 시작할 수 있다.

데이터 센터는 사업장에 있든 클라우드에 있든 생산 설비의 본질적 구성 요소가 될 것이다.

인간은 운전하고, 소프트웨어는 생각한다

이러한 변화가 생산 과정의 첫 단계인 개발과 설계에도 큰 영향을 미친다. 설계자가 각각의 부분을 생각하고 그리던 시대는 지나갔다. 이제는 신경망 브루노에게 정확한 매개변수를 입력하는 것이 중요하다. 그렇다면 무엇이 중요하고 유의해야 할 것은 무엇인가? 무엇이 핵심 가치이며 궁극적으로 어떤 성능 데이터를 달성해야 하는가? 인공지능이 이러한 기본 정보로부터 부품이나 기계의 다양한 버전을 계산한다. 요점은 소프트웨어가 여전히 인간을 따라가지 못한다는 점이다. 제안된 버전 가운데 최상의 것을 선택하는 것은 인간이다. 예를 들어 브루노는 아직까지도 인간이 수용한 형태의 직관과 이해 측면에서 실패하고 있다.

             반면 인간은 자원을 절약하며 동시에 매우 안정된 구조로 설계하는 데 브루노를 따라잡을 수 없다. 브루노는 인간이 계산하기에는 시간이 너무 오래 걸리거나 수십 년 전에는 불가능했던 초안이 만든다. 적층 가공으로 인해 모든 것이 근본적으로 바뀌고 있다. 이제 플라스틱 및 금속 기반 프로세스용 3D 프린터는 모든 생산 시설의 필수 요소가 되었다. 마치 마법처럼 몇 분 만에 구성 요소가 만들어지고, AGV에 의해 다음 스테이션으로 운송된다.

각 제품뿐만 아니라 공장의 모든 구성 요소는 모두 디지털 매핑을 갖게 될 것이다.

모든 분야의 유연성

개별 조립 스테이션은 더 이상 고정되어 있지 않고, 요구 사항과 제조할 제품에 따라 자유롭게 이동 배치할 수 있는 플랫폼이 되었다. 일반적으로 이동 거리도 매우 짧아졌다. 동일한 작업장에서 끊임없이 변화하는 제품을 바로 제조할 수 있다. 또한 플랫폼은 다시 장착하고 재배치할 수 있다. 월요일에 도장 작업을 하던 플랫폼에서 화요일에는 금속을 절단할 수 있고 매거진에서 필요한 조립 품을 가져오기도 한다.

             생산 현장뿐만 아니라 생산 자체도 높은 유연성을 제공한다. 많은 수의 부품이 필요한 경우가 있기에 여전히 대량 생산은 존재한다. 이론적으로 모든 부품은 개별 요구 사항에 따라 추가 비용 없이 제조할 수 있다. 뛰어난 자동화 수준 덕분에 작업자를 완전하게 지원할 수 있다. 작업자는 생산 현장에서 활동하고 있으며 앞으로도 계속 그럴 것이다. 이전에 인간이 수행했던 일부 작업들은 기계들이 대신하고 있으며, 작업자에게는 컨트롤 센터 작업 외에 새로운 임무가 생겼다. 기계를 빠르고 직접적으로 생산 환경에서 새로 프로그래밍할 수 있는 로우 코드 시스템(Low-Code-System)이 큰 도움이 된다. 또한 인간의 이해력과 인간 손의 유연성은 그 어느 것도 따라올 수 없다. 따라서 품질 보장과 서비스 분야에서 인간의 일자리는 계속되고 사라지지 않을 것이다.

기계와 인간의 조화

설계에서 디자이너와 소프트웨어 개발자 그리고 운영자들이 많이 고려하는 것은 인간과 기계의 상호 작용이다. 인간과 기계가 한 공간에서 어떻게 이상적으로 협력할 수 있는지, 인간이 기계로부터 어떤 도움을 받을 수 있는지 그리고 생산의 두 구성 요소인 인간과 기계가 각각의 장점을 어떻게 조화를 이루고 프로세스에 투입할 수 있는지에 관한 문제가 중심을 이루고 있다.

직업 교육이 업계에서 들어 본 적이 없었지만, 지금은 거의 모든 제조 회사에서 진행되고 있다. 가장 이질적이지 않은 직업 가운데 하나는 산업 디자이너이다. 산업 디자이너는 생산 환경에 많은 영향을 끼쳤다. 무엇보다 인간적으로 보이는 로봇을 향한 개발을 중단하고 실질적으로 반대 방향을 향하는 방식으로 취함으로써 지금의 생산 현장의 모습을 만들어 냈다. 로봇이 거의 사람처럼 보일 때 발생하는 수용 격차인 소위 언캐니 밸리(비호감)는 기계 동료들에 대한 공격을 많이 초래하였다. 많은 회사들이 로봇을 손상시키거나 파괴하였다는 보고가 있다. 이러한 공격의 이유는 로봇이 인간 노동자들에 의해 받아들여지지 않았을 뿐만 아니라 공공연하게 심해지는 혐오감을 부추기는 언캐니 밸리였다.

오로지 활동을 가장 잘 수행할 수 있는 방법에만 기준을 맞춘 추상적이고 기술적인 형태가 생산에서 지배적이다. 하지만 다른 차원에서 기계는 의사소통 면에서 인간에게 더욱 가까이 다가왔다. 과거의 일목요연하지 않고 친숙하지 않은 인터페이스가 사용된 곳에서 사람들처럼 의사소통이 된다. 음성 제어는 많은 이점을 제공하기 때문에 다른 제어 방법을 대체하고 있다(작업자의 두 손이 자유로워졌다). 브루노와 알고리즘 덕분에 시끄러운 환경에서도 어떤 언어로든 마찰 없이 원활한 커뮤니케이션이 가능해졌다.

적층 가공과 같은 새로운 기술이 생산 공장으로 들어올 것이고, 노동 세계는 지속적으로 변할 것이다.

사이버 보안으로 새로운 일자리가 창출되고 있다

스마트 팩토리로 인해 많은 일자리들이 사라졌다는 사실을 숨겨서는 안 된다. 이는 진척되고 있는 자동화의 과정이다. 예측되었던 대량 실업이 일어나지 않았다. 이는 단순히 인구 통계학적 변화로 인해 대량 실업이 발생하지 않은 것은 아니다. 자동화와 디지털화 과정에서 일자리가 줄어드는 동안, 다른 한편에선 공장과 발전소에서 해킹으로 인해 사이버 보안을 담당하는 부서는 빠르게 성장하였다. 다른 유형의 자격을 갖춘 다양한 직무가 개발되고 있다. 인공지능의 알고리즘을 계속 미세 조정하는 (물론 AI가 지원하는) 슈퍼 뇌 외에도, 구식 조사관처럼 사람들이 부주의로 열어 놓은 보안 틈새를 찾는 인력들도 있다. 작업장에 걸어둔 비밀번호 목록도 순진한 부주의 사례 가운데 하나이다. 최근에는 외부의 초음파 공격으로부터 음성 제어를 보호하는 연구팀이 있다. 지금까지 그것이 의도적인 방해 행위인지 아니면 서로 관련이 없는 장난인지는 확실하지 않지만, 최근 몇 달 동안 이런 종류의 사례가 국제적으로 증가하고 있어 이에 대한 대응 인력이 필요하다.

 

데이터 금광이 땅속에 있다.

이러한 공격이 생산 현장에서 인더스트리 4.0의 진정한 심장을 해칠 수 있다. 사이버 공격은 생산 현장 바닥에 수 미터 두께의 철근 콘크리트와 무수한 방화벽에 부딪힐 뿐이다. 수년 전에 빅 데이터라는 상상할 수 없는 양의 데이터가 있는 서버 룸이 여기에 숨겨져 있어, 지금까지의 모든 보고서를 사용할 수 있다. 이 데이터는 올바르게 조합하면 가동 중지가 발생하기 전에 기계에서 부품을 교체할 시기를 알려줄 뿐 아니라, 주문이 도달되기 전에 주문을 예상하고 생산 체인을 시작할 수 있다.

이것은 인공 신경망의 놀라운 속도와 동시에 인간 마음의 무한한 창의력이 결합함으로써 가능하다. 결국 우리는 유연하고 신속하게 생산할 수 있을 뿐만 아니라 자원을 보존하고 유해 물질의 배출을 피할 수 있다. 만약 10년 전에 이런 일이 일어날 것이라는 글을 썼다면, 사람들은 순진한 낙관론자로 비웃었을 것이다.

이 글의 배경

우리는 현재 거의 정신분열적인 현실에 놓여 있다. 기술이 이전과는 다른 방식으로 우리의 일상을 결정한다. 한편으로 독일에서는 기술에 대한 비관론이 대두되고 있다. 모든 혁신과 모든 새로운 제품에 대해 의구심을 갖는다. 데이터 복제, 해킹, 실직 등 머리에는 뭔가 부정적인 것들이 쌓여 있다. 한때는 인간의 삶을 개선하기 위해 기술을 신뢰할 때가 있었고 서구 사회를 기준으로 이러한 희망 사항이 현실이 되었다. 그렇다면 오늘날 기술 진보가 인류의 무덤이 아니라 더 나은 삶을 위한 선택이라고 생각하지 않는 것일까? 어쨌든 우리가 이미 사용할 수 있는 도구들은 수많은 잠재력을 제공한다. 이제 이 도구를 올바르게 사용하는 것이 무엇보다 중요이다.