인더스트리 4.0 이미 시작되었다.

독일 산업협회와 인더스트리 4.0 플랫폼에 인더스트리 4.0이 진척되지 않고 있다는 비판이 쏟아졌다. 하지만 드러나지는 않았지만 많은 제조기업들이 진척이 보이고 있다. 독립적으로 그리고 자율 생산 라인이나 포괄적인 자동화 공장이 생기고 있다.

슈테파니 미헬

이론적으로나 학문적으로 그리고 정치적으로 인더스트리 4.0에 대한 논의가 모두 완결된 것이 아니다. 2011년에 하노버 박람회에서 인더스트리 4.0 개념이 언급된 이후, 수 많은 연구 프로젝트가 진행되었고, 기술 네트워크 “it’s OWL“은 탑 클러스터로 지정되었고, 모델 공장이 생겼으며, 산업 협회인 Bitkom(독일연방 정보기술 미디어협회), VDMA(독일 기계설비 공업협회) 그리고 ZVEI(독일 전자 산업협회)에 의해 설립된 인더스트리 4.0 플랫폼이 일을 시작하였다. 이제 5년이라는 시간이 지나갔다. 

스캐너를 통해 판독된 코드는 자동화 생산 중에 제품을 어떻게 조립할 지를 개별화(로트 크기 1)에 이르기까지 기계에 설명한다. 개별적인 사용 설명서도 제공한다
스캐너를 통해 판독된 코드는 자동화 생산 중에 제품을 어떻게 조립할 지를 개별화에 이르기까지 기계에 설명한다. 개별적인 사용 설명서도 제공한다

그런 가운데, 미국의 산업 인터넷 컨소시움 IIC(Industrial Internet Consortium)가 등장하였고, 독일 협회들을 앞서간다는 사실이다. 독일의 큰 제조업체들이 인더스트리 4.0을 실현하는데 크게 열의를 보이지 않은 사이 미국의 대응에 대해서 독일 중소기업들은 늦잠 자느라 인더스트리 4.0을 놓치고 있고, 미래에 투자하기를 두려워한다는 비난을 받았고, 인더스트리 4.0 플랫폼이 비판을 받아야 한다는 인식도 대두되었다. 

하지만 자동차 산업을 제외하면, 이러한 변화는 대기업에서도 서서히 이루어지고 있다. 아무 것도 변하는 것이 없다고 생각하는 사람은 디지털 변혁 시대에 산업의 표면만 보는 것이기 때문이다. 물론 모든 분야, 모든 지역 그리고 모든 기업들이 같은 속도로 발전하는 것은 아니다. 많은 기업들이 경쟁에 의해 추진력을 얻고, 다른 기업들은 높은 투자비 때문에 휘청거리기도 한다. 그러나 일부에서는 광범위한 자동화 생산을 어떻게 독립적으로 실현했는지, 구성품이 “DNA“를 지니고 기계와 통신하는지를 보여주는 사례들이 이미 많이 나타나고 있다. 

제조업은 이미 75%까지 인더스트리 4.0이 진행되었다

Siemens는 암베르크의 전자장치 공장을 기업의 플래그쉽(대표 모델)으로 내세우고 있다. 이 공장은 많은 기업이 10년 후 어떤 모습으로 생산이 이루어질 수 있는지를 선행하고 있다. 암베르크 공장에서는 PLC (programmable logic controller)를 제조하는데, 제조 현장은 이미 상당히 자동화가 진행되었다. 작업의 75%를 기계와 컴퓨터가 독립적으로 담당하고, 나머지 25%는 사람이 맡고 있다. 제조 공정 시작은 사람이 실장되지 않은 회로 기판을 출발 부품으로 생산 라인에 투입한다. 그 다음 모든 것이 기계로 제어되어 돌아가고, 컨트롤이 스스로 제조를 제어한다. 다음과 같은 모습으로 이루어진다. 즉 프린터가 회로 기판 위에 땜납 페이스트를 도포하면 실장 헤드가 저항이나 마이크로 칩을 실장한다. 다음 카메라가 납땜된 구성품의 위치를 점검하고, X선 시스템이 납땜 연결 부위의 품질을 점검한다. 회로 기판이 정상이면, 하우징에 조립된 후 뉘른베르크의 납품 센터로 운송된다. 각 제품은 생산 기계와 통신하기 위해 사용되는, 회로 기판 위의 개별 바코드를 통해 추적이 가능하다. 제조 중에 제품들은 어느 것을 얼마만큼 공급해야 하는지 그 우선 순위를 상호 간에 정한다. 생산 공정 중에 스캐너가 납땜 온도, 실장 데이터 또는 시험 결과와 같은 제품 정보를 수집한다. 이러한 정보는 모두 생산을 처음부터 끝까지 파악하고 제어하는 생산 관리 시스템 MES(Manufacturing Execution System)으로 흘러 들어간다. 또한 PLC 개발에 대한 최신 데이터는 CAD 시스템과 PLM 시스템으로부터 제조 공정에 제공된다. 이렇게 제조함으로써 Siemens는 고장률을 최소화할 수 있다. 제품의 99.99885 %는 고장이 없다.

대량 생산 중 개별적으로 구성된 제품

모든 부품은 바코드나 RFID 칩을 통해 식별하고 추적할 수 있다. 따라서 생산 스테이션도 제품을 어떻게 조립해야 할지 인식한다
모든 부품은 바코드나 RFID 칩을 통해 식별하고 추적할 수 있다. 따라서 생산 스테이션도 제품을 어떻게 조립해야 할지 인식한다

전자 소자의 생산은 인더스트리 4.0이라는 접근법을 실현하기 위해 예정되어 있는 것처럼 보인다. 덴마크 그래스텐에 위치하는 Danfoss Power Electronics의 주파수 변환기의 생산이 매우 유사하게 진행되고 있다. 이 스마트 팩토리는 VLT의 메인 공장이고 대량 생산 중에 개별적으로 구성된 제품을 공급한다. 이는 생산 시스템이 직접 주문 시스템과 연결되어 있기 때문에 가능하다. 주문이 시스템에 들어오는 즉시, 시스템은 명확한 코드와 관련 부품 목록을 생성하고 생산을 즉각 실시할 수 있다. 이 코드는 포장 스테이션에 이를 때까지 스캐너를 통해 자동으로 판독하거나 또는 직원이 각 포인트에서 판독할 수 있다. 이런 방식으로 두 시간 안에 고객별 맞춤 주파수 변환기를 생산한다. 이 주파수 변환기는 최종 테스트를 거쳐 개별 인쇄한 매뉴얼과 함께 24시간 안에 배송할 수 있다.

Bosch Rexroth도 홈부르크 / 자르 공장에서 새로운 조립 라인을 이용하여 인더스트리 4.0 아이디어를 실질적으로 어떻게 실현할 수 있는지 보여준다. 이 공장에서는 언제든 변화 가능한 조립 라인 상에서 단 하나의 가치 흐름으로 200개가 넘는 다양한 유압 밸브를 조립한다. 특이한 점은 조립 라인의 스마트 스테이션이 공구 캐리어의 RFID 칩을 통해 준비된 제품을 어떻게 조립할 것인지 그리고 어떤 작업 단계가 필요한지를 인식한다. 각 스테이션은 태그를 읽고 디스플레이를 통해 처리해야 할 변형에 대해 작업자에게 해당되는 작업 지시를 보여준다. “유연한 대량 생산의 조건 하에서 라인이 사람, 기계 그리고 제품을 네트워크로 연결합니다. 이를 이용하여 우리는 배치 크기 1에 이르기까지 수 많은 개별 제품들을 경제적으로 제조할 수 있습니다.“ (프랑크 헤스, Rexroth 홈부르크 공장장).

Bosch Rexroth는 라인을 계획하고 실현할 때 우선적으로 자체 제품과 솔루션을 사용하였다. 생산 정보 시스템 Active-Cockpit이 지속적으로 생산 데이터를 모아 필터링하고 시각화한다. 이와 함께 작업자들과 결정자는 필요한 솔루션 공정을 빨리 착수할 수 있도록 통신 플랫폼을 사용한다. Bosch Rexroth는 자체 지능을 갖는 열린 자동화 솔루션을 사용한다. 이러한 통일되고 경제적인 제조 시설은 이미 현저한 생산성 증대로 이어졌다.

암부르크 공장은 생산 자동화의 예시 퍼레이드로 간주된다. 그 곳은 제품과 기계가 통신하고, 모든 공정이 IT 최적화되어 제어되기 때문이다.
암부르크 공장은 생산 자동화의 예시 퍼레이드로 간주된다. 그 곳은 제품과 기계가 통신하고, 모든 공정이 IT 최적화되어 제어되기 때문이다.

중앙 컨트롤 스테이션이 분산된 제조 컨트롤을 대체한다

대기업만 자동화 생산을 이용하는 것이 아니다. 혁신적인 중소기업들도 이미 인더스트리 4.0 비전의 일부를 실현하고 있다. 자동차 부품업체인 MSR Technologies는 이러한 변화를 실현하느냐 하지 않느냐에 있어 회사 크기는 상관 없다는 점을 보여준다. 이 업체는 전체 생산을 새로 조직하기 위해 2009년에 생산 시설을 재구성하였다. 이전에는 분산된 제조 컨트롤을 사용하였으나, 오늘날은 모든 기계와 시스템의 데이터가 MES 시스템이 있는 컨트롤 스테이션으로 모인다. 장애가 실시간으로 감지되고, 작업 주문이 연속적으로 업데이트된다. 기계 부하를 최적화하고, 재료와 에너지 낭비가 최소화되어 자원을 아끼고 비용을 절감한다. 지속적인 데이터 추출과 평가로 인해 에너지 절감률만 해도 약 10%에 이른다. MSR Technologies는 3개월의 파일럿 실행 단계에서 이미 생산성을 3% 높일 수 있었다. 설비 변경 후 결과는 분명했다. 생산 설비를 완전히 새롭게 투명하게 그리고 효율적으로 조직한 후, 이 업체는 모든 시스템의 작동 시간이 25% 증가하였다. MSR Technologies의 공장 관리는 최신 관리 기법을 사용하기 때문에 성공적이기도 하다. “직원들이 초기부터 그리고 집중적으로 이 프로젝트에 참여한 것이 성공 비결이었습니다.“ (로버트 슈퇴어 대표) 직원들은 달성된 가치 창출에 대하여 인건비 명목으로 인센티브를 받게 되었다.

80명의 직원으로 이루어진 오스트리아의 임베디드 리눅스 솔루션을 개발하고 제조하는 Ginzinger Electronic Systems은 회사가 급격하게 성장하자 변화의 필요성을 느끼게 되었다. 공정을 새로 정의해야 했고, 새로운 ERP 시스템이 필요했다. “전통적인 표준 제품으로는 안되겠더군요. 훨씬 공정 중심적이고 웹을 기반으로 하지만, 데이터는 회사 외부로 유출되지 않는 시스템이 필요했습니다.“ (허버트 긴징어, 회사 대표) 허버트 긴징어는 대형 ERP 시스템을 설치하려다, 모든 공정을 분석해보자는 동기를 제공한 Eagle Peak를 만났다. 허버트 긴징어는 회사의 전체 프로세스에서 바람직한 투명성과 모든 영역의 데이터 네트워킹이 아직 실현되어 있지 않다는 점을 비판적 시각을 통해 알게 되었다. 분명한 에너지 잠재력이 있고, 기계는 통합되지 않았으며, 피스 별로 품질 보증이 이루어지지 않았다. 이에 모든 공정을 점검하고 모델과 함께 저장하였다. 이를 통해 전체 작업 방식을 변경하였다. 이제는 결함과 애로점이 자동으로 파악되고, 구매해야 할 부품을 목록으로 적어두지 않아도 된다. 모든 것이 훨씬 유연해졌다. 이제는 모든 부품이 자신의 “DNA“를 가지게 되었고, 이를 이용하여 자율적으로 제조 공정 내에서 안내된다. 오류가 있으면, 구성품이 스스로 “수리“로 간다. “우리는 5년 전부터 소프트웨어 중심적으로 돌아가지만, 확실히 더 투명해졌습니다.“ 허버트 긴징어는 100% 투명성과 자신의 회사 내부에서 재료 추적을 내세우면서, 어떤 어셈블리가 어느 정도의 오류율을 가지며, 얼마나 자주 재 작업되어야 하는지도 알고 있다. 이러한 시스템을 도입한 그 해에 동일한 인력 수 대비 산출량을 10%을 높이고 사이클 시간을 현저히 낮출 수 있었다.

이러한 사례는 이미 존재하는 자동화 생산 라인의 매우 작은 일부분만을 제공한다. 이러한 면은 회사 자신에게도 당연히 발전인 경우가 많다. 지속적으로 증대하는 비용 압력에 대응하고, 유연하게 반응할 수 있으며, 그렇게 하여 독일 또는 유럽 내 생산을 보장할 수 있다.

이곳에서는 스마트 팩토리가 이미 현실되고 있다. Bosch Rexroth는 네트워크화된 조립 라인에서 수 많은 개별화 제품들을 로트 크기 1까지 경제적으로 제조한다.
이곳에서는 스마트 팩토리가 이미 현실되고 있다. Bosch Rexroth는 네트워크화된 조립 라인에서 수 많은 개별화 제품들을 로트 크기 1까지 경제적으로 제조한다.