클라우드 통한 방대한 데이터 수집·관리, 실시간 제어·대응
생산공정 최적화, 협업·연결 등, “컴퓨팅 역량 미흡 中企도 실행 가능”
[애플경제 이윤순 기자] 스마트팩토리는 디지털 시대의 가장 보편적인 변화 가운데 하나로 꼽힌다. 최근엔 특히 클라우드를 기반으로 사물인터넷(IoT), 로봇공학, 빅데이터, 인공지능 등을 결합, 공정의 효율성을 극대화하는 추세다.
스마트팩토리, "기능적 스마트화 이상의 의미"
엄격한 범주에서 스마트팩토리는 기능적 스마트화를 뛰어넘는 의미를 지니고 있다. 그런 점에서 특히 클라우드는 스마트팩토리의 필수적 요건이다. 클라우드를 기반으로 한 제조 환경 전반을 최적화함으로써 AI를 핵심으로 한 IT기술의 결정체로 자리매김하고 있다.
이는 단순한 자동화된 공장을 넘어선 범주의 총체적인 개념이다. 즉 ▲데이터 저장과 분석, ▲AI 기반의 스마트화, ▲컴퓨팅 자원의 최적화 ▲협업 기반의 자동화 등이 스마트팩토리의 성패를 가를 요소라고 할 수 있다.
우선 이는 공정과정에서 발생하는 작업 조건과 변수 등 방대한 데이터를 클라우드에 저장한다. 이를 통해 빅데이터를 구축하고, 클라우드를 기반으로 필요한 정보를 실시간으로 분석, 추출, 활용하는 점에서 전통적인 제조공정은 물론, 기왕의 레거기 자동화의 차원을 뛰어넘는다.
또한 AI를 적극 활용하는 것도 필수적이다. 특히 컴퓨팅과 AI 역량이 미흡한 중소기업들은 클라우드를 기반으로 한 AI 서비스를 활용하여 예지 보전, 품질 예측 등 고급 분석을 수행할 수 있다.
이를 통해 비용도 크게 줄일 수 있다. 자체 구축의 부담없이 퍼블릭 클라우드를 통해 고도의 컴퓨팅 자원을 손쉽게 활용할 수 있게 된다. 자체 공정의 수요에 맞게 이를 적절하게 조절하거나 유연하게 확장하거나 축소할 수 있어 더욱 효율적이다.
또한 클라우드를 통해 다양한 부서나 공정별 작업자들이 실시간으로 협업하며 생산성을 한층 높일 수 있다.
스마트팩토리 도입으로 기대되는 변화
또 다른 전문가들이 꼽는 스마트팩토리의 변수도 이와 유사하다. 특히 클라우드와 접목된 스마트팩토리로 변화될 요소로 ▲데이터 수집과 관리, ▲실시간 제어와 대응능력 강화 ▲생산공정 최적화, 그리고 이를 통한 ▲협업 효과와 연결성 강화 등이 대표적이다.
정채상 ‘인이지 연구소’ 기술 책임자는 최근 한국지능정보원을 통해 공개한 자료를 통해 이런 분류를 토대로 좀더 구체화한 내용을 소개하기도 했다.
이에 따르면 데이터 저장, 수집, 관리가 첫 번째 특징이다. 즉, “데이터를 어떻게 다루는가가 스마트팩토리의 핵심”이란 얘기다. 데이터를 실시간으로 수집하고, 통합 관리하는 것이 스마트팩토리의 기본적인 요소다. 생산 설비나, 작업자, 원자재, 제품 등 공장과 공정의 모든 요소에서 발생하는 데이터를 신뢰성 있게 수집하고 통합하는 체계가 필수적이다.
이를 위해 “산업용 IoT 센서, 스마트 디바이스, 통신 네트워크 등의 인프라가 체계적으로 구축되어야 한다”면서 “이렇게 수집된 데이터는 표준화된 형태로 저장되고 관리되어야 한다.”는 것이다. 이런 과정을 수집된 데이터를 다시 정제하고 처리하는 기술이 필수적이다. 특히 “그런 과정에서 철저한 보안 체계를 갖추는 것도 중요하다.”는 주문이다.
전체 공정을 실시간으로 감시, 관찰하고 예측, 분석하는 것도 클라우드 기반 스마트팩토리의 장점이자 필수적 기능이다. 이는 단순히 데이터를 수집하는 데 그쳐선 안 된다는 얘기다. 수집된 데이터를 바탕으로 실시간에 걸쳐 공정 구석구석을 모니터링하고 예측, 분석해야 한다. “이를 통해 공정 중 발생할 수 있는 문제를 조기에 감지하고, 장비의 이상 상태나 품질 결함을 예측하여 신속히 대응할 수 있다”는 설명이다.
또한 이는 공정의 지속가능성을 위해서도 중요하다. 즉 관찰과 분석 결과를 통해 ‘의미 있는 인사이트’를 도출하고, 이를 활용해 있을 수 있는 변수를 예측하고, 그에 대응한 방법론이나 기술적 방안을 마련할 수 있다. 특히 이를 위해선 ‘빅데이터 분석 기술’과 AI 기술을 접목할 필요가 있다는 주문이다. 그 결과 설비 고장이나, 품질, 그리고 수요를 예측할 수 있으며, 이를 통한 선제적인 의사결정이 가능해진다.
“유기적 연동된 MES, SCADA도 필수”
특히 이런 제어 내지 모니터링 기술을 기반으로 생산 공정을 최적화할 수 있다는게 클라우드 기반 스마트팩토리의 최대 장점이라고 할 수 있다. 즉 수집된 데이터를 바탕으로 생산 현장의 상황을 실시간으로 파악할 수 있다. 덕분에 문제가 발생했을 때 신속하게 대응할 수 있다.
앞서 정채상 기술책임자는 이 경우 “불필요한 다운타임을 줄이고, 생산성을 향상시키기 위해 특화된 제조 실행 시스템이 구축되어야 한다”며 유기적으로 연동된 MES(Manufacturing Execution System)나 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 등의 방식을 예로 들었다. 이들은 “유연하고 적응력 있는 생산 체계를 통해 공정 효율성을 높이는 시스템”이란 설명이다. 공정 최적화를 통해 고객 요구 사항에 맞춘 대량 맞춤형 생산과 같은 새로운 제조 패러다임을 가능하게 한다. 또한 AI와 머신러닝 기술을 활용, 다양한 생산 공정 최적화를 이룰 수 있다.
특히 클라우드 기반 스마트팩토리의 가장 큰 장점 중 하나는 작업자 간, 혹은 기게와 작업자, 그리고 공정 전체를 유기적으로 묶는 협업과 연결성을 기할 수 있다는 점이다. 애초 스마트팩토리의 특징이자 장점은 연결성이다. 공정과 작업장 전체의 다양한 장비와 시스템이 마치 살아움직이며 서로 소통하듯, 원활히 통신할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해 유기적으로 연동된 데이터를 바탕으로 전사적 자원 관리(ERP) 시스템이나, 공급망 관리(SCM) 시스템 등이 작동할 수 있다. 즉 “이를 모두 통합하고, 전반적인 운영 효율을 높이며, 부서 간 협업을 강화한다”는 설명이다.
이처럼 클라우드 기반의 스마트팩토리를 구현함으로써 불량률을 획기적으로 줄이고, 에너지 효율화를 기하며, 생산 원가를 절감하는 등 다양한 효과를 얻을 수 있다. 나아가선 ‘다품종소량생산’과 같은 유연한 제조 환경에도 효과적으로 대응할 수 있다는 설명이다.