본보고서는과학기술정보통신부의정보통신 방송연구개발사업의연구결과로과학기술정보통신부의공식의견과다를수있습니다. 본보고서의내용은연구진의개인견해이며, 본보고서와관련한의문사항또는수정 보완할필요가있는경우에는아래연락처로연락해주시기바랍니다. 소프트웨어정책연구소기술공학실진회승선임연구원 (

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1 ( 호 ) 스마트공장성공을위한소프트웨어의역할과과제 진회승

2 본보고서는과학기술정보통신부의정보통신 방송연구개발사업의연구결과로과학기술정보통신부의공식의견과다를수있습니다. 본보고서의내용은연구진의개인견해이며, 본보고서와관련한의문사항또는수정 보완할필요가있는경우에는아래연락처로연락해주시기바랍니다. 소프트웨어정책연구소기술공학실진회승선임연구원

3 ICT 발달로스마트공장이출현하여세계적으로확산되고있으며, 2017년에서 2022년까지연평균 9.3% 성장할것으로예상되는등시장성장도빠르다. 우리나라경제는제조업의존율이높으나, 인구고령화, 신흥개도국의추격, 성장동력의약화등의요인으로인해경쟁력이저하되고있다. 제조업경쟁력을강화하고제4차산업혁명을주도하기위해서스마트공장의성공적구축이필요하며, 이를위해서그기반이되는소프트웨어기술이제대로융합될수있어야한다. 그러나그동안스마트공장에대한소프트웨어기술관점의접근이미흡하였다. 이보고서는소프트웨어기술관점에서그간의현황을분석하고정책을점검함으로써정책방향을제시하고자한다. 스마트공장은 ABCi(AI, Big data, Cloud, IoT), CPS(Cyber Physical Systems) 등 ICT와제조기술이융합되어제조공정의통합을통해생산성향상과수익성증대를추구하는공장이다. 소프트웨어는스마트공장구축을위해필수요소이며, 소프트웨어에의해유연성, 지능성, 실시간성, 그리고연계성이구현되고, 신뢰성을보장받을수있다. 이보고서에서스마트공장관련국내외정책, 시장규모, 구축사례를정리하고, 스마트공장에적용되는기술을소프트웨어에중점을두어살펴보았다. 우리나라에서는스마트공장에서소프트웨어중요성에대한인식이미흡하고, 스마트공장관련기술력이부족하여중요기술을해외제품에의존하며, 기초소프트웨어기술수준미흡, 전문가부족등스마트공장에필요한소프트웨어기반이전반적으로매우취약한것으로파악되었다. 따라서우리나라스마트공장의성공을위해서는단순히제조업의공정자동화가아닌소프트웨어가주도하는새로운방식의공장을창출한다는근본적인인식의변화가필요하다. 이를위해서는 스마트공장을몇개만드냐 보다 스마트공장에필요한소프트웨어를어느수준까지확보 하느냐가중요하며,

4 소프트웨어가확보되면스마트화는매우빠르고효과적이며파급력있게진행될것이다. 이를위해서는스마트공장의기반인소프트웨어취약성을극복할수있는효과적정책이시급하다. 스마트공장성공을위한소프트웨어관련정책방향은종합적관점의우선순위하에서정책목표, 정책과제, 그리고추진체계를명확히하고, 전략적추진이필요하다. 정책목표는우리제조업의경쟁력을확보할수있도록최단기간내에국가적소프트웨어역량을최고수준으로제고하는데두어야한다. 이를위한핵심과제는소프트웨어기술개발, 개발인력육성, 소프트웨어업체경쟁력제고등이있다. 추진체계로는관련부처의협력적대응이기반이되어야하며, 국내제조업사정에맞게스마트공장구축을전략적으로추진하는것이필수적이며, 초기단계에서는독일과일본의민관협력방식을참조하되, 소프트웨어가중심이되는미국식민간주도방식으로발전하는것도필요하다.

5 With the development of ICT, smart factories are emerging and spreading around the world, and their market growth is fast, with CAGR of 9.3% from 2017 to Korea's economy is highly dependent on manufacturing, but its competitiveness is declining due to various factors. In order to strengthen the manufacturing competitiveness and to lead the fourth industrial revolution, the success of smart factories is necessary, and the underlying software technology must be well integrated. However the approach to smart factories from the viewpoint of software technology is insufficient. Therefore from the viewpoint of software technology, I analyze trends and policy to propose a policy direction. The Smart Factory is a factory that converges ICT such as ABCi(AI, Big data, Cloud, IoT) and CPS(Cyber Physical Systems) and manufacturing technologies to enhance productivity and profitability by integrating manufacturing processes. Software is an integral part of building a smart factory, and software allows flexibility, intelligence, real-time, connectivity, and reliability. I have summarized domestic and overseas policies, market size, and examples related to smart factories and have analyzed the technologies applied to smart factories from the viewpoint of software. In Korea, there is insufficient awareness of the importance of software in smart factories, and there is a lack of technology related to smart factories, lack of basic software technology, and lack of experts, It was identified as vulnerable. Therefore, in order to succeed in Korea's smart factory, it is necessary to change the basic perception that it is not simply a process automation of the manufacturing industry but a new type of factory that is led by software. To achieve this, it is important to acquire the necessary level of software related to a smart factory rather than to build a large number of smart factories. To this end, effective policies are needed to overcome software vulnerabilities.

6 Software policy direction for the success of smart factories should clarify policy objectives, policy tasks and implementation system under a priority of comprehensive viewpoint, and strategic implementation is necessary. The policy goal should be to raise the national software capacity to top class within the shortest period to secure competitiveness of our manufacturing industry. The key challenges for this are the development of software technology, the development of human resources, and the enhancement of software companies' competitiveness. It is essential to cooperate with the relevant ministries in the smart factory implementation system and to strategically promote the construction of smart factories according to the domestic manufacturing situation.

7 1. 연구배경 1 2. 스마트공장이란? 4 (1) 스마트공장의개념 4 (2) 스마트공장현황 8 3. 스마트공장의소프트웨어기술현황 13 (1) 스마트공장에적용되는주요소프트웨어기술 13 (2) 해외사례 우리나라의현황과문제점 19 (1) 스마트공장및소프트웨어기술현황 19 (2) 소프트웨어관점에서문제점 향후정책방향 27 (1) 그간의정책평가 27 (2) 정책방향 30

8 1. Introduction 1 2. What is the smart factory? 4 (1) Concept of the smart factory 4 (2) Current status of the smart factory 8 3. Software technical status of the smart factory 13 (1) Software technologies of the smart factory 13 (2) Overseas Cases Current Status and Problems in Korea 19 (1) Smart factory and software technology status 19 (2) Problems as seen from the viewpoint of software Future policy direction 27 (1) Assessment of Policy 27 (2) Policy direction 30

9 1. 연구배경 신기술이발달하면서제4차산업혁명의일어나고있으며, 스마트공장이출현하여세계적으로빠르게확산되고있음ㅇ사회, 경제적, 기술적변화동인으로발생한제4차산업혁명은첨단정보통신기술 (ICT) 이경제 사회전반에융합되어혁신적인변화가나타나는현상 1) 업무환경의변화 신흥시장에서중산층증가 노령화사회등의동인 으로사회가변화하며새로운형태의산업과일자리창출 등첨단 기술이중요한기술요 소로서작용ㅇ스마트공장시장은 2016년 1200억달러이며, 2017년에서 2022년까지연평균 9.3% 성장할것으로예상 3) 산업용로봇의사용증가 의진화 스마트자동화솔루션에대한수요 증가가스마트공장시장의성장을주도하는주요요인 사람의실수를줄이며생산성을높일수있는산업용로봇시장은세계스마트공장시장의최대점유율을차지할것으로예상 우리나라경제에서제조업의존율은다른나라에비교해상당히높으나, 여러가지요인으로인하여제조업경쟁력이저하하고있음 ㅇ한국은 GDP 대비제조업비중이여타주요국보다상대적으로높은편 4) 제조업비중 년 한국 미국 독일 일본 ㅇ인구고령화, 신흥개도국의추격, 성장동력약화등으로한국경제의성 장세둔화및제조업의부가가치율하락 5) 1) World Economic Forum( ), The Future of Jobs, Employment, Skills and Workforce Strategy for the Fourth Industrial Revolution pp6~8 2) IoT : Internet of Things, 사물인터넷 3) Markets and Markets( ), Smart Factory Market by Technology (DCS, PLC, MES, ERP, SCADA, PAM, HMI, PLM), Component (Sensors, Industrial Robots, Machine Vision Systems, Industrial 3D Printing), End-User Industry, and Region - Global Forecast to ) 산업기술리서치센터 ( ), 16 년국내외제조업생산특징분석및시사점 1

10 년대에비해 년에들어서면서일부산업을제외한대부분의 제조업의성장률둔화 년대중반이후제조업의부가가치율이지속해서하락하며 선진국은 물론중국과도부가가치율격차가지속 상단 직선미국, 점선독일, 파란점선일본 [ 최근한국제조업전반의성장세둔화 ] [ 주요국의제조업부가가치율비교 ] 한국 중국 제조업경쟁력을강화하고제4차산업혁명을주도하기위해서는스마트공장의성공이필요하며, 이를위해서는그기반이되는소프트웨어와제조기술이제대로융합되어야함ㅇ제4차산업혁명관련혁신기술들은제조업의생산성향상과원가절감에기여 제조기술과 등신기술이결합되면서 제조업체의생산성을높이는사례증가 * 자율주행굴착장비는생산성을 30 ~ 60% 까지증가시킬것으로기대함. 로봇에의해운영되는자동화된창고업은일반창고업보다네배많은주문량을처리가능함 6) 새로운기술들은불량률감소 에너지절감등으로비용절감효과 5) 산업연구원 ( ), 글로벌저성장시대, 한국산업의위기와해법 6) 포스코경영연구원 ( ), 4 차산업혁명의전개와확산, 산업용로봇과센서시장중심으로 2

11 ㅇ스마트공장의생산성개선, 불량률감소등의효과성은정부발표지표로확인가능 * 생산성개선 (23%), 불량률감소 ( 46%), 원가절감 ( 16%), 납기단축 ( 34.6%) 으로경쟁력향상 ( 스마트공장전환 1,861개사조사, 스마트공장추진단, 2016년 12월 ) ㅇ제조업의성장세둔화를극복하고, 경쟁력을높이기위해서는소프트웨어를이용한공장의효율화, 지능화를구현하는스마트공장의성공이필요 제조업의성장을위해서는소프트웨어를이용한제조업의서비스화를통해산업의확장이필요 * GE는엔진, 터빈등의제품과이와관련된모든유지관리서비스 ( 제품진단소프트웨어와분석솔루션을결합해기계와기계, 기계와사람, 기계와비즈니스운영을서로연결 ) 와컨설팅, 금융을통합한제품통합형서비스제공 제조업의부분적인 기술의적용으로도생산성이나비용절감 효과가있었으나 좀더효과적인경쟁력강화를위해서는소프트웨어주도적인스마트공장의고도화가필요 * 특히, 제4차산업혁명의주요기술중 CPS(Cyber Physical Systems) 7) 기술은디지털과물리세계의융합을통한물리세계의정밀제어기능으로여러제품에적용되어제품의생산성과안전성증가 제조업의현안해결방안으로제4차산업혁명기술을이용한스마트공장구축을소프트웨어관점에서분석하고정책방향을제시해야함ㅇ그동안스마트공장에대한접근은제조업적시각에서각산업이나기업의수요를반영하는시각에서접근하고있으며, 소프트웨어관점에서분석이나접근이미흡ㅇ소프트웨어기술관점에서그간의현황을분석하고정책을점검함으로써정책방향을제시 7) CPS : 우리가살아가는물리세계와센서, 엑츄에이터, 임베디드컴퓨팅시스템등으로구성된사이버세계와의융합하여안전하고신뢰성있게분산제어하는지능형시스템구축기술한국전자통신연구원 ( ), 가상 실공장연동을위한 CPS 기반스마트팩토리기술 3

12 2. 스마트공장이란? (1) 스마트공장의개념 ( 개념 ) 스마트공장은 ICT와제조기술이융합되어제조공정의통합을통해생산성향상과에너지절약, 그래서수익성증대를추구하는공장ㅇ ( 일반 ) 스마트공장구축은단순히공장자동화가아니라, 전제조공정을통합하는과정 스마트공장은원부자재생산 공급 생산운영 연구개발 유통 물류 폐기등제조전체과정에 를적용하여생산성 품질 고객만족도 등을향상시킬수있는공장 이후스마트공장은자동화된설비 생산 운영을통합하고고객과 소통하는공장으로비즈니스가치사슬전반에최적화를추구하는광의의스마트공장으로정의 스마트공장의특징은데이터에의한작업지시를수행하는능동성 변화된여건에따라스스로판단하는지능성 수집된데이터에의한 신뢰성 실시간처리수준의민첩성 유관시스템의연계성임 8) 한국전자통신연구원 ( ), 스마트공장국제및국내표준화동향 9) 딜로이트안진리뷰 (2016.), 스마트팩토리의성공적도입을위한고려사항 4

13 ㅇ ( 구조적관점 ) 스마트공장은 ABCi(AI, Big data, Cloud, IoT), CPS 등 ICT 와 제조업기술을융합하여공장내의장비, 부품들이연결및상호소통하는 생산체계 다양한센서 작동기 제어기 각종모바일장치로부터데 이터를수집하는 인프라계층은상위시스템과 서비스계층으로제어데이터를전달 지능형제어계층인 는 계층과 계층에서수집된데이터를 기반으로모형화와모의실험을통해최적의공정을실시간설계하고공 정을재구성하여 고객의다양한생산요구및시스템오류에대응 지능형관리계층인 계층은기존공정관리시스템인 를플랫폼서비스화하며 생산성향상 에너지절감 안전한생산환경을구현하고 다품종복 합생산이가능한유연한생산체계구축을제공 수직적으로는디지털트윈 인공지능 빅데이터 클라 우드및에지컴퓨팅 서비스를각계층에제공하게됨 ㅇ (SW 의효과 ) 소프트웨어는스마트공장구축을위해필수요소이며, 소프 트웨어에의해효율성이극대화됨 유연성 제조업은다품종유연생산으로요구사항이바뀌고있으며 소프트웨어의유연성에의해다품종생산을위한제조공정의변경이용이 * SDX(Software Defined Everything) 개념의도입으로산업네트워크, 공장제어 10) PLM : 제품의전생명주기를통해제품의관련된정보와프로세스를관리, SCM : 부품제공업자로부터생산자, 배포자, 고객에이르는물류의흐름을하나의가치사슬관점에서파악하고필요한정보가원활히흐르도록지원하는시스템, MES : 완성품이나올때까지공장의모든생산활동을데이터로기록하여관리하는시스템, ERP : 기업내생산, 물류, 재무, 회계, 영업, 구매, 재고등경영활동프로세스들을관리하여, 기업에서빠른의사결정을도와주는시스템 11) 물리세계와동일한쌍둥이 (Twin) 를사이버세계에제작. 물리시스템의실시간상태모니터링, 데이터분석, 3 차원모델을통한장비동작성파악및산업장비나자산의수명주기동안높은생산성도출을위한운용방안등을제시 12) 실시간성이필요한공장특성을반영하여최근에생산라인에근접한컴퓨팅자원을제공하는 Edge Computing 이요구됨 5

14 시스템및정보시스템들의구조및기능변경이쉬워짐 지능성 신뢰성 빅터이터처리기술과인공지능기술은스마트공장의 데이터에의한실시간오류검출과예지보전 기능을수행 * GE와지멘스 (Simens) 등은공장가상화즉디지털트윈을통해생산라인에서발생하는데이터를실시간가시화하여원격에서도공장의상황을명확히판단하고, 예지보전할수있는기술을개발중임 실시간성 실시간운영체계 실시간네트워크 시간동기화기술등은제조운영관련경보 조치 소요시간 정보공유등의실시간성을제 공하여스마트공장성능향상 연계성 소프트웨어는센서와각시스템에서생산하는데이터를수집 저장 가공 활용하여전제조공정의연계를가능케함 ( 시스템구조 ) 다양한산업공정에대해 ICT 를스마트공장에적용하기 위해표준화된모형 14) 은시스템관점의스마트공장개념적구조를설명 13) 기기의이상을그상태감시에의하여예측하고, 그정보에기인해서보수, 교체를계획ㆍ실시하는것 14) 정보통신단체표준 ( ), ICT 제조융합스마트팩토리참조모델 6

15 ㅇ 제조실행응용연동프레임워크 를바탕으로공장설계, 제조실행, 설비보전, 작업자안전등의스마트공장서비스제공 기존의공장자동화응용소프트웨어를통합하고스마트공장의효과를증대시키기위한응용소프트웨어가확대된계층ㅇ CPPS 플랫폼 은모형화와모의실험, 공장가상화를담당하며, 클라우드플랫폼 은정보의축적과협업, 빅데이터플랫폼 은수집및분석담당 기술은가상세계와전통제조업인사람 공정 설비와같은물리 세계와의융합을통한물리세계의정밀제어가능하게하여스마트공장의효과를증대하는중요요소ㅇ IIoT 공통플랫폼 은산업용통신네트워크및이기종다종프로토콜을지원하는산업용게이트웨이를통해스마트센서, 공정센서, 제어기, 로봇등과연동제공 기존의 중심의생산장비상태 관찰로부터 인프라의생산라인적용으로더욱정밀하고다양한상태정보의수집이가능해져 제품의오류나생산공정비효율성등을쉽게파악할수있게됨ㅇ가장하위계층은하드웨어디바이스로센서, 무선센서네트워크, 산업용로봇기술등으로구성 7

16 (2) 스마트공장현황 ( 정책 ) 선진주요국가는제조업의저성장및생산성하락문제의해결책으로 제 4 차산업혁명에따른제조업의진화형태인스마트공장정책을마련함 15) ㅇ ( 미국 ) 높은 IT 기술수준의장점을활용하여, 제조기업만아니라주요 IT 기업이컨소시엄에참여하여스마트공장주도권확보추진 제조혁신을통해국가경쟁력강화및일자리창출을위한첨단제조동반 프로그램발족 * 첨단제조동반은산 학및정부가협력하여신생기술확보를위한제조업투 자를늘리고, 제조업에대한오해를불식하여전문가를늘리며, 세금개혁등 의비즈니스환경조성정책을포함 16) 범국가차원의산 학 연 정협의체의성격을갖는비영리기관인연구개 발연합 발족 * 2020 년을기준으로제품사이클단축, 스마트제조전사적구현 비용절약, 자원효율성등항목에대한정량적 정성적평가항목과목표를제시 는 등연구기관과기업을포함한세계 개 이상의회원을모아산업인터넷에서주도권확보를목표로구조들 정의 표준화작업 사례공유등활동 ㅇ ( 독일 ) 제조업의주도권을이어가기위해 인더스트리 4.0 을발표하고 ICT 와 제조업의융합, 국가간표준화를통한스마트공장을추진했으며, 플랫폼 인더스트리 로실행력을강화 인더스트리 은독일정부에서발표한 기반스마트공장구축을 위한범국가차원의이니셔티브 계획 로임베디드시스템 생산기술과스마트생산프로세스를결합하여제조업과관련산업의 15) 융합정책연구센터 ( ), 4 차산업혁명과국내외스마트공장산업동향, p2 한국표준협회 ( ), 스마트공장글로벌추진동향과한국의표준화대응전략한국표준협회이상동 ( ), 스마트공장표준화세미나 / 스마트제도표준화전략 LG 경제연구원 ( ) 스마트팩토리삼국지 16) President's Council of Advisors on Science and Technology (PCAST, 2012.), Report to the President on capturing domestic advantage in advanced manufacturing 8

17 가치사슬및사업모형을획기적으로변화시키기위한시도 * 독일의글로벌대기업과 B2B 중심의중소기업들이자동차, 기계, 화학, 의약 산업등에서히든챔피언으로세계최고수준의위상을유지 그러나독일은인더스트리 의추진성과가 등스마트 공장과관련된기술표준마련등연구및이론중심으로실용성과 실행력부족하다고판단하고 년제조공정전략개선 데이터보 안 법 제도정비및교육을새로운과제로재설정하는 플랫폼인더 스트리 으로전환하고실질적인결과물도출을목표로함 ㅇ ( 중국 ) 혁신형고부가가치산업으로재편을위해 제조업 2025 를발표 (2015 년 5 월 ) 하고 30 년간 3 단계로나누어산업구조의고도화계획을수행 전산업의공동체질개선 정부간섭축소와투자자유화확대를통한 중국기업의해외진출확대를목표 제조업 는특허등혁신역량 품질 생산성등질적성과 제조업융합 친환경성장목표로차세대정보기술 고정밀수치제어및로봇 에너지절약및신에너지자동차 전력설비등 대산업성장추진 ㅇ ( 일본 ) 일본산업재흥플랜 (2013 년 ), 산업경쟁력강화법 (2014 년 ) 을발표하여 비교우위산업발굴, 새로운시장창출및인재육성추진 산업경쟁력강화법은과잉규제 과소투자 과다경쟁문제를해 결하려는조치로설비투자촉진 벤쳐투자추진 창업지원 중소기업 회생지원 규제해소등의내용포함 일본은일본재흥전략 에서제 차산업혁명대응본격화로독일 및미국에비교해늦은산업전략도출 일본은표준화 차세대생산체계창출보다는현장인력위주의생산성 개선 독자공정노하우중시 기존생산성제고방식의한계돌파를 위한보조수단으로활용하는전략추진 17) 산업통상자원부, KIAT( ), GT 심층분석보고서, 독일인더스트리 4.0- 스마트공장 9

18 ( 시장 ) 세계스마트공장시장은연평균 9.3% 의성장이예상되며, 아시아 태평양시장은가장큰시장이될것으로예상함 ㅇ스마트공장시장은디바이스, ICT, 수요산업으로구분 디바이스는센서 산업용로봇 프린터등을포함 는스마트공장서비스계층에사용되는분산제어 등을포함 가장높은비율로성장할것으로예상되는분야는실시간데이터 분석을통해기업의비즈니스데이터를중앙집중화하고다중작업 추적을가능하게하는 임 19) ㅇ아시아태평양은가장큰스마트공장시장이될것으로예상 년 자료에따르면아시아태평양이 년가장 높은시장비중 과연평균성장률 을기록할것으로예상 아시아태평양시장의성장률강세의요인은제조업부문의투자증 가및정부규제개선에따른투자증가 ㅇ스마트공장의국내시장규모는 2015 년 32.1 억달러에서 2020 년까지 54.7 억달러로연평균 10.9% 성장할전망 20) 년도 15년 16년 17년 18년 19년 20년 시장규모 ) Touch Screen 을적용하여사용자가현장 Line 에있는각종생산장비의작동상태를그래픽을통해한눈에볼수있도록하며, 필요시적절한조치를바로취할수있도록제공하는기능 19) Markets and Markets( ), Smart Factory Market by Technology (DCS, PLC, MES, ERP, SCADA, PAM, HMI, PLM), Component (Sensors, Industrial Robots, Machine Vision Systems, Industrial 3D Printing), End-User Industry, and Region - Global Forecast to ) 중소중견기업기술로드맵홈페이지, 중소기업청, 중소중견기업기술로드맵

19 ( 구축사례 ) 스마트공장은제조기술과모의실험, 디지털트윈 (Digital Twin), IIoT, 인공지능과같은소프트웨어기술을기반으로기계장비, 작업자, 데이터를연동시켜공장운영최적화, 비용절감, 제품신뢰성강화를목표로구축ㅇ제조경쟁력이 제품 생산에서개인화제품의설계와검증, 신속한배송, 지능적인사후관리및개인화마케팅으로이어지는 제조업의서비스화 로진화 플랫폼과생태계를구성하는소프트웨어경쟁력강화가제조혁신의핵심이되고있음 글로벌제조기업은대규모소프트웨어개발자채용 소프트웨어스타 트업에대한투자와인수합병을통해소프트웨어역량을강화하여소프트웨어기업으로변신을진행함ㅇ ( 지멘스암베르크공장 ) 생산설비, 제어시스템및산업용소프트웨어등을아우르는거의모든산업분야의제조및공정자동화생태계솔루션을기반으로공장의디지털화및자동화에사업역량을집중 시장에제품출하시간을줄이고 중요요소를효율화하여생산성을높임 * 공장에서매일실시간으로수집하는 5,000만건의정보를이용하여자동작업 (75% 자동화실현 ) 지시를통해, 99.5% 제품을 24시간이내출하 21) 다품종소량생산을위한설계부터생산 서비스에이르는디지털화로 제품생산의유연성을높임 * 1천종류제품을연간 1,200 만개생산가능하며, 세계최고수율 % 달성 22) ㅇ ( 로크웰오토메이션 23) ) 기업과기업을둘러싼모든공급망이하나로연결및융합되어, 새로운가치창출과비즈니스최적화가가능한 CSF (Connected Smart Factory, 연결형스마트공장 ) 를지향 21) Siemens(2017.), The Digital Enterprise EWA, Electronics Works Amberg 22) 관계부처합동 (2015.), 제조업혁신 3.0 전략실행대책 23) 로크웰오토메이션은미국위스콘신주밀워키에본사를두고있으며, 22,500 여명의직원이전세계 80 여개국에서근무하며, 산업자동화와정보솔루션제공 11

20 ㅇ ( 미쯔비시전기 ) 공장자동화시스템전문기업인미쯔비시전기는자사의기술을기반으로수직형스마트공장솔루션구축을위해국내외전문기업들과의협업체계를구축하여 e-f@ctory 아키텍처를진화시키고있음 사물인터넷관련인텔의전문개발솔루션과미쯔비시전기의 자동화기술을결합하여조기고장예측등을통해생산성향상 12

21 3. 스마트공장의소프트웨어기술현황 (1) 스마트공장에적용되는주요소프트웨어기술 스마트공장기술은제조업기술, 하드웨어, 소프트웨어등의요소기술 등의융합기술이고, 소프트웨어는효율화, 지능화를구현하는기반기술 ㅇ스마트공장 ICT 요소는스마트공장시스템모형에따라디바이스, 플랫폼, 응용소프트웨어등이존재 하드웨어디바이스로스마트센서 센서모듈과게이트웨어를연결 하는무선센서네트워크 산업용로봇기술등이필요 플랫폼은스마트공장하위디바이스에서입수한정보를스마트공장 서비스에제공하고 서비스에서나온데이터를가지고하드웨어디바 이스를제어하도록제공하는시스템 으로 기술 요소필요 응용소프트웨어는기존 등의시스템 인공지능 빅데이터등의신기술과제조기술이융합된유연자율생산시스템 기반생산시스템등으로소프트웨어기술이기반기술로작용 ㅇ스마트공장기술요소중 IoT, CPS 는스마트공장효율화를실행하는매개체로, 소프트웨어는최적화, 지능화를위한중요한역할을담당 기술은공장내 외부관리자원을연결하고제조및서비스를최적 화하기위한기술이며 소프트웨어를이용하여 계층에데이터제공 기술중저전력네트워킹 임베이드운영체계 센서데이터최 적화기술등이핵심기술 로운영체계는소프트웨어기술이며 저 전력화 데이터최적화등은소프트웨어로구현하는추세 기술요소는센서등의디바이스 가상세계의만들어진데이터의 연결및데이터관리 분석및실제시스템의제어기술이며 대규모 24) 제조업에서의다양한정보를감지할수있는센싱소자와신호처리가결합하여데이터처리자동보정, 자가진단의사결정기능을수행하는소형경량다기능센서 25) 박종만 ( ), 중소기업스마트공장기술동향과이슈, The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, Vol.40 No.12, IoT 는센서, 프로세서, 통신능력을가진지능자산, 데이터통신구조, 데이터분석및응용, 의사결정으로구성 13

22 지원을위해서는다양한디바이스지원 무결성 실시간성 고성 능대역폭등의지원을위한소프트웨어플랫폼필요 기술중미래예측 협동및합의의도파악 머신러닝등지능적 기술은모두소프트웨어기술 를위한기본소프트웨어기술은병렬 분산 실시간컴퓨팅 미들웨어 플랫폼 소프트웨어설계및테스트 운영체계기술등 ㅇ스마트공장은안전, 보안, 전자파적합성, 고가용성, 무선통신공존, 위험관리지원이필요 28) 한데, 이또한소프트웨어는기반기술로써작용 사람 환경 소중한자산을심각한손상으로부터보호하는기능안전을 만족하기위한안전기술 등의응용소프트웨어와임베디드시스템을포함한 스마트공장소프트웨어의외부로부터침해를방지하는보안기술 서버 네트워크 플랫폼 응용소프트웨어등의시스템이중단없이 지속적으로정상운영이가능한고가용성기술 스마트공장에서비교적활발하게적용되고있는소프트웨어기술은시뮬레이션, 디지털트윈, IoT 플랫폼등이있으며상품화되고있음ㅇ ( 시뮬레이션 SW) 제품의설계에만적용되던시뮬레이션소프트웨어가제품생산, 공장운영, 유통, 물류등공장운영전반에걸쳐이용되어의사결정지원ㅇ ( 디지털트윈 ) 디지털트윈을이용하여데이터기반의사결정을하고, 실제공장시스템에실시간으로자동적용ㅇ (IoT 플랫폼 ) 데이터수집을위한표준화된 IoT 플랫폼연구 개발이비교적활발함 26) 박종만 ( ), 중소기업스마트공장기술동향과이슈, The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, Vol.40 No.12 27) acatech( ), Integrated research agenda Cyber physical systems, CPS 기술은센서융합, 패턴인식의물리적감지, 인공지능등으로미래예측가능한자동화기술, 인공지능을통한협동및합의, 의도파악과인간모형화를통한인간과기계의상호작용, 머신러닝기술 28) KSA 한국표준협회 ( ), 스마트공장제도화연구 14

23 (2) 해외사례 ( 시뮬레이션 SW) 단위기계장치의설계및검증을위한도구에서단위시스템을포함한전체공장의공정을통합검증하고최적화하기위한도구로진화한소프트웨어ㅇ기존설계위주의모의실험도구를제공하던회사가제조자산을가상으로정의하고제조계획, 운영등의모의실험수행이가능한도구제공 다쏘시스템사 정확한가상생산시스템을운영하여실시간생산활동추적 일정변경수행 유지관리작업일정등을모의실험기 반으로처리 ㅇ 3D 기반의협업설계와형상기반모형화를위한모의실험도구제공 사 기반의 및서비스관리솔루션을보유하고있으며 공학분야의수치해석기반솔루션제공 사 건축 엔지니어링 건설 제도등다양한분야의소프트웨어를제공하며 기반솔루션 솔루션보유 29) 다쏘시스템은 1981 년엔지니어 15 명이다쏘항공에서독립해만든 3D 기술플랫폼전문프랑스업체 30) 컴퓨터에기억되어있는설계정보를그래픽디스플레이장치로추출하여화면을보면서설계하는것 15

24 ( 디지털트윈 ) CPS 개념의하나로물리적사물과시스템의상태를실시간적으 로반영하고이들을제어하는동적소프트웨어모형인디지털쌍둥이구현 ㅇ실세계로부터수집한데이터를기반으로실세계를모의실험하고, 대응된 물리시스템의변화에즉각적으로대응하고동작을최적화 데이터수집및분석을위해서는모형화 패턴인식 학습 빅데이터 클라우드 센서 네트워크 등의기술과이를통합하는플랫폼이필요 생산하는모든산업기계의프로필을구축하고기계에대한공 학적모형을획득중이며 의 상에서실행되는 만 개의디지털트윈을개발 년말 * 항공부분의경우디지털트윈모형에서얻은운항데이터를 GE90 엔진에실제 적용한결과, 고객기업은불필요한수백만달러의서비스정비비용을절감. 철도부문의경우 GE 의에볼루션기관차에디지털트윈모형을적용해연료 소모와온실가스배출의최소화를달성 지멘스 디지털트윈을생산공정최적화에활용하여생산라인상에서제조기계와작업자배치위치에따른생산성변화를실험하고 이를고려해최적의운영환경을구축 ㅇ고수준의정밀도를갖는디지털트윈모형에는부족하나공장내부의동작을 시연하여검증이가능한소프트웨어 31) GE 사의산업 IoT 플랫폼 16

25 사 실제물리적장치를가상 모형으로구성하여예상동작을 검증하고 다른제조기계들과의통합한대규모제조라인구축을지원 * icad사는제어시스템대형개발사인후지쯔와의협력을통해사업을추진중 ㅇ (IIoT 플랫폼 ) 생산현장의실시간정보에기반을둔스마트공장의상태판 단을위해다양한산업장비와시스템을연계할수있는플랫폼 단체플랫폼설명 OPC Foundation OMG OneM2M OPC UA DDS OneM2M 데이터수집및제어를위한산업장비및시스템과의통신에중점을두고있으며, 다양한운영체제나프로그래밍언어에종속적이지않고, 많은오픈소스가개발되어쉽게활용할수있는 IIoT 플랫폼데이터중심통신미들웨어로국방무기체계등고신뢰성과실시간성이동시에요구되는시스템에적합하고, 최근미국에서산업 IoT 분야에적극적으로활용중임에너지, 교통, 국방, 공공서비스등산업별로종속적이고폐쇄적으로운영되는응용서비스인프라환경을통합한사물인터넷공동서비스플랫폼개발을위해발족한사실상표준화단체및표준규격 32) 모형화기능, 3 차원검증, 설계지원, 17

26 ㅇ센서로부터 IoT 플랫폼을통해수집되는수많은데이터를수집하는 IoT 클라우드 데이터를빅데이터처리하거나 인공지능학습을통해공장에서일어 나는수많은일들을개발자나관리자가실시간으로쉽게이해할수있도록지원 사의세계최초의산업 클라우드플랫폼으로 내에서사용자는최적화된산업인터넷응용을개발하고운영 지멘스사의산업 플랫폼으로 기계나플랜트등 다양한제조환경에서도지멘스외타사의시스템들과도쉽고빠르게연결되고안전한데이터저장을지원하며 빅데이터분석알고리즘을통해산업현장의설비와공정을최적화 18

27 4. 우리나라의현황과문제점 (1) 스마트공장및소프트웨어기술현황 ( 정책 ) 한국은민관공동스마트공장보급 확산정책을적극적으로추진 하고있으며, 스마트공장수준별단계를정의하고, 기업역량에따라지원 ㅇ제조업패러다임변화에따른전략 제조업혁신 3.0 전략 발표 (2014 년 6 월 ) 융합으로융합신산업을창출하여새로운부가가치를만들고 우리제조업만의경쟁우위를확보해나갈계획 공장의모든생산과정을지능화 최적화하여 년까지 만개공장 의스마트화추진 민관공동의 스마트공장추진단 을구성하여중소 중견기업제조현 장의스마트화를기업역량에따라맞춤형으로지원 스마트센서 프린팅 에너지절감 사물인터넷 빅데이터 클라우드 홀로그램등 대스마트제조기술에대한 년간 년 의기술개발방향제시 ㅇ산자부 스마트제조혁신비전 2025 발표 (2017 년 4 월 ) 신기술이연결되어신제품과서비스가빠르게창출되는제 차산업 혁명이가속화됨에따라 급변하는수요에신속히대응하기위해서는 스마트공장구축을통한맞춤형유연생산체제로전환이필수 선도모형스마트공장구축 지원 창의융합형인재양성등 정책시행 년까지스마트공장 만개보급 확산및스마트공장고도화촉진 ㅇ정부는스마트공장을 IT 기술활용정도및역량에따라 4 단계로구분 33) 하여스마트공장수준향상을위해지원 기초 일부공정자동화 중간 기반생산관리 중간 기 반실시간통합제어 고도화 기반맞춤형유연생산으로구분 33) 스마트공장추진단 ( ), 스마트공장사업소개 19

28 단계자동화공장운영 고도화 중간수준 2 중간수준 1 기초수준 ICT 미적용 제어자동화및디지털식별이결합된 IoT 이용자동화 설비제어자동화 설비로부터실시간데이터수집바코드, RFID를이용하여기초적물류정보수집수준 엑셀활용정도 CPS, IoT, 빅데이터를이용한자가진단과제어능력을갖춘지능형생산실시간의사결정및설비직접제어설비로부터집계된실적중심의공장운영분석공정물류중심의실적관리수준시스템을갖추고있지못한상태 ( 기업현황 ) IoT, CPS 기반의고도화된단계보다는, IT 시스템을일부도 입하여생산성향상과효율성을추구하는단계이며, 전체공장의스마트 공장보급률도낮음 ㅇ대다수중소기업은 일부공정자동화 이하이며, 기존제조공장들은 중소기업이많아기술과자본이부족하여고도화에어려움이있음 스마트공장은기초수준이대부분이며 고도화된공장으로구축된사례는없음 * 스마트공장구축중소 중견기업총 2800 개사의스마트화수준 : 기초수준 79.1%, 중간 1 수준 19.2%, 중간 2 수준 1.7% (2016 년말기준 ), 산업통상자원 부 2017 년 2 월 3 일보도자료 자동차 를제외하고 대부분업종에서보급률은 수준 구분 자동차 전자부품 화학 섬유 금속 전체 보급율 중소기업이경쟁력강화를위해스마트공장도입이필요하다고했으나 투자자금이부족 * 중소제조업체 67% 가스마트공장도입필요하며, 중소기업의 83.3% 가스마트공장도입시투자자금부담우려 (2016년, 중기중앙회 ) 20

29 ㅇ스마트공장보급사업에참여한기업들을대상으로스마트공장시스템활용에대해분석하면기업의생산활동과직접관련이있는생산및자원부문의정보화구축수준이상대적으로높음 * MES가 53.8% 로가장많이활용되고있었고, 다음으로 ERP 53.1%, 홈페이지 47.5% 등의순서 ( 구축사례 ) 일부대기업을중심으로구축되고있으나대기업의기술력이아직중소기업에지원되고있지않으며, 정부에서는중소기업을대상으로대표스마트공장구축을지원ㅇ ( 포스코 ) 최적의제어를가능하게하는생산환경을구현하여, 무장애생산체계를실현하고품질결함요인을사전에파악해불량을최소화 센서를적용해제조현장의데이터를수집하고빅데이터로분석 예측함은물론 를통한자가학습구현 ㅇ ( 동양피스톤 ) 산업통상자원부지정대표스마트공장으로선정되었으며, 기존의자동화된피스톤생산라인을보다지능화 자동차엔진의핵심부품인피스톤을생산하며 세계시장점유율은 대로 위 국내 위기업 으로스마트공장 중간 에서 중간 사이 34) 한국정밀공학회지 ( ), 스마트공장구축을위한현장실태및요구사항분석 35) 뉴시스 ( ), 뿌 21

30 수준구현 스마트공장자동화율 87% 구현 ) 모듈형유연생산라인 인공지능 빅데이터의유기적결합을 통해다품종유연생산이가능한자동화라인구축 로봇을통한자동주물이송및주입의주조공정 공정물류자동화 자동검사의가공공정 정밀품질유지의조립공정구현 실제환경과가상환경에서수집된정보는빅데이터분석을거쳐품질검사및공정효율성을예측하여지능형제어구현 * M&S(Modeling & Simulation) 기반의오류발생에대한예지보전시스템구축및전공정의디지털화를추진 리기업의변신. 스마트팩토리동양시스톤을가다 22

31 ( 소프트웨어기술 ) 국내는소수의회사가기초적이고단순한공정모형화 및시뮬레이션, 산업용 IoT 플랫폼, 산업용 IoT 클라우드플랫폼을제공함 국내스마트공장관련소프트웨어기술 분류회사제품설명대규모디지털공장의생성및동작모의실험, 이지로보틱스 DMWorks 생산라인의공법모의실험, 로보틱스모의실험등을수행하는통합솔루션을제공생산설비를가상공간에모형화, 가상공장구성 PLC 을기반으로생산라인을가동하는 PLC 제어프로모의실험과유디엠텍 Studio 그램검증및시운전과라인의안정화시간을시뮬레이션줄여주는솔루션을제공실제생산현장의가상공장화공정모의실험소프트웨어로, 생산현장의문제점을파악하여개선점에쎄테크놀로지 S-Prodis 도출및검증기능을통해신규공장구축, 기존 IIoT 플랫폼 IIoT 클라우드 한국전자통신연구원 전자부품연구원 삼성 EDDS Mobius ARTIK 공장의확장및생산효율극대화에활용가능 OMG DDS 표준을준수하며, 22종의다양한 QoS (Quality of Service) 를제공하는 CPS 연동미들웨어전자부품연구원이개발한 OneM2M 표준을준수하는 IoT 표준플랫폼으로현재 OneM2M R2 로업그레이드되어전세계 700개이상의대학및기업들이활용중임삼성전자가개발한범용 IoT 프레임워크로, 센서급디바이스로부터게이트웨이급디바이스까지다양한디바이스를지원하고, 각디바이스에서수집된정보를보안이보장되는채널로전송하는데이터공유플랫폼 23

32 (2) 소프트웨어관점에서문제점 ( 인식부족 ) 스마트공장구축필요성이확산되고있으나, 고도화된공장의소프트웨어역할에대한인식은부족함ㅇ스마트공장구축이경쟁력향상을위해필수라고생각하는중소 중견기업비율이꾸준히증가 * 필요성인식 : ( ) 57% ( ) 77% ( ) 91.9%, 산업통상자원부 2017년 2월 3일보도자료ㅇ지금까지스마트공장연구자료나동향자료는단일소프트웨어제품위주의연구나적용사례가많음 소프트웨어는 등시스템으로부품정도로인식 고도화된스마트공장을구현하기위해필요한 플랫폼 디지털 트윈 인공지능등에대한연구는미약 ( 스마트공장소프트웨어투자부족 ) 스마트공장관련기술력이부족하여제품개발에대한투자보다는, 해외소프트웨어제품을대부분사용하여스마트공장구축을진행중ㅇ국내외사례에서살펴보았듯이주요스마트공장소프트웨어제품은해외제품이기술적으로우월한경쟁우위 스마트공장응용소프트웨어기술력부족으로해외소프트웨어사용 * 국내생산 SW 수준 ( 글로벌기업 =100) : (PLM) 20, (CAD) 20, (MES) 70, (SRM/SCM) 90, 관계부처합동 ( ), 제조업혁신 3.0 전략실행대책 해외스마트공장관련선진기업은스마트공장을구축한경험을기반으로제품을패키지화하고상용화하여 스마트공장고도화단계인제품유연생산을위한기능을제공 스마트공장시범사업기준 국내공급기술은중저가장비 부품중심이며 고부가가치분야및설계 솔루션분야는대부분해외의존 36) 김선재 ( ), 4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점, 한국과학기술기획평가원 24

33 국내스마트공장시범사업공급기술점유율 (2014 년 ) 국가 점유율 (%) 적용분야 일본 59.1 핵심제어모듈 한국 34.1 기타부품 미국 4.6 센서, 영상카메라 기타 2.1 전원부품등 ㅇ국내스마트공장소프트웨어제품은일부기능만을제공하며, 국내소프트웨어 SI(System Integration) 업체는해외제품을이용한스마트공장 SI 진행 시뮬레이션소프트웨어의경우일부공정만제공하며 스마트공장의목표인원부자재생산 공급 생산운영 연구개발 유통 물류 폐기등 제조전체과정을지원하지못함 해외제품을이용한스마트공장 SI 는다단계식하청 기술력과전문성 축적의어려움 수익악화와글로벌경쟁력약화 등현재소프트웨어 의문제를그대로답습할위험이있음 ( 고도화준비부족 ) 기초, 중간수준의스마트공장중심으로구축이진행되고있으며, 고도화된스마트공장구축에대한준비가부족ㅇ스마트공장의수준단계별로진행할때, 각단계의연계성고려미약 스마트공장구축이 등공정관리시스템구축 으로오인되기쉬움 * PLM, SCM, MES, ERP 등이스마트공장추진단의스마트공장보급, 확산사업의지원분야 공장효율화를위한 등공정관리시스템 구축시각시스템에데이터에대한통합활용에관한개념부족ㅇ스마트공장고도화단계인제품유연생산을위한기능을제공하는국내플랫폼서비스화미흡 * 국내 CPS 시장은연평균 32.8% 의성장으로 2020년약 17.1조원규모로성장할 37) KT 경제경영연구소 ( ), 한국소프트웨어산업의현황및제언 25

34 것으로예상되나, 기술개발현황은대부분초기단계 38) ㅇ일부대기업에서구축되고있는스마트공장플랫폼도패키지화된사례를 찾아보기어려움 기초소프트웨어기술력부족 일반적인소프트웨어산업의문제점인 기초소프트웨어기술수준미흡과인력부족문제는스마트공장구축에도걸림돌ㅇ고도화된스마트공장구축을위해필요한기초소프트웨어기술수준미흡 다품종소량생산을위해유연한공정을구축하는데필요한병렬 분산처리기술 미들웨어 플랫폼구축기술등소프트웨어기초기술과 기술수준미약 * 기술수준비교 ( 미국 =100) : ( 시스템 SW) 75.9, ( 미들웨어 ) 76.9, 정보통신기술진흥센터, 2016년 ICT기술수준조사보고서 시스템을관측하고 미래상태를예측하는인공지능 빅데이터기술 수준미약 * 기술수준비교 ( 미국 =100) : (CPS) 74.5, (IoT)81.5, ( 빅데이터 )76.7, 관계부처합동 ( ), 제조업혁신 3.0 전략실행대책ㅇ제4차산업혁명을준비하기위한소프트웨어전문가부족 스마트공장구축에필요한소프트웨어아키텍처및소프트웨어플랫폼구축전문가는부족 소프트웨어와타산업을융합을위한전문가양성은해결되지않은문제 * 중소기업엔스마트공장구축과운영, 유지보수에필요한전문인력이턱없이부족하다., 스마트공장중소기업대표, 2017년 4월 3일자매경 38) 한국생산성본부 (2016.), 미래스마트공장방향제시및스마트제조산업발전방안연구 26

35 5. 향후정책방향 (1) 그간의정책평가 각부처는정부조직을구성하여스마트공장구축을위해적극적으로대 응했으나, 실행시부처간적극적협의가미흡 ㅇ스마트공장구축을위한정부전략및실행대책은관계부처합동으로 발표되었으나, 부처간유기적인협조가미흡 제조업혁신 전략 은 년부터산자부중심으로진행되었으며 기본방향에 융합을통한융합신산업창출이포함되어있으나 추진체계에는스마트공장추진단이외다른부처와의연계미흡 년발표된실행대책은관계부처합동으로 대추진방향 대 세부추진과제가발표되었으나 각부처의협력적실행이부족 ㅇ스마트공장구축을위한교육이나, 구축후고용변화에대한구체적인실 행방안부족 고용부나교육부의 대스마트제조기술전문인력양성 해외전문인력 유치체계강화등의실천계획이있으나 스마트공장구축에따른인력 고용구조변화에따른대책은부재 스마트공장구축을위한구체적인소프트웨어역할과효과에대한이해부족 ㅇ그간의스마트공장구축정책은제조업중심의정책으로소프트웨어관점부족 스마트공장구축목표및계획에소프트웨어적관점이필요 * 스마트제조혁신비젼 2025 의목표는스마트공장 3 만개구축이목표이며, 소프트웨어관점의종합적인기술개발계획은보이지않음 스마트공장성과발표및홍보에도소프트웨어적관점이필요 ㅇ소프트웨어의기술향상은자료에서나타나지않음 등응용소프트웨어는 년과 년정부발표자료에서기술수준동일 39) 제조업혁신 3.0 전략실행대책, 스마트제조혁신비젼 2025 에서동일 27

36 소프트웨어기술개발보다는스마트공장구축시개별제품의적용에주력함으로써, 스마트공장경쟁력강화의가장큰요인인소프트웨어의유연성, 지능성, 실시간성등을제대로발휘하기어려움ㅇ표준플랫폼에연동가능한국산패키지모형개발 활용을제안하고있으나개별시스템이어느정도유연하게연동가능한지에대한고려가선행되어야함 스마트공장수준별로패키지모형을구성하여제안 * 사례로, 중간 2 이상의경우, MES, CPS, APS, ERP, PLC, Sensor 사용권장, 산자부 ( ), 스마트제조혁신비전 2025 스마트공장아키텍처의기반부분인 에서데이터를연동하고 분석하고 의사결정하는소프트웨어역할을수행하기위한구축방안이구체적이지않음ㅇ스마트공장구축을위한기본적인소프트웨어기술개발에대한정책은미흡 정부가제시한스마트공장구축을위한 대기술중빅데이터 클라우드 등에서소프트웨어는중요한기술요소이나 기초소프 트웨어기술 에대한고려가필요 * 고도화된스마트공장구축을위한병렬, 분산처리기술, 미들웨어, 플랫폼구축기술등 스마트공장관련체계적인기술로드맵부재ㅇ국내에서는전체적인기술로드맵을정하고연구개발을지원하기보다는단일분야기술에연구투자 스마트공장을명시적으로제시하여추진하는연구개발사업이진행되나각사업이나 다른연구와의연계성미흡 요소기술 에비해제조전주기운용솔루션에대한 투자는 저조한수준 40) 김선재 ( ), 4 차산업혁명대응을위한스마트공장 R&D 현황및시사점, 한국과학기술기획평가원 28

37 부처명 세부사업명 2016년예산 ( 백만원 ) 산업통상자원부 센서산업고도화전문기술개발사업 9,078 산업통상자원부 로봇산업핵심기술개발사업 72,193 산업통상자원부 스마트공장고도화기술개발 9,945 산업통상자원부 산업기술융합기반구축 ( 스마트제조혁신 ) 75,481 산업통상자원부 기계산업핵심기술개발 ( 제조생산시스템 ) 1,000 과학기술정보통신부 사물인터넷융합기술개발 8,030 과학기술정보통신부 ICT산업융합보안솔루션개발 2,850 과학기술정보통신부 USN산업융합원천기술개발 1,497 합계 180,000 결론적으로스마트공장의성공을위해서는정책인식의근본적변화필요ㅇ지금은제조공장을스마트화하기위해서 IT 기술을일부활용하는 제조공장의스마트화 가추진되고있으나, 앞으로는소프트웨어가중심이되어제조업자체의혁신을달성할수있는 소프트웨어의장치화 로의발상전환필요ㅇ이런관점에서는 스마트공장을몇개만드냐 보다 스마트공장에필요한소프트웨어를어느수준까지확보 하느냐가중요하며, 소프트웨어가확보되면스마트화는매우빠르고효과적이며파급력있게진행될것임ㅇ이를위해서는스마트공장의기반인소프트웨어취약성을극복할수있는효과적정책이시급함 29

38 (2) 정책방향 스마트공장성공을위한소프트웨어관련정책방향은종합적관점의 우선순위하에서정책목표, 정책과제, 추진체계를명확히하고, 전략적 추진필요 정책목표는중국등과의제조업경쟁력이 3년내외인것을고려하여우리제조업경쟁력을확보할수있도록최단기간내에국가적소프트웨어역량을선진국수준으로제고하는데두어야함 * 중국과의제조업경쟁력격차 3.3년 (2015년산업연구원 ) 핵심정책과제는소프트웨어기술개발, 개발인력육성, 소프트웨어업체기술경쟁력제고로정부와기업의적극적인투자필요ㅇ관련부처합동으로스마트공장기술개발을위한로드맵마련및기술개발 국가차원의소프트웨어기반기술확보를위한로드맵을작성하고 우리나라가경쟁력있는분야의차세대기술에투자 이를위해소프트웨어기술 제조기술등에대한수요조사및기술 현황조사 * 국내소프트웨어기술경쟁력은세계최고수준대비 79.2% 로운영체계 (2.7 년 ), 인공지능 (2.2년), DBMS(2.1년 ) 등스마트공장에필요로하는소프트웨어기술격차가있는것으로파악 30

39 스마트공장에중요하고필요한소프트웨어기술을망라하여 각기술 에대한상세한현황파악이필요 예를들면 운영체제중스마트공장에중요한실시간운영체제 미들웨어중 플랫폼기술 상세한기술수준현황파악에따른기술개발로드맵작성 스마트공장소프트웨어의특징인유연성, 지능성등을현장에효율적 으로접목할수있는기술력확보하고현장에적용후에는패키지화하 여유사공장에재사용 ㅇ관련소프트웨어개발인력육성 제조업인력의스마트공장시스템개발을위한요구사항도출 시험 및운영인력으로활용 소프트웨어개발인력의제조업인력의요구사항도출 시험등도메 인지식적용을위한의사소통역량강화와제조업에대한교육 ㅇ국내 SI 업체등 ICT 업체의기술경쟁력획기적제고 외산제품만이용하여수행하던 를탈피하여스마트공장구축경 험을이용한국산패키지개발및활용 제조기술과융합을통한실질적인스마트공장구축기술개발 추진체계는과기정통부, 산자부, 중소벤처기업부등관계부처협력적대응ㅇ스마트공장은전부처협력적정책으로제조기술과소프트웨어기술이융합되어야성공적인스마트공장구축이가능 스마트공장기술로드맵은과기정통부 산자부등관련부처합동으 로결정 소프트웨어기술개발은과기정통부중심으로개발하여 제조업기술 개발은산자부등관련부처 산자부와중소벤처기업부는현장에응용 소프트웨어기술과제조기술을융합할수있는전문가양성을위한교육부와고용노동부의지원도필요 31

40 스마트공장구축후고용변화에대한고용노동부와교육부의대책마련ㅇ기술개발과스마트공장구축지원을위한예산, 세제지원등의기획재정부지원도같이이루어져야함ㅇ신기술적용을위한법제도및규제개선을위한각부처의협력이필요 국내제조업사정에맞게전략적으로추진ㅇ단기적으로는제조업비중이높고우리와여건이유사한일본 독일식방식추진 공장의프로세스개선에따른생산성향상에중점을두되 민관협력 방식으로중소기업 특히제조업경쟁력제고가요구되거나스마트공장효과가큰부분에투자 중점지원대상은소프트웨어기술개발및산업별표준모형개발등기술부분중심으로적용 독일의경우정부는표준화 데이터보안 교육등에주력 다품종유연생산을위한제조기술과 기술을융합하여제조프로세 스변경ㅇ장기적으로는소프트웨어회사가중심이되어스마트공장을혁신시키는방향으로전환되어야함 제조업공장에소프트웨어를접목하는단계가아닌소프트웨어를장치화하는소프트웨어주도단계로의진화 기술을중심으로제조업의서비스화를위한원자재구매 공장 유통 물류등의전공정을통합관리 민간주도로의전환을위해서는정부는기술개발 초기시장형성및 인력수급등생태계형성 32

41 [ 참조 ] ㅇ유럽, 미국등기술선진국가에서는연구개발에국가차원의투자진행 선진국가에서는장기적으로계획을세워 에대한연구가이루어짐 * 유럽의경우 Framework Programme 7 ARTEMIS 를통하여 Embedded / Cyber-Physical Systems(2014~2020) 에대한연구투자가활발히진행 41) * 미국의대통령과학기술자문위원회의보고서 (2007 년, 2010 년 ) 에서는 CPS 가국 가경쟁력강화를위한최우선연구과제로선정되었으며, 2009 년부터 National Science Foundation 을통한대규모연구지원을시작 유럽 프로젝트의경우중요기술 각기술을구성하는요소 설계및아키텍쳐 연결 툴 산업도메인과의긴밀한관계를중요 시하여연구를추진 41) artemis 홈페이지 33

42 [ 참고문헌 ] 1. 국내문헌 딜로이트안진리뷰 (2016.), 스마트팩토리의성공적도입을위한고려사항미래창조과학부 (2017.), 제품서비스개발을위한 IoT와 onem2m의이해박종만 ( ), 중소기업스마트공장기술동향과이슈, The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, Vol.40 No.12 산업연구원 ( ), 글로벌저성장시대, 한국산업의위기와해법산업통상자원부 ( ), 미래스마트공장방향제시및스마트제조산업발전방안연구산업통상자원부, KIAT( ), GT 심층분석보고서, 독일인더스트리 4.0-스마트공장산업통상자원부 ( ), 스마트제조혁신비젼 2025 스마트공장추진단 ( ), 스마트공장사업소개울산과학기술원 ( ), 스마트팩토리연관된생산제조기술동향융합정책연구센터 ( ), 4차산업혁명과국내외스마트공장산업동향정보통신단체표준 ( ), ICT 제조융합스마트팩토리참조모델정보통신기술진흥센터 ( ), 2016년 ICT기술수준조사보고서포스코경영연구원 ( ), 4차산업혁명의전개와확산, 산업용로봇과센서시장중심으로한국전자통신연구원 ( ), 스마트공장국제및국내표준화동향한국전자통신연구원 ( ), 가상 실공장연동을위한 CPS 기반스마트팩토리기술한국정밀공학회지 ( ), 스마트공장구축을위한현장실태및요구사항분석한국표준협회 ( ), 스마트공장글로벌추진동향과한국의표준화대응전략한국표준협회이상동 ( ), 스마트공장표준화세미나 / 스마트제도표준화전략 KISTEP( ), 제 4차산업혁명시대, 미래사회변화에대한전략적대응방안모색 KT경제경영연구소 ( ), 한국소프트웨어산업의현황및제언 KSA한국표준협회 ( ), 스마트공장제도화연구 LG경제연구원 ( ) 스마트팩토리삼국지 2. 국외문헌 Acatech( ), Integrated research agenda Cyber physical systems Markets and Markets( ), Smart Factory Market by Technology (DCS, PLC, MES, ERP, SCADA, PAM, HMI, PLM), Component (Sensors, Industrial Robots, Machine Vision Systems, Industrial 3D Printing), End-User Industry, and Region - Global Forecast to

43 President's Council of Advisors on Science and Technology (PCAST, 2012), Report to the President on capturing domestic advantage in advanced manufacturing Siemens(2017.), The Digital Enterprise EWA, Electronics Works Amberg World Economic Forum( ), The Future of Jobs, Employment, Skills and Workforce Strategy for the Fourth Industrial Revolution pp6~8 3. 기타 ( 신문기사등 ) 뉴시스 ( ), 뿌리기업의변신. 스마트팩토리동양시스톤을가다중소중견기업기술로드맵홈페이지, 중소기업청, 중소중견기업기술로드맵 artemis 홈페이지 35

44 주의 1. 이보고서는소프트웨어정책연구소에서수행한연구보고서입니다. 2. 이보고서의내용을발표할때에는반드시소프트웨어정책연구소에서수행한 연구결과임을밝혀야합니다. [ 소프트웨어정책연구소 ] 에의해작성된 [SPRI 보고서 ] 는공공저작물자유이용허락표시기준제 4 유형 ( 출처표시 - 상업적이용금지 - 변경금지 ) 에따라이용할수있습니다. ( 출처를밝히면자유로운이용이가능하지만, 영리목적으로이용할수없고, 변경없이그대로이용해야합니다.)