사진자료 : LG CNS 제 15 회 SPRi 포럼
1 Why Industry 4.0?
Why Industry 4.0? 2/44 Customized Products 다양화되고개인화되는소비자욕구 빨라지는제품출시주기 / 짧아지는 Product Lifecycle Robotics, Virtual Reality 노동자들의근로환경개선 유연하고효율성높은생산체계 안전한친환경공장 사물인터넷, 무선통신 3D 프린팅등개인화생산 가상 증강현실기술 Energy-Efficient Urban Factory Internet of Things 3D Printing 제조업을둘러싼환경은빠르게변화하고있음
Why Industry 4.0? 3/44 The U.S has the chance, right now, to beat other countries in the race for the next wave of high-tech manufacturing jobs. - 2014 년국정기조연설, 오바마미국대통령 미국은수많은스타트업과애플과같은혁신기업을통해아이디어를배출하지만, 정작상업화는해외에서이루어져수익과일자리를창출한다. - MIT Taskforce on Innovation and Production AMP (Advanced Manufacturing Partnership) 운영 - 유수기업 CEO 와대학기관장으로구성국가로드맵설계, 협력. 2013 년 2.0 돌입 12 차 5 개년계획 7 개전략사업분야에서해외의존도줄이고기술리더십추구 High-End Equipment Manufacturing and New-Generation Information Technology 2010 년 IoT 컨퍼런스개최하며 IoT Center 개관, CPS 연구포함 1.17 억불펀딩 FP7 內 Internet of Things in Manufacturing Industry 가장큰비중 900 억유로 Horizon 2020 800 억유로가운데상당비중 Industrial Leadership 에투자 Artemis tech platform Mfg. & Production Automation and CPS 각국은일자리창출, 경제성장의원천인제조업재조명
Why Industry 4.0? 4/44 제조업을어떻게자국에유치할것인가? 저가생산국과어떻게경쟁할것인가? 현재의기술리더십은어떻게보존할것인가? 인구고령화, 고임금문제, 노동의고도화는어떻게이룰것인가? 높은기술력 전통적제조강국 Breakthrough Embedded System 강자 IT 기술융합 독일의 High Tech Strategy 2020 고객가치향상 마켓리더십확보 기술 / 제조업주도 제조업자국유치 고령화 / 고임금대응 독일은인더스트리 4.0 을통해제조업주도권을유지하고자함
Why Industry 4.0? 5/44 10 Action Plans Key elements of high tech strategy 10 대 Action Plan 가운데인더스트리 4.0 을편성하고집중육성
2 What is Industry 4.0?
What is Industry 4.0? 7/44 1969 년최초의 PLC* (Modicon 084) 사이버물리시스템기반 (Cyber-Physical System) 유연하고효율적인생산체계 1870 년신시네티도축장최초컨베이어벨트 전자기술과 IT 통한자동화진화 1784 년최초의기계식방직기 컨베이어벨트 전기동력에의한대량생산체계 복잡성 수력및증기기관 기계식생산설비 18 세기말 20 세기 1970 년대 오늘날 시간 독일은인더스트리 4.0 을통해새로운미래제조업패러다임제시 * PLC Programmable Logic Controller 자료 : DFKI ( 독일인공지능연구소 ), 2011
What is Industry 4.0? 8/44 외부환경과의통신 : 신호체계, 교통정보, 이웃차량, 날씨정보, 사고정보등 Smart Material Smart Product 사이버물리시스템 : 센서, 서비스와의통신통해정보수집, 의사결정하고구동계, 조향계제어 부착센서와의통신 카메라, 레이다, 레이저센서, 위치센서, 온도센서등 가상세계의서비스와물리적세계를연결하는매개체 자료 : DFKI ( 독일인공지능연구소 ), 2011
What is Industry 4.0? 9/44 인더스트리 3.0 RFID 서비스내용 중앙제어기 서비스내용 자율제어기 기계 소재 중앙제어기 소재 기계 가장큰변화는서비스로직의역전 (Reversed Service Logic) 자료 : DFKI ( 독일인공지능연구소 ), 2011
What is Industry 4.0? 10/44 인더스트리 3.0 소재 / 부품 + 시맨틱메모리 * 중앙제어기 무겁고경직 가볍고유연 일관공정 모듈공정 소품종대량생산 순차 고정설비중앙 집중제어 가변 유연설비자율 분산제어 다품종대량생산 Mass Production 유선통신실시간위치파악불가 무선통신실시간위치추적 Mass Customization 인더스트리 4.0 은가볍고유연한생산체계구축이핵심 * 시맨틱메모리 : RFID 등에제품의이동경로등이벤트를기록해저장할수있는메모리
What is Industry 4.0? 11/44 생산자 소비자 유럽, 향후 15 년간 1,870 조원투자소요 독일 Acatech 추산 Roland Berger 추정 2030년유럽총 GDP의제조업비중 20% 유지목표 2013년현재 15% 개인화된물품에대한소비자 프리미엄지불의사, Stratasys 조사 생산효율 +30% 소비자가치 +15~20% 스크랩, 재고제로화 에너지효율극대화 설계 -, 생산시간단축 Mass Customization 개념도입 주문 물품인수시간단축 신속한시장요구대응 생산공정의효율화와소비자가치제고, 두가지효과를동시추구
3 What will change?
What will change? 13/44 나이키 ID http://www.nike.com/us/en_us/c/nikeid Chocomize http://www.chocomize.com/ Batch Size 1 시대, Time-to-Market 의진화
What will change? 14/44 가볍고유연한소재로제작 사람이이동할수있고, 다치지않는소재 각종센서부착으로노동자탐지 노동자와충돌하지않도록멈추거나반응 자율제어시스템이식, 가변적생산서비스 스스로생산서비스판단 제공, 인간과협업 인간에더욱가까워지는생산기기 자료 : 로봇인지연구실, 빌레펠트대학
What will change? 15/44 인터넷, CPS 지식익힌숙련기술자필요, 가상현실교육 서비스시대 자료 : FESTO, SAP
What will change? 16/44 다양한모델의생산, 변동성높은생산설비에 3D 프린팅통해비용절감, 생산성제고 빠르고간편한프로토타이핑통해 사전조립성검증, 성능시험등 부품 3D 프린팅생산, 블레이드파손보수 3D 프린팅을통한변동성대응, Trial & Error 감축 자료 : Stratasys, GM, Fraunhofer ILT
What will change? 17/44 Control Operation Monitoring 3D 레이아웃검증, 제어 공정설계 가상현실, 엔지니어링소프트웨어를이용한사전검증 *TIA: Totally Integrated Automation 자료 : Siemens TIA Portal
What will change? 18/44 위치, 온도, 보안등센서및모니터링 개인을위한드론택배, 주문예측시스템 택배물류중요성증대, 스마트물류시스템 자료 : DHL, Amazon
What will change? 19/44 오염배출 소음줄이고, 안전하고, 친근한생산설비 지역공헌 : 생산과정잔열지역난방 저소음 깔끔한이미지 친환경도심형공장통한근로자및주민만족도향상 자료 : Wittenstein
4 What shall we do?
What shall we do? 21/44 Technology Enablers 실현기술 Future Mfg. Characteristics 미래제조업의요구사항 Robotics 3D Printing VR/AR Open Platform Smart People Flexible Safe & Secure Big Data Analytics Machine Learning Semantic Memory IoT Distributed Control Systems MEMS Smart Machines Smart Process Eco-friendly Fast & Economic Seamless Service-Oriented 똑똑한사람 기계 프로세스 * 시맨틱메모리 : RFID 등에제품의이동경로등이벤트를기록해저장할수있는메모리
What shall we do? 22/44 Smart Process : Smart Process? : Connect!! Open Platform
What shall we do? 23/44 Smart Process : AUTOSAR * Software Open Platform BMW Bosch Continental Daimler-Chrysler Volkswagen 2012 년독일 Core Members 현재 Ford, GM, Toyota, PSA 등글로벌 150 여개사참여 Release 4.1.3 까지배포 AUTOSAR 오픈소프트웨어플랫폼 *AUTomotive Open System ARchitecture
What shall we do? 24/44 Smart Process : Smart Factory Kaiserslautern 연구기관 해외기업 대학 자료 : SmartFactory Kaiserslautern, 2014
What shall we do? 25/44 Smart Process : LEGO 블럭과같은유연한공정운영 (Open Platform) Infrastructure Backbone : 표준아키텍쳐, 데이터포맷, 통신언어, 스마트메모리제공 Task A Task B Task C Task D Hot-Swap 공정흐름 Plug&Produce 자료 : SmartFactory Kaiserslautern, 2014 참고 POSRI 재구성
What shall we do? 26/44 Smart Process : 지멘스의디지털팩토리솔루션 (Lifecycle Management) 공정설계 PLM 디지털팩토리 자동화설계 TIA TIP 제품설계 생산관리 < 공장레이아웃 3D 프린팅검증 > < 제어계통, 레이아웃, 시뮬레이션통합검증 > Control Operation 공정 4M 정보 공정계획 레이아웃, 물류설계 자동화시뮬레이션 작업자시뮬레이션 Monitoring 비용계산 / 분석 품질관리 MES Interface 디지털작업지시서 자료 : Siemens Digital Factory Solution
What shall we do? 27/44 Smart Machines : Smart Machines? 미래생산체계의모습? 개미의집단지성 ( 분산자율의사결정 ) ME<WE
What shall we do? 28/44 Smart Machines : SemProM * ( 스마트메모리 ) 프로젝트 산업용 CPS 의핵심요소 SemProM: - SML 기반 Web Server - TCP Protocol ( 초고속바이너리통신 ) SemProM 장착한이동팔렛트 *SemProM: Semantic Product Memory 자료 : DFKI ( 독일인공지능연구소 ), 2011
What shall we do? 29/44 Smart Machines : Smart Sensor Network Technip 지능형유연파이프 광섬유이용수온측정 DTS(Distributed Temperature Sensor) 이트론스마트미터 시스코와공동개발 호주칼굴리시 10% 수자원손실방지 캐나다 BC 향후 20 년 16 억불절감 볼트센서 자료 : Industry Working Group RobIN 4.0, Sheet Metal 가공에대한센서네트워크이용연구자료, Darmstadt 공과대학테크닙, 이트론
What shall we do? 30/44 Smart Machines : Machine Learning Forecasting 에너지수요, 판매수요 Classifying 위험진단, 신용평가 Imputing Missing Data 자동추천기능 ( 넷플릭스 ) 스마트카트 BMW, Tesla 자율주행차구글 Ranking 개인화검색 ( 구글검색 ) Detecting Anomalies 부정 / 불량감지, 외부인 / 자원침투 자율수행로봇벡스터로봇 머신비전피닉스콘택트 Summarizing 정보정리가능 (News Zeitgeist Decision Making 인공지능, 로보틱스, 컴파일러튜닝, 트레이딩 자료 : 언론자료종합
What shall we do? 31/44 Smart Machines : Big Data Analytics 폭스바겐예지정비 고장예지시스템으로 60 시간전고장예측사전대응 IBM Watson Jeopardy 에서인간상대우승 기업용베타버전공개소프트웨어개발방식변혁예고 브룸그란드암치료 태국브룸그란드병원암환자정보분석으로치료대안제시 랩솔 SA 유전개발 유전지역예측시스템으로개발비용최소화경제적개발경로제시 자료 : IBM Watson, 언론자료종합
What shall we do? 32/44 Smart Machines : Distributed Control System 2 사이버물리생산시스템상의소재 / 반제품이고객주문에의해생성된모든생산정보를저장 (RFID 등 ) 50 에가능 현재의생산스케줄과설정환경 가공스테이션 1 사이버물리생산시스템은생산서비스거래시장등여러에이전트와통신하고, 기기들은스스로경로를결정 고객주문 2 150 현재풀가동중, 생산스케줄여유없음 가공스테이션 2 Cyber-Physical Shop Floor 이후다운스트림 1 이가공작업을위한제안가격은얼마? 가공스테이션 3 3 OK! 그럼가공스테이션 3 으로이동! 2 30 에가능 바로작업가능한설정상태 M2M 커뮤니케이션, 정보흐름 Material Flow 자료 : Industry 4.0 The Capgemini consulting view
What shall we do? 33/44 Smart Machines : Collapse of Hierarchical Structure SCM PLM ERP 물류정보 생산정보 원가정보 CLOUD (CPS / IoT) 분산 / 수평 / 실시간 중앙집중 / 수직 /Batch 정보 액션 / 외부자극 개별 I/O 센서 / 액츄에이터
What shall we do? 34/44 Smart People : Smart People? 사진자료 : 폭스콘, 한국경제신문
What shall we do? 35/44 Smart People : Smart Work Mohawk 제지의스마트워크 - 원격모니터링및제어 - 생산, 유지관리의사결정체계화 BioPharma 모바일오퍼레이터 - 와이어리스오퍼레이터스테이션운영 - 오퍼레이터스테이션수축소로 IT 투자비및운영비절감 자료 : Vision of the Future of Manufacturing and Production Module-II, Frost&Sullivan,
What shall we do? 36/44 Smart People : Smart Tools HMD 활용가상공장 Walk-through - 공장부지공터에가상의공장시험설치하는등 Digital Walk-Through 솔루션 구글글래스솔루션 - 증강현실, 모니터링정보제공등웨어러블기기솔루션 현대중공업 Exoskeleton 작업 - 작업자편의향상, 위험작업회피근골격계질환예방등 Exoskeleton Robot 도입 자료 : 언론자료종합
What shall we do? 37/44 Smart People : Collaborative Knowledge Network 적용사례 : Quirky - 일반인의아이디어구체화시켜제품생산 - 수익은아이디어제공자와배분예 ) 피벗파워 : 판매액의 38% 보상, 약 5 억 IDEA LG - LG 의일반인대상아이디어공모플랫폼 - 상품개발연결시 8% 까지수익배분 - 투표통한아이디어평가, 전문가검토 POSCO Idea Market Place - 일반인대상유망사업아이디어선별 - 자금및컨설팅서비스지원 자료 : Industry 4.0 The Capgemini consulting view
5 What does posco do?
What does posco do? 39/44 재고및물류관리, 고객정보제공 직립형 RFID RFID Tag 부착창고적재재고조사 고객사입고관리 실시간트래킹 화물선적 Click! 포스코는철강제품에 RFID 적용, 물류혁신 자료 : https://www.youtube.com/watch?v=3vdo11ssutg
What does posco do? 40/44 포항 광양 해외 생산설비정보수집 포스코센터글로벌통합모니터링센터 (G-IMC) 현장카메라모니터 설비및생산데이터축적 전문가원격자문 스마트워크, 글로벌통합모니터링센터도입 *IMC: Integrated Monitoring System 자료 : 언론자료종합
What does posco do? 41/44 에너지다소비공정 EMS* 운영으로효율화 빅데이터, 센서네트워크활용해에너지효율증대 * EMS: Energy Management System 자료 : 언론자료종합
What does posco do? 42/44 버츄얼팩토리 열연가상현실공장구성, 시뮬레이션 공정운영기계적특성시뮬레이션 실제 PLC 연동제어로직설계 연주 제선 제강공정컨텐츠구성중 3D 교육컨텐츠활용 신입엔지니어교육및포철공고가상현실교육실운영 - HMI 등실제공장운영환경재현 고장예측진단 멀티포인트센서활용빅데이타수집분석 열연공장진동특성외다수의센서포인트활용빅데이타수집, 분석통해고장예측진단정밀화 압연기모터진동특성모니터링하는 CMS* 의진화 가상현실공장통한시뮬레이션, 예지정비체계등구축중 * CMS: Continuous Monitoring System
6 Ending remarks
1 개별기업이경쟁하던시대를지나생태계조성통한시장의확대, 혁신통한경쟁력강화 2 End-to-End 엔지니어링을위한인접밸류체인과의협력필수, 공유통한시장파이넓히기 3 결국문제는투자대비효과로귀결, 장기적관점의단계별전략수립이중요