42 S01 INDUSTRIES 4.0 오라클이바라보는인더스트리 4.0 2025년에 AI가인간의두뇌를넘보고, 2050년이되면인류전체의두뇌를넘본다는얘기도있는이즈음, 어떻게산업계가변화를할것인가를함께살펴보기로한다. 홍정기전무한국오라클 Global Client Advisor
ORACLE KOREA MAGAZINE WINTER 2017 43 지난여름, 8월에 KBS에서는특별기획물로서 4 차산업혁명특별기획 을 2부작으로방영을하였다. 인간의숫자보다인터넷으로연결된기기의숫자가더많아진 Hyper Collaboration 시대에이제제조생태계마저도초연결 (Hyper Connection) 이된시대가가져오는변화를보여준기획물로서, 이전의 Mass Production 시대에서이제는 Mass Customization시대가어떤모습으로펼쳐질것인가를보여주었다. 기획물제 1편은 차車, 인간을넘다, 2편은 대결은끝나지않았다 라는주제하에러닝머신 ( 공부하는기계 ) 에대하여다루었다. 그중에서, 제1 편 차車, 인간을넘다 편에서는 1억줄의소프트웨어코드와 100개의마이크로프로세서로구성된바퀴달린컴퓨터, 즉테슬라를알아보고, 우버마저도진출하려는무인자동차개발을알아보았다. 1초에 1TB 용량을처리하는무인차를연구하는실리콘밸리에서촉발된혁명은이제 BMW, 벤츠등자동차메이커, 스마트폰제조업체, 지멘스, 슈나이더같은공장설비업체, 보쉬 (Bosch) 같은자동차부품업체로넓게메아리가울려퍼지고있다. 이러한변화는기존의 가치사슬 을파괴하고있음을보도하였다. 기획물 2편은 기계와의대결 편으로서, 대결은끝나지않았다는주제하에알파고로대변되는 딥러닝 에대하여알아보면서기계가스스로 100만번바둑을통하여 스스로셀프러닝 하는충격적학습을보여주었다. 더나아가서셀프가아니라, 기계들끼리서로도와주면서상호학습시키는미지의세계가펼쳐지고있다. TV 에서는무인트럭 10여대가서로정보를주고받으며단체로 (!) 유럽대륙을횡단하는모습을보여준것이다. 무인트럭이라는개념이나온지 2년만에이제는무인트럭집단이나오고있는것이다. 알파고충격이가시기도전에인간과기계와의대결은또한번새로운우리생활에충격을주고있다. 스스로셀프학습하는기계들은자율주행자동차, IoT 등과결합되어더욱파괴적인모습이예상된다. 그렇다면유럽의강호독일이주창한인더스트리 4.0 은어떤의미를가지는가? 독일은제조업비중이가장높은선진국에속한다. 그덕분에실업률은 4.6% 내외로양호한상황이다. 그러한선진국독일조차도 2009년글로벌경제위기를겪으면서다시한번제조업의소중함을깨달았다. 현재도나름대로양호한경제상황이지만, 독일은한단계더점프하기위하여, 메르겔총리의지휘하에인더스트리 4.0 을리딩하고있다. 인더스트리 4.0 이라함은기존의대량생산이아니라, 점차커지는개별화된 (Customized) 요구사항을실시간으로 (Real Time) 반영하기위해, 어느특정기업경계를넘나드는범산업적인 (Cross Enterprise, Cross Industry) 생태계를갖추고운영하는것이다. 사실이전의대량생산환경에서는중국, 베트남등인건비가저렴한국가와의경쟁이어려운측면을극복하려는측면도있다. 인더스트리 4.0 은단순히무인자동화에그치는것이아니다. 즉, 공장자동화를넘어 스마트공장 (Smart Factory) 이며이는리얼타임으로시장변화에따라대처하면서개별화된 (Customized) 고객의요구사항을만족시키는전혀새로운생산생태계를만드는것이다. 이를위하여산업현장에서는사이버물리시스템 (Cyber Physical System: CPS) 이전제조건이다. CPS 덕분에, 실시간최적화및지능화가되어서, 생태계전체가통합됨을의미한다. 일종의 Responsive Manufacturing 개념이성립되는것이다. 독일정부는인더스트리 4.0 덕분에기존의제조시스템은무너질것으로예측하고있다. 독일은인더스트리
44 4.0 덕분에 2015~2025 년에약 500조억원의추가성장을기대하고있다. 더나아가서제조설비그자체뿐만아니라, 설치된설비에대한유지보수시장에서의 서비스 매출의추가성장도기대하고있다. 독일에만약 3,000조원설비가있으며, 유지보수시장은약매년 300조원내외이기에글로벌규모역시엄청난시장이라고할수있겠다. 이렇듯독일은인더스트리 4.0 을융성시켜서새로운생산설비를판매함을목표로하며 ( 예 : 지멘스, Bosch) 지금도강력한독일의제조산업경쟁력을한단계점프 (Quantum Jump) 하려는목적을가지고있다. 예를들면지멘스는스스로언급하기로는세계유일의인더스트리 4.0 공장을보유함을자랑하고있으며독일정부의메켈총리도방문하여격려하고있다. Engineering Manufacturing Logistics가밀결합된형태의공장을운영하고있다. 그리고주요기업으로서는지멘스, 보쉬, ABB, BASF, BMW, 폭스바겐, 다임러벤츠, 티센크루프등이있다. 독일의일부가구제조회사는소비자의매우특화된주문사양에맞추어서공장에서부터 사전튜닝된 가구를만들고있다. 아시아권에서는인도가앞서나가고있다. 2020년에인도의평균나이는 29세, 일본의평균나이는 49세로서 Democratic Advantage를자랑하고있다. 참고로보쉬가바라본 4 단계발전모습은아래와같으며, 4 번째단계의 Cyber-physical systems(cps) 야말로 전제조건이된다. (Source: Bosch Media Service, 2015). 보쉬는디젤인젝터생산시, 반제품에바코드 /RFID 를부착하여많은종류의 조합된 제품을생산하고있다. The four stages of the industrial revolution Connected industry is to a large extent self-organizing. The lubricant of a smart factory is information, whicg tells the machinery how it should organize itself in order to complete a certain job. 0101 Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 1001 Late 18th century Early 20th century Early 1970s First mechanized manufacturing equipment powered by water and steam Introduction of mass production with the help of electrical power Use of electronics and computers to automate manufacturing worldwide Cyber-physical systems : real objects and virtual processes are interlinked 1784 1870 1969 First mechanical loom First assembly line (Slaughterhouse Cincinnati) Use of electronics and computers to automate manufacturing worldwide Connected industry-smart factories Source: DFKI 2011, Bosch
ORACLE KOREA MAGAZINE WINTER 2017 45 이제관점을제조업그자체로옮겨보기로하자. 전자산업의경우자동화율이상대적으로높은편인데, 자동차나조선의경우공정자동화율이상대적으로높지는않다. 국내 H 공장의장라인모듈화율은 36%, 조립라인자동화율은 10% 내외이며 S중공업용접자동화율은약70% 내외이다. 이때자동화를위해서중요한것은 공정의표준화 와 실시간연결 이다. 여기서의연결대상은이제생산설비와기계, 사람, 생산시스템, ERP, 그리고공장외부의소비자 / 고객마저도연결되는시대로펼쳐지는시대인것이다. 그리고그연결의수준은 매끄러운 (Seamless) 연결이되어야한다. 1990 년대에는 PLC(Programmable Logic Controller) 등전자장비와 IT 기술활용으로제조공정의자동화 덕분에제조효율성이높아졌다면, 이제는그범위를공장외부의소비자 / 고객마저도연결되는시대로펼쳐지 는시대가된셈이다. 물론고려요소로서는, 전체생태계가변화해야하기에빅뱅방식으로는진행이어렵고, 순차적으로진행이되어야한다. IT관점의 APS, SCM, MES, QMS, PLM 그리고장비관점의 PLC, 로봇그리고조달, 물류, 생산등전체적통합이필요하다. 이를위해서는생태계전체가묶임이필요하다. 그리고 CPS로서 OT(Operational Technology) 와 IT(Information Technology) 가묶여야한다. 예시 : 보쉬와오라클 : Bosch Rexroth and Oracle Cloud: Complementary Solutions: Connecting Automation and Enterprise Differentiate Service Agreements Differentiate Control and Automation Supplier Machine Manufacturer Fabrication Plants & Lndustrial Manufacturing Enterprise Applications Higher productivity, easily enabled 오라클은여러 Shopfloor회사들 ( 예 : 보쉬, 지멘스, 인텔, 슈나이더등등 ) 과협업하여 OT와 IT가긴밀하게통합된 Industry 4.0 모습을만들고있다. 이러한 OT와 IT의묶임은 Brown Field 장비가 IT와묶이는것이다. 즉, 생산라인로봇이 ERP와데이터를실시간주고받는것이다. 현장생산라인의관점에서살펴보면이전의문제는기계유지보수를위하여정해진일자 / 시간에방문하는 Calendar-based 방문이다. 요사이는한국전력이검침원을가정마다방문하는것이없어진요즈음과같은시대에 Calendar-based 방문은비용대비효과측면에서효율이이슈이다. 설비장애발생시현장에인력을파견하기보다는 Airfixing(OTA: Over The Air) 이
46 예시 : 인텔윈드리버와오라클 : Edge to Enterprise IoT Platform: Oracle & Wind River Edge to Enterprise IoT Platform Business Applications ORACLE IoT CLOUD SERVICE Indirectly Connected Devices Gateways with Wind River/ Oracle Agent Device Virtualization IoT Application Advanced Analytics Stream Analytics Manufacturing, Supply Chain, Asset Mgmt Bi-directional messaging Integrations and APIs Event Store WIND RIVER HELIX DEVICE CLOUD Customer Relationship Mgmt, Sales, Service Management Console Device Management Devices with Wind River/ Oracle Agent Health Monitoring Software Updates Remote Service Vertical Apps-Utilities, Healthcare, Retail - QUICKLY bring IoT applications to market - CONTEXTUALIZE sensor data with information from enterprise apps - PREDICT machine failures & utilization 더추천될것이다. 이를통하여 Operational Excellence 가되며, Man, Machine, Material, Product가혼연일체가되는것이다. 그리고 Top Floor 와 Shop Floor가상호연결되며, Shop Floor에서는 Top Floor에게상황 (Information) 을전달하고, Top Floor에서는 Shop Floor에게지시 (Message) 를전달하는형태이다. Top Floor 근무자는태블릿을통하여 ShopFloor의상황을실시간감지하고지휘하게된다. Planning은 IT( 예 : ERP, SCM) 에서, 그리고현장대응은 OT에서진행하는모습이된다. 사실미리 Industry 4.0 개념을도입한일부회사 ( 예 : GE) 의경우에는현장설비, 현장직원의운영상황을백오피스에서실시간으로파악하는장점이많이부각되곤한다. 또한제조현장의설비 / 장비를중앙에서 Device Lifecycle Management 을한다면더욱효율적일것이다. 이를위하여각생산장비설비의 MTBF, MTTR 를알고있다면훨씬나은효율을거둘수있을것이다. 제도설비에서추출되는데이터는두종류의 Path를거쳐서전달되며 (1) Management Path로서 관리용도 로활용되며이는 OT 벤더 ( 예 : 보쉬, 지멘스, 슈나이더등 ) 가직접관리제어하는영역이며 (2) Data Path로서 분석용도 활용의영역으로이는오라클의분석솔루션이동원되며분석의경우에는 (1) Streaming 분석 (2) 빅데이터형태의 Advanced Analytics분석의두종류가있다. 분석을위하여백엔드애플리케이션은설비의종류, 상태 ( 예 : 프로토콜, 네트워크종류, On/Off 여부 ) 에무관한 Device Virtualization을구현한다. 모쪼록 OT 와 IT 가밀접하게결합될 2017 년을앞두고도움이되셨기를바라며, 궁금한점은필자의이메일 (jeongki.hong@oracle.com) 으로연락을부탁드린다.