스마트공장과사물인터넷제품개발에서의제품수명주기관리 (PLM) 전략 The PLM Strategy in Smart factory and IoT Development Process PLM 지식조형식대표
PLM 지식연구소대표월간캐드앤그래픽스편집위원 CNG 지식방송진행자 전 ) 지멘스 PLM 소프트웨어상무한국항공 (KAl) 전산기술실장삼성항공우주연구소 CAE 팀장 저서 : PLM 지식 (2008 년 ) MRO 개론 (2009 년 ) 스마트엔지니어링 (2010 년 ) 디지털생산과 MES (2011 년 ) PLM 트렌드 (2015 년 )
Siemens UGS PLM Executive Consultant KHP PLM Project Master Project Manager Korea Aerospace Industries CAE Director T50 PDM / ILIS System Project Manager KTX-2 Project IT General Manager Samsung Aerospace CAE Team Manager Samsung Aerospace Research Center Principal Engineer Boeing MIS AI Software Development Manager
1. 서론 최근맥킨지보고서는향후 50년간노동가능인구증가율과노동생산성증가율이지속적으로둔화되면서세계경제가과거 50년같은수준의성장률을달성하기어려울것으로전망. 세계경제의성장잠재력확충을위해서는노동시장참가확대정책을강화하고, 기술혁신과신시장개척노력을지속적으로병행필요.
산업화사회고도성장은베이비붐시대를가져왔다. 그러나세계경제파워하우스들이점점노령화사회로가고있다. 한국도과거의고도성장은다시오지않을것이라는생각이팽배하고있다. 모든경제와사회가고도성장에적응해있다. 매년고도의성장을해서베이비부머들을고용했지만이제는새로운일자리가지 난 30 년간에비해서현저하게적을수있다. 이런시점은우리는 ( 에게 ) 2 가지의 선택이있다.
하나는지난 30 년간의고도성장모델을버리고긴축과고통스러 운적응을하는것. 다른하나의선택은우리사회가새로운경제 형태를도입하여다시성장하는것이다. 우리가새로운변화에대응하지않으면현재가지고있는것을 조금씩잃어갈것뿐이다.
2. 디지털산업경제 가트너는세계는이제는디지털산업경제에들어가고있다고말했다. 디지털산업경제 (Digital industrial economy) 는전의어떤경제범위의밖이라고할수있다. 왜냐하면, 이런경제는만물인터넷 (Internet of Everything) 에기초를두고있기때문이다.
이제는디지털사회이다. 디지털사회는그전의정보화사회와다르다. 정보화사회는컴퓨터가생성하는가상현실과물리세계의구분이확실하지만디지털사회는컴퓨터의가상세계와현실의물리세계와통합되어있는사회이다. 그것은중심에는사물인터넷 (IoT), 만물인터넷 (IoE), 인더스트리 4.0, 산업용사물인터넷 (IIoT) 가상물리시스템 (CPS) 이있다.
예를들어서얼마나기존의경쟁환경과시장과다른새로운경제환경이오고있기때문이다. 모두가인터넷에접근할수있다면모두사람은그들의디지털비즈니스를할수있기때문이다. 지난 100년동안의제품의특성을보면일반제품 (Products) 그리고전기제품이나자동차, 기계같은동력을사용하는제품 (Powered Products), 이제는스마트하고연결된사물인터넷같은디지털제품 (Digital Products) 이대세라고할수있다. 디지털제품들은하드웨어, 소프트웨어, 센서, 유무선연결, 클라우드서비스의요소를모두가지고있다. 이러한환경변화에제품의개발환경은어떻게대응할것인가에대한문제가있다. Product Powered Product Digital Product
2015년에디지털산업경제사회가진행되었다는증거는많다. 그예로로이터에따르면, S&P 다우죤스인덱스에서애플을 3월 18일거래가종료된이후에다우공업주 30사에포함시킬것을발표하였다. 대신에 100년간다우공업지수에포함되었던 AT&T가제외될것이라고발표하였다. " 애플의다우지수채용은통신과테크놀로지의진화를상징하는하나의사건이다. AT&T가최초로채용된것은 1915년의최초의대륙간통화를실현한다음해의일어났고, 100년이지난지금애플과 AT&T가서로뒤바뀌는것은시대의흐름이라고도볼수있다 " 고하였다. 현재 Apple 의시가총액은 7360억달러이며, AT&T는 1765억달러이다. 디지털산업경제사회는일반제조사나석유회사, 단순한소프트웨어 IT 벤더, 유무선통신사가강자가더이상강자가아닌디지털소프트웨어와하드웨어, 생태계, 브랜드를모두가지기업이나개인이다.
3. PLM 과제품에대해서 제품은이해당사자 (stakeholder) 인개발자, 생산자, 고객, 사용자, 소유자, 용역제공자의요구를충족하는데필요한기능을수행할수있는것이라고정의하였다. 이러한정의를사용한다면제품의종류를 8가지타입으로구분할수있다. 즉제조품 (Hardware), 소프트웨어 (Software), 인력자원 (Personnel), 시설 (Facilities), 자료 (Data), 재료 (Materials), 용역 (Service), 기술 (Techniques) 이다
경영층에서볼때는제품의가치를높여주는시스템이다. 기업전략적관점에서보면 PLM은제품수명주기 (Product Lifecycle) 의제품기획, 제품정의, 제품생산, 서비스및지원등각단계별핵심구조화기준정보인요구사항, 개발, 생산, 서비스 BOM을관리하고제품과관련자료와프로세스를통합하여단일저장고 (Vault) 에서공통으로액세스하는기반환경기업전략이다. Survival Strategy Product Strategy ERP Enterprise Strategy PLM R &D Strategy Grow Strategy
Single Source Test CEO Requirement CAD Design CIO Single Source of Product Data Tools CAE BOM Service Engineering Manufacturing Marketing
Right to Market Activities 1. Faster Project Start-up 2. Opportunities for Frontloading 3. Engineering Efficiency 4. Possibilities for Late Optimization 5. Reduced Time to Market 6. Right to Market 7. Lower Warranty Costs The Right Product to the Market In a Predictable Way at an Earlier Point in Time Time to Market Competitive Advantage Improved Learning Engineering Efficiency Market Launch Frontloading Quick Start-up Late Optimization 1 2 3 4 5 6 7 Predictability time
4. PLM 사용분야 PLM은제품관련정보를한곳에집중할수있어서자료의신뢰성을높이고개발자들에게시간과노력을경감시킬수있다. 아마도현업에서제품기준정보인개발부품목록 (E-BOM: Engineering BOM) 을수작업이나엑셀로관리한경험이있다면무조건 PLM을도입하려고할것이다. 경영층에게는제품개발과정을투명하게하여서정확한결정을내릴수있게해준다. 제품개발정보관리의투명성과신뢰성, 생산성의세마리토끼를모두잡을수있다.
PLM vs. ERP
CAX 가치와영역 Requirement Design Validation CAM CAD 자료변환 생산검증 요구분석 가상제품구현 검증 제품생산 RM CAD/CAE CAE/Test 요구관리 기능할당 대안관리 위험도관리 형상자료생성물성치자료생성규격자료생성사양자료생성성능자료생성 형상검증물성치검증규격검증사양검증성능검증 Product 물성치 = 물리적특성치 ( 値 ) 제한자료생성 제한검증
시스템엔지니어링의가치
시스템엔지니어링의특징
시스템엔지니어링의가치창출
SE 을하면무엇이다른가?
수명주기비용
5. 디지털생산과 MES CAD/ PDM what Authoring MPM how Manufacturing Simulating Managing ERP/ MES when + where Electronic Bill of Processes (ebop) Operations Resources Parts Product Structure Bill of Materials Bill of Materials (BOM) (BOM) specific what Manufacturing Process Management
기준정보관리 PLM/MES 시스템 프로젝트관리 주문 / 납기 제작실적 LSE 납기예측 일정관리 스케줄링 작업지시 When to Build When was Built MSE 공정관리 모니터링 품질관리 설비관리 프로젝트보고관리 작업지시 작업실적 작업시작작업완료 / 상태 작업자 설비
현장제조정보시스템 MES MES 정보기술시스템은제품의수주부터생산스케줄링, 설비별작업계획수립및설비인터페이스를포함하여생산관리영역전체를관리할수있다. MES 정보시스템은견적및수주등록, 일정계획, 가공및구매, 검사후, 마지막출하까지의단계를관리할수있다.
BOP an electronic Bill of Processes RESOURCES PARTS A description of the manufacturing processes, representing how a product is to be manufactured, assembled and tested for quality. OPERATIONS SEQUENCES
현장제조정보시스템 MES 와 BOP
현장제조정보시스템 MES 와 BOP
현장제조정보시스템 MES 와 BOP
6. 스마트공장과인더스트리 4.0 미래제조업에서 PLM의역할은무엇일까? 스마트공장의핵심요소는가상물리 (CPS) 생산시스템이다. 이시스템은서비스와무리적하드웨어와연계된다. 그리고이시스템으로생산되는공장이스마트공장이된다. 가상물리시스템 (CPS) 은두가지의커다란가치사슬을가지는데하나는서비스인터넷 (Internet of Services) 이고하나는사물인터넷 (Internet of Things) 이다. 여기서 PLM의역할은제품수명관리의제품정보와어플리케이션가치사슬이다. 미래의제조전략에서요구되는것은가치사슬 (Value Chain) 의전반에걸친엔드-투-엔드 (End-to-End) 제품개발이다
수평적가치사슬 (Value Chain) Engineering 수직적가치사슬 (Value Chain)
여기서우리의경쟁국가들은어떤미래산업전략을가지고있는가? 미국은그동안비용때문에해외로이전되었던제조산업을다시국내로돌아오게하는전략을세우고있다. 제조르네상스 (Manufacturing Renaissance) 라는문구아래 3D 프린팅같은첨단제조기술의강점과세계최고의소프트웨어기술과선도 IT 기업을바탕으로새로운사물인터넷 (IoT) 분야를선점하려고하다. 세일가스혁명을통한저비용에너지선행전략도완성하였다. 이런제조전략을스마트제조 (Smart Manufacturing) 전략또는선진제조 (Advanced Manufacturing) 전략이라고한다. 독일역시민관합동으로인더스트리 (Industry 4.0) 이라고이름지은제4의산업혁명을국가전략으로채택하고산업사물인터넷 (Industry IoT) 기술인 CPS(Cyber Physical Production System) 을가진스마트공장으로현재의제조산업의리더의자리를계속지키려고하고있다.
Smart Factory
경쟁국의전략 가까운중국역시지능형제조 (Intelligent Manufacturing) 라는전략으로고임금, 고품질, 에너지효율의산업구조로변신하려고한다. 일본은혁신 25 선행 (Innovation 25 Initiative) 이라는전략으로일본의강점인과학과기술그리고산업을연결하는전략을가지고있다.
대부분은비슷한요소를가지고있지만그나라의독특한사회문제와인구문제가포함되어있다. 한국의대응전략은제조업혁신 3.0과스마트공장을 1만개세운다는전략이지만경쟁국과비교할때전략이라기보다는중소기업지원전략이라고할수있다. 그만큼선진국에비해서한국의산업구조는취약하다. 중소기업은물론대기업도위기이고글로벌기업이급변하는미래의국가전략에각자생존하려고노력하고있다.
7. 산업용사물인터넷 (IIoT) 산업사물인터넷 (Industry IoT) 는센서구동 (sensor-driven) 컴퓨팅, 산업애널리틱스, 지능형기계애플리케이션을하나의연결된커넥티드지능형산업제품과공정및서비스로결합해, 기업의운영효율전략개발에필수적인데이터를생성한다. IIoT가새롭고혁신적이며증강된서비스를통해급속도로성장하고있는산업분야의수익을높일수있는기회또한제공할것으로예상된다.
사물인터넷
8. 결론 1. 말들은많지만아직완성된것은없다메가트렌드를주시하라 2. 미래는반드시오지만언제올지는아무도모른다. 3. 변화를준비하지않으면현재가지고있는것을조금잃어갈뿐이다. 4. 현재와미래를연결하는 Step Stone이중요하다. 5. 한국의환경에맞는전략이필요하다. 6. 엔지니어링과제품개발역량을강화해야한다. 7. 한국에게도기회이지만경쟁국에게도기회이다.