4차 산업혁명이란?

4차 산업혁명(또는 인더스트리 4.0)이란 산업 IoT, 빅데이터 분석, 인공 지능, 로봇공학, 자율 시스템 등의 기술을 사용해 종래의 제조 공정 및 산업 공정을 자동화하는 것을 가리킵니다. 4차 산업혁명의 목표는 다음과 같습니다.

제조 능력, 생산성, 효율성 향상
고객 중심의 유연한 생산 실현
운영 및 정비 비용 절감

지난 세 차례의 산업혁명에 이은 4차 산업혁명이라는 용어는 2012년에 4차 산업혁명 실무단이 제조의 컴퓨터화를 촉진하기 위한 4차 산업혁명 구현 권고안을 독일 연방 정부에 제출하면서 최초로 선보였습니다. 산업계, 협회, 노동계, 학계의 전문가들로 이루어진 6개의 실무단은 표준화, IT 보안, 경제, 법률, 사회 등의 분야에 대한 전략적 제휴 개념, 솔루션 및 권고안을 작성하였습니다. 4차 산업혁명에 관련된 용어에는 스마트 제조, 스마트 공장, 미래형 공장 등이 있습니다.

왜 4차 산업혁명인가?
MATLAB 및 Simulink로 실현하는 4차 산업혁명

왜 4차 산업혁명인가?

4차 산업혁명은 OPC UA를 통해 물리적 공간과 가상 공간에서 기계들 간, 그리고 기계와 인간 간 제조 연결성을 높일 수 있습니다. OPC UA는 IT 시스템(ERP, CRM 등)과 OT 시스템(PLC, SCADA, 산업 IoT 등)을 연결하는 통신 프로토콜이 되어 상호운용성 문제를 해결할 수 있습니다. 4차 산업혁명은 통계 분석, 예측 분석, AI, 머신러닝, 딥러닝 등의 데이터 주도 접근법을 통해 의사결정을 최적화할 수도 있습니다.

산업 IoT 및 디지털 트윈

4차 산업혁명의 잠재적 이점은 조직마다 다릅니다.

OEM (주문자 상표부착 생산업체)

흔히 OEM은 생산 장비를 설계하는 중에 모델을 생성합니다. 산업 IoT를 통해 이러한 모델이 운영 중인 기계의 디지털 트윈이 되어, 주어진 특정 운영 상태와 조건에서 기계의 성능을 최적화할 수 있습니다. 또한 OEM은 부가가치 서비스로서 공장 운영업체에게 예측 정비를 제공하여 장비의 RAM(신뢰성, 가용성, 정비성)을 향상시킬 수 있습니다. 동시에 OEM은 장비 성능에 관한 현장의 피드백을 받아 향후 설계 개선에 활용할 수도 있습니다.

스마트 제조를 위한 예측 정비 솔루션

스마트 제조를 위한 디지털 트윈

시뮬레이션 및 디지털 트윈을 통해 원가 최소화

시스템 통합업체

시스템 통합업체는 공장 운영업체가 생산 장비들을 연결하고 시스템을 통합하고 공장 수준의 성능을 제공하도록 도우며, 클라우드 기반 또는 온프레미스 인프라를 통해 전체 공정의 가시성을 확보하고 분석할 수 있습니다. 또한 시스템 통합업체는 전체 공장 공정의 디지털 트윈을 개발하여 물리적인 공장 건설과 장비 설치를 기다릴 필요 없이, 공장의 가상 시운전을 통해 공장의 성능을 검증하고 최적화할 수 있습니다.

Siemens SIMATIC Target 1500S for Simulink를 사용한 가상 시운전

공장 운영업체

공장 운영업체는 기능, 품질, 속도, 비용 요구에 관한 고객의 요구사항에 부응하는 제품을 생산하는 한편, 생산성을 극대화하고 운영 및 정비 비용을 최소화하며 효율성을 최적화한 상태로 공장을 운영하기를 원합니다. 4차 산업혁명은 자체 공장을 보유하고 있는 OEM 등 공장 운영업체에게 다음 네 가지 이점을 제공합니다.

유연한 생산

생산 중인 제품의 유형과 수량의 변화에 쉽게 적응할 수 있습니다.

동일한 생산 라인으로 다양한 자동차 모델을 조립할 수 있는 유연한 생산.

대량 맞춤화

대량 생산으로 단가를 낮추면서 고객제조 제품의 유연성과 개인화를 결합할 수 있습니다.

대량 맞춤화 워크플로.

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운영 성능 최적화

센서 데이터, 디지털 트윈, 통계 분석, 머신러닝 및 AI 알고리즘을 이용하여 공정의 비효율성을 식별하고 방지할 수 있습니다.

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제조를 위한 생산 시뮬레이션 소프트웨어 (4:15) - 비디오
과거 데이터 활용하기: 제조 공정 데이터에서 새로운 이해 얻기 (21:41) - 비디오
운용 과학을 위한 SimEvents (3:19) - 비디오

RAM(신뢰성, 가용성, 정비성)

예측 정비와 예방 정비를 통해 O&M(운영 및 정비) 비용 및 기계 고장이나 공정 중단이 유발하는 충격을 줄일 수 있습니다.

정비 전략의 진행.

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MATLAB을 활용한 예측 유지관리 (37:23) - 비디오

기술이 발전할수록 4차 산업혁명이 주는 이점은 광범위해지고 심화될 것입니다. 예를 들어 5G 기술이 더욱 보급되면 공장 운영업체는 더 빠른 실시간 데이터를 이용하여 더 나은 의사결정을 하게 될 것입니다. 또한 운영, 정비, 훈련 활동에 VR(가상 현실)과 AR(증강 현실)을 적용하여 생산성과 효율을 더욱 높일 수 있습니다. 이와 비슷하게 OEM과 시스템 통합업체들도 VR/AR을 이용하여 공장 운영업체를 위한 고부가가치 서비스를 만들고 스스로도 제품 설계, 시뮬레이션, 시운전에 활용할 수 있게 될 것입니다.