스마트공장 기술로드맵

임베디드SW PD 이규택

2015. 11. 11.

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추진배경

§ 노동기반 약화와 스마트 산업혁명에 대응하여 제조강국들은 제조-ICT융합을 통한 미래 제조업 경쟁력확보 노력 중◈ 獨 Industry 4.0 ◈ 美 Making in America◈ 日 industry Value-chain Initiative

3

기획·

설계

▪ 제품제작 전에 가상공간에서 시뮬레이션 하여 제작

기간 단축 및 소비자 맞춤형 제품 개발

생산▪ 설비-자재-관리 시스템간 실시간 정보교환으로 다

양한 제품생산 및 에너지·설비효율 제고

유통·

판매

▪ 생산 현황에 맞춘 실시간 자동 발주로 재고비용이

감소하고 품질·물류 등 全분야 협력 가능

제조 단계별 스마트화 이슈

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생산성

- 설비 디지털화, 데이터 집계 자동화, 공정물류 관리를 통한 사무 업

무 생산성 향상

- 공정물류체계 유연화와 설비자동제어를 작업 생산성 향상

- 공장 실시간분석 및 계획 수립을 통한 종합 생산성 향상

품질- 물리적 불량 관리, 이력 추적, 품질통제, 상관 분석 및 원인 추적, 불

량 예방 설계를 통한 품질 향상

원가- LOT 단위 원가 분석, 개별 원가 집계, 원가 통제, 원가 발생 원인 및

통제를 통한 원가 절감

매출

- 과학적 실시간 운영계획을 통한 대 고객 납기 신뢰도 향상, 품질 신

뢰도 향상, 공장 실시간 분석 및 계획 수립을 통한 주문 맞춤 생산, 대

량 맞춤형 자동화를 통한 생산 능력 향상 등을 통한 매출 향상

기대 효과

5

§ 대규모 장치산업을 기반으로 빠르고 싸게 만들며성장해온 방식의 한계 상황v 중국/대만의 맹추격 è 이미 지나간 듯…v 우리 제조업 경쟁력 순위(美 경쟁력委) : 3위(`10) → 5위

(`13) → 6위(`18E)§ 인구 고령화로 인한 노동력 부족 현상 심화

v 국내 생산가능 인구는 2016년 3,704만 명을 정점으로2017년부터 3,702만 명으로 줄어들기 시작

v 젊은 층의 제조업 기피현상은 이러한 면을 더욱 악화시킬 것으로 예상

그렇지만 현재 제조업 경쟁력 5위, IT 발전지수 1위인 한국으로서는 ICT와 제조업의 융합을 통하여 국내 제조업 레벨을 향상시킬수 있는 좋은 기회를 맞이한 셈이기도!

그러나…

6

분야＼수준 기초 ⇨ 중간(1･2) ⇨ 고도화

공장운영

분야

(솔루션 등

SW)

공정물류 중심의

생산 실적관리

설비･생산정보를 활용

한 품질분석 및 실시간

생산관리 등

기획-생산-유통･물류

시스템 통합으로 제조

全단계 실시간 연동

설비자동화

분야

(센서, 로봇

등 HW)

바코드･RFID 등

활용 기초 데이터

수집

센서, PLC 등을 활용

한 실시간 생산정보 자

동 수집･설비제어

스스로 판단하는 다기

능 로봇, CPS 심화로

全공장 자동 운영

스마트공장의 수준별 구축 형태

7

우리 제조기업의 현 주소1

8

우리 제조기업의 현 주소2

9

구 분 주요 내용 비 고

ICT 미적용∘ 기업내부: 생산설비, 물류 등의 모니터링･관리가

수작업, 종이문서 등에 의하여 운영대량생산･자동화

기초 단계∘ 기업내부: 생산설비, 물류 등의 정보를 기초 ICT (바코드

등)를 활용하여 수집하고 이를 활용한 생산관리 구현기존ICT 접목

중간 단계1,2∘ 기업내부: ICT(센서, IoT 등), 빅데이터, 자동화 설비

등을 활용하여 실시간 최적화된 생산운영 환경 구축∘ 기업외부: 상ž하위 1계층 협력사들과 온라인 연계

첨단ICT 접목

고도화단계

∘ 기업내부: 실제와 가상이 결합된 고도화된 ICT와자동화

설비를활용하여지능화된 완전한 자동 생산체계 구축∘ 기업외부: 산업분야별가치사슬이실시간연계된생산체계

최종목표

2차

보급확산

많은 중소 제조기업에게 수혜가 갈 수 있는 방안 마련 H

G 2차 보급확산을 위한 기술개발(‘15~’17) 대상 A 3차 보급확산을 위한 기술개발(‘18~’20) 대상

1차

보급확산

현존ICT

3차

보급확산

스마트공장 보급확산과 기술개발

10

목표 스마트공장 보급․확산을 위한 고도화 기술개발

기본

방향

① 현장에 즉시 적용 가능한 스마트공장 기술을 개발하여 즉각

적으로 활용할 수 있는 체계 구축

② 민․관 공동으로 모델공장을 구축하여 업계 전반으로 확산

도모

③ 중장기적으로 지속적인 스마트공장 고도화를 위한 핵심 기

술개발 병행

기술개발 목표

11

3대 추진방향 세부 추진내용

1. 현장 밀착형 기술개

발 및 즉시 활용 체계

구축

① 중소･중견기업의 스마트화 수준 향상 및 새로운 제조방식 지원기술 집중 개발

② 기획 및 개발 단계에서 현장 요구사항을 최대한 반영하고, 관련기술이 상호 연계성을 가지며 개발되는 체계 구축

③ 개발 추진 시 실증과정을 필수적으로 요구하고, 성과 평가 시에도현장 적용 가능성 고려

2. 업계 전반 확산을

위한 모델공장 구축

① 개발된 기술을 실제 공장에 시범 적용하고, 구축 과정 체계화 및동종 업계 홍보를 통하여 확산

② 대기업, 창조경제혁신센터 등과 연계하여 모델공장을 구축, 업계전반 확산

3. 중장기 고도화 기술

개발

① 가치사슬 전체(소비자～최종재～부품･소재)가 실시간 연동되어가치사슬 전체 단위의 생산 최적화 및 제조 서비스화 구현

② CPS, IoT, 시뮬레이션 등의 기술을 기반으로 기획･설계-생산-물류･유통의 제조 전 과정이 첨단화･통합

기술개발 추진전략

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제조활동 (제품개발 및 생산과정)1

시장조사

제품기획

개념설계

상세설계

공정설계

제조준비

양산(생산)

출하A/S

기획활동 설계기술 생산기술 사후관리

비용

기존방법

비용 혁신방법(ICT활용)

제조자원

개념설계 상세설계 공정설계 제조준비 양산 출하(리콜)

제품개발프로세스

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제조활동 (제품개발 및 생산과정)2

작업자(Man)

공정×노하우(Method)

기계×설비(Machine)

§ 품질 향상(Quality)§ 원가 절감(Cost)§ 납기 단축(Delivery)§ 생산성 향상(Productivity)

§ 품질 향상(Quality)§ 원가 절감(Cost)§ 납기 단축(Delivery)§ 생산성 향상(Productivity)

생산시스템(공장)원소재

(Material)

INPUT

(+부품)제품/반제품

(Product/Part)

OUTPUT

OUTCOME(이익향상)

4M(제조자원)

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제조 애플리케이션 컴포넌트 연동 프레임워크

생산 빅데이터 애널리틱스

생산 데이터 분석

생산현장 데이터 수집/관리

산업 환경 스마트센서

위치 감지

Factory-Thing D2D Protocol

산업용 통신/네트워크

생성·관리·운용·연결 기술 이벤트참조모델 기반 판단 기술

스마트

공장

기능안전

.

가용성.

신뢰성.

보안성

인터페이스

상호운용성

데이터.

서비스

상호운용성

IIoT (Industrial IoT)

센싱정보 링크기술Factory-Thing 자원관리

프로세스자동화

디바이스

Factory-Thing

이산자동화

디바이스

Factory-Thing

팩토리 자원/공정모델링/시뮬레이션

인력/재료/공정/설비 모델링

자원 통합 관리/공정 시뮬레이션

생산프로세스제어/관리

프로세스 실시간 모니터링

프로세스 마이닝

사이버물리

제조 가상화

사이버물리 최적화

사이버물리 연동

클라우드

제조 협업

개방형 생산운영

맞춤형 패키징

Workflow 관리

작업자 경험치 공유/반영

분석결과 정보 가시화

품질분석애플리케이션

데이터 분석 기반 불량 분석

공정품질 예측 및 공정제어

출하 후 클레임 대응품질예측

설비보전애플리케이션

고장진단 및 예측기반 유지보수

상태기반 유지보수운영 최적화

설비 건전성 관리 및지식화

공정설계애플리케이션

맞춤형 공정설계 자동화

실데이터 연계 공정설계 통합

공정설계-제조실행연동 최적화

제조실행분석애플리케이션

실시간 4M 모니터링및 제어

다품종 라인 이상상황 동적대응

공장 에너지 연계 생산 최적화

작업자 안전(증강)애플리케이션

작업자 안전상황 감지/대처

위치인식 기반 작업공간 모델링

가상/증강현실 기반작업지원

유통/조달/고객대응애플리케이션

지능형 창고/공급망관리

고객대응/시장 분석

가치사슬 연계 물류최적화

4M 생산정보 데이터 모델 플랫폼 연동 로직 제조 노하우 지식베이스 스마트공장 서비스 모델애플리케이션 I/F

로그기반(Data driven) 공정 모델링

유틸리티인식

환경 감지

설비 인식

에너지 감지

작업자 인식

네트워크인프라

디바이스

Factory-Thing

휴먼머신인터페이스디바이스

Factory-ThingRFID

스마트메모리

스마트메모리

이기종/다중 프로토콜 지원산업용 게이트웨이

Legacy 머신/자동화기기/센서 등

스마트공장 기술로드맵1

15

스마트공장 기술로드맵2 - 애플리케이션

16

스마트공장 기술로드맵3 - 플랫폼

17

스마트공장 기술로드맵4 – 디바이스/네트워크

18

번호 과제명 과제내용 기간‘15년예산

(억원)주관기관

1주문 맞춤형 유연생산을 위한 공정 최적설계 자동화 기술 개발

- 수요자의 요구에 맞는 맞춤형 제품을 유연하게 자동생산 가능하도록

하는 어플리케이션을개발

- 각종 공장의 기계에서 수집된 데이터를 분석하여 제조공정 시뮬레이

션이 가능

→주문시간 예측 가능 / 제조공정 시간 단축 /비용 절감

2년 5 ㈜일아오픈

2실시간 공정데이터 기반 품질고도화 핵심기술 개발

- 공정과정의 불량을 실시간 데이터 분석을 통하여 자동 예방하고 그 원

인을 분석하는 어플리케이션 개발

- 실시간 불량 탐지 및 불량원인 추적 기술 개발

→ 고품질 유지 / 불량 방지

2년 7.5㈜스퀘어

네트

3

대용량 제조데이터 연동 스마트

공장 애플리케이션 통합운영 기

술 개발

- 제조업무 , 데이터 분석을 지원(대용량 제조데이터 처리 분석 기술)

- 제조기업을 위한 인프라 구축(제조기업 맞춤형 솔루션을 클라우드 방

식으로 서비스)

→ 중소기업에게효율적 제조 솔루션 운영 지원을 통한 인력/비용 감축

3년 8한국생산

기술연구원

4제조환경 적응형 데이터 수집/처리 시스템 개발 및 스마트공장실증모델 구축

- 다양한 공정에 적용 가능한 센서묘듈(장비로부터 발생하는 다양한 데

이터를 획득)/ 게이트웨이(유무선으로 접속 가능하며 센싱된 데이터를

처리)

→ 이를 이용한 스마트공장 성공모델 구축(수요기업 필참)

2년 11유테크

솔루션

5

제조산업을 위한 개방형 IIoT 스마트공장 플랫폼 및 Factory-

Thing 하드웨어 기술개발

- 제조공장 내 기기간 연계를 위한 개방형 플랫폼 및 공통데이터 교환

기술개발

- 기존 공장에 개발된 플랫폼을 적용하여 성공 모델을 구축하고 본 기술

을 중소기업에게무상이전

3년 14전자부품

연구원

6스마트공장보급/확산적용을 위

한 공통산업 표준개발- 스마트공장 과제와 연계하여 한국형 스마트공장참조모델 표준 개발 3년 2 한양대학교

‘15년 스마트공장고도화기술개발사업 신규과제 요약1

19

‘15년 스마트공장고도화기술개발사업 신규과제 요약2

Q&A