스마트공장이란?
스마트공장은 ICT와 제조 기술이 융합되어 제조공정의 통합을 통해 생산성 향상과 에너지 절약, 그래서 수익성 증대를 추구하는 공장
- 스마트공장은 원부자재 생산·공급, 생산운영, 연구개발, 유통, 물류, 폐기 등 제조 전체 과정에 ICT를 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시킬 수 있는 공장 – 이후 스마트공장은 자동화된 설비, 생산, 운영을 통합하고 고객과 소통하는 공장으로 비즈니스 가치 사슬 전반에 최적화를 추구하는 광의의 스마트공장으로 정의
- 스마트공장의 특징은 데이터에 의한 작업 지시를 수행하는 능동성, 변화된 여건에 따라 스스로 판단하는 지능성, 수집된 데이터에 의한 신뢰성, 실시간 처리 수준의 민첩성, 유관 시스템의 연계성임
- 다양한 센서, 작동기(Actuator), 제어기, 각종 모바일 장치로부터 데이터를 수집하는 IIoT(Industrial IoT) 인프라 계층은 상위 시스템과 서비스 계층으로 제어 데이터를 전달
- 지능형 제어 계층인 CPPS(Cyber Physical Production Systems)는 IIoT 계층과 IIoS(Industrial Internet of Services) 계층에서 수집된 데이터를 기반으로 모형화와 모의실험을 통해 최적의 공정을 실시간 설계하고 공정을 재구성하여, 고객의 다양한 생산요구 및 시스템 오류에 대응
- 지능형 관리계층인 IIoS 계층은 기존 공정관리시스템인 PLM(Product Lifecycle Management), SCM(Supply Chain Management), MES(Manufacturing Execution System), ERP(Enterprise Resource Planning)를 플랫폼 서비스화하며,
생산성 향상, 에너지 절감, 안전한 생산 환경을 구현하고, 다품종 복합생산이 가능한 유연한 생산체계 구축을 제공 - 수직적으로는 디지털 트윈(Digital Twin)11), 인공지능, 빅데이터, 클라우드 및 에지컴퓨팅 서비스를 각 계층에 제공하게 됨
소프트웨어는 스마트공장 구축을 위해 필수 요소이며, 소프트웨어에 의해 효율성이 극대화됨
- 제조업은 다품종 유연 생산으로 요구사항이 바뀌고 있으며, 소프트웨어의 유연성에 의해 다품종 생산을 위한 제조 공정의 변경이 용이
- 빅터이터 처리기술과 인공지능 기술은 스마트공장의 데이터에 의한 실시간 오류 검출과 예지보전기능을 수행
- 실시간 운영체계, 실시간 네트워크, 시간 동기화 기술 등은 제조 운영 관련 경보, 조치, 소요시간, 정보 공유 등의 실시간성을 제공하여 스마트공장 성능 향상
- 소프트웨어는 센서와 각 시스템에서 생산하는 데이터를 수집, 저장, 가공, 활용하여 전 제조공정의 연계를 가능케 함
- ‘제조실행 응용 연동 프레임워크’를 바탕으로 공장설계, 제조실행, 설비보전, 작업자 안전 등의 스마트공장 서비스 제공
- 모형화와 모의실험, 공장 가상화를 담당하며, ‘클라우드 플랫폼’은 정보의 축적과 협업, ‘빅데이터 플랫폼’은 수집 및 분석 담당
- ‘IIoT 공통 플랫폼’은 산업용 통신 네트워크 및 이기종 다종 프로토콜을 지원하는 산업용 게이트웨이를 통해 스마트센서, 공정센서, 제어기, 로봇 등과 연동 제공
- 기존의 PLC(Programmable Logic Controller) 중심의 생산장비 상태 관찰로부터 IoT 인프라의 생산라인 적용으로 더욱 정밀하고 다양한 상태정보의 수집이 가능해져, 제품의 오류나 생산공정 비효율성 등을 쉽게 파악할 수 있게 됨
- 하드웨어 디바이스으로부터 센서, 무선센서 네트워크, 산업용 로봇 기술 등으로 구성
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