1. 기계와 사람, 인터넷 서비스가 융합되는 스마트 공장이란 무엇인가
인더스트리 4.0은 사물인터넷과 서비스 간의 인터넷을 연결하여, 제조업과 융합하여 4차 혁명, 스마트 머신 기반의 연결 공장 형태의 비즈니스 모델을 말합니다. 인더스트리 4.0에서 스마트 공장이라는 개념이 발전하게 되었는데 스마트 공장은 생산과정을 실시간으로 모니터링하여 공정을 최소화하고 품질 자원 관리, 고객 요구 대응 등 다양한 사항을 유연하게 대처할 수 있는 기반 기술 및 시스템입니다. 스마트 공장에서는 인공지능, 빅데이터, 클라우드 기술이 적용되어 공장 시스템의 생산, 에너지 관리, 경영, 물류 전 과정에 거쳐 활용됩니다.
이 문서에서는 스마트 공장의 핵심기술과 스마트 공장 기술의 활용분야에 대해 기술되어 있습니다.
2. 스마트 공장의 핵심기술에는 어떠한 것이 있는가
스마트 공장의 핵심기술에는 생산설비 및 공정 모델링과 공정 최적화 시뮬레이션, 통합관제 기술, 제조설비 플랫폼, PC 기반 제조 설비 제어, Semantic Product Memory로 분류될 수 있습니다. 생산설비 및 공정 모델링이란 가상화된 공장 자원 모델을 기반으로 설비 운영환경, 작업 인력, 재고 상황 등에 따른 사용자 맞춤형 제조 설비 및 공정을 모델링하는 기술을 말합니다. 공정 최적화 시뮬레이션이란 유휴설비, 고장 설비 등 실시간 공장 상황을 고려한 최적 시나리오를 도출하기 위해 공장 자원을 실시간으로 관리하고 자원을 서로 연동하는 시스템을 말합니다. 통합 관제 기술은 모든 환경 및 유틸리티 설비들에 대한 실시간 모니터링 및 제어로 생산장비가 최적의 조건에서 운영할 수 있도록 관리, 제어하는 기술을 말합니다. 제조설비 플랫폼이란 실시간 데이터 수집 및 제어를 지원하는 기술을 말하는데 수집된 데이터를 분석하여 최적의 설비 프로세스를 구현합니다. PC 기반 제조 설비 제어는 모델링 및 시뮬레이션 기술을 활용하여 PC에 기반하여 다양한 설비를 쉽게 제어하기 위한 기술을 말합니다. Semantic Product Memory란 제품의 일반 정보뿐만 아니라 이동경로 등 이벤트를 기록해 공정에 활용할 수 있게 하는 디바이스 기술을 말합니다.
3. 스마트 공장을 구현하기 위한 기반 기술에는 어떠한 것이 있는가
스마트 공장을 구현하기 위해서는 대규모 센서를 가지고 있는 물리적인 요소와 통신기술, 응용소프트웨어 그리고 시스템이 필요합니다. 스마트 공장은 소프트웨어 기술을 이용하여 실시간으로 물리적 요소들을 제어하는 복합시스템으로 구현될 수 있습니다.
| 구분 | 기능 | 설명 |
| H/W | Sensor | 외부의 자극에 대하 반응 감지할 수 있는 장치나 시스템 |
| Actuator | 시스템을 움직이거나 제어하기 위한 기계적 장치 | |
| Controller | 센서에 의해 실시간으로 탐지되는 시스템 장애를 통제하기 위한 제어 로직 | |
| S/W | Modeling | CPS 시스템을 기술하기 위한 표현 및 실제 동작의 기본 개념을 설계한 모델 |
| Real-Time Middleware | 대규모 분산 환경에서의 실시간 Load-Balancing, 분배/전송 기술 | |
| Autonomic Computing | 시스템의 오류를 스스로 치유하는 자가적응 시스템 | |
| N/W | 유무선 통신 | 고속의 유/무선 통신을 통해 데이터 송수신, IPv6, UsN,WPAN |
4. 스마트 공장 기술의 활용분야에는 어떠한 것이 있는가
스마트 공장의 기술은 다양한 산업에서 활용될 수 있습니다. 의료 및 헬스케어 분야에서는 네트워킹 기능을 탑재한 고신뢰 의료기기, 의료 로봇을 도입할 수 있으며 노인, 장애인 등을 위한 원격 헬스케어 서비스를 제공할 수 있습니다. 또한 에너지 생산 및 송전분야에 스마트 빌딩 시스템을 구축하거나 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지원을 활용하는데 스마트 공장 기술이 적용될 수 있습니다. 국가 핵심 인프라에 스마트 공장 시스템을 적용하여 더 안전하고 막힘없는 고속도로 시스템을 운영하거나 정전에 영향을 받지 않는 전력생산 및 배전 시스템을 구성할 수 있습니다. 국방분야에서도 자율형 로봇 기반, 데이터 분석을 통한 작전 수행 등 스마트 국방을 구현할 수 있게 됩니다.