Industrie 4.0, Smart Factory, the factory of the future

1. Industrie 4.0
(The Factory of the future, Smart Factory)
신동형

2. Contents
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1. 들어가며
2. Industrie 4.0
3. 제조 현장에서는
4. 제휴 제안

3. 산업화는 기계화, 기계와 전자의 접목, IT와의 접목을
통한 디지털화 및 CPS가 적용되는 방향으로 진화전망
2
1. 들어가며 ① 개요
산업의 진화(Industrie 4.0)
※ Source : ‘The Factory of the future, Industry 4.0 – the challenges of tomorrow’ by KPMG(2016)
복잡성
혁신의 촉매가 되는 핵심 기술들의 발전
기계적
조립 공정
기계적
조립 공정
기계적
조립 공정
기계적
조립 공정
기계화 전자화 디지털화 CPS
기계 기계+전자 자동화
Cyber-physical
systems(CPS)
전자공학 전자공학 전자공학
IT와 접목,
CNC 등
IT와 접목,
CNC 등
물리적 프로세스가
네트워크와 연결
Artificial Intelligence
Robots/Actuator
Connectivity
Autonomy
↑
Automation
※ Source : 서울대 제어 및 동역학 연구실 홈페이지
Cyber Physical System
센서와 액추에이터를
갖는 물리시스템과
이를 제어하는
컴퓨팅 요소가
결합된 차세대
네트워크 기반 분산제어
시스템*
First mechanical
loom(1784)
First production line,
Cincinnati
slaughterhouse
(1870)
First programmable
logic controller(PLC),
Modicom084(1969)
※ CNC : Computer Numerical Control : 기계를 만드는 기계인 공작기계를 자동화한 것이 NC 공작기계

4. 일본의 e-Factory는 공장을 좀 더 시각화 및 측정 가능
하게 하여 관리성을 높여 생산성 및 에너지 절감 지향
3
[참조] 일본의 e-Factory
일본의 e-Factory
생산성
(Productivity)
기술 적용의 이점
에너지 소모
(Energy Conservation)
운영률 향상
(Improvement of
Operating rate)
장비 대기시간 및 Tact time 감소,
설비 성능 향상, 및 리드타임 감소
에너지 소비 감소
(Reduction of energy consumption)
생산 효율성 향상
(Improvement of Production
efficiency)
제조시간 감소, 전체 시스템 운영
관점에서 에너지 공급 최적화
에너지 소비 효율성 증대
(Improvement of energy consumption
efficiency)
생산비용 절감
(Reduction of
product cost)
고효율 장비 적용, 전력 사용
관리력 향상
전력 절감 기술 확대
(Promotion of power-saving
technologies)
품질 손실 최소화
(Minimization of quality loss
문제 발생 빈도 및 생산 前 시간 낭비 감소,
불필요한 설비 운영 감소
에너지 낭비 최소화
(Minimization of energy loss)
e-Factory 콘셉트는 생산성 및 에너지
절감을 산업용 인터넷의 적용으로 달성
하도록 하는 것임.
- 산업용 인터넷과 같은 신규 기술의
적용으로 공장이 시각화(Visible),
측정화(Measurable) 및 관리 가능해
지도록 하는 것임.

5. Industrie 4.0은 공장 및 공급망 內 센서, 엑추에이터
및 기기 자체에 컴퓨팅 파워가 있으면서 연결을 통해
최적화 및 자동(율)화를 만들어 내는 접근
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2. Industrie 4.0 ① 정의
Industrie 4.0과 4차 산업 혁명
※ Source : The Industry 4.0 revolution and the future of manufacturing execution systems(2016) Journal of Innovation Management
Demand Side Supply Side
CPS(Cyber Physical System) CPPS(Cyber Physical Production System)
물리적인 사물에 컴퓨팅 파워와
설치형 소프트웨어를 결합한 것
기기 장치 자체도 컴퓨팅 파워가 있으면서 동시에 제조 및
공급망 전반에 걸쳐 센서와 엑추에이터 및 그 이상의 연결과
컴퓨팅 파워가 접목된 기기 장치, 공장 및 공급망을 의미
CPS(IoT)의 저변 확대 CPS 공급4차 산업 혁명
Industrie 4.0

6. Industrie 4.0은 하나의 공장 또는 기업을 넘어
Supply Chain 또는 e-정부까지도 포함될 수 있음.
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[참조]
기업 안
제품 기획
- 제품 전략에서 모듈러 제품 디자인까지
공장 및 생산 계획
- 생산 및 조립 프로세스
- 자원 배분(공간, 기계 장치, 인력 및 투자 등)
- 원자재 Flow 등 가치 스트림 설계
물류
- 내부 : 자동화 및 작업흐름과 통합
- 외부 : 고객-공급사-물류 연계 플랫폼 활용,
운전자금, 공급 안정성 및 외부 협업 관련
요구 사항 준수
제품 개발
- 원격·가상 개발, 통합 시뮬레
이션 모델, 제품 추적 가능한
ID 생성
생산
- 주문 식별 번호(파트 리스트,
디지털 처리와 물류 등), 단계
별 제품 진행 수준 확인 등
※ Source : ‘The Factory of the future, Industry 4.0 – the challenges of tomorrow’ by KPMG(2016)
스마트 혁신
- 개방형/와해성 혁신, 크라우드 소싱
스마트 유통/ 모빌리티
- 구매-판매-폐기 물류
연결된 공급망
- 부품/제품 추적 기술을 통한 확인 및
공정 적용
스마트 빌딩(공장)
- 빌딩 내 에너지 절감, 보안 관리
- 부동산 : 비용 센터  수익 센터
e-정부 / 스마트 정부
- 세금/관세
- 법률 등
기업 밖
기업
내부
확대 기업 외부 공급망으로확대

7. Smart Factory는 全 공정이 연결된 총체적 관점에서
감지-판단-수행 등의 프로세스가 최적 운영되는 공장
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① 정의
Smart Factory
※ Source : 포스코 ICT
공장 내 설비와 기계에 센서(Measurability)가 설치되어
데이터가 실시간으로 수집, 분석되어 공장 내 모든 상황
들이 일목요연하게 보여지고(Visibility)고, 이를 분석해
목적된 바에 따라 스스로 제어(Controllability)되는 공장
자동화와 다른 점은 생산 현장은 이미 단위 공정 별 자동화, 최적화가 되어
있는 반면, 공정과 공정이 유기적으로 연결되어 있지 않음. 단위 공정간
연결하여 총체적 관점에서 최적화를 추구하는 것이 Smart Factory임.
Sourced by 포스코 ICT
- 제조 공장의 리소스(Resource)를 최적화해 사람에 의한 변
동 요소를 최소화하고, 데이터에 기반한 의사결정이 실시간
으로 이행되는 제조 운영 환경의 공장
• 여기서 리소스의 최적화란공장을 구성하는 인적·물적
자원요소의 가용성을 극대화해 비가동 요인이 배제되어
운영되는 조건을 의미함.
Sourced by Deloitte Anjin Review
Actuator
수행
Control
판단
Sensor
감지
- 생산 조건 변화, 실적 발생, 재고 위치 변경 등 생
산과 연관된 이벤트가 감지되어 유의미한 정보로
관리 되는 기능
- 감지된 생산 현황 정보에 의거한 의사결정(작업
지시 ·실행 등)
• 감지 정보와 의사결정 간에 매핑 정보가
업무 기준으로 사전에 정의 필요
- 판단 결과가 생산 현장에 반영되어 수행되는 기능
Industrie 4.0은 Smart Factory를 포함한 개념으로
4차 산업 혁명의 기반이 된 Concept임. 독일 정부가
제조업과 ICT의 접목을 기치로 만들었으며, 표준화
그룹까지 생성되어 운영 중에 있음.
Sourced by Wikipedia

8. Industrie 4.0을 위한 플랫폼 구조를 만들고,
연계 및 구체화를 위한 글로벌 표준화 작업에 들어감.
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② 글로벌 표준화
RAMI 4.0
Layer별 담당 분야 및 설명
Asset
Layer
실제 장비에서 얻을 수 있는 데이터(ex:센서, 구동장치, 기계 부
품, 문서 등)
Integration
Layer
실제 세상과 IT간의 인터페이스 기능을 담당하는 Layer. Asset
Layer의 HMI(Human Machine Interface) 담당
Communication
Layer
Information Layer로의 통신을 담당. 필요한 경우 실시간으로 네
트워크를 통해 직접 통신
Information
Layer
데이터 표현 및 접근(Access)를 담당
Functional
Layer
Asset Layer에 소속된 장비들과의 호환하는 기능을 액세스. 비
즈니스 프로세스(Business Process)의 기본적인 서비스를 담당
Business
Layer
실제 비즈니스 프로세스의 실현을 담당
*IEC 62264 : 제어 시스템 통합, IEC 61512 : 일괄 제어(Batch Control)

9. Industrie 4.0을 도입에 Driver와 Constraints가 존재
하며, Constraints 중 호환성과 표준화 및 보안에 대한
우려가 가장 높음.
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③ 도입 기대와 우려
Industrie 4.0 도입 여부
- 자산 운영 최적화(Optimize asset utilization)
- 운영 비용 절감(Reduce operational cost)
- 노동 생산성 향상(Improve worker productivity)
- 근로 안전성 증대(Enhance worker safety)
- 신사업(Create new revenue streams through
new products and services)
- 안정성 증대(Improve sustainability)
- 고객경험 향상(Enhance customer experience)
- 호환성 및 표준화 우려(Lack of
interoperability or standard)
- 보안 문제(Security concerns)
- 불명확한 ROI(Uncertain ROI)
- 기존 장비와 접목(Legacy equipment)
- 기술적 불완전성(Technology immaturity)
- 정보 이슈(Privacy concerns)
- 전문가 부재(Lack of skilled workers)
- 사회적 이슈(Societal concerns)
Drivers Constraints
도입 여부
결정
※ Source : Industrial Internet of Things(2016) by world Economic Forum(2015)

10. 연결 및 축적된 데이터를 기반으로 가치 향상 및
비용 최소화의 Balancing을 가져가 수 있음.
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[참조] 기대 효과
Ideation
- 효율성 증대(Increased efficiency<cost, time>)
- 근무 만족도 증대(Increased worker satisfaction)
- 안전/보안성 향상(Increased safety/security)
- 유연성 증대(Increased flexibility)
- 재고 최소화(Minimized stock levels)
- 환경 관점의 지속 가능성(increased eco-sustainability)
- 품질/수율 향상(Increased product/process quality)
- 매출 향상(increasing sales)

11. 10
[참조] 도입에 대한 우려
※ Source : Industrial Internet of Things(2016) by world Economic Forum(2015)

12. 제조 공장은 이미 공장 내 제어 운영에 있어
그 수준을 정의하여 적용해 왔었음.
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3. 제조 현장에서는 ① 현황
공장 내 제어 운영에서의 기능적인 수준들
※ Source : MES (Manufacturing Execution System) 생산관리시스템 이란 무엇인가?
- 온도 센서 등 센서와 실제 동작
부분인 엑추에이션 등에 해당
- PLC와 RTU를 적용한 레벨로
Industrialized Input/Output 모듈
- SCADA 적용한 레벨로, 프로세스
내 정보를 수집·분석하여 운영자
스크린으로 전송
Manufacturing Line
Control Layer
MES
Planning Layer
ERP

13. PLC  SCADA  MES
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[참조]
PLC
- Programmable Logic Controller로 산업
플랜트의 자동 제어 및 감시에 사용하는
제어장치로, 산업현장에서 기계 제어 등에
많이 사용됨.
- 입력을 프로그램에 의해 순차적으로 논리
처리하고 그 출력결과를 이용해 연결된
외부장치를 제어함.
- IEC 61131-3에 의해 표준화
SCADA MES
- Supervisory Control And Data Acquisition
로 산업 제어 시스템, 산업 공정/기반 시설/
설비를 바탕으로 한 작업공정을 감시하고
제어하는 컴퓨터 시스템임.
- 구성요소로 HMI(Human-Machine Interface),
감시 시스템, 원격 단말기(Remote Terminal
Unit), PLC, 통신 시설, 다양한 공정과 분석적
인 기기 장치
- Manufacturing Execution System으로
실시간 모니터링, 제어, 물류 및 작업 내역
추적 관리, 상태 파악, 불량 관리 등에 초점
을 맞춘 현장 시스템

14. 그 수준의 구체화 고도화에 따라서 스마트
공장 단계를 정의했음.
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② 진화 단계
Smart Factory 단계 정의
※ Source : 4차 산업혁명, 스마트공장에서 답을 찾다(2016 스마트공장 지원사업 참여기업 우수사례집)
단계 내용
고도화
IoT·CPS 기반
맞춤형 유연생산
- 설비, 자재, 시스템 유·무선 네트워크로 연결(IoT·CPS)
- 스스로 판단하는 지능형 설비, 시스템을 통한 자율적 공장 운영
- 전 제조 과정의 통합 운영
중간 수준 2
IT·SW 기반
실시간 자율제어
- 관리 시스템을 통한 설비 자동제어  실시간 생산 최적화
- 분야별 관리 시스템간 실시간 연동
• 개발 ↔ 생산 ↔ 자원관리
중간 수준 1
광범위한 생산 정보
실시간 집계·모니터링
- 설비 정보 자동 집계  실시간 공장 운영 모니터링, 품질 분석
- 분야별 관리 시스템간 부분적 연계
ex) 기준 정보·엔지니어링 정보 생성, 수주 정보  생산 계획
기초 수준
생산 이력 추적 관리
- 생산 실적 정보 자동 집계  자재 흐름 실시간 파악, 로트 추적(Lot-Tracking)
- 부분적 관리 시스템 운영(설계, 영업, 재고, 회계 등)
ICT 미적용 - 엑셀(Excel) 정도 활용, 시스템을 갖추고 있지 못한 상태
PLC, SCADA, MES
적용 범위와
수준에 따라
단계 설정 가능

15. 4차 산업혁명의 2 키워드인 연결성과 자동(율)화는
모니터링, 원격 제어 및 최적화를 넘어 자율화를 지향
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[참조] 자동(율)화 단계
자동(율)화 로드맵
Monitoring & Sensing Monitoring & Sensing Monitoring & Sensing Monitoring & Sensing
Control & Actuation Control & Actuation Control & Actuation
Optimization Optimization
Autonomy
- 내부 센서와 외부 소스를
통해 종합적인 모니터링
- 모니터링을 바탕으로 변화
에 대한 경고 및 알림 제공
- 모니터링 결과를 바탕으로
제품/서비스의 기능 제어
- 제어를 통한 동작
- Connected 환경이라면 원격
모니터링 · 제어 · 동작 가능
- 모니터링, 제어 및 동작의
결과를 제품/서비스 운영
최적화하는 알고리즘으로
先 세팅
- 알고리즘 결과에 따라 동작
- 자율적인 제품 운영 가능
- 상황에 맞게 스스로 모니터
링, 제어 및 동작하며 자체
조정 및 자동화
Source : Harvard Business Review(2014)
※ Cognition 확보한 Data로 지식을 생성하고, 사고와 경험과 감각을 통해 이해
Connectivity
고도화

16. 기업의 역량과 수준에 따라 다양한 수준임.
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③ 사례
현장의 소리
※ Source : 4차 산업혁명, 스마트공장에서 답을 찾다(2016 스마트공장 지원사업 참여기업 우수사례집)
㈜대성아이앤지 생산팀 서재갑부장 ㈜연우 이기성차장
영신금속공업㈜ 박문서전무

17. Industrie 4.0은 현장 또는 공장을 넘어 적용
범위를 확대할 때 그 가치가 빛을 발할 수 있음.
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④ 범위 확대
적용 범위
※ Source : 5G and the Factories of the Future(2015) by 5G PPP
Time
Critical
Non
Time
Critical
Factory 內
Enterprise 內
- 생산성 및 유연성 향상을 위한
기기간 즉시 소통
- 공장 내 부품, 기기 등 식별 및 추적
- 생산 프로세스 최적화를 위한 非
실시간성 센서 데이터 추적
- 거래 및 품질에 대한 이슈
- 주체(Enterprise, Supply Chain)간 안정적 공급-연계 및
보안과 관련된 Interconnection
- 주체간 부품, 기기 등 식별 및 추적
- 시뮬레이션·최적화를 위한 非실시간성 센서 데이터 추적
- 제품 Lifetime 관점의 모니터링 관리
현장
Factory 外
Supply Chain 間
고정
환경
연결
환경
모빌리티
언제 어디서나 접근 가능하며, 전문가가 그 현장에 없더라도
원격으로 지원 또는 처리가 가능함.
연결성 확대
공장 外 다른 공장, Enterprise 및 Supply Chain간 연계를 통해
Industrie 4.0 구현

18. 알서포트의 Remoteview를 통해 공장의 MES에 접속,
제어하여 언제 어디서나 모니터링 및 상황 대처 가능
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⑤ 사례(Mobility)
현장 상황판을 모바일로 언제 어디서나 확인 및 제어

19. 알서포트는 원격에 대한 Full Coverage
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[원격 전문 기업] [참조] 알서포트
1. 항상 접속되어 관리되는 기기들 2. 인증 필요한 기기
어디서나 마치 눈 앞에 회사 컴퓨터가 있는 것처럼
동일한 환경에서 원격 근무하세요!
RemoteView는 언제 어디서나 내 컴퓨터, 모바일 기기로 회사 컴퓨터와 모바일 기기에 원격
연결 – 제어 – 관리를 원 클릭(OneClick)으로 한번에 할 수 있는 서비스입니다.
01. 혼자서 수 백대의 기기를 관리해야 하는 사내 전산 관리 팀
02. 무인 기기 (ATM, Kiosk 등)의 장애 여부를 24시간 모니터링 해야 하는 관리 팀
03. 솔루션 / 소프트웨어 공급 후, 고객사의 기기 또는 소프트웨어 유지 보수 관리 업체
04. 원격 근무, 원격 협업을 통한 생산성 향상을 위해 근무 환경 조성이 필요한 기업
05. 퇴근 후 메신저 업무 지시를 빈번하게 받는 직장인의 스마트워크 환경 지원
믿을 수 있는 비대면 영상 인증 솔루션이 필요하신가요?
리모트콜 페이스는 타사 솔루션 대비 안정성을 갖춘 선도적 비대면 영상 인증 솔루
션입니다. 기존 시스템 사양에 영상 인증 S/W를 맞출 수 있어, 보다 유연한 방식으로
도입 가능하며 인/아웃바운드 모두 가능합니다. 비대면 영상 인증은 알서포트에 맡
기세요.
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전문은행이
선택한 ‘영상
인증솔루션＇

20. 알서포트는 원격에 대한 Full Coverage
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[원격 전문 기업] [참조] 알서포트
3. 특정 이벤트 발생시 접근 필요 기기들
대학교/병원
RemoteCall 도입으로 넓은 캠퍼스와 병원 내부에서 장애 발생 처리를 위한 이동 없이, 실시간 원격지원을
통해 단시간내 문제를 해결할 수 있게 되었습니다.
은행/중권사의 인터넷뱅킹 이용 고객의 문제를 직접 보면서 해결해 주어, 15분 내 문제해결이 가능해 지고
업무처리율은 84%까지 상승시키는 높은 업무 효율을 나타냈습니다.
은행/증권사
4. 항상 접근 가능한 기기들
PC에서 내 모바일 기기를 관리하고 싶으세요?
모비즌 미러링은 Android, iOS 모바일 기기를 PC에서 직접 보며 관리할 수 있도록 PC와
모바일을 다양한 유·무선 방식으로 연결해 줍니다.
집에서 스마트폰을 두고 왔을 때
집에 스마트폰을 두고 왔을 때, 모비즌 미러링을 통해 PC로 수신 전화, SMS 및 다양한
앱의 Notification 확인 가능
부모님의 폰을 관리
고향에 계신 부모님이 스마트폰이 이상하다거나 특정 기능을 사용하고 싶다고 할 때,
모비즌 미러링을 통해 원격으로 부모님의 스마트폰을 제어

21. 알서포트는 원격에 대한 Full Coverage
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[원격 전문 기업] [참조] 알서포트
3. 특정 이벤트 발생시 접근 필요 기기들
보험사
A○○ 다이렉트 보험사는 RemoteCall + visual pack 도입으로 고객의 사고 현장을 실시간 영상으로 파악해,
고객에게 조치요령을 빠르게 전달하고 출동요원은 도착 즉시 사고를 마무리할 수 있게 되었습니다.
가전 제조사
L○전자는 RemoteCall + visual pack을 통해 A/S 접수 중 30%를 실제 출동 없이 대체할 수 있었습니다.
A/S 접수 고객 중 약 30%가량은 사용 미숙으로 인한 접수로 파악돼 기업과 고객 모두 만족할 수 있게 되었습니다.

22. 알서포트의 다양한 원격 지원, 제어 솔루션을 통해 모
빌리티와 연결성이 제공하는 Smart Factory를 한단계
업그레이드 가능.
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④ 범위 확대
Smart Factory 적용 단계 및 범위 확대
Factory 內현장 Factory 外
Level 4
Level 1
Level 2
Level 0
Level 3
중간수준2
기초 수준
중간수준1
고도화
기존
Smart Factory
Solution
커버 범위
Rsupport 제품을 통한 Mobility 확보 가능 영역
연결성 확대를 통해 또 다른 Value를 만들어 낼 수 있는 영역

23. 22
감사합니다.
문의 사항은
dhshin@rsupport.com
010-2202-8761
연락주세요