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스마트 팩토리, '개방형 제조 서비스'가 핵심 역할
개방형 제조 서비스 제조운영 시스템, 대전 실증 테스트베드에 적용되어 운영

[인더스트리뉴스 전시현 기자] 최근 제조 업계에서 스마트 팩토리가 화두다. 전 세계 스마트 팩토리 시장은 2020년에는 89조 원이 넘을 것으로 전망된다.

제조 업계에서 스마트 팩토리를 구축하는 데 있어 기존 공장에서 많이 사용하던 제조실행시스템(MES, Manufacturing Execution System)은 대량 생산을 위한 공정, 장비 모니터링 및 관리 중심의 시스템으로 스마트 팩토리가 추구하는 다품종 소량생산에는 구조적인 한계가 존재했다.

이러한 구조적인 한계를 극복한 서비스가 바로 개방형 제조 서비스(FaaS, Factory as a Service)이다. 개방형 제조 서비스는 개인 맞춤 생산을 지원하는 사물인터넷(IoT) 기반 스마트 팩토리를 개인 또는 기업에게 서비스의 형태로 제공하는 개념이다. 개인화 제조 스마트 팩토리와 개방형 제조 서비스 플랫폼으로 구성된다.

개방형 제조 서비스(FaaS) 개념도 [사진=한국전자통신연구원]

한국전자통신연구원 관계자의 말에 따르면 개방형 제조 서비스는 중소 제조 기업들의 제품개발 프로세스 상에서 생산 진입의 어려움을 가장 겪고 있는 샘플 제작 및 초도 물량 생산 단계를 지원하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 생산 방식은 적층·가공·조립 중심의 주문생산(M2O, Make-to-Order) 방식을 따르며, 생산 제품은 현재의 디지털 제조설비의 기술 수준을 감안해 사물인터넷(IoT) 단말, 웨어러블 디바이스와 같은 ICT 기반 신산업 제품군을 대상으로 한다.

반면, 사물인터넷(IoT)을 기반으로 한 개방형 제조 서비스 플랫폼은 스마트 팩토리를 인터넷에 연결해 웹을 통해 기업 또는 개인 고객이 아이디어 시제품이나 기업 고유 부품, 시제품 제작을 의뢰하면, 플랫폼 상에서 고객과 설계 전문가, 공장 엔지니어 다양한 사업 주체들이 참여해 제품설계 검증 및 생산 계획, 부품 조달 및 유통을 연계한 협업기능을 제공한다.
 
개방형 제조 서비스 플랫폼은 3D 프린터와 후가공 장비, 로봇들을 사물인터넷(IoT) 기반으로 연결해 기업들로부터 주문받은 이종의 다양한 제품들에 대해 서로 다른 공정 라우팅을 갖더라도 혼류 생산이 가능하도록 설계되었으며, 옥타곤 모양의 팔각형 셀을 기본 단위로 해서 다양한 형태로 확장 가능한 모듈형 팩토리이다.

현재는 대전, 광주, 안산, 대구 4개의 지역에 구축되어 있다. 대전 ETRI 융합기술생산센터에 구축되어 있는 개방형 제조 서비스 스마트팩토리 1호는 클라우드 기반의 개방형 제조 플랫폼 기술과 첨단 ICT 기술융합을 통해 다품종 유연 생산을 지원하기 위한 R&D 결과물을 적용 검증하고, 기업의 시제품 생산 지원 용도로 활용되고 있다. 현재는 2개의 셀로 구성되어 12대의 3D프린터와 셀 중간에 버퍼 설비를 갖추고 다른 공정들은 나머지 셀에 배치되는 형태로 구성되어 있다.

반면, 광주정보문화진흥원에 구축된 개방형 제조 서비스 스마트 팩토리 2호는 광주 지역의 제조 스타트업 및 중소기업 활성화를 위한 기업 시제품 생산 목적으로, 한양대 에리카 캠퍼스에 구축된 3호는 대학 교육 및 인력 양성과 함께 인간 상호작용을 위한 연구 목적, 대구 폴리텍대학에 구축된 4호 팩토리는 대구지역 내 재직자 교육 및 기업 확산 목적의 실증 테스트베드로 활용될 예정이다.

FaaS 스마트팩토리 구축 현황 [사진=한국전자통신연구원]

현재 개발된 개방형 제조 서비스 클라우드 플랫폼은 공공 클라우드 상에 구축되었으며, 고객이 업로드한 제품의 설계 검증에서부터, 공정 설계와 엔지니어링, 제품 유통이 연계된 웹 기반의 협업 환경을 제공한다. 일종의 사물인터넷(IoT)을 기반으로 공장들과 연결된 커넥티드 제품수명주기관리(PLM, Product Lifecycle Management) 개념이다.

이와 관련해 한국전자통신연구원 관계자는 "아직은 개방형 제조 서비스를 위한 워크플로우를 정의하고 핵심이 되는 기본 기능을 개발한 수준으로, 현재 클로즈드 베타 시험 단계에 있다"고 귀띔했다.

개방형 제조 서비스 제조운영 시스템은 현재 공장 내 서버 시스템에 구축되어 있고, 클라우드를 통해 제품생산 주문이 제기되면, 제품구조 및 파트별 공정 정보와 생산량에 대한 정보가 함께 전달된다. 이를 기반으로 제조운영 시스템에서는 제조현장에서 발생되는 다양한 예외 상황들을 고려해 실시간 동적 작업계획 및 설비 할당을 위한 알고리즘이 개발 적용되고, 데이터 기반의 이상 상황 실시간 감지 및 최적 공정·설비 제어 기술, 실시간 시뮬레이션 기술이 개발 적용됐다.

현재 개방형 제조 서비스 제조운영 시스템은 대전 실증 테스트베드에 적용되어 운영 중에 있으며, 그 외 3개 지역은 아직 미정이다. 
 
개방형 제조 서비스 모델을 통해 궁극적으로 실현하고자 하는 목표는 인프라가 취약한 제조 스타트업 및 국내 중소 제조기업들이 수평적 협력을 통해 적은 자본으로도 시장 수요 변화에 신속하고 유연하게 대응할 수 있는 새로운 제조 생태계를 구축하고, 이를 통해 국가 산업 구조를 혁신하는 것이다.

이와 관련해 한국전자통신연구원 관계자는 "한국 개방형 제조 서비스 플랫폼은 기존 공장과의 연결성 확대, 공급체인 동적 구성 관리, 온디맨드 엔지니어링 협업 등과 같은 기술개발 요소뿐 아니라, 사업 주체들 간의 제조 관련 거래 활동 활성화를 위한 다양한 비즈니스 모델의 발굴, 제조 거래에 관한 계약 및 변경 합의 절차, 거래 수익에 대한 사업 주체 간 배분 정책의 개발, 조달 및 유통 연계를 위한 절차 간소화 및 제도 개선 등이 해결해야 한다"고 조언했다. 이어 "개인화 제조 스마트 팩토리 관점에서는 맞춤 제품의 품질 계측, 분석 및 보장, 개인 맞춤형 시제품 생산 과정에서 축적되는 데이터 분석을 통한 이상 상황 실시간 감지 및 예측, 설비 티칭의 자동화, AI 적용을 통한 공정 지능화, 최적화 등 많은 기술적 이슈들이 해결되어야 할 과제"라고 강조했다.

[전시현 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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