CPS는 상호작용 통해 최적화하는 자율적인 가치창출 시스템 구현

[인더스트리뉴스 방제일 기자] 2008년 미국에서 시작된 경제 위기 이후 독일은 제조업의 중요성을 다시 한번 확인했다. 이후 독일은 제조 분야에서 국제적으로 경쟁력이 있으며 독일 경제를 비롯해 세계 경제에서 제조업이 가지는 위상을 드높이고자 인더스트리 4.0 전략을 추진하게 된다.

독일의 인더스트리 4.0 추진 이후 전 세계적인 추세가 돼 4차 산업혁명으로 발전하게 된다. 4차 산업혁명은 제품 라이프사이클 전반에 걸친 가치창출 사슬 조직 및 관리의 새로운 단계로 개인화된 고객의 요구사항에 따라 아이디어 개발과 제조에 대한 주문, 최종 고객에게 전달되는 유통 단계까지 모든 것이 연계되고 연결된 서비스를 의미한다.

스마트 팩토리 구축에 있어 핵심적인 역할을 하는 CPS는 임베디드 시스템, 제조, 물류, 엔지니어링, 프로세스 그리고 인터넷 서비스를 포함한다. [사진=dreamstime]

인더스트리 4.0의 기반은 모든 가치창출에 관여하는 조직의 네트워킹을 통해  중요한 정보의 실시간 가용성 및 데이터로부터 언제든지 최적의 가치창출 흐름을 도출할 수 있어야 한다. 따라서 기업의 경우 인간과 객체 대상물 및 시스템 연결을 통해 실시간으로 최적화하고 자율적으로 조직하는 범기업적인 가치창출 네트워크 형성을 위해 노력했다. 

독일의 인더스트리 4.0 정의에서 개인화된 고객 요구사항의 반영은 대량생산, 대량 고객 맞춤화, 개인 맞춤형 제품 제조 시대로 발전하는 흐름을 반영해 현재까지 확인된 제조방식의 마지막 단계를 추구했다. 

개인 맞춤형 제품 제조 방식의 특징은 공급자가 사전에 준비한 모듈을 활용해 제품을 생산하는 대량 고객 맞춤화 방식과는 달리 개인이 요구하는 디자인을 수용하는 개인별 요구사항도 제품에 반영하는 것이다. 개인 맞춤형 제품을 고객이 수용할 만한 가격, 장기적으로는 대량생산 가격에 맞춰 제공하기 위해서는 새로운 유형의 기계·설비가 필요했고 독일에서는 이를 CPS 기반의 ‘스마트 팩토리’란 용어로 정의했다.

스마트 팩토리 구축에 있어 핵심적인 역할을 하는 CPS는 임베디드 시스템, 제조, 물류, 엔지니어링, 프로세스 그리고 인터넷 서비스를 포함한다. 이는 센서를 이용해 직접적으로 물리적인 데이터를 확보하고 액추에이터를 통해 물리적인 처리에 영향을 준다.

스마트 팩토리는 전통 제조업에 새로운 ICT를 결합, 적용해 모든 생산 과정에서 자율 최적화를 실현하려는 전략이다. [사진=dreamstime]

또 디지털 네트워크를 통해 서로 연결되고 전 세계에서 가용한 데이터 및 서비스를 활용하며 multi-modal(인간-기계) 인터페이스를 통해 이용 가능하다. CPS는 개방형 사회·기술적 시스템이며 새로운 기능, 서비스 및 특성 활용을 가능하게 한다.

따라서 CPS는 그 규모가 공작기계, 칩, 스마트 팩토리를 비롯해 스마트 가치 네트워크를 구축하며 실제 세계와 여기서 진행되는 다양하고 복잡한 업무, 공정과 정보를, 사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 등 네트워크를 통해 데이터에 접근, 처리, 관리하는 개방형 서비스 기반으로 사이버 세계의 디지털 모델에 긴밀하게 연결하고 활용하는 컴퓨터 기반 구성 요소와 시스템을 말한다. 

스마트 팩토리는 전통 제조업에 새로운 ICT를 결합, 적용해 모든 생산 과정에서 자율 최적화를 실현하려는 전략이다. 이를 통해 추구하는 가장 큰 목적은 다양한 상황 변경에서도 낭비나 시행착오가 없는 효율적인 ‘제조 최적화’의 달성이다.

CPS는 IoT 기술을 적용해 생산의 전 과정에서 제품, 공정, 설비, 공장 등 모든 개체를 연결, 감시하고 모아진 제조 빅데이터를 관리, 정제, 분석한다. 나아가 실시간 동기화를 통해 현장 상황과 일치하는 사이버모델을 수립해 지능적으로 활용함으로써 자율, 능동적으로 설계, 운영 최적화를 달성하고자 하는 스마트 팩토리의 핵심 기술이라고 할 수 있다. 

[방제일 기자 (news@industrynew.co.kr)]

[저작권자 © FA저널 SMART FACTORY, 무단 전재 및 재배포 금지]