제조업은 인더스트리 4.0(4차 산업혁명) 시대로 진화하고 있습니다. 2011년 독일이 주도하면서 시작된 제조업 시스템의 표준화는 인더스트리 4.0으로 불리며 미국의 ICC 및 일본의 IVI와 같은 형태로 표준화 되고 있습니다. 제조업에 있어서 4차 산업혁명은 스마트 팩토리로 대표되고 있으며 글로벌 기업들의 노력으로 표준화가 가속되고 있습니다.
독일이 낳은 4차 산업혁명
‘인더스트리 4.0’은 2011년부터 시작된 독일이 주도하는 제조업 혁신 활동입니다. 제조업의 역사에서 네 번째 혁명이 될 것으로 보이며 일본에서는 이를 제4차 산업혁명이라고도 합니다.
산업혁명 이전의 산업 형태는 가내 수공업, 도제 제도, 마이스터, 길드 등 인력과 장인 정신에 의한 생산 형태였습니다. 제1차 산업혁명은 19세기의 사건으로, 기계화 및 증기 기관에 의해 생산 작업의 기계화가 실현돼 비약적으로 생산 능력이 개선됐습니다. 영국의 자동 직기가 이 혜택을 받았습니다.
2차 산업혁명은 20세기 초에 일어난 전력에 의한 생산 효율화로 미국의 자동차 산업에서 대량 생산이 실현됐습니다.
3차 산업혁명은 20세기 후반에 걸쳐 대중적인 컴퓨터를 활용한 생산 활동 전체의 효율화, CIM 기반의 생산 자동화입니다. FA(Factory Automation, 공장 자동화) 영역에서는 통신 프로토콜 표준으로 MAP 제종이 있었습니다.
21세기에 들어서 IoT에 의한 빅데이터의 수집과 그것을 학습한 AI에 의한 분석 및 제어를 통해 스스로 생각하고 행동하는 스마트 팩토리의 실현이 제4차 산업혁명입니다.
스마트 팩토리의 ICT 활용
아직 스마트 팩토리라는 새로운 시스템을 도입한 공장은 없습니다. 제조업의 원래 업무 자체에 변화가 있는 것이 아니고, 그것을 지원하는 하드웨어와 소프트웨어가 저렴하고 고성능이 돼 갈수록 ICT(정보 통신 기술) 활용이 활발해지는 것으로 생각할 수 있습니다.
클라우드 컴퓨팅 서비스의 도입이 진행되고 있지만, 네트워크에 대한 과도한 의존과 지연 속도 개선을 목표로 한 분산 처리 방식의 포그 컴퓨팅(Fog Computing)이나 장치 수준에서 P2P(Peer-to-Peer) 실시간 통신을 실현하는 엣지 컴퓨팅(Edge Computing) 등 다양한 형태의 ICT 활용 방법이 생겨났습니다. 이러한 기능을 원활하게 활용하려면 인터넷에서 데이터 취급에 관한 규약(XLM이나 XHTML 등)과 생산 설비에서의 정보 수집에 대한 통신 프로토콜과 내용에 관한 표준화 등의 정비를 추진할 필요가 있습니다. 현재 인더스트리 4.0은 적극적으로 표준화를 추진 중입니다.
미국 5개 회사에서 시작된 ICC
‘ICC'(Industrial Internet Consortium)는 미국 5개 주요 IT 기업(AT&T, 시스코시스템스, 제너럴일레트릭, IBM, 인텔)에 의해 2014년 3월 27일에 설립됐습니다. 개방적인 멤버십으로 운영되는 컨소시엄으로, IoT 기술 중 특히 인더스트리얼 인터넷의 산업 실장과 사실상 표준(유사 산업 표준) 추진을 목적으로 하고 있습니다.
전 산업을 대상으로 IoT를 촉매로 업무 프로세스를 변혁해 신규 비즈니스 모델의 창출이나 혁신적인 서비스 제공, 경제 활동의 활성화를 목표로 하는 것이 특징입니다.
주된 산출물로는 유스케이스, 설계 구조 및 프레임 웤, 테스트 베드의 세가지가 있으며, 특히 테스트 베드는 단독으로는 할 수 없는 실제 환경에서의 실현 가능성 유무를 검증하는 가장 중요한 것입니다.
독일의 인더스트리 4.0과는 대립 관계가 아닌 상호 보완 관계로, 독일 기업 ‘보쉬, 지멘스, SAP’ 등도 ICC 멤버로 참가하고 있습니다.
IVI는 일본판 인더스트리 4.0
IVI(Industrial Value Chain Initiative)는 일본판 인더스트리 4.0으로 자리잡고 있으며, 기계학회 생산 시스템 부문의 ‘상호 연결되는 공장(Connected Factory)’ 분과회가 모체가 되어 2015년 6월부터 본격적으로 활동을 시작한 조직입니다. 인더스트리 4.0의 ‘RAMI4’, IIC의 ‘IIRA’에 이어 일본 독자적인 플랫폼 표준으로 IVRA를 발표했습니다. 특징이로는 ‘완고한 표준’이 아니고 레퍼런스 모델을 참고해 적당한 변경을 허용하는 ‘느슨한 표준’으로 지극히 일본적인 발상을 도입한 점을 들 수 있습니다.
스마트 설비가 출현하고 있는가?
제조업 분야에서 IoT를 활용할 수 있는 영역으로는 생산 설비의 센서가 있습니다. 미래에는 설비 그 자체가 스스로의 정보를 수집하고 분석해 제어하는 자립형 스마트 설비로 진화할 것으로 충분히 생각할 수 있습니다. 개별 스마트 설비가 수집한 데이터 분석 결과를 전후 공정과 커뮤니케이션하는 것으로 생산 라인 전체에서 품질의 향상을 꾀하는 것이 가능해질 것입니다.
문제는 설비제어를 중심으로 AI 등의 소프트웨어 개발이 전기, 기계 설비의 뒤를 쫓고 있다는 것입니다. 원래 전기, 기계, 소프트웨어는 비슷한 수준으로 전체 아키텍쳐 안에서 고려돼야 합니다.