중소 제조기업의 스마트공장 경영환경 구현 = Realization of smart factory management environment of SMEs

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 중소제조기업 스마트공장을 구현하기 위하여 스마트공장에 대한 기술현황을 살펴보고, 아울러 문제점이 무엇인지 고찰을 통해 진단해 보고자 하였다. 따라서 본 연구는 이러한 목적을 달성하기 위하여 문헌연구를 통해 독일을 중심으로 외국의 스마트공장 생산성과 경쟁력 강화 방안에 대한 다양한 사례를 고찰하고 정리하여 당면한 문제점을 파악하고 대안을 도출하고자 하였다. 결론적으로 중소제조기업의 스마트 공장 경영환경 구현을 위하여 중소제조기업의 스마트공장 혁신과 발전 방향을 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 중소제조기업의 스마트화를 위한 ICT 기술 접목을 통한 스마트 공장 최적화가 필요하다. 최근에는 많은 글로벌 제조 기업들이 제조능력을 향상시키고 제조업의 영역을 확장시키기 위해 ICT 기술을 접목하고 있으며 특히 국내 중소제조기업의 참여가 절실하다고 사료된다.
둘째, 공장설계시 Smart Factory 구축이 필요하다. 제조현장 검증을 위해서 공장설계 최적화를 위하여 생산설계 통합검증을 위한 규격화, 표준화된 Easy Tool 개발이 필요하다. 특히 중소제조기업에 관련된 전 자원의 실시간 모니터링, 수율 및 품질 자동분석을 통한 최적의 경로 선정을 통한 공장 내 모든 설비 및 검사기를 Smart 제어 할 수 있어야 한다.
셋째, Smart Factory 제조 시스템 구축이다. 신속하고 안정적인 Big Data 인프라 구현을 위해 분석용 서버를 분리하고, 분산 및 병렬처리 소프트웨어를 개발하여 적용된 Tool이 요구된다.
넷째, 인력양성 및 정책적 지원이 필요하다. 우리나라에서도 CPS, 스마트센서, 3D 프린팅, 사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 홀로그램 등 ‘스마트기술’의 효과적인 기술 융복합을 이룩해 낼 인재육성이 시급하다고 볼 수 있다.
다섯째, Smart Factory 설계분야의 빅 데이터 활용을 위하여 각 단계별로 표준화 작업이 필요하다. 또한 선진국 독일의 중소제조기업의 벤치마킹과 이에 대응하기 위해 국제표준화 기구에서 추진하고 있는 스마트 공장 참조모델 RAMI 4.0에 대해 각 계층별로 주요 역할 및 표준현황을 준용하여야 한다.
한편 스마트공장을 위한 사물인터넷 기술 융합 추진 로드맵 구축을 위하여 다음과 같은 조건이 필요하다.
첫째, EMI 와 MOM 시스템 구축하고 제조실행 시스템(MES)은 최적의 조건으로 유지하기 위하여 MOM 시스템이 필요하다.
둘째, 산업보안 솔루션 확보를 위하여 필수적으로 다층 보안(Defense in Depth) 전략을 기초로 내부 및 외부의 위협으로부터 보호가 되도록 설계가 되어야 한다.
셋째, 부서간의 이해와 협업이 필요하다. 사람, 기술, 프로세스의 연결과 융합에서 스마트 공장이 시작된다. 무엇보다 업무영역간의 협업에 어려움이 많다. 그러므로 타 부서 조직 간의 업무 목표가 공유되어야 하고 서로 머리를 맞대고 적극적 협조를 구하는 것은 매우 필요하다.
한편, 스마트공장을 위한 R&D 로드맵을 위하여 스마트 공장을 위한 R&D 로드맵의 애플리케이션 구현이 필요한데, ICT를 기본으로 연동되는 IoT, 빅데이터, CPS 등은 실시간으로 피드백 되는 데이터를 효율적으로 처리하고 저장하며 관리 할 수 있고, 다양한 제조 업무에 최적으로 활용할 수 있는 고도화된 애플리케이션이 필요하다.
또한 스마트공장을 위한 사이버물리시스템(CPS)도입을 위한 디지털 트윈(Digital Twin)을 구축하여야 한다. 이것은 첫째 공장에서 제품과 공정 그리고 설비들과 ERP, MES등 여러 운영 시스템들이 IoT, 플랫폼등을 통하여 상호 연계되며, 이를 바탕으로 운영과 관리를 하게 된다. 설계 및 운영 CPS로서 제조 빅데이터 관리와 분석을 통해 현장과 동기화된 사이버모델을 구성하여 운영하며, 이를 바탕으로 지식관리와 최적화를 달성한다. 따라서 중소제조기업 CPS는 어떠한 낭비도 없이 전 과정에서 최적화된 스마트공장이 구축될 수 있다고 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• < 목 차 >
• 제1장 서론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 방법 및 구성 3
• 제2장 스마트 공장에 대한 개요 및 기술현황 5
• 제1절 스마트 공장화의 개요 및 배경 5
• 1. 스마트 공장의 개념과 현황 5
• 2. 스마트공장의 국내 및 국제 표준화 9
• 제2절 스마트 공장의 기술수준 및 현황 16
• 1. 스마트공장의 기술동향 및 이슈 16
• 2. 스마트공장의 산업네트워크 현황 20
• 3. 스마트공장의 사물인터넷 기술 현황 22
• 제3장 중소 제조기업의 스마트공장 현황과 문제점 26
• 제1절 중소제조기업의 스마트공장 현황 26
• 제2절 중소제조기업의 스마트공장 기술동향 27
• 1. 스마트공장 기술배경 27
• 2. 스마트공장 기술구성 28
• 3. 스마트공장의 IoT 관련 기술구성 28
• 4. 스마트 공장의 IIoT관련 기술동향 29
• 5. 스마트 공장의 CPS관련 기술동향 31
• 제3절 중소제조기업의 스마트공장 문제점 33
• 1. 추진단계별 로드맵 과 마스터플랜 부족 33
• 2. 표준규격 및 국제 표준화 필요성 34
• 3. 연구인력 부족과 정부의 촉진정책의 필요성 34
• 4. 중소제조기업의 스마트공장 기술개발 및 투자여력 부족 35
• 5. 기술개발을 위한 지원정책 확대의 필요성 35
• 제4장 중소제조기업의 스마트공장 경영환경 구현 36
• 제1절 중소 제조기업의 스마트공장 혁신과 발전 방향 36
• 1. 제조업의 스마트 화 36
• 2. 설계분야의 빅 데이터 활용 39
• 3. 선진국 독일의 중소제조기업의 벤치마킹 41
• 제2절 스마트공장을 위한 사물인터넷 기술 융합 42
• 1. 추진 로드맵 구축 42
• 2. EMI와 MOM 시스템 구축 44
• 3. 산업 보안 솔루션 확보 45
• 4. 부서 간 이해 및 협업 필요 46
• 제3절 스마트공장을 위한 R&D 로드맵 47
• 1. 추진 전략 및 기술 47
• 2. R & D 로드맵 애플리케이션 구현 47
• 3. R&D 로드맵 디바이스 및 네트워크 기술 구현 48
• 4. R&D로드맵의 기대 효과 50
• 제4절 스마트공장을 위한 사이버물리시스템(CPS)도입 51
• - 디지털 트윈(Digital Twin) 구축
• 제5장 요약 및 결론 53
• 제1절 요약 및 결론 53
• 제2절 연구의 공헌점 및 미래 연구를 위한 제언 56
• 참고문헌 58
• ABSTRACT 60