안녕하세요!
중소기업이 한국형 강소기업(K Champ)으로 전환하는 데 있어 도움을 주고자 노력하는 '강소 제조인'입니다.
이번에는 스마트팩토리 관련 "정부 추진 정책"에 대해 정리된 자료를 공유하도록 하겠습니다.
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배경과 정의
특징, 구축 Flow 및 효과
구성 요소 및 핵심 기술
사물인터넷(IoT), Sensor 류
IoS(MES, PLM, ERP, SCM)
사이버물리시스템(CPS)
주요국(독, 미, 한) 추진현황과 문제점
정부 추진 정책
국내, 외 구축 사례
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■ 정부 스마트팩토리 추진 정책
∎ 민간 자율적 확산 원칙, 정부는 모델 제시 및 확산 기반 조성
⦁ 모델 공장 구축 → 스마트 공장의 수준, 형태 구체적 제시
⦁ 표준, 인증, 보안 등 자율적으로 스마트 공장 구축, 안전하고 편리하게 운용할 수 있는 제도적 기반 마련
∎ 개별 기업, 업종, 산단을 활용한 맞춤형 스마트 공장 확산
⦁ 개별 기업 단위의 스마트화와 동시에 가치사슬(업종) 및 공간적(산단) 네트워크의 효과적 활용
⦁ 다양한 기업 수준, 수요를 충족하는 모델 및 지원
∎ 스마트 공장 수준의 지속적 고도화
⦁ 기술력이 취약하거나 전략적 육성 분야 핵심기술의 신속 개발
⦁ 개발된 기술이 즉각적으로 확산에 적용될 수 있는 체계 구축
※ 참고로 중소기업의 48%가 스마트 공장 구축을 희망(Factory Automation 저널, ’18) 하고 있으며 2018년도까지 보급된 스마트 공장 지원 사업의 숫자는 약 7,800개임.
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목 표
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‘14~‘18
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‘19
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‘20
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‘21
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‘22
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누계
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전 국
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7,800
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4,000
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6,000
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6,000
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6,200
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30,000
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◈ 스마트팩토리 운영 관리 시스템 프레임 워크
민관합동 스마트 공장 추진단, 서울대 박진우 교수
● 스마트팩토리 (Smart Factory) 추진 단계 (자료 : 민간합동 스마트 공장 추진단)
(기초) 생산 이력 추적관리 (표준화, 데이터 디지털화) → (중간 1) 실시간 정보 수집 및 생산관리 (눈으로 보는 관리) → (중간 2) 생산 자동화, 최적화 (IoT 화) → (고도화) 지능형 유연 생산 (CPS/AI)
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수준/분야
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현장 자동화
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공장 운영(MES/POP)
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기업 자원관리(ERP)
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제품개발(PLM)
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공급사슬관리
(SCM)
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고도화
(Level 5)
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IoT/IoS 기반의 CPS 화
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인터넷 공간 상 비즈니스 CPS 네트워크 협업
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IoT/IoS 화
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IoT/IoS(모듈) 화 빅데이터 기반의 진단 및 운영
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중간 2
(Level 4)
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설비 제어
자동화
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실시간
공장제어
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공장 운영 통합
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시뮬레이션과 일괄 프로세스 자동화
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다품종
개발 협업
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중간 1
(Level 3)
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설비 데이터 자동 집계
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실시간
의사결정
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기능 간 통합
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기술 정보 생성 자동화와 협업
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다품종
생산 협업
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기초
(Level 1~2)
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실적 집계
자동화
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공정 물류 관리(POP)
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관리 기능
중심 기능
개별 운용
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서버를 통한 기술/납기 관리
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단일
모기업 의존
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ICT 미적용
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수작업
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수작업
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수작업
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수작업
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스마트폰, 메일
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0) ICT 미적용 : 현장 내 노하우인 암묵지를 표준화 수준 미흡 및 자원관리와 공정운영 대부분을 수작업으로 실시
1) 기초 수준 : 아날로그 생산정보 → 디지털화, 정보 수집 및 자동 실적 집계
⦁ 기초적인 ICT(바코드, RFID)를 활용하여 생산 일부 분야의 정보를 수집, 활용하고 모기업 인프라를 활용하여 자사의 정보시스템을 구축
2) 중간 수준, 1단계 : 실시간 데이터를 분석하여 개발, 생산, 유통 및 물류와 공유 → 실시간 의사결정
⦁ ICT(센서, IoT)를 활용하여 설비 정보를 최대한 자동으로 획득하고 기업 운영의 자동화를 지향
⦁ CMS(Cloud-based Manufacturing System) 및 RMS(Reconfigurable Manufacturing System)가 진행되고 있는 상태
3) 중간 수준, 2단계 : 모기업과 공급 사슬 관련 정보 및 엔지니어링 정보 공유 → 실시간 공장제어
⦁ 원인과 해결책을 스스로 판단, 제어 및 협력사 간 정보 공유, 공급계획 최적화와 제어 자동화를 기반으로 실시간 회사 운영이 가능
4) 고도화 단계 : IoT, 빅데이터와 연계 → CPS 기반의 완전한 지능형 공장 구현
⦁ 사물인터넷 기반의 가상 물리시스템(CPS) 화를 통해 사이버공간에서 사업 제반 활동을 실현하는 궁극적인 수준
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구 분
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내용
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공장 운영 분야
(설루션 등 S/W)
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설비 자동화 분야
(센서, 로봇 등 H/W)
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ICT
미적용
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현장 암묵지 → 형식지인 표준화 미흡
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⦁ 생산설비, 물류 등의 모니터링 관리 및 공장 운영이 수작업, 종이문서 사용 수준
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수작업
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기초 수준
(모기업 의존)
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아날로그 생산정보 디지털화, 실적 집계 자동화
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⦁ 공정 물류 중심의 생산 실적관리(POP)
⦁ 관리기능 중심, 기능 개별 운용
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기존 ICT와 접목하여 바코드･ RFID 등을 활용한 기초 데이터 수집 및 CAD 사용
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점검
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식별(Identified) - 부분적 표준화
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모니터링
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측정(Measured) - 생산실적 정보
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중간
수준
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1 단계
(제어)
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⦁ 설비 데이터 자동 집계, 분석 → 의사결정
⦁ 개발, 생산, 유통 및 물류와 공유
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⦁ 설비･생산정보를 활용한 품질분석 및 실시간 생산관리, 기능 간 통합
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첨단 ICT와 접목하여 센서, PLC 등을 활용한 실시간 생산정보 자동 수집･설비 제어
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2 단계
(최적화)
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⦁ 설비 제어 자동화
⦁ 원인과 해결책을 스스로 판단, 제어 및 협력사 간 정보 공유
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⦁ 실시간 공장 제어, 공장 운영 통합
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고도화 수준
(자율 운영)
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⦁ 맞춤 및 자율(Customized)
⦁ IoT, CPS 기반의 완전한 지능형 공장 구현
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⦁ 기획-생산-유통･물류 시스템 통합으로 제조 全 단계 실시간 연동
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스스로 판단하는 다기능 로봇, CPS 심화로 全 공장 자동 운영
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∎ 스마트팩토리 계층 구조
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애플리케이션
계층
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제조 애플리케이션 컴포넌트 연동 프레임 워크
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제품 및 공정 설계, 제조 실행, 품질분석, 설비보전, 제조 안전, 증강 작업, 유통 조달
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플랫폼 계층
|
IoT 공통 플랫폼
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빅 데이터 플랫폼
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가상현실 생산 시스템(CPP) 플랫폼
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Cloud 플랫폼
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데이터 분석, 수집, 관리
정보 가시화
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공장 지원 모델링, 시뮬레이션
생산 프로세스 제어관리
가치사슬 공급 망 설계
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기기 및
네트워크 계층
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이 기종 다종 프로토콜 지원 IoT 게이트웨이
스마트 디바이스 HML/PLC
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유무선 팩토리 네트워크
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RFID /스마트 팩토리 / 스마트 센서
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∎ 스마트팩토리 구축 단계별 수준 (자료 : 산업통상자원부 스마트 공장 기술 로드맵(2015))
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구 분
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기초 단계
(정보화)
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중간 1, 2단계
(지능화)
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고도화 단계
가치사슬 통합
(완전 유연 생산)
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To-Be
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생산설비, 물류 등의 정보를 기초 ICT(Bar code, RFID 등을 활용, 기초 데이터 수집하고 이를 활용한 생산관리 구현
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ICT(센서, PLC, IoT 등), 자동화 설비를 활용한 실시간 생산정보 자동 수집, 설비 제어로 최적화된 생산운영 환경 구축
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실제와 가상이 결합된 고도화된 ICT(CPS)와 스스로 판단하는 다기능 로봇, 자동화 설비를 활용하여 지능화된 완전한 전 공장 자동 생산체계 구축
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현장 자동화
(H/W)
(센서, 로봇 등)
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바코드･ RFID 등 활용 기초 데이터수집
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센서, PLC 등을 활용한 실시간 생산정보 자동 수집･설비 제어
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스스로 판단하는 다기능 로봇, CPS 심화로 全 공장 자동 운영
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공장 운영
(S/W)
(PLM/MES/ERP/
SCM 등)
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공정 물류 중심의
생산 실적관리
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설비, 생산정보를 활용한 품질분석 및 실시간 생산관리 등
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기획-생산-유통-물류 시스템 통합으로 제조 전 단계 실시간 연동
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적용 기업
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중소기업
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중견기업, 대기업
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Siemens, Tesla, LS산전
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∎ 구축 부문별 목표
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구 분
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기초 단계
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중간 1단계
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중간 2단계
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고도화 단계
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현장
자동화
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ㅇ 생산실적 정보 집계 가능 수준
- Lot 별 기초적인 실적 정보를 집계하는 수준 (바코드, Timer, Counter 등의 기초 센서 이용)
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ㅇ 계측정보 집계 자동화
- 측정 센서 (인장강도, 정밀도, 온습도, 압력, 화학 측정 등) 고도화
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ㅇ 생산실적 및 계측정보 집계 자동화, 설비 제어 자동화
- CAD/CAE/CAM 운영
- 레시피 생성 및 PLC 제어
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ㅇ 설비, 자재 등의 사물에 고유 식별자를 부여, 이들 활동 식별
ㅇ 인터넷(IP)을 이용한 사물 식별 및 사물 간의 대화 구현
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제품
개발
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ㅇ 제품 개발 프로젝트 관리만 수행하는 수준(복수 프로젝트 관리 포함)
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ㅇ 제품개발을 위한 기준정보와 엔지니어링 정보를 생성하는 수준
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ㅇ 기준정보와 엔지니어링 정보가 스마트 공장과 자동적으로 연동, 일관성 있게 자동화를 지향
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ㅇ 가상 물리시스템 공장 구현
- 공장의 모듈화 및 IoT 화
- IoT 호된 설비/자재/공정/활동/공장의 식별 및 IP 이용한 사물 간 대화
- IP를 이용한 가상 환경 하에서 공장 운영
ㅇ 빅데이터를 이용한 기업진단 및 운영 최적화
ㅇ 빅데이터를 이용한 시장 동향 분석 및 신제품 개발 활용
ㅇ 단일화된 기업 경영시스템
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공장
운영
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ㅇ 공정 물류관리(POP) 수준
- 자재와 제품 생산 이력 관리, 역추적 가능(Lot-tracking)
- 생산실적관리 및 작업지시
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ㅇ 실시간 공장 운영 현황 분석 및 의사결정 - 공장 운영상태 실시간 모니터링, 실시간 공정품질분석/경고
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ㅇ 제어 기반의 공장 운영 최적화, 실시간 스케줄링/의사결정
ㅇ 주기적 분석 및 피드백을 통한 가치 창출형 공장 경영
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기업
자원
관리
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ㅇ 수불 및 재고 정도 향상
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ㅇ 공장 운영 시스템과 자동생산계획의 연계
ㅇ 계획과 원가의 정도 향상
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ㅇ 제품개발 시스템 연계
ㅇ KPI 개발 운영
ㅇ 눈으로 보는 경영(대시보드)
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공급
사슬
관리
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ㅇ 모기업의 IT 인프라를 활용하여 정보 공유 - 자기 업은 자신의 시스템을 보유하지 않으며 모기업이 보유하는 시스템을 사용하여 모든 정보를 처리함
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ㅇ 모기업과 영업, 생산, 품질정보 등을 공유하되 독자적으로 정보시스템을 운영하는 독립형 협업
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ㅇ 모기업과 영업, 생산, 품질정보와 제품개발 정보를 공유하되 독자적으로 정보시스템을 운영하는 독립형 협업
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ㅇ 가상 물리시스템(CPS) 기반의 협업 - IoT와 IoS를 통한 설비, 공정, 공장 등의 자유로운 선택 및 비즈니스 활동
ㅇ 제품개발부터 완제품까지 인터넷 공간상의 경영
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● 스마트팩토리 정부 지원
정부는 2019년 스마트 공장 보급 확산사업에 2018년 1,330억 원 예산 대비 2.6배 늘어난 3,428억 원을 투자하여 스마트 공장 4천 개를 늘리겠다는 계획으로 스마트 공장은 지난해까지 7,903개가 구축됐다.
주요 사업으로는 ▲ 스마트 공장 구축 및 고도화, ▲ 로봇 활용 제조혁신 지원, ▲ 스마트 마이스터, ▲ 스마트화 역량 강화, ▲ 스마트화 수준 확인 등임(중소 벤처기업부, 2019. 2. 13)
⦁ 지원 대상 : 중소/중견기업(조선기자재 업체, 소비재 수출 기업, 기업활력 법에 따른 사업 재편 승인기업, 로봇 도입 관련 기업, 정보보호 인증기업에겐 가점 부여)
⦁ 지원 사항 : 제품설계, 생산공정 개선 등을 위한 IoT 등 첨단 기술이 적용된 스마트 공장 또는 스마트팩토리 설루션 구축 및 솔루션 연동 자동화 장비, 제어기, 센서 등 구입 지원
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구분
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세부 지원 사항
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상세 내역
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지원
부문
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제조자 동화
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저비용, 고효율 제조로봇/IoT 센서 로봇 등을 접목하여 생산성과 품질 경쟁력 향상
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공장 시뮬레이션
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공장 제품설계 등에 사전 검증을 통한 시행착오 예방
공장 및 공정 레이아웃 시뮬레이션 분석, 데이터 해석을 통한 품질 확보
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초정밀 금형
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금속 소재의 정밀 설계 가공, 조립을 위한 설루션 제공 및 도장, 코팅, 연마 등 공정개선을 통한 외관품질 및
생산성 향상 지원(스마트 공장 설루션과 연계 조건)
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제품개발 지원 시스템 (PLM)
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CAD/CAE/CAPP/CAM 등의 제품개발 및 공정 개발에 필요한 도구와 연계하여 정보지원을 하는 PLM 시스템
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현장 자동화 및
공장 운영 시스템
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공정관리, 품질관리, 설비관리를 비롯한 제반의 데이터 집계 및 제어 자동화를 목적으로 개발된 MES 시스템
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기업 자원관리 시스템 (ERP)
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기업의 자원을 관리하는 시스템/입고, 생산, 출하, 재고관리 등의 제반의 기능을 수행하는 ERP 시스템
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공급사슬관리 시스템 (SCM)
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수요예측, 생산계획, 공장 운영 스케줄링 등의 제조업 운영 최적화를 지원하는 시스템, ERP 또는 MES와 연계된 B2B, B2C 거래를 지원하는 EDI 시스템
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지원
규모
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총 3,125억 원
- 신규 구축 : 기업당 총 사업비의 50% 최대 1억 원을 지원, 추가 비용은 민간부담
- 고도화 단계 : (기초) 1억 원, (중간 1 이상) 1.5억 원 지원
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절차
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1. 사업공고 및 모집 → 2. 평가 및 선정 → 3. 지역별 자금배정 → 4. 사업 착수 → 5. 중간 점검 → 6. 최종 점검 및 평가/사업비 지급, 정산 → 7. 성과 분석
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※ 참고로 경남 지역은 기업 부담금 경감을 위해 도에서 20%의 비용을 추가로 지원, 정부 50% + 경남 20%로 총 70%를 지원하며, 스마트 공장 구축 운영자금을 지원하는 금융상품인 ‘경남 스마트팩토리 론(Loan)’ 출시
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사업명
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지원 유형
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지원내용
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정부 지원액
(기업 당, 최대)
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스마트
공장
구축 및
고도화
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신규 구축
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스마트 공장 미구축 기업 대상,
솔루션 및 연동 설비 구축 지원
|
1억 원 (50%)
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고도화
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스마트 공장 기구축 기업 대상,
스마트 공장 고도화 지원
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(기초) 1억 원
(중간 1 이상) 1.5억 원
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대 중 소
상생형
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주관기관(대기업 등)이 중소·중견기업과
협력하여 스마트 공장을 구축할 경우
정부가 비용 일부 지원
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정부(30 ~ 50%),
대기업(30 ~ 60%)
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시범공장
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도입 희망 기업이 벤치마킹할 수 있는
시범공장을 주요 거점에 구축 지원
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3억 원
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업종별 특화
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유사 제조공정(업종 등)을 가진 기업의
스마트 공장 공통 특화 솔루션 구축 지원
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1억 원 (50%)
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로봇 활용 제조혁신지원
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로봇 엔지니어링, 로봇 도입,
로봇 활용교육 등 패키지 지원
|
3억 원 (50%)
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스마트 마이스터
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스마트 공장 구축 기업의 현장진단 및
구축 과정 중 현장 애로 해결 지원
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마이스터 인건비
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스마트화 역량 강화
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컨설팅 비용
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||
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스마트 공장 수준 확인
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스마트 공장 관련 기업 제조 수준 진단 및
고도화 가이드라인 제시
|
진단 비용
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다음에는 스마트팩토리의 "국내, 외 구축 사례"에 대해 정리된 자료를 공유하도록 하겠습니다.
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