IoT는 제조업에서 떼려야 뗄 수 없는 부분이 되고 있습니다.제조와 IoT를 결합하면 무엇을 할 수 있으며 어떤 이점이 있을까요?제조와 IoT의 관계와 제조업의 IoT 이니셔티브 사례를 소개합니다.
제조와 IoT는 어떤 관계가 있을까요?
제조업과 IoT는 강한 친화력을 가지고 있으며, 제조업에서도 IoT의 활용은 당연한 과제가 되고 있습니다.제조업에서는 IoT가 어떻게 채택되었나요?
확장되는 IoT의 의미와 역할
IoT는 사물 인터넷의 약자이며 일본에서는 “사물 인터넷”이라고 불립니다.기존에는 컴퓨터 및 휴대폰과 같은 제한된 장치만 네트워크에 연결되었습니다.하지만 IoT를 사용하면 모든 사물을 인터넷에 연결할 수 있고, 이를 통해 얻은 데이터를 통해 사물의 상태를 파악하고 원거리에서도 작동시킬 수 있습니다.
센서는 데이터를 수집하는 데 사용됩니다.기존 센서는 세부 데이터를 감지할 수 없고 감지할 수 있다고 해도 데이터가 커서 송수신이 어려웠습니다.게다가 만물에 부착된 센서에서 데이터를 보내면 기존 통신망으로는 이를 감당할 수 없었습니다.
이 문제는 센서 기술의 발전과 네트워크 (통신) 기술의 진화로 해결되었습니다.이러한 기술 발전으로 IoT의 실용화와 확산이 가능해졌다고 할 수 있습니다.
IoT의 사용은 정보 시각화 및 원격 작동에만 국한되지 않습니다.IoT로 수집한 데이터는 빅데이터로 축적되고 AI를 활용한 분석을 통해 활용 가능성이 더욱 확대됩니다.사물인터넷이라고 불릴 만큼 IoT는 기존에는 사물에만 적용되었지만 활용 가능성이 더욱 커지고 있습니다.사람들의 움직임, 작업 내용, 사람들 간의 복잡한 연결 또한 IoT에 활용되도록 변화하고 있습니다.
제조와 IoT 간의 연결
전통적으로 제조 산업에서는 센서 사용이 중요했습니다.PLC 및 산업용 PC와 같은 제어 장치는 센서에서 전송되는 신호 없이는 작동할 수 없습니다.생산 자동화에는 센서 사용이 필수적이었습니다.이러한 방식으로 IoT는 센서와 데이터의 사용이 널리 보급되어 등장하자마자 제조업에 채택되었습니다.예를 들어 제조 기계에 IoT 기술을 도입하면 작동 상태 및 품질 데이터에 대한 정보를 얻고 이를 시각화하고 분석할 수 있습니다.또한 IoT 기술은 제조 산업에서 생산 효율성을 개선하기 위한 필수 불가결한 기술이 되었습니다.
에서 2017 경제산업성의 “제조 백서” '데이터 수집 및 활용을 주도하는 부서'로는 제조 부서가 44.8% 로 가장 많았습니다.IoT를 이용한 이러한 데이터 수집 및 활용은 대기업뿐만 아니라 중소기업에서도 널리 채택되고 있습니다.그러나 이후 2018년 설문조사 , 데이터 수집을 담당하는 중앙 부서가 관리 및 비즈니스 전략 부서로 이동했으며 데이터 수집을 담당하는 회사의 비율이 감소했습니다. 2019년 설문조사.게다가, 2020년 설문조사 실제로 데이터를 활용하는 기업의 비율이 증가하지 않은 것으로 나타나 일본 기업의 데이터 활용이 어려운 과제라는 사실이 부각되고 있습니다.
그만큼 IoT를 통한 데이터 활용의 잠재력은 크지만 도입이 일정 수준 이상으로 진전된 것은 아니라고 볼 수 있습니다.제조와 IoT 간의 연결은 제조 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다.이러한 산업구조의 큰 변화로 인해 IoT를 통한 데이터 활용은 4차 산업혁명이 될 것이라고 합니다.
제조에서 IoT를 사용할 때의 이점
제조업에 IoT를 도입하고 활용하면 어떤 이점이 있으며 어떤 것이 가능할까요?산업 및 비즈니스 모델에 따라 다양한 방법으로 사용할 수 있지만 제조 산업에서 일반적으로 나타나는 몇 가지 이점은 다음과 같습니다.
생산 공정의 자동화, 노동 절약 및 인력 절약
제조 산업 자동화의 대표적인 예로는 운송 기계를 사용한 운송 프로세스의 자동화와 로봇을 사용한 처리 프로세스의 자동화가 있습니다.일반적으로 이러한 유형의 자동화 장비는 설정된 프로그램에 따라 고정된 작업을 수행했습니다.하지만 IoT는 장비 상태를 실시간으로 파악할 수 있어 문제 발생 시 신속한 대응이 가능합니다.또한 이전에는 현장의 수작업이나 시각적 감독이 필요했던 프로세스를 이제 원격으로 운영하고 모니터링할 수 있습니다.이를 통해 작업자는 여러 현장을 책임질 수 있어 인건비와 인력을 절약할 수 있습니다.이러한 방식으로 IoT는 생산 프로세스를 자동화하고 인건비 및 인력 절감을 실현할 수 있습니다.
예측 유지 보수 달성 및 운영률 향상
IoT를 사용하면 장비의 각 부분에서 전송되는 데이터를 분석하여 이상 징후를 감지하고 문제 발생을 미연에 방지할 수 있습니다.수집된 데이터를 AI로 분석하면 문제 예방의 정확도가 높아지고 문제 발생 시 대처도 가능해질 것으로 기대됩니다.기계 고장의 징후를 조기에 감지하여 원하는 대로 유지 보수 시기를 설정하기가 더 쉬워집니다.기계 가동이 예정되어 있지 않은 날짜 및 시간에 유지보수를 수행하여 기계의 가동 시간을 보장할 수 있습니다.
데이터를 활용하여 운영 개선
IoT로 수집한 데이터는 실시간 상황을 볼 수 있을 뿐만 아니라 이를 축적하고 분석하여 운영을 개선하는 데에도 사용할 수 있습니다.웨어러블 디바이스와 IC 태그를 사용하여 현장의 사람과 물체의 움직임을 파악할 수 있으며, 이를 활용하여 교통 흐름과 이동량의 효율성을 높일 수 있습니다.또한 공구 및 장비의 센서에서 전송한 데이터를 생산 공정 작업에 사용할 수 있도록 수집하고 이미지 프로세싱을 사용하여 사람의 움직임을 분석하여 데이터를 축적할 수 있습니다.분석 결과를 사용하여 작업을 표준화하고 보다 효율적인 작업 방법을 고려할 수 있습니다.
제품 개발 및 비즈니스 모델 혁신에 활용
IoT를 회사의 제품 및 제조 기술에 통합하면 신제품 개발로 이어질 수 있습니다.이미 많은 기업이 IoT를 접목해 원격 모니터링 및 운영과 같은 기능을 추가하는 제품을 개발했습니다.IoT는 이와 같은 기능을 직접 추가하는 것 외에도 애프터 서비스를 제공하고 사용량을 분석하여 더 나은 제품을 제안하는 데에도 사용할 수 있습니다.또한 회사 내에서 IoT를 사용하면 제조한 제품 및 서비스를 다른 회사의 제품 및 서비스와 차별화하는 데 도움이 될 수 있습니다.IoT를 활용하면 이전에 볼 수 없었던 새로운 비즈니스 모델을 수립하는 데도 도움이 될 수 있습니다.
제조에 IoT를 도입하기 위한 핵심 포인트
제조업에 IoT를 도입할 때 다음 사항에 유의하면 더 나은 결과를 기대할 수 있습니다.
문제 및 목표 명확화
IoT를 도입하기 전에 IoT가 왜 필요한지, IoT로 해결하고자 하는 문제는 무엇인지 명확히 하는 것이 필요합니다.이러한 사항이 명확하지 않으면 IoT를 완전히 활용할 수 없으며 도입으로 인한 이점을 얻을 수 없습니다.도입 목적을 명확히하기 위해 먼저 생산 프로세스의 작업 분석을 수행하고 각 프로세스의 문제를 파악하십시오.여기서부터 문제를 해결하기 위해 어떤 종류의 IoT 기술을 도입할 수 있는지 생각해 보세요.
이처럼 IoT를 도입하기 전에 문제와 목적을 명확히 하는 것이 중요합니다.
단계별 IoT 채택
복잡한 IoT 기술을 한꺼번에 도입하면 작업 현장에 혼란을 야기할 뿐만 아니라 생산 효율성이 떨어질 수 있습니다.또한 새로운 시스템과 업무 방식을 거부하는 직원이 어느 정도 있다는 점도 고려할 필요가 있습니다.이러한 문제를 악화시키지 않고 IoT를 사용하기 시작하기 위해 도입은 데이터 수집, 축적, 시각화, 분석의 네 단계로 진행됩니다.
생산 장비에 센서와 카메라를 설치하여 데이터 수집 환경을 준비합니다.
다음으로 데이터를 축적할 장소가 확보됩니다.이때 클라우드에 축적할지 사내에 저장할지도 결정됩니다.향상된 처리 속도와 데이터 보안이 필요한 경우 분산 처리가 가능한 엣지 컴퓨팅을 사용하는 것이 좋습니다.
이렇게 축적된 데이터를 바탕으로 시스템을 사용하여 생산 현황을 시각화할 것입니다.설정 중이나 이상이 감지된 경우에도 실시간 상황을 파악할 수 있습니다.
그런 다음 축적된 데이터를 분석하여 다음 문제를 발견하고 문제를 해결하는 데 사용됩니다.
이 네 단계 각각에 적합한 솔루션을 선택하고 도입하면 회사의 생산 규모와 비즈니스 유형에 맞는 시스템을 구축할 수 있습니다.
데이터 활용 방법의 진화 및 심화
이 네 단계를 구현하면 현장에서 사용하기 쉬운 시스템을 구축할 수 있으며 효율성을 더욱 높이기 위한 개선 아이디어도 나올 것입니다.단순히 데이터를 시각화하여 사용하는 것보다, 문제를 반복적으로 개선하고 이를 새로운 비즈니스 벤처에 적용하는 등 향후 활용에 대해 고민하면 IoT 구현의 이점을 더욱 높일 수 있습니다.
제조업의 IoT 이니셔티브
제조업과 IoT는 호환성이 뛰어나며, 이들의 도입과 활용은 다양한 이점을 가져왔습니다.그러나 제조업 내에서도 제품의 특성 및 종류, 제조 공정과 방법에 따라 IoT의 활용도가 크게 달라집니다.제조 산업에 IoT를 도입하는 것이 일반화되고 있지만, 단순히 생산 상태를 시각화하는 데 그치지 않고 IoT를 한 단계 더 발전시키고 있는 기업도 많이 있습니다.제조 기업이 IoT를 어떻게 활용하고 있는지 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.
장인정신과 IoT의 결합으로 작업 시간 단축
오랜 전통을 자랑하는 염색 공장에서는 주문을 받기 전에 테스트 재료를 샘플 테스트로 염색합니다.이전에는 이 공정에 약 2주가 걸렸으며, 바쁜 기간에는 염색 용기가 부족하여 주문이 누락될 위험이 있었습니다.또한 장인의 직관에 따라 색상 혼합이 이루어져 미묘한 오류가 발생했습니다.
이것이 바로 비즈니스 관리 시스템과 CCM (컴퓨터 컬러 매칭) 이 도입된 이유입니다.CCM 시스템에 염료 및 재료 패턴을 등록함으로써 기존 장인의 직관에 기반한 판단을 디지털 데이터로 대체했습니다.이로 인해 염색 품질이 표준화되고 작업 시간이 크게 단축되었습니다.또한 업무관리 시스템에서 주문 내용, 납기, 작업 현황 등을 중앙에서 관리해 공장 내 진행 현황을 파악할 수 있다.
센서는 결함 원인을 감지하고 제거합니다.
IoT에 필수적인 센서를 제조하는 공장에서도 IoT 사용을 더욱 활성화하여 효율성을 높이는 데 성공했습니다.고정밀 산업용 센서를 제조하는 한 회사는 생산 관리 시스템을 사용하여 생산 중에 처리한 10,000개의 부품을 자동으로 주문하는 시스템을 만들었습니다.동시에 적절한 재고 관리와 필요한 부품을 필요한 시기에 공급할 수 있게 되었습니다.
이러한 작업을 자동화하여 부가가치가 높은 제품을 제조하고 개선하는 등 창의적인 작업을 위한 시간을 창출하는 데 성공했습니다.
제조 지침 및 생산 시스템에 IoT를 구현하여 실수를 방지합니다.
작업에 사용되는 수지 제품의 제조 공정에 필요한 첨가제 (마스터배치) 를 종이에 인쇄된 제조 설명서에 따라 만드는 회사.수많은 원자재를 수동으로 계량, 기록, 혼합 및 검사했지만 사람의 실수가 문제였습니다.IoT 기술을 활용한 계량 시스템을 도입하고 이를 핵심 시스템과 연계함으로써 제조 지침도 자동화되었습니다.이로 인해 원자재의 잘못된 사용과 계량을 줄이고 기록을 자동으로 입력 및 출력하여 공수를 줄이고 노동 생산성을 크게 향상시켰습니다.
IoT는 열처리로 운영을 가시화하고 대응 속도를 높입니다.
금속의 열처리를 하는 회사에서는 무인 열처리로가 문제로 멈추는 상황에 대처하기 위해 야간 무인 열처리로의 작동 상태를 수시로 점검해야 했습니다.이제 IoT 모니터링 시스템을 도입하여 관리자가 원격으로 용광로를 모니터링하고 작동할 수 있습니다.또한 재해와 같은 비상 상황 발생 시 용광로를 즉시 정지시킬 수 있어 안전성을 높이는 데도 성공했습니다.
제조 기계와 생산 관리를 직접 연결하여 효율적인 제품 관리
플라스틱 성형을 수행하는 회사는 여러 제조업체의 성형기를 도입하여 종이로 데이터를 관리해 왔습니다.이러한 상황에 대응하여 새로 도입된 생산 관리 시스템은 다른 제조업체의 성형기와 연결할 수 있으며 생산 데이터를 축적하고 분석할 수도 있습니다.데이터 분석을 통해 향후 주문을 예측하고 재고를 적절하게 관리할 수 있으며, 생산 관리 업무의 효율성으로 전체 생산 시스템의 정확도가 향상되었습니다.
IoT는 제조업을 획기적으로 변화시킬 것입니다
IoT는 이미 제조 산업을 변화시키고 있으며, 앞으로도 생산에서 데이터를 사용하는 방식이 더욱 중요해질 것으로 예상됩니다.생산에 사용되는 기계와 장비로부터 데이터를 수집하는 것은 당연한 일이며, 해당 데이터를 사용할 수 있는지 여부는 생산성에 큰 영향을 미칩니다.
생산 주기에 따라 생산성이 크게 달라지는 제조업에서는 데이터 활용에서도 실시간 성능이 요구될 것입니다.데이터의 실시간 성능은 제조 장비와 로봇의 작동에 영향을 미치기 때문에 IoT에서의 처리 및 전송 속도는 중요합니다.이 때 데이터의 실시간 성능을 높이는 기술로 엣지 컴퓨팅이 주목받고 있습니다.IoT와 엣지 컴퓨팅을 결합함으로써 제조 산업에서의 데이터 활용은 훨씬 더 넓은 가능성을 가질 수 있습니다.
엣지 컴퓨팅에 대한 개요는 다음 문서를 참조하십시오.
엣지 컴퓨팅이 주목받는 이유는 무엇일까요?클라우드와 온프레미스의 차이점은 무엇인가요?| 스트라투스 블로그
