인더스트리4.0, 독일의 미래 제조업 청사진' - lg cns 강연자료, 2014. 3. 7
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인더스트리 4.0 관련 컨셉 및 기대 Output 설명 Explanation about the concept of Industry 4.0TRANSCRIPT
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• 다양화되고 개인화되는 소비자 욕구
• 빨라지는 제품 출시주기/ 짧아지는 Product Lifecycle Customized Products
• 노동자들의 근로환경 개선
• 유연하고 효율성 높은 생산체계
• 안전한 친환경 공장
Energy-Efficient Urban Factory
• 사물인터넷, 무선통신
• 3D 프린팅 등 개인화 생산
• 가상∙증강현실 기술
Robotics, Virtual Reality
Internet of Things 3D Printing
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• FP7 內 “Internet of Things in Manufacturing Industry” 가장 큰 비중 900억 유로
• Horizon 2020 800억 유로 가운데 상당비중 “Industrial Leadership”에 투자
• Artemis tech platform – Mfg. & Production Automation and CPS
• 12차 5개년 계획 7개 전략 사업분야에서 해외의존도 줄이고 기술리더십 추구
High-End Equipment Manufacturing and New-Generation Information Technology
• 2010년 IoT컨퍼런스 개최하며 IoT Center 개관, CPS연구 포함 1.17억불 펀딩
“The U.S has the chance, right now, to beat other countries in the race for the next wave of high-tech manufacturing jobs.”
- 2014년 국정 기조연설, 오바마 미국대통령
“미국은 수많은 스타트업과 애플과 같은 혁신기업을 통해 아이디어를 배출하지만, 정작 상업화는 해외에서 이루어져 수익과 일자리를 창출한다.”
- MIT Taskforce on Innovation and Production
• AMP (Advanced Manufacturing Partnership) 운영
- 유수기업 CEO와 대학기관장으로 구성 국가로드맵 설계, 협력. 2013년 2.0 돌입
Breakthrough
독일의 High Tech Strategy 2020
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• 제조업을 어떻게 자국에 유치할 것인가?
• 저가생산국과 어떻게 경쟁할 것인가?
• 현재의 기술리더십은 어떻게 보존할 것인가?
• 인구고령화, 고임금문제, 노동의 고도화는 어떻게 이룰 것인가?
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• Embedded System 강자
• IT기술 융합
• 높은 기술력
• 전통적 제조강국
• 고객가치 향상 • 마켓 리더십 확보 • 기술/제조업 주도 • 제조업 자국유치 • 고령화/고임금 대응
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* PLC Programmable Logic Controller 자료: DFKI (독일인공지능연구소), 2011
시간 ▶
복잡
성 ▶
18세기 말
1784년 최초의 기계식 방직기
• 수력 및 증기기관 • 기계식 생산설비
20세기
1870년 신시네티 도축장 최초 컨베이어 벨트
• 컨베이어 벨트 • 전기동력에 의한 대량생산체계
1970년대
1969년 최초의 PLC* (Modicon 084)
• 전자기술과 IT 통한 자동화 진화
• 사이버물리시스템 기반 (Cyber-Physical System) 유연하고 효율적인 생산체계
오늘날
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3D printing
Big Data, Prediction Technology
Virtual/Augmented Reality Light Material
Green Technology
Mobile/Software Technology
사이버물리시스템, 사물인터넷-“사이버 세계와 물리적 세계의 연동”
시맨틱 제품메모리-“제품의 생산 히스토리 기록, 스마트 제품”
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• “나만의 물건”을 “빨리” 받을 수 없을까?
• 더 가치 있는 제품을 싸게 생산할 수 없을까?
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자율제어기
인더스트리 3.0
중앙제어기
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서비스 내용
중앙제어기
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기계 소재
소재 기계
RFID 서비스 내용
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중앙 제어기
인더스트리 3.0
일관공정
중앙∙집중제어
유선통신
실시간 위치파악 불가
순차∙고정설비
“무겁고 경직”
소품종 대량생산
Mass Production
모듈공정
자율∙분산제어
무선통신
실시간 위치추적
가변·유연설비
“가볍고 유연”
다품종 대량생산
Mass Customization
소재/부품 +
시맨틱 메모리*
* 시맨틱 메모리: RFID 등에 제품의 이동경로 등 이벤트를 기록해 저장할 수 있는 메모리
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Smart Material
Smart Product
Convergence Technology
Sensing, Actuation & Control
Computing
Communication
자료: DFKI (독일인공지능연구소), 2011
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*SemProM: Semantic Product Memory 자료: DFKI (독일인공지능연구소), 2011
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• 산업용 CPS의 핵심요소 SemProM:
- SML기반 Web Server - TCP Protocol (초고속 바이너리통신)
SemProM 장착한 이동 팔렛트
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제품 밸류체인
생산설비 밸류체인
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End-to-End Engineering
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자료: DFKI (독일인공지능연구소), 2011
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나이키 ID
http://www.nike.com/us/en_us/c/nikeid
Chocomize
http://www.chocomize.com/
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자료: DFKI (독일인공지능연구소), 2011
Product as an
제품이 이동해온 경로의 모든 정보가 기록
※ Carbon Footprint, 원가정보 등도 명확화
Product as an
제품이 주변 환경에 영향을 미침
Product as an
제품이 주변환경과 스스로를 모니터링
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가볍고 유연한 소재로 제작
사람이 이동할 수 있고, 다치지 않는 소재
각종센서 부착으로 노동자 탐지
노동자와 충돌하지 않도록 멈추거나 반응
자율제어시스템 이식, 가변적 생산서비스
스스로 생산서비스 판단∙제공, 인간과 협업
자료: 로봇인지연구실, 빌레펠트 대학
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자료: FESTO, SAP
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장비 판매 후 소프트웨어의 업그레이드,
선택적 기능 판매 통한 새로운 사업
자료: DFKI (독일인공지능연구소), 2011
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자료: Stratasys, GM, Fraunhofer ILT
다양한 모델의 생산, 변동성 높은 생산설비에
3D 프린팅 통해 비용절감, 생산성 제고
빠르고 간편한 프로토타이핑 통해
사전 조립성 검증, 성능시험 등
부품 3D프린팅 생산,
블레이드 파손 보수
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*TIA: Totally Integrated Automation 자료: Siemens TIA Portal
3D 레이아웃 검증, 제어·공정 설계
Operation Control
Monitoring
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자료: DHL, Amazon
위치, 온도, 보안 등 센서 및 모니터링
개인을 위한 드론 택배, 주문예측시스템
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자료: Wittenstein
소음 줄이고, 안전하고, 친근한 생산설비
오염배출↓
깔끔한 이미지 저소음
• 지역공헌:
생산과정 잔열 지역난방
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자료: https://www.youtube.com/watch?v=3VDO11ssutg
재고 및 물류관리, 고객정보제공
직립형 RFID
RFID Tag 부착 창고적재 재고조사
화물선적 실시간 트래킹 고객사 입고관리
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자료: 언론자료 종합
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전사 차원의 관리체계 구축
생산현장 모바일 업무환경 제공
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* EMS: Energy Management System 자료: 언론자료 종합
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에너지 다소비 공정
EMS* 운영으로 효율화
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개별기술은 이미 익숙하고, 지향점도 예측가능하나 모두를 하나로 묶을 수 있는 구심점 필요
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독일이 세계적 표준을 주도할 경우, 후발주자로 이끌려 갈 수밖에 없음
정부주도의 육성지원, 플랫폼 구축, 표준화 연구지원 이루어져야…
기업간 공동체의식, 협업 위한 컨소시엄 등 필요
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