인더스트리 4.0이란?
1800년대 이후 세 차례의 산업혁명이 일어났습니다. 증기기관의 기계공학, 조립라인의 혁신, 컴퓨터의 속도 등 모든 산업혁명은 혁신적인 신기술을 기반으로 합니다. 이러한 사건을 산업 '혁명'으로 부르는 이유는 그러한 혁신이 단순히 생산성과 효율성을 어느 정도 높이는 데 그치지 않고 상품 생산 방식과 업무 수행 방식을 근본적으로 바꾸어 놓았기 때문입니다.
현재 진행 중인 4차 산업혁명은 인더스트리 4.0(Industry 4.0)이라고도 하며, 스마트 기술을 통해 자동화, 모니터링, 공급망 분석 등의 분야에서 혁명적 변화를 일으키고 있습니다. 인더스트리 4.0의 기반 기술은 산업용 사물인터넷(IIoT)과 사이버-물리시스템(CPS)으로, 컴퓨터 기반 알고리즘을 이용해 기계, 로봇, 차량 등 실제 사물을 모니터링하고 제어하는 스마트 자율 시스템입니다. 인더스트리 4.0은 스마트 제조 및 공장부터 지능형 창고 관리 및 물류에 이르기까지 비즈니스의 공급망을 구성하는 모든 요소를 '지능화'합니다. 하지만 인더스트리 4.0은 공급망에 그치지 않고 전사적 자원관리(ERP) 같은 백엔드 시스템과 연동해 비즈니스에 전례 없는 수준의 가시성과 제어 능력을 제공합니다. 인더스트리 4.0은 궁극적으로 모든 회사의 디지털 혁신에서 중요한 부분을 차지합니다.
인더스트리 4.0을 일반적으로 정의하면 디지털 산업 기술의 부상이라고 할 수 있습니다. 사람들은 인더스트리 4.0 혁신으로 새롭고 매우 생산적인 방식으로 기계와 협업할 수 있습니다.
– 대니얼 버러스(Daniel Burrus)
인더스트리 4.0 기술
인더스트리 4.0은 9가지 주요 기술을 기반으로 합니다. 이러한 혁신적인 기술은 물리적 세계와 디지털 세계를 연결하며 스마트 자율 시스템을 실현합니다. 여러 비즈니스와 공급망에서 이미 이들 첨단 기술 중 일부를 사용하고는 있지만 인더스트리 4.0의 잠재력을 극대화하려면 이들 기술을 함께 사용해야 합니다.
Industry 4.0 technologies
- 빅데이터와 AI 분석: 인더스트리 4.0에서는 공장 설비 및 사물인터넷(IoT) 기기부터 ERP 및 CRM 시스템과 날씨, 교통 앱에 이르는 광범위한 소스에서 빅데이터를 수집합니다. 이 데이터에 인공지능(AI)과 머신러닝 기반 분석을 실시간으로 적용하고 공급망 관리의 모든 영역, 즉 공급망 계획, 물류 관리, 제조, 연구개발(R&D) 및 엔지니어링, 기업자산관리(EAM), 구매조달에서 의사결정과 자동화 개선을 위해 인사이트를 활용합니다.
- 수평, 수직 통합:인더스트리 4.0의 중추는 수평, 수직 통합입니다. 수평 통합에서는 프로세스가 '현장 레벨', 즉 여러 생산 시설 및 공급망 전반에 걸쳐 생산 현장에서 긴밀하게 통합됩니다. 수직 통합에서는 조직의 모든 계층이 연결되고 데이터가 현장에서 경영진으로, 또 경영진에서 현장으로 막힘 없이 이동합니다. 다시 말해 생산이 R&D, 품질 보증, 영업, 마케팅 및 기타 부서와 긴밀하게 통합되어 데이터와 지식의 고립 현상을 없앱니다.
- 클라우드 컴퓨팅: 클라우드 컴퓨팅은 인더스트리 4.0 및 디지털 혁신을 촉진하는 중요한 요인입니다. 오늘날의 클라우드 기술은 속도와 확장성, 저장, 비용 효율성 등을 제공하는 수준을 넘어 AI, 머신러닝, 사물인터넷 등 최첨단 기술의 토대를 제공해 비즈니스가 혁신을 추진할 수 있도록 합니다. 인더스트리 4.0 기술의 기반이 되는 데이터는 클라우드에 상주하며 인더스트리 4.0의 주축인 사이버-물리 시스템(CPS)은 클라우드를 통해 통신하고 조정합니다.
- 증강현실(AR): 실제 환경에 디지털 콘텐츠를 오버레이 하는 증강현실은 인더스트리 4.0의 핵심 개념입니다. 직원들은 AR 시스템에서 스마트 안경 또는 모바일 기기를 사용해 설비, 제품 등 실제 사물을 보면서 실시간 IoT 데이터는 물론 디지털화된 부품, 수리 또는 조립 설명서, 교육 콘텐츠 등을 시각화합니다. AR은 아직 보편화되지는 않았지만 유지보수, 서비스, 품질 보증, 기술자 교육 및 안전에 이르기까지 다양한 분야에 중요하게 적용될 수 있습니다.
- 산업용 사물인터넷(IIoT): 사물인터넷(IoT), 더 구체적으로는 산업용 사물인터넷(IIoT)은 인더스트리 4.0에서 매우 중요하며 두 용어가 자주 혼용됩니다. 인더스트리 4.0에서는 기기, 로봇, 기계, 설비, 제품 등 대다수 실제 사물에서 센서와 RFID 태그를 사용해 해당 상태, 성능 또는 위치에 대한 실시간 데이터를 제공합니다. 기업은 이 기술로 공급망을 보다 원활하게 운영하고 제품을 빠르게 디자인, 수정하며 설비 다운 타임을 방지하고 소비자 선호사항을 정확히 파악하며 제품과 재고 추적 등 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.
- 적층 제조/3D 인쇄: 적층 제조(3D 인쇄)는 인더스트리 4.0을 견인하는 또 하나의 중요한 기술입니다. 3D 인쇄는 처음에 시제품을 빠르게 만들기 위한 도구로 사용되었지만 현재는 대량 맞춤화부터 분산 제조에 이르기까지 광범위한 분야에 사용됩니다. 예를 들어 3D 인쇄를 통해 부품과 제품을 가상 재고에 디자인 파일로 저장하고 필요할 때 온디맨드 방식으로 인쇄해 운송 거리와 비용을 줄일 수 있습니다.
- 자율 로봇: 차세대 자율 로봇은 인더스트리 4.0의 한 축을 이룹니다. 사람의 개입을 최소화해 작업을 수행하도록 프로그래밍된 자율 로봇은 크기와 기능이 매우 다양하며 재고 스캔용 드론, 선별 적치(pick and place) 작업용 모바일 자율 로봇 등이 있습니다. 이러한 로봇은 첨단 소프트웨어, AI, 센서, 머신 비전이 내장되어 있어 까다롭고 정교한 작업을 수행할 수 있으며 주변에서 수신하는 정보를 인식, 분석하고 조치를 취할 수 있습니다.
- 시뮬레이션/디지털 트윈: 디지털 트윈은 IoT 센서 데이터를 기반으로 한 실제 기계, 제품, 프로세스 또는 시스템의 가상 시뮬레이션입니다. 비즈니스는 인더스트리 4.0의 핵심 요소인 디지털 트윈을 활용해 산업 시스템과 제품의 성능과 유지보수를 이해, 분석, 개선할 수 있습니다. 예를 들어 설비자산 작업자는 디지털 트윈을 활용해 제대로 작동하지 않는 특정 부품을 찾고 잠재적 문제를 예측하며 업타임을 늘릴 수 있습니다.
- 사이버 보안: 인더스트리 4.0에서는 더 많은 부분이 연결되고 빅데이터 사용이 늘어남에 따라 효율적인 사이버 보안이 매우 중요합니다. 기업은 '제로 트러스트' 아키텍처와 머신러닝, 블록체인 등의 기술을 구현해 네트워크 전반에서 위협 감지, 예방, 대응을 자동화하고 데이터 보호 위반 및 생산 지연을 최소화할 수 있습니다.
인더스트리 4.0의 도입 효과
지능형 제품
자신의 상태, 위치, 사용 수준, 저장 조건 등에 대한 정보를 공유할 수 있는 커넥티드 자기인식 제품을 개발합니다. 이러한 스마트 제품에서 공유하는 데이터로 제품 품질, 고객 서비스, 물류, R&D 등 모든 요소를 개선할 수 있습니다. 또한 서비스 요구사항을 예측하고 원격 업그레이드를 수신하며 서비스 기반의 새로운 비즈니스 모델을 적극 도입할 수 있습니다.
지능형 공장
지능형 설비자산
직원 역량 강화
시스템이 아무리 자율화되더라도 인력은 여전히 필요합니다. AI 같은 기술과 실시간 센서 데이터로 직원의 역량을 강화해 현장 상황을 파악하고 신속하게 의사결정을 수행하며 문제가 발생할 때 처리할 수 있게 하세요. 웨어러블 기기와 증강현실 앱도 문제를 해결하고 직원 건강을 모니터링하며 직원을 안전하게 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다.
인더스트리 4.0 효과를 경험 중인 기업들
수천 개 기업이 현재 출시된 광범위한 인더스트리 4.0 솔루션 포트폴리오를 통해 생산 방식을 혁신하고 고객 중심으로 설계하며 전체 조직을 연결해 디지털 공급망을 혁신하고 있습니다.
인더스트리 4.0 도입 기업이 경험 중인 도입 효과를 몇 가지 소개합니다.
- 생산성과 자동화 대폭 개선: 비즈니스는 조직 전반에서 데이터 기반의 의사결정을 수행하고 예측 정확성을 높이며 정시 납품을 지원하고 이익에 최적화된 계획을 수립합니다.
- 시장이나 경기 변동에 대응할 수 있는 회복탄력성과 민첩성: 기업은 정교한 계획을 토대로 미래의 디지털 공급망을 구축하고 있습니다.
- 새로운 비즈니스 모델 탐색 및 신속한 기회 포착에 대한 자신감: 비즈니스는 인더스트리 4.0 솔루션을 활용해 비용을 줄이고 시장 효율성을 높이며 육해공으로 공급망을 연결합니다.
- 수익성을 저해하지 않는 지속가능한 친환경 솔루션: 고객은 온라인으로 전환해 효율성과 경제성을 높여 수익성과 확장성 등 다른 비즈니스 목표를 저해하지 않고 환경 관련 목표를 달성합니다.
인더스트리 4.0에 관한 자주 묻는 질문(FAQ)
이동 경로를 정하기 전에 우선 자신의 출발점을 알아야 합니다. 첫 단계로 기존 프로세스, 자산, 비즈니스 시스템에 대한 감사와 분석을 실시하는 것이 좋습니다. 이러한 작업을 통해 비즈니스의 현재 위치를 파악하고 우선순위를 설정하며 빠른 효과를 거둘 수 있는 영역을 찾을 수 있습니다. 인더스트리 4.0 솔루션은 비즈니스의 전 영역에서 상당한 도입 효과와 파급효과를 제공합니다. 이는 단순한 IT 업그레이드가 아니기 때문에 경영진의 신뢰와 참여가 필요합니다.
간단히 말하자면 가능합니다. 여러 오래된 기계를 개조해 IoT 게이트웨이 기기를 장착할 수 있습니다. 이러한 기기는 IoT 센서를 사용해 성능 데이터를 전송합니다. 경우에 따라 동영상 카메라와 열 센서도 장착하고 연결해 더 정확한 정보를 제공할 수 있습니다. 기계의 연령과 기능에 따라 최적의 솔루션이 결정됩니다. 또한 감사와 분석을 통해 기존 자산의 교체 대비 기계 개조의 장기적 가치가 어느 정도인지 확인할 수 있습니다.
강력한 ERP 시스템은 인더스트리 4.0 기술 스택의 '두뇌' 역할을 합니다. 과거의 ERP는 대부분 사무실 기반의 프로세스를 운영한 반면 오늘날의 지능형 ERP 시스템은 비즈니스의 제조, 물류, 엔지니어링 및 기타 여러 영역에 걸쳐 프로세스를 연결하는 허브 역할을 합니다. 기존 ERP 시스템이 업무 처리에 적합한지 확인하는 것도 디지털 혁신 과정의 일부입니다.
디스크 기반의 오래된 데이터베이스에서 실행되는 기존 ERP 시스템의 업무 처리 능력은 점점 한계에 달하고 있습니다. 연결된 공장, 자산, 제품 및 사용자로부터 수신하는 데이터를 활용할 수 있는 능력은 ERP의 기능에 의해 결정됩니다. 지능형인가요? AI, 머신러닝, 분석 같은 기술을 기본적으로 탑재하고 있나요? 데이터베이스는 얼마나 빠른가요? 현재 오래된 시스템을 사용 중이며 인더스트리 4.0을 활용하고자 한다면 지금이 업그레이드의 적기일 수 있습니다.
어떤 기술부터 시작할지는 귀사의 핵심 비즈니스 모델에 가장 중요한 프로세스, 혁신을 통해 가장 큰 혜택을 보게 될 영역 등에 좌우됩니다. 인더스트리 4.0을 시작하려는 회사는 한 번에 하나의 핵심 기술에만 초점을 맞추는 경향이 있습니다. 인더스트리 4.0 솔루션은 솔루션의 투자회수효과(ROI)와 이익을 정확하게 평가할 수 있게 해 주는 매우 유용하고 다양한 빅데이터와 인사이트를 제공해 비즈니스의 후속 영역과 더욱 원활하게 통합할 수 있도록 합니다.
디지털 혁신은 여러 주요 기본 변경 작업과는 달리 비즈니스에 심각한 영향을 주지 않고 단계적으로 진행할 수 있습니다. 강력한 ERP 시스템과 디지털 혁신 로드맵으로 시작해 여러 인더스트리 4.0 솔루션을 거의 동시에 적용할 수 있습니다.
변화는 어렵습니다. SAP는 그 점을 잘 이해합니다. 기업이 타자기에서 컴퓨터로 전환할 때 컴퓨터의 복잡함에 두려움을 느낀 직원들은 변화에 저항했습니다. 하지만 인더스트리 4.0 솔루션은 그러한 과거의 기술 혁신과 달리 복잡성을 늘리지 않고 오히려 줄입니다. 워크플로를 합리화하고 반복적인 수작업을 자동화하며 보다 직관적인 인터페이스를 제공합니다. 또한 AR 웨어러블 기기와 모바일에 최적화된 환경 등 다양한 인더스트리 4.0 기술로 더 편리하게 교육을 받을 수 있습니다.
지난 2020년을 통해 배운 점이 있다면 그건 바로 항상 미래를 내다볼 수는 없다는 사실입니다. 비록 미래를 예측할 수는 없지만 미래에 보다 회복 탄력적이고 효과적으로 대비하기 위한 조치를 취할 수는 있습니다. 최상의 인메모리 ERP 시스템은 확장성이 있고 무제한 워크로드를 지원합니다. 또한 인더스트리 4.0 기술은 미래 성장을 뒷받침하고 예기치 않은 변화에 효과적으로 대응할 수 있는 방향으로 개발되고 있습니다.
인더스트리 4.0 소프트웨어 솔루션의 가장 근본적인 요소에는 내장된 확장성과 민첩성, 회복 탄력성 지원 역량이 있습니다. 시장의 요구사항을 충족시키기 위해 비즈니스 모델이나 생산 모델을 대폭 변경해야 한다면 인더스트리 4.0 시스템을 통해 그러한 변경을 빠르게 적용하고 구현하는 데 필요한 인사이트를 안정적으로 얻을 수 있습니다.
물론 4차 산업혁명으로 인력 구성이 변화될 것입니다. 하지만 혁신은 반복 노동이 아닌 아이디어와 창의적 사고에서 탄생합니다. 디지털로 증강된 인력은 단순 노동이 아닌 창의적인 일에 시간을 할애할 수 있게 됩니다. 1980년에 전 세계의 컴퓨터 프로그래머 수는 불과 몇천 명에 불과했습니다. 현재는 2천만 명이 넘습니다.단순 노동을 필요로 하는 일자리 중 상당 부분은 로봇으로 대체되겠지만 디지털화된 비즈니스를 운영하기 위해 더 많은 일자리가 생겨날 전망입니다.
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