현대 공장 자동화 및 제조업 인더스트리 4.0 가이드

　　자동화 기술을 도입하면, 어떠한 조직도 거의 사람의 개입 없이도 프로세스를 실행할 수 있습니다. 자동화 기술은 다양한 설비에 동력을 공급함으로써, 여러 가지 제조 환경에서 다양한 목표를 달성할 수 있도록 합니다.

　　자동화가 이처럼 효과적인 이유는 인력의 개입을 줄임으로써 품질, 생산량 및 효율성을 높이고, 그 결과 오류 발생 위험을 크게 낮출 수 있기 때문입니다.

　　가장 기본적인 형태에서 자동화는 사전 설정된 값 목록을 기반으로 측정 상태를 평가하여 요구되는 환경 및 효율성을 유지하기 위한 조건을 확보하는 컨트롤러를 사용합니다.

　　산업 자동화

　　산업 환경에서의 자동화는 제어 시스템(예: 컴퓨터)과 대량의 데이터를 활용하여 제조 환경 내의 설비와 공정을 관리합니다. 이 산업 분야의 기업들은 항상 생산량, 생산성 및 효율성을 높일 수 있는 방법을 모색해 왔습니다. 자동화는 기계가 특정한 측정 상태를 유지하도록 합니다.

　　대부분의 자동화 생산 라인은 워크스테이션과 전송 시스템으로 구성되어 있으며, 이 전송 시스템은 다양한 장비를 활용하여 제품의 용도나 외관을 변경함으로써 제품이 여러 생산 단계를 거쳐 이동하도록 합니다.

　　로직 컨트롤러는 기계의 가동 순서와 각 기계가 제품에 대해 얼마 동안 작업해야 하는지를 관리함으로써 이 과정을 감독합니다.

　　필요한 경우 기업은 자동화된 인프라를 활용하여 개별 부품을 제조·정련·생산하고 최종 제품을 조립할 수 있습니다.

　　다양한 공장 자동화 시스템

　　총 네 가지의 서로 다른 자동화가 있으며, 각각은 특정한 용도를 가지고 있습니다:

　　•유연한 제조 시스템(FMS) – 유연한 제조 시스템(FMS)을 활용하면 생산 라인에서 프로그래밍 가능한 시스템의 기능을 확장하여 생산 지연이 없거나 최소화된 전환을 실현할 수 있습니다.

　　• 프로그래밍 가능 – 프로그래밍 가능한 자동화 기능을 통해 운영 인력은 최종 제품의 편차(예: 아동용 장난감의 색상 변화)를 해결하기 위해 전체 제조 공정을 조정하고 재배열할 수 있습니다. 이 솔루션은 일반적으로 컴퓨터 프로그램으로 구동되는 CNC 공작기계를 활용하여 서로 다른 배치 간의 모든 편차를 보정합니다.

　　• 강성, 고정식 또는 하드형 – 이름에서 알 수 있듯이 이러한 시스템은 생산 전 과정에 걸쳐 고정되어 있으며, 중대한 변화가 없는 한 변경할 수 없습니다. 이러한 유형의 생산은 일반적으로 자동차 제조와 같이 대량의 단일 품목을 생산하는 생산 라인에만 국한됩니다.

　　• 컴퓨터 통합 제조(CIM) – 컴퓨터 통합 제조 시스템은 컴퓨터 시스템에 의존하는 모든 공장 관련 자동화 및 생산 과정을 포괄합니다. 컴퓨터 통합 제조(CIM) 시스템은 일반적으로 다음과 같은 요소를 포함합니다:

　　–자동화된 크레인 및 이송 시스템;

　　–수치제어 공작기계;

　　–CAD와 CAM의 통합;

　　–컴퓨터 지원 계획;

　　–컴퓨터 지원 스케줄링 및 생산;

　　–기계 시스템;

　　–로봇 기술.

　　산업 4.0

　　인더스트리 4.0은 제4차 산업혁명으로도 불리며, 단순히 스마트 제조라고도 합니다. 이는 제조 현장에서 자동화와 데이터 세트를 활용하는 것을 의미합니다. 이러한 고도로 직관적이고 상호연결된 프로세스는 생산 라인이 급변하는 산업의 요구에 신속하게 대응할 수 있도록 합니다.

　　인더스트리 4.0의 구현 범위 내에서는 이제 모든 개별 활동이 보다 빠르고 정확하게 다른 프로세스와 연계될 수 있어, 전체 운영에 가치를 추가할 수 있습니다.

　　인더스트리 4.0은 ‘기술 발전의 아홉 가지 핵심 축’으로 구성되어 있으며, 다음에서 이를 상세히 설명하겠습니다:

　　• 제1축: 적층제조 – 적층제조는 3D 프린팅의 또 다른 용어로, 3D 기술을 활용하여 전체 객체를 형성하는 층들을 차례로 쌓아가며 제품을 제작하는 방식입니다. 이 기술은 주로 소량의 맞춤형 제품, 경량화된 기계 부품 및 시제품 제작에 사용됩니다.

　　• 제2의 축: 증강현실(AR) – 증강현실(AR)은 기계 내 문제를 파악하고 교육 및 진단을 수행하는 데 매우 적합합니다.

　　• 제3의 축: 자율 로봇 기술 — 로봇 기술은 생산이 진행되는 단계에 따라 핵심 목표를 유연하게 조정할 수 있습니다. 또한 인공 환경에서 안전하게 작업하는 것 외에도, 로봇 간에 상호 통신을 수행할 수 있습니다.

　　• 제4의 지주: 빅데이터와 분석 – 모든 기업이 갈망하는 효율성을 높이기 위해서는 대량의 데이터와 분석 자원이 필요합니다. 생산 라인은 공급망의 각 단계에서 데이터를 수집하여 프로세스를 개선하고, 필요하다고 판단되는 곳에 자원을 재배치할 수 있습니다.

　　• 제5의 축: 클라우드 컴퓨팅 – 제조업은 기업 차원을 넘어서는 협업이 필요하며, 이는 데이터 수집, 분석, 저장 및 모니터링을 위해 신속한 클라우드 컴퓨팅이 필수적임을 의미합니다.

　　• 제6의 지주: 사이버 보안 – 인더스트리 4.0의 목표는 전통적인 폐쇄형 프로세스에서 보다 현대적이고 연결성이 높은 환경으로 전환하는 것입니다. 그러나 이를 위해서는 더욱 복잡한 사용자 접근 권한 수준과 네트워크 보안에 대한 더 큰 의존이 필요합니다.

　　• 제7의 지주: 수평 및 수직 시스템 통합 – 시스템 통합은 공급망 내 모든 자산 간의 완전한 조정을 의미합니다. 예를 들어, 생산 라인 관리자는 소매 조직이나 제조 부문과 같은 공급망의 다른 영역에서 발생하는 정보를 태그로 유지하고자 할 수 있습니다.

　　• 제8의 지주: 사물인터넷(IoT) – 사물인터넷 센서는 생산 라인과 제어 센터의 다양한 자산에 설치되어 있습니다. 이후 이러한 자산들은 서로 통신하여 생산 인력에게 생산 라인 운영에 대한 심층적인 인사이트를 제공할 수 있게 됩니다. 또한 이 데이터는 클라우드 플랫폼으로 전송되어 예지적 유지보수에 활용됩니다.

　　• 제9의 지주: 시뮬레이션 — 제품, 재료 및 공정에 대한 3D 시뮬레이션은 실시간 데이터를 활용한 뒤 이를 전체 생산 운영의 가상 모델로 전환할 수 있습니다.

　　원문 링크: https://www.xianjichina.com/special/detail_453324.html

　　출처: 현집망

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