4차 산업혁명과 제조업의 귀환 / 김은, 클라우드 나인

 

 

 

1부 4차 산업혁명의 기원과 미래 시나리오

 

1장 인더스트리 4.0 탄생과 의의

 

1. 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리에 대한 오해

ㆍ인더스트리 4.0과 스마트 팩토리는 자동화를 통한 생산성 및 효율성 향상만을 위한 것이 아니다. 기존의 대량 생산이나 대량 맞춤과는 달리 개인 맞춤형 제품을 고객이 수용할 만한 가격으로 제공하기 위한 것이다. 

 

오해 1: 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리는 생산성 및 자원 효율성 향상을 위한 도구이다?

 

오해 2: 스마트 팩토리는 인력 절감만을 목표로 한 자동화의 확대다?

오해 3: 스마트 팩토리는 보다 스마트한 팩토리이다?

오해 4: 스마트 팩토리는 현재 몇만 개씩 대대적으로 구축할 수 있다?

 

오해 5: 인더스트리 4.0 구현 및 스마트 팩토리 구축은 개별 기업의 전략이다?

 

오해 6: 스마트 팩토리는 기능 측면의 IT 전략 혹은 생산 전략이다?

 

오해 7: 스마트 팩토리는 모든 국가, 모든 산업, 모든 기업에 구현되어야 한다?

 

 

 

 

인더스트리 4.0과 스마트 팩토리에 대한 오해를 풀자

 

1)개인 맞춤형 제품을 제공하기 위한 목표 시장의 변화이다. 그리고 이러한 목표를 보다 효율적으로 달성하기 위한 분권화, 자율화, 네트워킹된 생산 체계를 목표로 하는 것이다. 

 

2) 개인 맞춤형 제품을 고객에게 가까운 곳에서 제공하기 위함이고 스마트 팩토리의 수요기업 및 공급기업 관점에서 새로운 비지니스 기회도 제공한다. 

 

3)스마트 팩토리는 기계들이 제품과 직접 의사소통하여 제품과 기계가 스스로 제어되며 데이터가 완전히 자동으로 확보되어 활용되고 제조 프로세스 관련 모든 시스템이 IT에 의해 지원되는 것이다. 

 

4) 스마트 팩토리는 대규모로 구축할 수 있는 것이 아니다. 

 

5) 인더스트리 4.0 구현은 개별 기업 전략이 아니라 범기업적인 생태계 전략이다.

 

6) 인더스트리 4.0 구현 및 스마트 팩토리 구축은 새로운 사업을 가능하게 하는 사업 전략이자 새로운 형태의 기업 간 협력을 추구하는 전사 전략이다. 

 

7) 인더스트리 4.0은 모든 국가, 모든 산업, 모든 기업에 적용 가능 한 것이 아니다. 제공하고자 하는 제품, 자사가 처한 환경이나 역량을 고려해서 추진해야 한다. 

 

 

 

 

 

 

2. 왜 독일에서 인더스트리 4.0이 시작됐는가

ㆍ인더스트리 4.0을 정의하는 구성요소 가운데 가장 중요한 특징 가운데 하나는 '개인화된 고객의 요구사항의 반영'이며 또 다른 중요한 특징 가운데 하나는 '관련 조직의 자율성'이다. 

 

 

 

 

3. 인더스트리 4.0의 주요 특징 및 구성요소

ㆍ인더스트리 4.0을 구현하기 위한 CPS(가상물리시스템)의 특성

1) 스스로에 대한 인식

2) 서비스 탐색

3) 자율 네트워킹

 

 

 

 

4. 인더스트리 4.0은 생태계 전략이다

ㆍ인더스트리 4.0의 특성

1) 전체 가치창출사슬에 걸친 엔지니어링에 있어서 엔드 투엔드 디지털 연계

2) 수직적 통합과 네트워크화된 생산체계

3) 가치창출네트워크의 수평적 통합

 

 

 

 

 

 

 

2장 미래에 먼저 도착한 기업들

1. 제조업 혁신의 최전선

ㆍ생산설비, 제품, 생산 환경, 작업자로부터 얻어지는 빅데이터 분석을 통해 생산성과 품질을 지속적으로 개선

 

ㆍ작업자가 자동화된 생산 환경 속에서 수동적인 역할을 하는 것이 아니라 주체적으로 혁신을 이끌어가도록 하는 것

ㆍ표준품을 보다 저렴하게 양산하는 것에 목표를 둔 것이 아니라 최종 고객의 니즈를 반영한 맞춤 제품을 만들 수 있도록 제품설계, 주문접수, 생산, 물류 체계의 혁신

 

 

 

 

2. 디자인 씽킹으로 혁신한다

ㆍ공급업체와의 협업은 민첩한 비지니스의 실현을 위한 핵심이다. 

ㆍ디지털 트랜스포메이션을 통해 가치를 창출하기 위해선 기술도 중요하고 자원도 필요하지만 무엇보다도 실행에 옮길 인재가 있어야 한다. 

 

ㆍGo Digital or Go Home!

ㆍDisrupt or Be Disrupted

 

 

 

 

 

 

3. 서로 연결하고 협력해 완성한다

ㆍ통합 소프트웨어 플랫폼 및 클라우드 전략

 

ㆍ인더스트리 4.0의 특징

1) 독립적인 분산지능

2) 안전과 보안

3) 빠른 통합과 유연한 구성

4) 개방형 표준

5) 실시간 가상 모델

6) 디지털 제품수명주기관리

7) 인간 중심

 

ㆍ인더스트리 4.0은 커넥티드 인더스트리이다. 모든 관계자가 참여하고 그것을 실행하기 위해 협력해야만 현실이 될 수 있고 성공할 수 있다. 4차 산업혁명은 사람이 중심이 되고 모두가 함께하는 것이다. 

 

ㆍSimply Connected

 

 

 

 

 

 

 

 

2부 4차 산업혁명 시대의 디지털 트랜스포메이션

 

3장 디지털 경제에서 비즈니스의 미래

1. 어떻게 큰 변화의 파도를 탈 것인가

1) 제품의 디지털화

2) 프로세스 혁신

3) 비지니스모델 혁신

 

제조업체가 경쟁우위를 확보하는 방법은 극단적으로 두 가지가 있다. 하나는 제품을 보다 저렴하게 만드는 방법이며 다른 방법은 지금보다 나은 또는 새로운 경험을 고객에게 제공하는 것이다. 전자는 생산현장의 개선에 집중해 어느 정도 달성할 수 있다. 하지만 후자는 “고객의 관점, 고객의 관점에서 필요한 것이 무엇인지? 어떻게 제공해야 하는지”를 찾는 것이기 때문에 새로운 제품, 새로운 프로세스, 새로운 비즈니스 모델로 혁신의 관점이 바뀌게 된다. 디지털화의 가속화에 따라 산업의 경계가 불명확해지고 생각하지도 못했던 경쟁업체가 등장해 현재의 비즈니스를 와해시킬 수 있는 상황이다. 현실적으로 모든 위험 부담을 안고 새로운 것만을 추구할 수는 없다. 다만 과거의 노력이 현재를 만들었듯이 현재의 노력은 우리의 미래를 만들 것이다. 운영 효율을 높이는 혁신과 파괴적 혁신은 동시에 준비돼야 한다.

 

 

 

2. 디지털 세상에서 제조업의 국제 동향

 

 

 

 

 

4장 스마트 제조

1. 아우토노믹 4.0 사업

 

 

2. 산업용 사물인터넷과 제조업의 변화

1단계: 전통적인 수작업과 연결되지 않은 단계 

2단계: 자동화된 모니터링과 연결된 단계

3단계: 지능화되고 예측할 수 있는 단계

4단계: 역동적인 생태계 기반 (3D printer)

 

 

 

 

 

 

 

 

5장 스마트 팩토리

1. 제조업은 왜 혁명할 수밖에 없었는가

 

 

 

2. 사이버물리제조시스템이란 무엇인가

ㆍ사이버물리시스템은 가상세계와 물리적 실체가 연동된 시스템이다.

 

ㆍ사이버물리시스템의 특징

1) 데이터의 수집과 처리

2) 네트워크와 연결성

3) 컴퓨팅

4) 물리적 세계로의 작용

5) 인간과의 인터페이스

 

인더스트리 4.0 개념하에서는 4차 산업혁명을 가능하게 하는 핵심기술이 사이버물리시스템CPS이라는 점을 명확하게 하고 있다. 그리고 사이버물리시스템이 제조산업에 구현된 결과물이 바로 ‘스마트 팩토리’이다. 이 개념에 따르면 ‘보다 지능적인 공장’과 같은 모호한 설명을 벗어나 훨씬 더 명료한 정의가 가능해진다. 사이버물리시스템이 없는 공장은 스마트 팩토리라고 할 수 없다. 그리고 스마트 팩토리가 없다면 인더스트리 4.0이 아니다. 두 가지가 빠진 ‘보다 지능적인 공장’은 3차 산업혁명 시대의 연장선상의 어디쯤 놓여 있을 가능성이 많다. 따라서 스마트 팩토리에 대해 이해하기 위해서는 먼저 사이버물리시스템에 대해 살펴보고 이해할 필요가 있다.

 

 

3. 스마트 팩토리란 무엇인가

ㆍ스마트 팩토리는 사이버물리제조시스템 기술이 적용된 미래의 지능화된 제조 공장이라고 하는 비전을 나타내는 것이다. 

 

 

 

 

 

4. 스마트 팩토리가 바꿀 미래

 

 

 

 

 

 

6장 스마트 서비스

1. 스마트 서비스로 연결되는 세상

 

2. 스마트 서비스란 무엇인가

 

3. ‘스마트 서비스 벨트 2025’ 전략

4. 스마트 서비스는 데이터가 핵심이다

산업 데이터 공간의 핵심 요소

1) 데이터 주권 : 데이터 사용의 계약 조건을 데이터 소유가자 지닌다. 

2) 안전한 데이터 교환 : 데이터가 전체 밸류 체인에 걸쳐 안전한게 교환되는 보안 개념

3) 비중앙식 접근법: 데이터 관리에 대한 중앙집권적 관리 개념은 없으며 산업데이터 공간에 연결되는 모든 최종 연결점으로 구성된다. 

4) 데이터 거버넌스 : 게임의 법칙에 따라 거버넌스가 구성

5) 데이터 플랫폼과 서비스 네트워크

6) 규모의 경제와 네트워킹 효과

7) 오픈 접근법

8) 신뢰는 모든 데이터 제공자와 사용자들이 인증된 소프트웨어를 통해 산업 데이터 공간에 접속하고 활용하는 데 필수 요소다. 

5. 스마트 서비스의 특징과 기대 효과

 

 

 

 

3부 4차 산업혁명 시대의 정보보호와 표준

 

 

 

7장 정보보호

1. 인더스트리 4.0 구현을 위한 정보보호 및 보안의 중요성

ㆍ인더스트리 4.0에서의 분산 데이터 저장과 처리는 보안 측면에서 주요한 도전 과제가 될 수 있다. 

 

 

2. 사물인터넷과 정보보호

 

3. 빅데이터 분석과 정보보호

 

4. 인공지능과 정보보호

 

 

 

 

8장 표준과 기술적 프레임워크

1. 레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0의 관점 및 구조적 특징

ㆍ레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0 (RAMI 4.0)

 

 

2. 인더스트리 4.0 컴포넌트

ㆍ사물에서 지능화된 ‘자산’으로
ㆍ라이프사이클 데이터 관리
ㆍ인더스트리 4.0 컴포넌트와 정보통신기술 시스템
ㆍ제조 작업단위의 세분화 및 커넥티드 월드

 

3. 레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0과 산업인터넷 레퍼런스 아키텍처의 협업

 

 

 

 

 

 

4부 4차 산업혁명 시대의 인간에 부합하는 스마트 인사조직

 

9장 인간이 혁명의 주체이다

1. 인간이 혁명한다

ㆍ우리는 왜 무엇을 위해 이런 혁신적인 기술과 아이디어를 필요로 하고 개발해야 하는가?

ㆍ우리는 왜 지금까지 이런 기술과 아이디어를 창출하지 못하고 있었던가?

 

 

2. 인더스트리 4.0에 의한 4차 산업혁명

ㆍ우리나라에서 4차 산업혁명을 제조공정의 자동화 수준을 고도화하는 것으로 이해하는 사람들이 있다. 이는 독일에서 추진하고 있는 인더스트리 4.0을 오해한 것이다. 인더스트리 4.0의 기본 아이디어와 철학은 기존의 중앙 집중화된 제조과정을 분권화decentralization시키는 것이다. 개별 부품들이 마치 살아 있는 유기체처럼 움직이도록 사이버물리시스템을 내재화embedded시켜 부품과 부품, 부품과 기계 설비들이 상호작용함으로써 스스로 완성품이 되도록 한다. 1차적인 목표는 스마트 팩토리를 실현하는 것이지만 장기적으로는 공장과 공장, 공장과 물류, 물류와 소비자 간의 연결망도 사이버물리시스템으로 전환시킴으로써 사이버물리시스템을 기반으로 하는 사회를 구축할 수 있을 것이다. 이렇게 되기까지는 상당히 많은 시간이 필요하리라 생각되지만 기술 발전 속도를 고려할 때 상상하는 것보다 훨씬 더 이른 시일 내 실현될 수도 있다.

ㆍ기술이 인간의 삶에 복무하도록 하려면 우리 사회는 기술의 적절한 활용을 위한 사회적 합의와 함께 인간 존재와 인간다움을 위한 교육의 개념과 목적이 무엇인지 명확히 정의돼야 한다. 이런 사상과 철학의 확고한 기초를 마련해야 한다. 우리가 앞으로 추진해야 하는 모든 방법론과 수단과 도구는 그런 철학적 굳건함에 뿌리를 내릴 수 있어야 한다. 이런 관점에서 4차 산업혁명은 기존의 3차 산업혁명까지의 변화와는 완전히 다른 새로운 변화, 즉 우리가 지금까지 적용했던 정신적인 모형mental model과 사회 시스템 모형social system model의 근본적인 재검토를 요구하고 있다.

 

 

 

 

10장 인간을 위한 맞춤형 직무설계

1. 인간을 위한 직무설계

1단계 노동생활의 인간화 추진
2단계 디지털화된 산업시대의 노동과 직무설계
3단계 인더스트리 4.0을 위한 교육훈련

 

2. 학습을 장려하는 조직설계

ㆍ‘어떻게 생산할 것인가’에서 ‘무엇을 생산할 것인가’로
ㆍ‘중앙집권화’에서 ‘분권화’로
ㆍ합의를 이끌어내는 리더십으로