인더스트리 4.0이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?
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산업혁명은 최초의 증기 기계와 철도, 기계화된 공정과 같은 엄청난 발전을 가져왔습니다. 그 후 전기, 가스, 석유가 발견되면서 대량 생산, 자동차, 전화 등의 발전을 가져온 2차 산업혁명이 시작되었습니다. 3차 산업혁명은 컴퓨터와 원자력의 사용으로 이루어졌습니다. 이 시대에는 전자기기, 로봇 공학, 생산 자동화의 발전이 이루어졌습니다.
이제 제조 업계에서는 인공지능, 클라우드 스토리지, 디지털 시뮬레이터와 같은 용어가 더 자주 사용됩니다. 이러한 새로운 도구는 제조업을 변화시켜 일각에서는 “4차 산업혁명”이라고 부릅니다.
하지만 이것이 정확히 무엇을 의미할까요? 어떻게 작동하나요? 어떤 이점이 있을까요? 알아봅시다.
인더스트리 4.0이란 무엇인가요?
흔히 4차 산업혁명(4IR)으로 알려진 인더스트리 4.0은 제조업의 디지털화를 의미합니다.
자동화 및 생산을 위해 제조업에만 컴퓨터를 도입했던 3차 산업혁명과 달리 4차 산업혁명은 비즈니스의 모든 영역에서 모든 컴퓨터, 장치 및 프로세스를 동기화하여 정보 및 커뮤니케이션을 간소화합니다. 전체적으로 인더스트리 4.0은 디지털 자산을 통한 활동, 데이터, 리소스의 상호 연결성에 초점을 맞추고 있습니다.
인더스트리 4.0의 목표는 자동화와 디지털 기술의 적절한 사용을 통해 프로세스를 전체적으로 통합하여 회사에 가치를 더함으로써 ‘스마트 팩토리’로 탈바꿈하는 것입니다. 이러한 디지털 리소스에는 사물 인터넷(IoT), 인공 지능(AI), 디지털 트윈, 소프트웨어 등이 포함됩니다.
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어떻게 작동하나요?
사물 인터넷(IoT):
인터넷 4.0은 컴퓨터, 컴퓨팅 장치, 기계, 리소스 및 직원이 인터넷 또는 개인 연결에서 고유 식별자(UID)를 통해 실시간으로 데이터를 자체 보고하고 커버하는 센서에 의해 상호 연동되는 네트워크인 이 빠르게 성장하는 시스템을 사용합니다.
센서는 IoT에서 중요한 역할을 합니다. 센서는 환경의 변화를 감지하고 이에 대응합니다. 가장 일반적인 센서는 다음과 같습니다:
- 온도 센서
- 습도 센서
- 압력 센서
- 근접 센서
- 적외선 센서
- 자이로스코프 센서
- 레벨 센서
- 가스 센서
- 광학 센서
IoT 센서가 수집한 정보를 통해 모든 종류의 산업에서 데이터를 분석하고 사람의 개입 없이도 시나리오를 예방할 수 있습니다. 예를 들어 온도 센서는 기계의 유지보수가 필요한 시기를 알려주고, 근접 센서는 가축의 이동 시기를 알려주며, 습도 센서는 비가 올 경우 농업 부문에서 취해야 할 조치를 알려줄 수 있습니다.
인공 지능(AI) 사용
이 도구를 통해 제조 기업은 IoT를 통해 얻은 데이터를 수익성 있게 사용하고 활용하여 기업의 효율성을 높일 수 있습니다. AI로 생성된 머신러닝을 통해 수집된 정보로 생성된 알고리즘을 사용하여 성장 기회 영역을 보다 효율적으로 시각화하고, 예측 유지보수를 수행하며, 병목 현상을 방지하고, 여러 작업 부서의 프로세스를 간소화할 수 있습니다.
디지털 트윈
시뮬레이션을 수행하고 실제 세계에 적용하기 전에 변경 사항을 분석, 모니터링, 예측하여 장애를 방지하는 데 사용되는 사물, 프로세스 또는 서비스를 정확하게 디지털로 재현한 것입니다. 디지털 트윈은 IoT와 AI가 수집한 실제 데이터와 운영 데이터를 사용하여 컴퓨터 프로그램으로 개발됩니다.
예를 들어 NASA는 디지털 트윈을 개발하여 우주에서의 작업을 시뮬레이션하고 물리적으로 작업을 수행하는 데 필요한 리소스를 낭비하지 않고도 작동하는지 확인합니다. 제조업에서는 자동차 제조와 같이 공정 변경과 그 효과를 테스트하고 문제를 예방하거나 제품이 제대로 작동하는지 확인할 수 있습니다. 디지털 트윈을 수행하면 시간과 비용을 절약하고 보다 정확한 의사결정을 내릴 수 있습니다.
클라우드 컴퓨팅
인더스트리 4-0은 인터넷을 통해 도구, 애플리케이션, 서버, 소프트웨어, IoT, AI 또는 수동으로 얻은 정보 저장 등 다양한 서비스를 사용할 수 있는 플랫폼을 사용합니다. 물리적인 하드 드라이브나 컴퓨터 대신 언제 어디서나 쉽게 액세스할 수 있습니다.
클라우드 컴퓨팅은 물리적 스토리지 비용을 절감하고 생산성과 보안을 향상시킵니다. 클라우드는 온라인 제공업체(예: Google Drive 또는 Dropbox)에서 비용을 지불하는 공용 또는 제한된 인원에게만 서비스를 제공하는 비공개일 수 있습니다. 두 가지 요소를 결합한 하이브리드 클릭도 있습니다.
엣지 컴퓨팅
IoT에서 생성된 데이터를 정보를 생성하는 지점에 더 가까이 가져감으로써 훨씬 더 효과적인 방식으로 사용할 수 있습니다. 즉, 엣지 컴퓨팅은 정보를 얻기 위해 클라우드 액세스를 사용하는 대신 이 데이터의 압축된 사본을 생성합니다. 그런 다음 해당 데이터가 생성된 지역의 전문가가 직접 검토할 수 있도록 합니다.
사이버 보안
오늘날 사이버 보안은 인더스트리 4.0을 도입하고 사용하고자 하는 모든 산업에서 필수적입니다. 장비, 소프트웨어, 프로세스를 동일한 네트워크에 연결함으로써 스파이 행위, 방해 행위, 도난을 위한 멀웨어나 악의적인 공격을 방지하기 위해 사이버 보안을 갖추는 것이 매우 중요합니다.
인더스트리 4.0이 귀사를 어떻게 개선할 수 있을까요?
인더스트리 4.0은 상당한 투자가 필요하지만 수익성이 매우 높은 투자이기도 합니다. 디지털 기술을 사용하면 다음과 같은 많은 이점을 얻을 수 있습니다:
- 생산성 및 효율성 향상:
인더스트리 4.0은 투명한 정보 흐름 액세스와 위협을 예측하고 다운타임을 방지하는 데 도움이 되는 디지털 시나리오 생성을 구현합니다. 결과적으로 시뮬레이터를 사용하면 병목 현상이나 장비 문제가 발생할 확률이 줄어들고 리소스를 더 잘 관리할 수 있습니다. - 비용 절감:
인더스트리 4.0 실시간 모니터링은 반복적인 작업을 피함으로써 작업 실수를 줄이고 제조 리드 타임을 최적화하는 데 도움이 됩니다. 또한 시뮬레이션 시나리오를 통해 제품 또는 프로세스의 성공 여부를 분석하여 물리적 자원과 비용의 낭비를 방지할 수 있습니다. - 공급망 관리 개선:
인더스트리 4.0 덕분에 물류 작업이 더욱 체계적이고 간편해집니다. 모든 공급망 프로세스를 더 잘 파악할 수 있어 민첩성이 향상되고 오류를 더 쉽게 발견할 수 있어 막판 변화에 대응할 수 있는 능력이 향상됩니다. - 영역 간 커뮤니케이션 강화:
인더스트리 4.0 덕분에 실시간 정보를 사용하면 시간대와 위치에 관계없이 부서 간 협업이 덜 복잡해집니다. 또한 의사 결정이 더욱 단호해질 수 있도록 도와줍니다. - 고객 경험 개선:
시간과 정보를 더 잘 활용하고 더 정확한 파노라마를 확보하면 제품 가용성 및 배송에 문제가 발생할 확률이 줄어듭니다. 문제가 발생할 경우 인더스트리 4.0을 사용하면 문제의 원인을 쉽게 추적하고 신속하게 문제를 해결할 수 있습니다. 또한 향후 주문까지 예측할 수 있어 고객 만족도를 높일 수 있습니다.
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