4차 산업혁명, 새로운 제조업의 시대

추천사1-거대한 변화의 물결, 4차 산업혁명에 올라타라(한상범)
추천사2-비즈니스에 혁명적 변화를 꾀하라(양승택)
머리말-4차 산업혁명 시대의 생존 방안, 스마트 공장을 향하여

1장_ 또 한 번의 격변기, 4차 산업혁명의 시대
1. 4차 산업혁명이란 무엇인가?
삶과 비즈니스를 송두리째 변화시키는 4차 산업혁명 | 자동화 공장과 스마트 공장은 어떻게 다른가? | 4차 산업혁명, 제조업이 중요하다
2. 4차 산업혁명 시대의 주요 특징
모든 것이 서로 연결되는 초연결 시대 | 데이터가 자산이 되는 데이터 자본주의 시대 | 고객의 개별적 요구를 충족하는 개인 맞춤형 가치 시대
3. 주요 국가의 4차 산업혁명 전략
제조업 혁신을 위한 독일의 인더스트리 | 제조업 활성화 정책과 민간 주도 협의체 중심의 미국 | 새로운 도약을 꿈꾸고 있는 중국제조 | 산업 재흥 플랜으로 재도약을 꿈꾸는 모노츠쿠리 정신의 일본 | 인도의 제조업 부흥 정책 ‘Make In India’ | IT와 소프트웨어를 융합한 우리나라의 제조업 혁신 3.0

2장_ 4차 산업혁명 시대의 제조업에 영향을 미칠 요소
1. 4차 산업혁명을 이끄는 새로운 기술
일상의 모든 것을 연결하는 사물 인터넷 기술 | 모든 소통의 혈류가 되는 유무선 통신망 기술 | 데이터를 마음대로 관리할 수 있는 클라우드 컴퓨팅과 포그 컴퓨팅 기술 | 대량의 데이터에서 가치를 찾아내는 빅 데이터 기술 | 인간의 지능적인 행동을 모방한 인공 지능 기술 | 작업자와 함께 일하고 협업하는 로봇 기술 | 모든 것을 만들어 낼 수 있는 3D 프린팅 기술 | 물리적 세계와 가상 세계가 공존하는 가상 물리 시스템 기술 | 가상 세계와 현실 세계를 오버랩한 가상 현실과 증강 현실 기술 | 산업 현장과 비즈니스를 모두 아우르는 스마트 기기 기술 | 산업의 잠재적 위험을 막는 보안 기술
2. 지속 가능성에 대한 요구의 변화
산업 인력의 급격한 변화 | 에너지원의 다변화와 통합 에너지 관리 | 환경 규제의 서막, 온실가스 배출 감축 | 위험과 사고로부터의 안전 시스템 구축

3장_ 스마트 공장 프레임워크와 플랫폼, 기본 인프라 구축
1. 스마트 공장 프레임워크
물리적 세계와 가상 세계의 소통을 위한 디지털화 | 통신 네트워크를 통한 사물의 연결화 | 최적의 운영을 꾀하는 스마트화
2. 스마트 공장 플랫폼
GE의 프레딕스 | 지멘스의 마인드스피어 | SK C&C의 스칼라 | 울랄라랩의 윔팩토리
3. 통신 네트워크와 빅 데이터 인프라 구축 176
통신 네트워크 인프라 구축 | 빅 데이터 활용을 위한 인프라 구축
4. 실패 경험을 통해 배우는 교훈
사람 간의 융합이 기술의 융합보다 먼저다 | 공든 탑 무너뜨리는 보안, 철통같이 하라 | 표준화 문제로 시작을 늦춰서는 안 된다

4장_ 스마트 공장 구축 방안
1. 스마트 공장 구축 절차
현 수준 진단 및 평가 | 구현 목적과 기대 목표 설정 | 개선 대상과 범위 확정 | 필요 기능과 적용 기술 확정 | 필요 인력과 조직화 | 구현 계획과 실행 | 검증과 기대 성과 분석
2. 현 수준 진단 및 평가
설비 분류 체계도 작성 | 설비 기능 분류 체계도 작성 | 설비별 디지털화 수준 진단 | 운전실 업무와 기능 분류 체계도 작성 | 소재 및 제품별 품질 수준 진단 | 공장 설비와 시스템 통신망 연결 수준 진단 | 산업 보안 수준 진단 | 현 수준 평가 기준
3. 구현 목적과 기대 목표 설정
스마트 공장의 지향점은 자율 생산 공장 | 스마트 공장 구현 목적 설정 | 명확한 기대 목표 설정
4. 개선 대상과 범위 확정 240
개선 대상 선정을 위한 차이점 분석 | 개선 대상 선정: 작지만 영향력이 큰 항목부터 | 마스터 플랜 수립
5. 필요 기능과 적용 기술 확정
6. 필요 인력과 조직화
7. 구현 계획과 실행
단순 노동자에서 지식 근로자로 변화시켜라 | 노사 화합과 상생의 길을 찾아라 | 소프트 파워를 통한 지능화를 실행하라 | 우리만의 강점을 개발하고 실행하라
8. 검증과 기대 성과 분석

5장_ 부문별 세부 실행 방안
1. 설비 부문(Smart Machine)
아프다고 스스로 말하는 스마트 머신 | 예방 정비 체계에서 예지 정비 체계로
2. 생산 부문(Smart Operation)
인공 지능 기반의 두뇌형 공정 제어용 컴퓨터 | 설비 마모를 자동 보상하는 스마트 제어기 | 예지 정비를 위한 스마트 알람 관리 | 전문 지식 기반의 스마트 생산 관리 | 딥 러닝을 활용한 스마트 CCTV | 3D 시각화 기반 스마트 인터페이스 | 작업자와 협업하는 지능형 로봇
3. 품질 부문(Smart Quality)
품질 예측 기술 실패 원인 | 품질 분석 및 예측 기술 | 빅 데이터를 활용한 품질 불량 원인 분석 사례
4. 에너지 부문(Smart Energy)
스마트 에너지 관리 시스템 구축 | 에너지 소비 지도 분석을 통한 에너지 절감 | 스마트 그리드 시스템 구축 | 스마트 발전기, 스마트 변압기 시스템의 도입
5. 환경 부문(Smart Environment)
6. 물류 부문(Smart Logistics)
7. 안전·보건 부문(Smart Safety&Health)
지능형 영상 분석을 통한 효율적인 안전·보건·보안 시스템 구축 | 열화상 카메라를 이용한 작업자 안전사고와 재난·재해 예방 | 공장 내 작업자의 위치를 실시간으로 추적하는 안전 관리 시스템
8. 영업 부문(Smart Sales)
9. 연구·개발 부문(Smart Research&Development)
10. 경영 부문(Smart Management)
스마트 공장을 넘어 스마트 기업으로 | 하드웨어 제조에서 서비스와 경험을 망라한 가치 제공 기업으로 | 수직적 갑을 관계에서 수평적 협업 파트너로

6장_ 제조업의 미래 생존 전략
1 생각을 바꿔야 살아남는다
신뢰와 소통으로 협업하라 | 시장의 변화를 눈여겨보라 | 플립드 러닝으로 배우고 교육하라
2 일단 시작하라
일단 작게 시작하라 | 최고 경영자가 이끌어라 | 미래를 위한 투자, 지금이 최적기다 | 투자의 불확실성, 어떻게 극복할 것인가?
3 사람과 경험도 디지털화하라
사람도 디지털화하라 | 현장 전문가의 경험도 디지털화하라 | 고객의 경험도 디지털화하라

주석

모든 사물과 디지털 복제품들이 연결되는 초연결 시대에는 이것들이 서로 소통하면서 엄청난 양의 데이터가 생성된다. 4차 산업혁명 시대에는 이렇게 생성된 데이터를 수집하고, 인공 지능 등 다양한 기술로 분석하게 될 것이다. 이렇게 모든 것이 연결되면 메트칼프의 법칙(Metcalfe’s law)으로 알려진 네트워크 효과가 세상을 지배하게 될 것이다. 메트칼프의 법칙이란 네트워크에 연결된 사용자 수가 많으면 많을수록 네트워크의 가치가 기하급수적으로 증가한다는 법칙이다.
한번 연결되어 소통하기 시작하면 다른 곳으로 떠나기가 쉽지 않아 사용자의 락인(Lock-in) 효과가 매우 커진다. 그리고 네트워크에 사용자뿐만 아니라 사물까지 연결된다면 그 가치는 엄청나게 커질 것이다. 여기서 네트워크의 가치란 네트워크에서 소통하는 어마어마한 데이터를 분석해서 찾아내는 것이라고 할 수 있다. 데이터를 수집·저장·분석하고 통찰하여 가치를 찾아내어 활용하거나 새로운 사업 기회를 만드는 것이 중요한 것이다. 이렇게 되면 데이터가 곧 자산이 되고 자본이 된다. 이를 가리켜 우리는 데이터 자본주의 시대라고 한다.
<1장·또 한 번의 격변기, 4차 산업혁명의 시대> 중에서

사물 인터넷은 4M1E(Man, Machine, Materials, Method and Energy)로 요약되는 제조업의 중요 요소에도 큰 영향을 주고 있다. 즉, 고객에게 전달하는 가치와 생산성의 증가, 원가 경쟁력의 강화, 에너지 사용의 최적화뿐만 아니라 지구 온난화로 인한 환경, 온실가스 감축, 안전 등도 제조업에 큰 영향을 미치고 있다. 그리고 이제는 4M1E에 환경(Environment)을 더해 4M2E 또는 4M1S(Sustainability=Energy와 Environment)로 변경해야 할 만큼 지속 가능성에 대한 대응이 필수적 요소로 대두되고 있는 상황이다.
사물 인터넷은 기능적 측면에서 SPNDSe(Service, Platform, Network, Device, Security) 구조로 표현할 수 있다. 사물은 데이터를 생성하거나 소비하고, 네트워크로 연결되며, 플랫폼은 데이터를 수집·저장·분석을 통한 가치 창출 기능을 담당한다. 이를 위해서는 설비, 기계, 작업자, 공정 등 모든 것들과 이것들의 디지털 복제품이 현실 세계와 가상 세계에서 연결되어야 한다. 모든 것이 연결된 환경에서는 정보의 유출, 변경, 해킹 등의 위험성으로부터 정보를 보호하는 보안이 중요하다.
현재 전 세계에는 이미 약 229억 개의 사물이 사물 인터넷에 연결되어 있고, 2020년에는 500억 개 이상이 연결될 것으로 예상된다. 그중에서도 특히 산업용 사물 인터넷에 연결되는 센서나 장치들의 수가 급속히 증가할 것으로 예상된다. GE의 GEnx 엔진이나 프랫앤휘트니의 GTFGeared Turbo Fan 엔진에는 5,000개의 센서가 장착되어 매초마다 엄청난 양의 데이터를 생성하고 있다. GE는 2020년까지 가스 터빈 1만 기, 제트 엔진 68,000기, 전구 1억 개 이상, 자동차 1억 5,200만 대가 인터넷에 연결될 것으로 예상하고 있다.
<1장·4차 산업혁명 시대의 제조업에 영향을 미칠 요소> 중에서