"스마트팩토리는 서비스 중심 제조전략"[117]

박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수

[박정수 성균관대 스마트팩토리 융합학과 겸임교수] 현대 제조업은 치열한 글로벌 경쟁과 정보통신 기술(ICT)의 눈부신 발전으로 인해 크게 변화하고 있다. 정보통신 기술은 제조 현장의 아날로그(analog) 프로세스를 포함한 거의 모든 측면을 디지털화하여 제조 산업을 변화시키고 있다. 오늘날 제조는 똑똑하고 민첩(敏捷)해야 한다.

모든 스마트팩토리 제조 솔루션은 실시간으로 반응하고 시장의 요구에 대응하는 것이 기본이다. 그 이유는 과거 생산 중심의 제조에서 서비스 중심의 제조로 이동하고 있기 때문에 실시간(real time) 대응과 반응이 핵심이다.

스마트팩토리를 구축하여 연결의 힘을 제조 현장에 실시간 피드백(real time feed-back) 기능을 필수적으로 적용하기 위해서는 사물인터넷(IoT)과 센서 네트워크(sensor network)를 활용해야 한다. 또한 스마트 팩토리가 추구하는 새로운 제조 플랫폼도 마찬가지다. 기본적으로 플랫폼에 의한 게임 체인저(game changer)와 다를 바 없기 때문에 SFaaS(SmartFactory as a Service), MaaS(Manufacturing as a Service), 그리고 클라우드 제조(CM)는 새로운 뉴노멀(new normal) 제조 패러다임으로 새롭게 부상하고 있다.

스마트팩토리(SFaaS, MaaS, CM)는 서비스 중심의 제조 전략이다. 효율성, 유연성, 그리고 민첩성을 바탕으로 신속하게 반응하고 대응하여 시장에 출시할 수 있는 제조 리소스(자원) 및 기능의 공유 풀에 대한 인터넷의 주문형 네트워크 액세스를 가능하게 하는 고객 중심 접근 방식이다. 즉 제조 자원과 제조 능력을 제조 서비스로 전환하는 뉴노멀(new normal) 패러다임이기 때문이다.

스마트팩토리의 기술적인 핵심은 클라우드 제조(CM)다. “클라우드”라는 용어는 소프트웨어, 데이터 및 관련 인프라가 인터넷을 통해 실시간으로 호스팅(hosting) 됨을 의미한다. 클라우드 제조(CM)를 가능하게 하는 기술에는 클라우드 컴퓨팅 기술, 사물 인터넷(IoT) 기술(예: RFID, 유무선 센서 네트워크, 임베디드 시스템), 가상화, 서비스 지향 기술(SOA), 사람 중심 사이버 물리 시스템(h-CPS) 및 제조가 포함된다. 그러므로 클라우드(cloud, fog, edge) 컴퓨팅 기술은 클라우드 제조(CM)를 가능하게 하는 기본 플랫폼 기술이자 서비스 지향 컴퓨팅 기술이다. 또한 확장 가능한 컴퓨팅 리소스(자원)를 인터넷을 통해 서비스로 제공하는 것이다. 이를 통해 제조업체는 3D 프린팅, 고성능 컴퓨팅(HPC), 산업용 사물 인터넷(IIoT) 및 산업용 로봇과 같은 다양한 형태의 새로운 생산 시스템과 제조 장비를 사용할 수 있어야 한다. 미국의 경우 제조 산업의 혁신, 비용 절감 및 경쟁력 강화를 위해 제조 산업의 거의 모든 측면을 변화시키고 있다고 한다.

그리고 클라우드 컴퓨팅의 주요 특징은 컴퓨팅 리소스(자원) 및 서비스의 가시성(可視性) 확보와 가상화이다. 클라우드 컴퓨팅에서는 모든 것이 서비스(XaaS)로 취급된다. SaaS(Software as a Service), PaaS(Platform as a Service), IaaS(Infrastructure as a Service)의 세 가지 주요 서비스로 구성된다. 이러한 서비스는 아래 그림에 나타나 있으며 또한 클라우드 제조 시스템의 계층화된 아키텍처는 제조 자원 계층, 가상 서비스 계층, 글로벌 서비스 계층, 애플리케이션 계층의 4개 계층으로 구성된 클라우드 제조 시스템을 보여주고 있다.



스마트팩토리 클라우드 서비스의 다양한 서비스 수준은 첫째, 소프트웨어를 제공하는SaaS(Software as a Service)이다. 즉 소프트웨어 및 관련 데이터가 클라우드에서 호스팅(hosting) 되는 일종의 소프트웨어 제공 모델이다. 이 모델에서 클라우드 서비스 공급자는 가상 머신 및 클라우드 스토리지와 같은 컴퓨팅 리소스에 대한 주문형 액세스를 제공하기 때문에 “주문형 소프트웨어”라고도 한다.

둘째, 플랫폼을 제공하는 PaaS(Platform as a Service)는 서비스로 제공된다. 이를 통해 최종 사용자는 플랫폼 서비스 공급자의 도구 또는 라이브러리를 사용하여 소프트웨어 솔루션을 만들 수 있다. 이 모델에서 클라우드 서비스 공급자는 프로그래밍 및 실행과 같은 컴퓨팅 플랫폼을 제공한다. 마지막으로 과거와 다르게 구독 경제(subscription economy)처럼 제공되는 IaaS(Infrastructure as a Service)를 통해 하드웨어 리소스(예: 컴퓨터, 스토리지, 서버 등)를 서비스로 제공하고 사용자가 자신의 IT 인프라를 동적으로 사용자 지정을 하여 구독(subscription) 하게 된다.

스마트팩토리 클라우드 제조 시스템의 계층화된 아키텍처는 제조 자원 계층, 가상 서비스 계층, 글로벌 서비스 계층, 애플리케이션 계층의 4개 계층으로 구성되고, 크라우드 제조(CM) 서비스는 4가지 주요 배포 모델(퍼블릭, 프라이빗, 커뮤니티 및 하이브리드 클라우드)로 분류할 수 있다. 사설 클라우드(private cloud)는 여러 사업부가 있는 한 조직에서 독점적으로 사용하는 경우가 많다. 커뮤니티 클라우드는 여러 조직 간에 제조 서비스를 공유하는 공동 작업장에 적용하는 경우다. 여기서 서비스는 유사한 비즈니스 목표를 가진 특정 커뮤니티의 여러 조직에 제공된다. 퍼블릭 클라우드는 일반 대중과 서비스를 공유한다는 핵심 개념을 실현시켜야 하는 경우에 적용된다. 퍼블릭 클라우드는 일반적으로 Amazon, Google과 같은 공급자가 운영하는 데이터 센터를 통해 구현된다. 여러 구성에 걸쳐 있고 둘 이상의 클라우드(프라이빗, 커뮤니티 또는 퍼블릭)로 구성된 하이브리드 클라우드는 다양한 이점을 제공할 수 있다.

스마트팩토리의 기술적인 수단은 클라우드 기반 시스템을 사용하여 비즈니스의 주요 영역을 간소화함으로써 고정비를 포함한 다양한 낭비를 제거하여, 즉 여기서 간소화는 플랫폼화이고 낭비 제거는 소유를 구독(subscription)으로 변환하여 고정비를 최소화하는 것이다. 그러므로 스마트팩토리 구축을 통해 지속 가능한 수익원(收益源)을 창출해야 한다는 목적을 명료화할 필요가 있다.

3차 산업혁명을 거치면서 학습된 시스템 구축에 대한 고정 관념에서 벗어나야 4차 산업혁명이 요구하는 신속한 시스템 구현과 사용자 중심의 분산형 시스템을 구현할 수 있을 것이다. 예를 들어, 요구되는 기간은 몇 개월이 아니라 몇 주 만에 가동될 수 있어야 한다. 그 밖에 고객에게 업그레이드를 제어할 수 있는 수단 제공해야 하고, 글로벌 표준을 적용하여 운영 관리에 대한 일관된 지원 및 간소화가 현장 전문가를 중심으로 이루어져야 한다. 제조 환경이 빠르게 변화하기 때문에 신속하고 빈번한 업그레이드가 허용되어야 할 뿐만 아니라 고객 서비스 자동화, 온라인 주문 접수와 최적의 재고관리를 위한 제조 자원 데이터의 일관성 문제를 해결해야 한다. 이와 같은 것들을 토대로 빅데이터 분석, 인공지능, 비즈니스 인텔리전스(intelligence) 사용을 통해 전사적 인텔리전스 적용이 가능해질 것이다.

하지만 스마트팩토리의 클라우드 제조(CM)는 아직 초기 단계이고 성숙해지기 위해서는 풀어야 할 문제가 많다. 주요 과제는 보안 관리이다. 그 이유는 스마트팩토리의 미션 크리티컬 애플리케이션의 보안 관리와 함께 신뢰와 평판은 서비스 지향 네트워크 제조 패러다임에서 중요한 역할을 하기 때문이다. 따라서 스마트팩토리의 클라우드 제조는 서비스 지향적이고 지식 기반이며 고성능이며 에너지 효율적인 새로운 제조 모델이며, 클라우드 플랫폼에서 제조 기능과 리소스를 공유하는 서비스 지향, 데이터 중심, 수요 중심 비즈니스 모델이며 제조업의 미래이다.

그러므로 스마트팩토리의 클라우드 제조는 제조 회사가 네트워크 환경에서 생산 리소스를 제공하는 새로운 제조 개념이다. 따라서 용량(capacity)을 사용 가능한 고객 주문과 일치시키는 것이 매우 중요하다. 그러나 이러한 분산 및 이기종 환경에서 적절한 리소스(제조 자원) 할당을 제공하고 일반적인 이해를 촉진할 수 있는 통합적인 접근 방식이 필요하다.

결과적으로 스마트팩토리의 클라우드 제조 플랫폼이 필요한 근본적인 제조 산업의 변화는 이제까지 제조-도매-유통-소매를 거쳐 고객에 도달시키는 것이 제조업의 푸시 전략(push strategy) 프로세스였다면 이제는 웹사이트나 모바일 기반 디지털 플랫폼을 통해 D2C(Direct to Consumer) 방식으로 고객에 직접 제품을 판매하는 제조업의 풀 전략(pull strategy) 형태로 바뀌고 있기 때문이며, 미래의 제조 산업의 핵심 역량은 실시간 기반 고객 맞춤 개인화 대응 역량이 될 것이다.