SMT 생산 공정 혁신…가상 물리 시스템 통해 이뤄야

Industry 4.0은 독일 정부에서 추진하고 있는 사업으로, 스마트 팩토리를 그 핵심 내용으로 한다. 여기서는 2015년 KAMP 춘계 국제 심포지움에서 ASM Assmbly systems Pte LTD Singapore의 Mr. Robert Huber가 발표한 내용을 중심으로 Industry 4.0의 정의와 과제, 그리고 SMT 생산에서의 Industry 4.0에 대해 알아본다.

▲발표자 : ASM Assmbly systems Robert Huber

Industry 4.0은 독일 정부가 추진하는 것으로, 가상 물리 시스템을 기반으로 유연하고 효율적인 생산 체계를 구축하는 것을 목표로 한다.

수력 및 증기 기관 등의 기계식 생산 설비 기반의 1차 산업혁명, 컨베이어벨트 등 전기 동력에 의한 대량 생산 체계를 갖춘 2차 산업혁명, 전자기술과 IT를 통한 자동화로의 진화를 이룬 3차 산업혁명을 거쳐 4차 산업혁명으로의 도약을 꿈꾸는 것이다.

Industry 4.0에 영향을 끼치는 주요 요인들을 살펴보면 전체적인 흐름을 알 수 있다. 가장 중요한 것은 고객의 요구 사항이다. 고객이 안전규격이나 편의 시스템 등 생산 공정과 제품의 고품질을 요구하게 되면서 Industry 4.0이 대두했다고 볼 수 있다. 특히 자동차 전장, IT 및 컴퓨터 분야에서 그러한 요구가 두드러진다. 최근 제품의 수명과 혁신 사이클은 점점 짧아지고, 제품의 복잡성은 점점 증가하고 있다. 결과적으로 제조의 복잡성이 증가하고 있는 것이다.

다음은 경쟁적 환경의 조성이다. 효율적 생산 공정의 중요성이 증가하면서, 전력과 자원의 효율적인 사용이 중요해졌다. 빠른 시장 변동과 개별화된 대량 생산, 그리고 높은 생산성 요구 등에 의해 생산 공정은 유연해질 필요가 생겼다. 

그렇다고 해서 Industry 4.0이 주문과 제조 공정에만 제한되는 것은 아니다. Industry 4.0은 제품과 제조 공장을 연결하고, 선행적 업그레이드와 서비스를 진행하며, 생산 라인에 개선 프로세스를 즉각적으로 반영하는 등 제조 후 관리에도 적용된다.

Industry 4.0의 구현 조건

Industry 4.0을 현실화하기 위해서는 스마트공장의 모든 모듈이 사양을 만족해야 한다.

첫 번째로는 Smart Facilities(시설)를 꼽을 수 있다. 시설의 설치는 글로벌하게 하되, 생산은 국소화·지역화 할 필요가 있다. 다음은 Augmented Operator(가상 오퍼레이트)로, 역량을 확대하고 가상공간을 현실화해 준다. 세 번째는 Social Machine(사회적 기계)이다. 지식을 공유하고, 유연한 수용이 가능하도록 해 준다. 다음은 Virtual Production(가상 생산)으로, 폐기를 극소화하고, 준비 시간을 최소화하며, 프로세스 상태를 투명화해 준다. 마지막은 Smart Products(생산)이다. 지식 기반의 데이터 스토리지를 통해 주변과의 소통을 수행하며, 과거와 현재의 상태를 인식한다.

스마트공장에 Industry 4.0을 구현하기 위한 조건은 크게 7가지로 정리할 수 있다. 첫 번째는 네트워킹에 적합한 표준 인터페이스를 구축하는 것이다. 이는 다양한 장비 제조사, 제품, 물류, 작업자를 통해 구출할 수 있다. 다음은 제품과 부품을 적절한 인식 방법을 통해 연결하는 것이다. 국소적 정보 입력이 가능한 RFID 기술 등이 그 예가 될 수 있다. 즉, 통합을 위한 제품과 장비 간의 표준 인터페이스가 필요한 것이다.

세 번째는 휴먼 인터페이스의 구축이다. 이는 웹 기반 인터페이스, 모바일 디바이스, 음성 및 몸짓 제어 등을 포함하는 개념이다.

다음은 유연한 생산 설비이다. 생산 설비의 유연화를 통해 빠른 모델 변경 능력을 갖출 수 있으며, 작은 롯트 사이즈를 생산할 수 있다. 또한 생산 모델을 빠르게 교체하는 것이 가능해진다.

다섯 번째로는 대량 정보의 신속한 처리 능력을 꼽을 수 있다. 실시간으로 정보를 나타내 주는 능력을 말한다. 여섯 번째는 클라우드 능력으로, 가상 서버에 데이터를 호스팅하는 것이다. 마지막은 정보 보안으로 중요한 회사 내 정보를 보호하는 것이다. 이는 현재의 인터넷 기반 통신에서 정보가 얼마나 중요한 것인지 보여 준다.

SMT 생산과 Industry 4.0

현재의 SMT 생산 솔루션은 자동 모델 교체를 핵심으로 한다. 그러나 자동 모델 교체 시, 다른 프로그램 사용에 위험 요소로 작용할 위험이 있다. 미래의 SMT 생산 솔루션은 이를 해결하기 위해 자동 모델 교체용 스마트 라벨을 장착하고, 생산 시스템이 직접 자재의 공급을 요청해 자동으로 자재를 공급하며, 주변의 영향을 배제하는 제어 시스템이 될 것이다.

스마트공장은 단순히 생산 공정 자동화를 넘어 가상 물리 시스템에 의한 전 공정의 최적화를 이뤄야 한다. 이를 위해 통합, 자동화, 유연성 등의 요소를 갖춰야 할 것이다.

정리 : 이솔이 기자