생산 시스템의 디지털화: 위험 요소를 피하면서 스마트해지는 방법?

생산 시스템의 디지털화 / IIoT에 대한 주제는 일반 보도 매체뿐만 아니라 전문 매체에서도 많이 다뤄지고 있습니다. 이 과정에서 점점 더 많은 새로운 키워드가 등장하고 있습니다. 아마존과 우버 같은 기업은 온라인 무역과 물류의 지속적인 디지털화(아마존) 또는 기존 자원의 디지털 매개 사용을 통한 디지털화 전략(우버)을 통해 경제적 성공을 달성하는 방법을 전 세계에 보여주는 사례로 자주 인용됩니다. 따라서 자본재 OEM 업체들도 스스로에게 질문을 던지고 있습니다: 디지털화를 통해 이와 비슷한 수준의 빠른 성공을 거둘 수 있는가, 그렇다면 그 방법은 무엇인가? 

 우선, 생산 시스템의 디지털화 / IIoT에 대한 주제를 더욱 좁혀야 합니다. 일반적인 기계 수명 주기(VDMA)에 따라 가능한 디지털화 단계를 고려하거나, 더 정확하게는 최종 사용자에게 제공할 수 있는 제품, 서비스 또는 기타 성능과 관련된 조치만 고려할 것입니다. 기술적으로는 가능하지만 현재 법적 프레임워크가 없는 완전히 새로운 기술 및 비즈니스 모델(예: 머신 투 머신 주문 및 결제)은 고려하지 않습니다. 한 가지 근본적인 측면을 미리 언급해야 합니다. 일부 전문가들은 기계 및 플랜트 엔지니어링 분야의 디지털화와 IIoT 기술이 기존 비즈니스 모델에 근본적인 또는 파괴적인 변화를 가져올 수 있는 잠재력이 있는지에 대해 의문을 제기합니다. 저자인 비즈니스 엔젤이자 IBM의 전 CTO인 군터 두엑 박사는 이러한 맥락에서 다음과 같이 말합니다: "대홍수가 오면 제방이 아닌 배를 만드십시오 ... 우리는 디지털 미래 대륙으로 항해하기 위해 배를 만들고 있습니까? 이는 우리가 새로운 시대를 만들어갈 디지털 혁신을 찾고 있다는 것을 의미합니다." 

생산 시스템 OEM은 업계에서 디지털화/IIoT 분야에서 가장 중요한 플레이어를 파악하고 그들의 역할, 역량 및 관심사를 고려하는 것이 중요합니다(VDI/VDE 현황 보고서 [9] 참조): 

또한 자본재 분야의 디지털화는 고립된 트렌드로 볼 수 없으며, 현재의 주요 트렌드에 포함되어야 합니다. 가장 중요한 것은 다음과 같습니다:

• 인더스트리 4.0 / 개별 제품의 산업 생산 - 최종 사용자는 제조 시스템의 가변성이 점점 더 높아질 것으로 기대합니다. 동일한 시스템을 활용하여 가능한 한 다양한 제품을 소량에서 다품종 소량 생산할 수 있어야 합니다.

• 생산 공장은 확장성이 있어야 하며, 용량과 생산량 측면에서 기존 시스템을 비용 효율적으로 확장할 수 있는 옵션을 제공해야 합니다.

• 신규 설치에 대한 OEM 마진 감소와 유지보수 및 서비스에 대한 최종 사용자의 높은 기대치가 결합되어 LCC 기반 비즈니스 모델(LCC = 유지보수, 서비스, 개조 서비스 등 새로운 비즈니스 개념의 수명 주기 비용)의 확대는 OEM에게도 점점 더 경제적이며 따라서 더욱 의미 있는 일로 여겨지고 있습니다.

• 기계 모듈과 하위 시스템의 상호 운용성에 대한 사용자의 기대치는 지속적으로 높아지고 있으며, 서로 다른 공급업체의 기계와 기계 모듈을 단일 생산 라인에서 가능한 한 쉽게 결합할 수 있어야 합니다. 그 결과 OEM의 비교 가능성이 높아지고 경쟁이 더욱 치열해집니다. 이러한 모든 요구 사항은 생산 시스템이 일관되게 모듈화되고 다양한 확장 단계로 확장 가능하며 최종적으로 네트워크화가 가능한 경우에만 기술 및 경제적 측면에서 기계 및 플랜트 건설에서 매우 효율적으로 조율할 수 있습니다. 모듈형 네트워크 기계를 사용해야만 장기적으로 경제적으로 성공할 수 있습니다 - 자세한 내용은 모듈화에 대한 HARTING 기사에서 확인할 수 있습니다: "생산 기술은 얼마나 세분화될 수 있을까요?"

기계 엔지니어링 산업에서 디지털화의 경제적 성공은 부문마다 크게 다를 수 있으며 무엇보다도 회사의 초점과 비즈니스 모델에 따라 달라질 수 있으므로 여기서는 권장 사항을 제시하지 않겠습니다.
이러한 질문에 답하려면 MHP [9]의 "인더스트리 4.0 바로미터/요약 2019" 또는 VDMA/M. Rothhöft [10]의 "시장 연구 산업 커뮤니케이션/인더스트리 4.0" 등 최신 연구를 참조해야 합니다.

기계 엔지니어링의 다양한 하위 부문과 여러 국가에 있는 HARTING 고객들의 경험을 바탕으로, 우선적으로 해결해야 할 세 가지 측면이 있습니다:

1. 초기 시스템의 기능과 기존 소프트웨어 요소의 우선순위를 정해야 합니다:

• OEM의 핵심 역량을 반영하는 주요 기능;

• 전체 시스템에 적용되지만 핵심 전문 지식과 관련이 없는 기본 기능입니다;

• OEM과 최종 사용자에게 부차적으로 중요하며 일반적으로 하위 시스템으로 구매되는 애드온 또는 보조 기능입니다;

2. 그런 다음 가능한 디지털화 프로젝트에 대한 최종 사용자(고객)와 자체 전문가의 전문 지식을 수집하고 우선순위가 높은 기능과 소프트웨어 요소를 우선적으로 고려하세요. 가능하면 경쟁사의 전문 지식과 비교하여 요구 사항 목록을 작성하는 데 활용하세요 . 이는 전체적으로 모듈식 구조여야 하며, 관련 소프트웨어와 함께 우선순위가 지정된 기능에 초점을 맞춰 최대한 구체적이어야 합니다.

3. 다음 단계는 개별 기능 모듈에 대한 디지털화 가능성을 평가하는 것입니다. 이 단계에서는 개발 및 설계, 프로젝트 기획 및 판매, 제조 및 조립, 문서화, 서비스 및 애프터서비스 등 서비스 체인을 따라 모든 자체 OEM 전문가를 참여시키는 것이 좋습니다. 또한 외부 전문가로부터 평가를 받을 수 있으며 이미 개발된 사양이나 표준을 템플릿으로 사용할 수 있습니다(예: 우마티). "우리는 확실히 기계 제작업체로 남을 것이며 소프트웨어 회사가 되지 않을 것입니다."라는 문구를 기억하세요

• 기계에 대한 고객의 다양한 개별 요구 사항과 이를 위해 필요한 모듈/프로세스의 수 (특히 핵심 기능)를 적게 유지해야 하는 경제적 필요성 사이의 모순이 존재합니다. 오늘날 OEM은 이미 시스템을 논리적 단위로 '세분화'하고 모듈화함으로써 이 문제를 해결하고 있습니다. 이러한 디지털화 영역에서 경제적으로 행동하려면 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 향후 디지털화 프로젝트의 맥락에서 가능한 한 많은 기존 기술 및 기계 관련 데이터를 '가장 낮은' 모듈 수준, 즉 이미 사용 가능한 기존 소스, 데이터, 기계 및 프로세스 모델을 사용하고 집계해야 합니다. 드라이브, 기계 또는 프로세스 상태 센서 등과 같은 자동화 구성 요소의 이전에 사용되지 않았거나 사용량이 적은 '인텔리전스'에 특히 주의를 기울여야 합니다.

• 모든 상위 레벨(엣지 이상)에서는 가능한 한 개방적이고 미래 지향적인 표준과 최신 소프트웨어 및 통신 프로토콜을 갖춘 물리적 인터페이스에 초점을 맞춰야 합니다.

• 지나치게 야심차고 모호하게 정의된 목표와 디지털화의 경제적 효과에 대한 과도한 기대는 좌절로 이어집니다. 한편으로는 관련 프로젝트에 대한 OEM 경영진의 기대가 과부하가 걸리는 경우가 많지만, 다른 한편으로는 충분한 리소스가 제공되지 않는 경우가 많습니다. 따라서 디지털화 프로젝트의 개발, 구현 및 지속적인 지원을 위해서는 모든 것을 한꺼번에 달성하려고 하지 않는 것이 좋습니다.

  오히려 다음 사항이 적용됩니다:

• 하위 프로젝트는 모듈 단위 로 정의하고 우선순위가 높은 핵심 기능에 초점을 맞춰야 합니다.

• 물리적 수준과 데이터 수준에서의 인터페이스 설계는 가능한 한 최첨단이어야 하며, 후속 소프트웨어 업데이트 및 개선 사항(특히 최종 사용자를 위한)에 개방적이어야 합니다.

• 참가자들은 학제 간 프로젝트 그룹으로 나누어 한편으로는 지속적으로 역동적인 정보 교환이 이루어질 수 있도록 하고, 다른 한편으로는 목표 수정을 위해 언제든지 짧은 시간에 OEM의 관리 수준에 접근할 수 있도록 해야 합니다.

인터페이스는 모듈형 네트워크 생산 시스템에서 '생명선, 신경 경로, 시냅스'로서 모듈 및 기계 전환, 에지 영역, 공장 및 기타 상위 레벨에 필요한 인프라를 구축하는 중요한 역할을 합니다. HARTING 테크놀로지 그룹은 생산 시스템을 위한 현대 및 미래 제어, 드라이브, HMI 및 통신 기술에 필요한 모든 인터페이스에 대한 솔루션을 제공하여, 이 분야에서 기능적 제한 없이 디지털화를 구현하고 지속할 수 있도록 합니다.

참조

1. M. Bode, F. 뷘팅, K. 가이스도르퍼, "레헨부흐 데어 라이프시클루스 코스텐"(라이프사이클 비용 계산서), VDMA Verlag, ISBN 978-3-8163-0617-7

2. G "오늘 이미 프로세스를 최적화하셨나요?" (오늘날 프로세스를 최적화하셨습니까?), 2020, Campus Verlag, ISBN 978-3-593-51084-2

3. 유르겐 디스판, 마틴 슈바르츠-코처, "기계공학의 디지털화"(기계공학의 디지털화), 2018, Hans Böckler 재단, 뒤셀도르프, 독일

4. IMPULS 재단, VDMA; "디지털 네트워크 사고"(생산에서의 디지털 네트워크 사고) 연구, 2016년 11월, 카를스루에, 독일

5. 디지털화 전문가 케겔 박사 인터뷰

6. Commerzbank AG, 산업 보고서 "독일의 기계 공학"(독일의 기계 공학), 2019, 프랑크푸르트 암 마인, 산업 보고서 Commerzbank AG

7. VDI/VDE 현황 보고서 "디지털 기회와 위협 - 인더스트리 4.0을 위한 비즈니스 모델"(디지털 기회와 위협 - 인더스트리 4.0을 위한 비즈니스 모델), 2016년 5월

8. J. Dück "생산 기술은 얼마나 세분화될 수 있을까요?"

9. T 후버, A. 헨켈, MHP 관리 및 IT 컨설팅 회사. "인더스트리 4.0 바로미터, 주삼멘파슝 2019"(인더스트리 4.0 바로미터, 요약 2019) 인더스트리 4.0 바로미터, 2019년 요약

10. M. 로스회프트, VDMA "시장 연구 산업 통신 / 인더스트리 4.0"(시장 연구 산업 통신 / 인더스트리 4.0), VDMA 전기 자동화 협회

11. VDW, 우마티