연중기획
포스코ICT는 IoT 센서를 적용해 제조현장의 데이터를 수집하고 빅데이터로 분석·예측함은 물론 AI를 통한 자가학습으로 최적의 제어를 가능하게 하는 생산환경을 구현하고 있다. 이를 통해 효율적 설비 관리로 무장애 생산체계를 실현하고 품질결함 요인을 사전에 파악해 불량을 최소화했다. 또한 생산공정을 시뮬레이션하고 작업장의 위험요소를 실시간으로 조치해 안전한 생산환경을 구현하고 있다.
4차 산업혁명 시대 미래형 제조기업은 산업생태계 구조를 급격하게 변화시킬 파괴적 경쟁우위 요인이 무엇인지 고민해야 한다. 한때 제조업은 굴뚝산업이라는 오명으로 사양산업이라고 여겨졌지만 사실 국내 제조업은 기술적응과 제품혁신에서 오랜 역사를 가지고 있다. 주요 기술은 이미 매우 효율적이어서 세계적인 제조경쟁력을 보유하고 있으며 몇 해 전부터는 제조공장에 ICT 첨단기술을 융합해 고부가가치를 창출하는 스마트화(smart transformation)가 본격적으로 진행되고 있다.
생산환경 변화 실시간 반영하고 설비 이상징후 사전에 감지
포스코ICT는 IT 지식과 엔지니어링 역량이 융합된 ICT 기업으로 지난 2015년부터 철강 제조현장에 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 인공지능(AI)을 접목해 세계적인 철강기업 포스코의 스마트화를 지원하고 있다. 포스코 스마트화의 목표는 최고 수준의 철강 비즈니스 전문성과 ICT 신기술을 융합해 제조 본원 경쟁력을 높이고 새로운 사업기회를 창출하는 것이다. 이를 위해 철강, R&D, ICT 전문가들이 협력해 스마트 팩토리를 구현하고 있다.
포스코ICT는 IoT 센서를 적용해 제조현장의 데이터를 수집하고 빅데이터로 분석·예측함은 물론 AI를 통한 자가학습으로 최적의 제어를 가능하게 하는 생산환경을 구현하고 있다. 이를 통해 효율적 설비 관리로 무장애 생산체계를 실현하고 품질결함 요인을 사전에 파악해 불량을 최소화했다. 또한 생산공정을 시뮬레이션하고 작업장의 위험요소를 실시간으로 조치해 안전한 생산환경을 구현하고 있다. 생산, 설비, 품질, 안전, 에너지 분야를 통한 스마트 팩토리 구축을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 생산 분야를 살펴보면 전 세계적인 저성장 시기에 제조기업은 기술과 원가 측면의 경쟁력 확보를 위해 한 차원 높은 원가 절감과 개선이 필요하다. 고객 주문에서부터 생산, 품질, 출하 등 모든 프로세스가 한눈에 모니터링되고 수집된 정보들은 빅데이터로 분석해 스마트한 의사결정을 지원함으로써 작업자의 개입 없이 자동으로 제어하는 생산환경의 구현을 추진하고 있다. 다품종 대량 생산체계에서 고객의 요청사항을 제품 설계로 정확히 전달하고 공정에서 발생하는 품질과 설비상황 등의 생산환경 변화를 실시간 반영한 최적 생산체계 구축에 중점을 두고 있다.
설비 분야 역시 중요하다. 특히 중후장대한 설비로 구성된 장치산업은 주요 설비를 어떻게 관리하느냐가 제품의 생산성과 품질을 결정짓는 요인이다. 과거에는 계획된 주기에 따라 정비하고 고장이 발생하면 수리했던 반면, IoT 센서 부착을 통해 설비의 속도, 진동, 압력 등 발생하는 모든 데이터를 수집해 설비의 이상징후를 사전에 감지하고 예지 정비하는 무장애 생산환경으로 전환하고 있다.
품질 분야를 살펴보자. 조립 공정과 달리 연속 공정은 제품 생산을 위한 모든 과정이 사전에 결정된 순서대로 진행돼야 하며 선공정과 후공정 간의 조정이나 변경이 곤란하다. 즉 중간 공정에서 문제가 발생하면 해결될 때까지 이전 공정의 생산이 중단될 수 있다. 이를 위해 생산-설비- 품질과 관련한 제품의 전체 공정별 데이터를 통합 분석해 품질결함 요인을 사전에 파악하고 선공정의 결함이 후공정에 유입되지 않도록 자동으로 제어하고 있다. 엔지니어는 생산단계별로 수집된 생산-설비- 품질 데이터를 현장 업무에 즉시 활용할 수 있고, 이상 발생 시 제품의 생산단계별로 이상요인을 손쉽게 추적·분석할 수 있게 돼 데이터 수집에만 며칠씩 걸리던 업무 낭비를 더 이상 하지 않게 됐다.
진동, 유해가스 등 현장의 위험요소 미리 파악…안전하고 쾌적한 작업장 구현
안전하고 쾌적한 작업장 구현은 모든 제조기업의 숙원사업이다. 포스코ICT는 진동, 소음, 유해가스, 온도 등 현장환경을 실시간 모니터링하고 위험요소가 발생하면 작업자에게 사전에 알려주는 안전한 환경을 구현 중에 있다. 작업현장에 비콘 등 IoT 센서를 부착해 작업자가 언제 어디서나 스마트기기로 공장별, 작업별 위험요인 및 사고내역을 직접 확인할 수 있도록 했다. 또한 작업자가 인지하지 못한 상태에서 위험지역 접근 시 스마트 밴드, 스마트 안전모와 같은 웨어러블(wearable) 기기를 이용해 자동으로 경보하는 등 인간 중심의 안전한 환경을 구현하고 있다.
철강업은 에너지를 많이 소비하는 대표 업종이다. 현장 설비의 실시간 계측 정보를 이용해 에너지의 생산- 공급-사용 전 과정을 모니터링하고 분석해 최적의 에너지 생산스케줄을 수립하고 있다. 예를 들어 빅데이터 분석을 통해 공장 내 설비가동률을 생산제품별, 설비별로 실시간 파악해 불필요한 설비 운영은 줄이고 효율이 좋은 설비를 우선 사용하도록 생산스케줄에 반영함으로써 꼭 필요한 에너지만큼만 생산하고 공급하는 체계를 구현 중이다. 이를 통해 에너지 낭비를 최소화하고 제품 제조원가 절감에 기여할 수 있다.
위와 같은 생산, 설비, 품질, 안전, 에너지 분야의 성과는 세계 최초로 구현된 연속 공정형 스마트 팩토리 플랫폼인 ‘포스프레임(PosFrame)’을 기반으로 구현했다. 포스프레임을 통해 생산현장의 정형·비정형, 마이크로·매크로 데이터를 고속 수집·저장·분석할 수 있다. 또한 새로운 프로젝트를 마치 스마트폰의 앱같이 빠르게 제작해 사용할 수 있고 IoT, AI, 빅데이터 등 최신의 ICT 기술을 전사적으로 표준화된 방법으로 사용할 수 있게 됐다.
최근 국내외적으로 스마트 팩토리에 대한 관심이 고조되고 있다. 포스코ICT는 지난 2년간 스마트 팩토리 구축 경험을 통해 제조업의 고질적인 난제의 해결 가능성을 확인했다. 스마트 팩토리는 단기에 완성할 수 있는 일회성 프로젝트가 아니라 중장기적 관점의 접근이 필요하다. 경영진부터 현장 직원까지 누구나 이해하기 쉽고 공감할 수 있는 청사진을 제시하고 빅뱅식보다는 단기간에 성공사례를 확보할 수 있는 소규모의 시범과제 수행을 통해 자신감과 역량을 확보하는 것이 우선돼야 한다. 이와 같은 경험을 바탕으로 포스코ICT는 글로벌 선도기업과의 협업은 물론 국내외 산학연 등 전문가들과의 협업을 강화할 계획이다. 지금까지의 성과를 극대화하고 AI, 가상공장(virtual factory) 등 첨단 ICT 기술과 생산기술의 융합을 적극적으로 추진해 국내외 제조업의 스마트화에 기여할 것이다.
