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스마트 제조: 지능형 생산 가이드

Abirami Vina

5분 분량

2025년 7월 14일

스마트 제조 원칙과 컴퓨터 통합 제조를 이해하고, Industry 4.0을 파악하여 공급망 비효율성을 최적화하십시오.

사람들은 종종 제조 공장을 조립 라인과 작업자들이 여러 부품을 조립하는 모습과 연관 짓습니다. 그러나 인공 지능(AI), 컴퓨터 비전, 로봇 공학과 같은 기술 발전은 제조 방식을 혁신적으로 재정의하고 있습니다. 스마트 팩토리는 이제 연결된 기계, 자동화 시스템 및 데이터 기반 프로세스를 갖추고 있습니다. 이러한 기능은 효율성을 향상시키고 인적 오류를 줄입니다.

이 기사에서는 스마트 제조의 개념과 산업 생산에 미치는 영향에 대해 살펴봅니다.

스마트 제조란 무엇인가?

스마트 제조는 IoT(사물 인터넷) 및 AI와 같은 최첨단 기술을 활용하여 공장 운영 방식을 개선하는 것을 의미합니다. 스마트 제조는 기계, 센서 및 시스템을 연결하여 팀이 전체 생산 라인에서 실시간 데이터를 공유할 수 있도록 합니다. 

이는 공장에서 문제를 신속하게 발견하고, 기존 제조 공정을 조정하고, 의사 결정을 자동화할 수 있음을 의미합니다. 이러한 시설을 스마트 팩토리로 전환함으로써 중소기업을 포함한 제조업체는 운영 효율성, 유연성 및 대응력을 향상시킬 수 있습니다.

스마트 제조를 지원하는 핵심 원칙은 디지털 기술, 데이터 및 자동화를 단일 연결 시스템으로 통합하는 지능형 통합입니다. 스마트 팩토리의 모든 부분이 함께 작동합니다. 이는 운영을 개선하고, 더 스마트한 결정을 내리고, 변화에 신속하게 대응하는 데 도움이 됩니다.

그림 1. 스마트 팩토리 모습. (출처)

스마트 팩토리 및 지능형 제조 탐색 

2010년대 초부터 전 세계 제조업체들은 꾸준히 지능형 제조로 전환해 왔습니다. 2025년까지 약 92%의 제조업체가 스마트 제조가 향후 경쟁력을 유지하는 데 중요하다고 믿고 있습니다. 이러한 관심 증가는 기존 설정보다 스마트 팩토리에서 운영을 더 잘 관리하는 데서 비롯됩니다.

예를 들어, 전자 제품 제조 공장의 생산 라인을 생각해 보십시오. 기존 설정에서는 검사관이 라인 끝에서 수동 품질 검사를 수행하는 동안에만 결함을 발견하는 경우가 많습니다. 이로 인해 결함이 있는 제품이 고객에게 도달할 위험이 증가합니다. 

스마트 팩토리에서 컴퓨터 비전은 AI의 일부입니다. 시각적 데이터 분석에 중점을 둡니다. 이 기술은 각 구성 요소를 실시간으로 검사할 수 있습니다.

시스템에서 잘못 정렬된 칩이나 납땜 결함을 발견하면 문제를 신속하게 표시할 수 있습니다. 라인에서 해당 품목을 제거하고 작업자에게 경고할 수 있습니다.

그림 2. 스마트 팩토리의 진화. (출처)

스마트 팩토리에서 사용되는 핵심 기술

다음은 스마트 팩토리에서 사용되는 다양한 기술에 대한 자세한 내용입니다.

  • IoT 및 산업용 IoT(IIoT)는 기계, 센서 및 시스템을 연결합니다. 이들은 공장에서 실시간 데이터를 수집하고 공유합니다. 이는 팀이 장비를 모니터링하고, 문제를 조기에 발견하고, 가동 중지 시간을 줄여 모든 것을 원활하게 유지하는 데 도움이 됩니다.
  • 머신 러닝(ML): ML은 데이터 패턴을 분석하여 결과를 예측하고, 워크플로를 최적화하고, 오류를 줄입니다. 스마트 팩토리에서는 의사 결정을 자동화하고 시간이 지남에 따라 운영 효율성을 높일 수 있습니다.
  • 클라우드 컴퓨팅: 클라우드 플랫폼을 통해 제조업체는 어디서든 데이터에 저장, 액세스 및 분석할 수 있습니다. 여러 시설을 더 쉽게 관리하고, 성능을 추적하고, 생산 현장의 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다.
  • 산업용 로봇 공학: 스마트 팩토리는 산업용 로봇으로 작업을 자동화하여 생산성을 높일 수 있습니다. 로봇 지원 생산 공정은 더 빠른 워크플로, 더 적은 오류 및 24시간 내내 일관된 결과를 가져올 수 있습니다.
  • 대규모 데이터 처리는 중요합니다. 데이터 도구는 방대한 양의 정보를 관리할 수 있습니다. 이 정보를 구성하거나 구성하지 않은 상태로 둘 수 있습니다. 이러한 도구는 공장 환경에서 유용합니다. 이러한 통찰력은 스마트 팩토리가 품질을 개선하고, 성능을 최적화하며, 문제에 더 빠르게 대응하는 데 도움이 됩니다.
  • 적층 제조(Additive manufacturing) 또는 3D 프린팅은 재료를 한 층씩 쌓아 부품을 만듭니다. 절단하거나 성형하지 않습니다. 스마트 팩토리에서는 폐기물을 줄이고 맞춤형 또는 소량 배치 품목을 신속하게 생산하는 데 도움이 됩니다.
  • 디지털 트윈 제조: 가상 모델은 공장의 실제 기계, 시스템 또는 프로세스의 디지털 트윈을 생성합니다. 이러한 디지털 트윈은 스마트 팩토리가 실제 운영을 중단하지 않고도 변경 사항을 테스트하고, 문제를 예측하고, 성능을 개선하는 데 도움이 됩니다.
  • 비전 AI: Ultralytics YOLO11과 같은 컴퓨터 비전 모델은 생산 라인에서 시각적 세부 사항을 감지하고 분석할 수 있습니다. 스마트 팩토리에서는 결함을 자동으로 찾고, 제품 품질을 확인하고, 수동 검사의 필요성을 줄일 수 있습니다.

산업 혁명 4.0: 스마트 제조의 기반

다음으로, Industry 4.0을 정의하는 핵심 기술을 살펴보고 이러한 기술이 어떻게 협력하여 오늘날의 스마트 팩토리를 강화하는지 설명합니다.

스마트 제조 혁신을 탐색하는 동안 자주 언급되는 또 다른 핵심 용어인 Industry 4.0을 알 수 있습니다. 그렇다면 Industry 4.0이란 무엇일까요?

4차 산업혁명이라고도 알려진 산업 혁명 4.0은 완전히 연결되고 지능적인 제조 시스템으로의 전환입니다. IoT, AI, 클라우드 컴퓨팅, 머신 러닝과 같은 기술을 사용하여 이전 산업 단계를 기반으로 구축됩니다. 이는 더 스마트하고 빠르며 유연한 생산 환경을 만드는 데 도움이 됩니다.

다음으로, Industry 4.0을 구성하는 주요 기술을 살펴봅니다. 이러한 기술이 어떻게 협력하여 오늘날의 스마트 팩토리를 강화하는지 설명합니다.

인더스트리 4.0 기술을 정의하는 것은 무엇입니까?

산업 혁명 4.0 기술은 다양한 고급 디지털 도구를 포괄합니다. 그러나 기술이 산업 혁명 4.0 프레임워크에 적합한지 어떻게 알 수 있을까요? 실시간 데이터 교환을 지원하고, 자동화를 지원하며, 물리적 장비와 디지털 시스템 간의 연결을 개선해야 합니다.

산업 3.0에서 산업 4.0으로의 전환

인더스트리 4.0 기술을 더 잘 이해하려면 인더스트리 3.0을 되돌아봐야 합니다. 이를 통해 상황이 어떻게 변했는지 알 수 있습니다. 

산업 혁명 3.0은 컴퓨터, 기본 로봇 공학 및 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러를 사용하여 자동화를 도입했습니다. 이는 상당한 발전이었지만 대부분의 시스템은 여전히 독립적으로 작동했으며 실시간으로 통신하지 않았습니다. 산업 혁명 4.0은 기계, 장치 및 소프트웨어를 연결함으로써 한 단계 더 나아갑니다.

Fig 3. 산업 혁명의 개요입니다. (출처)

스마트 제조의 예시

다음은 스마트 제조의 흥미로운 실제 사례입니다.

  • Kiwitron은 산업 안전에 주력하는 이탈리아 회사입니다. 그들은 컴퓨터 비전을 사용하는 AI 시스템인 KiwiEye를 만들었습니다. 이 시스템은 공장 현장에서 위험 요소를 찾는 데 도움이 됩니다. 
  • 식품 검사: Special Video는 산업용 비전 시스템에 주력하는 회사입니다. 그들은 컴퓨터 비전을 사용하여 식품 제조업체가 빠른 생산 라인에서 피자 검사를 자동화하도록 도왔습니다. 
그림 4. 컴퓨터 비전을 사용하여 피자 토핑을 검사합니다. (출처)

제조 공급망 최적화 

다음으로 제조 공급망 작동 방식을 계속 개선해야 하는 이유에 대해 논의해 보겠습니다. 

기존 시스템은 여전히 수동 추적이나 구식 도구를 사용하는 경우가 많습니다. 이로 인해 변화에 발맞추거나 문제를 신속하게 해결하기가 어렵습니다. 공장이 개선되고 고객 요구가 증가함에 따라 기업은 이제 실시간 가시성과 더 스마트한 공급망 도구를 필요로 합니다.

스마트 팩토리의 데이터 기반 공급망 도구

스마트 팩토리는 공급망에 AI를 사용합니다. 이는 구매에서 배송에 이르기까지 모든 단계에서 더 빠르고 나은 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 인공 지능 도구는 수요를 예측하고, 재고를 실시간으로 모니터링하고, 생산에 영향을 미치기 전에 문제를 발견하는 데 도움이 됩니다.

예를 들어, 예측 분석을 통해 제조업체는 중단에 대비할 수 있으며, 지능형 계획 도구는 필요에 따라 일정과 리소스 할당을 조정할 수 있습니다. 컴퓨터 비전은 포장 라인을 감시하는 데 중요합니다. 배송을 확인하고 손상된 상품이나 잘못된 레이블과 같은 문제를 찾습니다. 이러한 데이터 기반 도구는 공급망을 더욱 정확하고 유연하며 변화에 대응할 수 있도록 만드는 데 도움이 됩니다.

자동화된 제조

제조업이 더욱 스마트해짐에 따라 자동화가 점점 더 많이 이루어지고 있습니다. 실제로 일부 회사는 이제 현장에 사람이 전혀 없는 완전 자동화 시설인 '다크 팩토리'를 운영하고 있습니다. 이러한 제조 자동화로의 전환은 워크플로우를 간소화하고 운영을 24시간 연중무휴로 유지하는 데 도움이 됩니다.

자동화된 제조의 이점으로는 향상된 품질 관리, 비용 효율성 및 향상된 유연성이 있습니다. 공장에서는 수동 오류를 줄이고 프로세스를 자동화할 수 있습니다. 이를 통해 생산량을 쉽게 확장할 수 있습니다. 또한 변화에 신속하게 대응하고 하루 종일 높은 생산성을 유지할 수 있습니다.

미래: 스마트 제조에서 Industry 5.0으로

미래의 제조는 자동화를 넘어 더욱 협력적이고 사람 중심적인 방향으로 나아가고 있습니다. Industry 4.0은 스마트 팩토리와 연결된 시스템을 가져왔습니다. 이제 Industry 5.0은 인간과 기계를 더 가깝게 연결하는 것을 목표로 합니다. 그들은 나란히 일할 것입니다.

제조업에서 AI는 이러한 변화에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 기술이 발전함에 따라 제조는 더욱 유연하고 효율적으로 변모할 것입니다. 또한, AI 솔루션은 비즈니스 요구와 인간의 필요를 더 잘 충족할 수 있게 될 것입니다.

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