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4차산업혁명 미래 비즈니스 IoT 제조분야

산업용 IoT의 사례들을 보면 "항공기 결합과 기상 악화로 인한 비행 지연을 예방해주는 장치", "타이어에 센서를 달아 기름값 절약", "20년 동안 근무인원은 동일, 생산량은 7.5배 SIEMENS"등이 있다.

산업용 IoT : Industrial Internet of Things
.사물 인터넷을 산업 전반에 적용
.기업의 제품과 서비스 전 과정을 헉신
.옥스퍼드 이코노믹스
.G20 국가 전체 GDP의 62%가 산업용 IoT 관련
.2012년 200억 달러 규모에서 2020년 5000djr 달러로 전망

 


.예센츄어 보고서
IoT 기술
.수리비용 12%, 유지관리비용 30%, 운휴시간70 % 감소 
.스마트 전력관리 시스템
.공정 1사이클 당 전기요금 감소
.전기요금이 자동으로 기계 작업 일정표에 통합
.가급적 할증 시간대를 피해 공장을 운영


산업용 IoT 유형


프로세스개선형
.자산의 유효활용, 생산성 향상, 코스트삭감, 신속화

 

서비스 창조형
.효율이나 생산성 향상, 비용삭감을 목적을 한 서비스

하이브리드 모델
.제품-서비스 하이브리드 사업 모델
.타이어 제품에 산업용 사물인터넷 기술을 도입
.트럭 운행시 기름 절감 방안에 대한 정볼르 운수회사에 제공
타이어 운행 거리에 따라 갑을 지불
.센서 컴퓨팅, 산업용 애널리틱스, 지능형 기계 애플리케이션 기술이 있어야 한다.

 


.Industry 4.0
.생산기기와 생산품간의 정보교환이 가능한 완전한 자동 생산 체계를 구축하고 전체 생산과정을 최적화한 산업정책
.1차: 증기기관의 발명
.2차: 산업혁명(대량생산, 자동화)
.3차: IT가 산업에 접목

 


독일
.독일 정부가 추진하고 있는 제조업 성장 전략
.제조업 경쟁력이 세계 최고 수준이지만 경쟁이 심화 등에 대비해 2010년 부터 추진
.제품이 기호기/설계되는 단계부터 판매 이후까지 모든 정보를 모아 제조/생산 효율을 높이는데 사용

 


.CPS:Cyber-Physical Production System)확산: 제조업, 통신 에너지 인프라, 교통 등
.표준화: 표준화된 관리체제  전 산업에 지원
.사이버 보안: 프라이버시 보호
.인력교육 변화: 컴푸터과학, 네트워크 전문가 육성
.재교육 강화: 기존 공학 전공자 재교육

 


.Industry 4.0 필요성
.세계 경제 저성장 고착화와 세계 경제 인구 고령화
.New Normal(제조업을 다시 부활 시키자는 것)
.IoT와 빅데어터 기술 발전
.센서 등 비용하락 으로
.Smart manufacturing 하기에 좋아졌다.

 


re-shoring
.기업의 해외 진출을 뜻하는 off-shoring의 반대 개념
.생산비와 인건비 등을 이유로 해외에 나간 기업이 다시 자국으로
.꾸준히 증가하는 중국의 최저임금
.얘플은 제품 생산기지 일부를 미국으로
.가전업체 월풀은 소형믹서기 생산라인을 중국에서 미국으로 
.성공하려면 smart manufacturing이 선행

 


SIEMENS
회사개요
.1847년 독일 설립
.세계적인 전기전자기기 제조회사
.발전 설비, 에너지, 헬스케어
.독일 암베르크 공장 - industry 4.0

 


암베르크 공장
.세계 최고 생산성
"상상해 보라, 나사하나나가 언제 어디서 생산됐으며 생산될 당시 온도와 습도는 어땠는지, 또 그 부품과 관련된 주변 정보까지 모두 알고 있다면, 이 정보를 다시 새로운 제품 개발에 활용한다면 당신 회사의 생산성은 어떻게 될까?" (암베르크 공장의 기사 내용)


SIEMENS 암베르크 공장 IoT 적용사례
.세계최고의 생산성
.25년: 1000명 :변동없음
.근무시간 : 주당 355시간
.생산: 7.5배
.100만개당 불량: 550개(1995년)
.100만개당 불량: 12개(2012년)
.하루 데이터 처리: 0.005개 --> 10개
.공장 자동화율 75% 이상
."직원들이 공장 안을 서성이고 있는 것처럼 보인다"
.-불량으로 판명된 제품 테스트
.-중요한 의사결정 및 전략 수립
.공장 내에 설치된 수만개의 센서를 통해 수집한 정보를 활용
.생산효율을 최대화할 수 있는 방법을 1000의 1초 단위로 적용
.수만 개의 센서는 하루에 50000개의 정보를 생성

빅데이터 분석
공장의 가동률과 불량률 등을 실시간으로 체크
기계가 언제 가동돼야 하고 언제 작동을 멈추게 될지?
에너지 소비율을 낮추는 최적의 공정은 무엇인지?
초단위로 예측
.오랜 시간 작동을 안 해도 된다고 판단한 기계의 전원 스위치를 내려서 전력소모를 줄인다.
.직원들도 언제 업무에서 자리를 비워도 되는지 미리 알 수 있다.
.제품 개발 부서에 통보돼 제품을 개선하는 데 이용


GE
회사의 개요
.1878년: 발명가 토머스A.에디슨이 설립한 전기조명회사
.초기: 조명, 운송, 산업제품, 발전설비, 의료기기 등
.1892년: 에디슨 종합전기회사 + 톰슨 휴스톤 전기회사 = GE

.발전과 수처리, 석유와 가스, 에너지 관리, 항공, 운송, 헬스케어, 지능플랫폼, 조명 및 가전
.1896년 12개 '다우존스산업평균지수' 기업 중 현재까지 유일
.수 천 개의 특허와 두 번의 노벨상을 수상(1932, 1973)

제프리 이멜트
"GE와 같은 오래된 기업은 10~15년 마다 제로부터 새로 시작한다는 마음으로 기업문화를 근본적으로 파괴하지 않으면 안 된다. 
결국 제가 생각하느 최대 리스크는 행도하지 않는 것

"GE는 전세계에서 10위권 소프트웨어 기업이 될 것"


FastWorks(GE의 경영기법)
.실리콘밸리 스타트업 경영기법"Lean Startup"
.제품 개발 진행과정에서 지속적으로 고객의 반응을 수집
.제품 개발 및 모든 과정에서 수시로 반영
.상명하달(과거)
.실무진이 결정권

Brilliant Factory (GE의 스마트 공장)
그린빌/브로몽/푸네

 


미국 그린빌 공장
.대용량 발전용 가스터빈 생산
.H급 가스터빈
.현존하는 최고 출력 및 효율
.9Ha.02: 출력 510MW
.꿈의 발전효율 60%
. 대당 400~700억 원

.가스터빈 개발과정에서 패스트웍스 적용
.의사결정 프로세스 단축
.하드웨어 엔지니어들과 소프트웨어 엔지니어들의 상호소통
.완제품을 내놓은 뒤 실제 가동하면서 오류를 찾는 전통방식-->
프로토타입을 빠른 시간에 출시한 뒤 시장과 고객 피드백을 빠르게 살피고 이를 제품 업그레이드에 반영

신형 가스터빈 신제품 개발 기간: 2년
.통산 가스터빈 개발기간 4~5년
.개발 비용도 과거의 절반 정도인 2억 5000만 달러
.가스터빈 시장 점유율 (2013): GE(39%), 지멘스(28%)


캐나다 브로몽 공장
.GE 항공
.1982년 설립
.주요 생산품: 압축 블레이드, 날개 깃 등 항공기 부품
.직원수: 약 850명
.로봇수: 약 130대
.연간 생산량: 항공기 부품 약 350만개
.2000년대 초 로봇 도입
.매년 평균 7%이상 생산성 향상
.R&D 센터에서 로봇기술 연구 및 수출
.세계 항공기 엔진 시장의 70%를 점유
.로봇+3D프린터+빅데이터+사물인터넷 GE항공

 


인도 푸네공장
.2015년
.1,500명
제트엔진 생산
.기관차 기술 개발
.풍력터빈 조립
.오일앤가스 분야 및 농업의 수처리 장치 제조

.일반적인 공장: 하나의 모드가 하나의 산업군을 생산
.조립 공정, 부품 제조, 기계 가공 등 제조기술의 다양한 모드를 전공정에서 공유해 제품을 생산
.효율성 20% 증가
.경제적 효과 100억 달러

.생산 기계 작동
.데이터 생성
.공장 시스템이 데이터 분석
.갑작스러운 가동 중지 제어
.일정 수준의 품질 유지

.복잡한 용접 작업 시간
.-몇 시간 -> 몇 분
.엔지니어들
.-3D 프린터 -> 시제품

 


GE Taleris
.2012년
.Accenture+GE항공
.지능형 항공기 최적화 서비스
.센서 사용
.항공기 부품 및 시스템을 모니터링

하이브리드 사업모델
.비행기 엔지 유지 관리 사업부냐에 산업용 IoT 기술 접목
.비행기 엔진 결합을 사전에 예방할 수 있는 서비스 제공
.세계 30여 개 이상의 항공사가 taleris 서비스 이용
.비행기 전체의 운영효율화 분야까지 사업 영역을 확장

 


INTELLIGENT OPERATIONS
.비행기 운항 예측 기능
.엔지 결함 살핌
. 결함을 복구
. 효율적인 운항 분석
.통합해서 서비스

.비행기가 지연하거나 결항되면?
.정비비용, 승무원 임금, 물류비용, 고객손실 발생
.센서로 수집된 데이터 분석
.엔지니어링 시스템의 이상 및 전체 안전 상태를 파악
.이상 원인 규명
.장비 교체나 수리가 필요한 시점 결정
.항공사는 최적의 정비시간과 장소를 계획
.이륙하지 못한 항공편 대신 운항할 항공기를 미리준비

항공기 문제의 감소
예비 부품 물류를 간소화
예비 항공기 및 승무원을 배치해 손해 및 유지비용을 최소화
불필요한 정비 비용 감사
항공기 가용성 증가
지연과 결항 발생 전의 혼란 최소화


Michelin
회사의 개요
.프랑스 타이어 회사
.1888년 설립
.미쉐린 솔루션(2013년)
.운송회사의 연료 소비 절감 방법 어드바이스

.주행거리 100km당  - 최대 2.5리터의 연료 절감

.트록의 엔진과 타이어에 센서 부착
.연료소비량, 타이어 공기압, 기온, 속도, 위치 데이터 수집
.클라우드 서비스에 전송
.미쉐린 전문가 분석
.운송회사에게 어드바이스


Rolls -Royce
.항공기 부품을 만드는 제조 회사 이다.

회사의 개요
.항공기와 선박 엔진, 가스테빈을 제조하는 중공업 회사
.Rolls-Royec Ltd.
.1906년 영국 설립
.1906년 실버고스트를 출시
.1915년 항공기 엔진을 생산
. 1973년 차동차 사업부 매각
멘틀리-> 폭스바겐, 롤스로이스 ->BMW

IoT sensor network
항공기 엔진에 센서를 부착
태평양 상공에서 엔지에 대한 데이터를 전송
온도, 압력, 진동, 속도
데이터를 분석하여 엔진 상태를 실시간으로 모니터링
고장 가능성 진단

엔진 이상에 대해 원격 조치도 가능
조치할 수 없을 경우 가까운 공항에 서비스 팀 배치해 부품 대기
서비스 매출 = 제조 매출
제조 영업이익률 : 4% -> 11%

스네이크 로봇
.섭씨 2,000도에도 견딜 수 있는 CCTV를 엔진의 코어에 설치
.엔진 속의 상황을 시각적으로 확인
.엔진 속에 서식하며 실시간 수리하는 스네이크 로봇 도입


Harley-Davidson
회사개요
Harley
.미국의 모터사이클 제조회사
.Willian s. Harley + Arthur Davidson
.전 세계의 대형 고급 모터사이클의 대명사
.미국의 강력한 파워를 상징하는 상표

Connected Factory
오토바이 공장
1973년 만들어진 전형적인 작업 공정
Cisco 도움
공장 내 설치된 많은 센서
.생산관 시스템(Manufacturing Execution System)에 연결

공장 내 병목현상을 파악
공정 흐름 데이터를 비교
기후 환경 관측 센서
공기 흐름, 습도 등 도색에 필요한 죄척의 작업 환경을 파악
장애발생 감소
신제품 개발 주기 감소
운영 및 유지 보수 비용 감소

단일 공장에 생산관리시스템을 도입할 경우
50~100만 달러의 비용
.현재 인원 30% 감소, 오토바이 생산량 25% 증가
.6시간에 배달 관리 가능

 

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