[31부]에서는 제조분야의 자율 시스템 비전에 대해 소개 했다. 자율 시스템 추진 제안 결과보고서 본문에는 [11부]에서 간략하게 언급한 어플리케이션 시나리오 가운데 스마트 팩토리와 직접적으로 관련된 주문 기반 제조, 자율 변환 가능 공장 및 작업자 지원 시스템에 대해 상세하게 소개했다. 여기서는 결과보고서에서 정리된 제조분야 자율 시스템 구현 시 도전과제 및 요구사항과 관련 추진 제안에 대해 소개한다.
제조분야 자율 시스템 구현 시 도전과제 및 요구사항
결과보고서에서는 제조분야에서 자율 시스템 도입 시 발생할 수 있는 문제를 다각도에서 조망하여 다음과 같이 나누어 설명하고 있다([그림 1] 참조).
시스템 설계 : 자율 시스템 설계는 매우 다양한 분야의 이론이 함께 적용되어야 하고, 실제 응용 전문가와 긴밀한 상호협력에 의해 진행되어야 한다. 이러한 다학제적 특성은 전통적인 조직에게는 큰 도전과제이다. 이러한 요구사항에 대한 적절한 해결방안은 system Engineering(SE)이다. SE는 개발되는 시스템을 중심에 놓고 모든 개발 활동 전체를 감안하여 진행된다. 새로운 비즈니스 모델: 제조 수단의 유연성 증대와 함께 제조의 서비스화(Production as a Service) 또는 로봇 임대와 같은 서비스 제공이 중요해진다. 제조 시스템 전체 및 개별 기계들이 아무 문제없이 안전하게 다양한 주문 배분 플랫폼 및 그들의 디지털 트윈과 함께 유연하게 연계될 수 있어야만 하기 때문이다. 이를 통해 임대 제조 수단을 정확하고 연계 비용 없이 일정 기간 동안 제조 시스템과 결합하는 것이 가능해야만 한다.
도입 전략 : 공산품 제조에 있어서 자율 시스템은 단계별로 도입이 확대될 것이다. 최근 기업은 단계별 자율 시스템 도입을 전략적으로 기획해야 하는 도전과제를 갖고 있다.
설비 변경(기존 설비를 자율 시스템으로 교체 시) : 제조에 있어서 자율 시스템의 단계별 그러나 전반적인 확대는 기존 인프라를 고려해야만 한다. 그 이유는 기업들이 자율 시스템 도입을 "제로 베이스"로 계획할 가능성은 거의 없기 때문이다. 그것보다는 기존 제조 시스템을 최신화하면서 자율 시스템을 구축해야만 한다. 기업을 위해서는(로봇, 물류 시스템 등) 어떤 시스템이 보강해야할 필요가 있는지를 확인하는 것이 중요하다.
네트워킹 : 다음의 논리적인 단계는 제조 장소 및 국경을 넘는 자율 하부 시스템의 네트워킹이다. 이는 전체의 디지털화를 위한 핵심 전제조건 가운데 하나이다. 예를 들어, 가상 세계에서 개발되고 테스트된 제품이 언제 어디서 누구에 의해 얼마만큼 제조되어야 하는지가 자율적으로 결정되어야 한다. 이를 위한 요구사항은 결국 직접적으로 최종 고객으로부터 오고, 산업별 특화된 플랫폼에 의해 조사되고 관리된다. 이러한 플랫폼은 제품 설계 시 지능형 어시스턴트를 통해 고객을 적절하게 지원한다.
사람과 기계 사이의 지식 이전(Transfer) : 기계의 유지보수, 수리 및 추가 개발과 같은 제조 관련 과제는 예전과 같이 대부분 인간에 의해 수행되는 것을 예상할 수 있다. 반대로 기계적으로 학습된 지식과 그 기반 위에 인간을 위해 취해진 의사결정이 이해 가능한 방식으로 진행될 수 있는지는 불확실하다. 이와 관련하여, 예를 들어 다음과 같이 질문한다.
- 어떤 방식으로 기계가 결정할 수 있는가
- 언제부터 기계가 인간보다 더 잘 자문할 수 있는가
- 기계의 의사결정이 어떤 결과를 가질 수 있는지를 어떻게 기계가 사람에게 전달할 수 있는가.
제품 설계: 고도로 유연한 제조 프로세스의 실현을 위해서는 자율 시스템에 의해 제조되는 제품 설계 시 새로운 접근방법이 요구된다. DFM(Design for manufacturing)으로 잘 알려진 이 방법은 원점에서 전체를 다시 고려하여 자율 제조 시스템 관점에서 새로 설계하는 것이다.
타당성 검증 및 인증 : 일반적인 자율 시스템, 특히 학습하는 시스템은 운영 단계에서 지속적으로 변화하는 주변 환경에 맞추어 제공하는 서비스를 스스로 변경한다. 정해진 규칙이나 변화 적응을 위한 수학적 알고리즘을 통해 운영을 시작할 때 그 변화 및 결과는 알 수 없으며 예측도 가능하지 않다. 이를 가능하게 하는 기술 시스템을 위한 해결방안은 아직 충분히 준비되어 있지 않다. 이에 대해 많은 연구와 조정이 필요하다.
제조분야에서 자율 시스템 도입 시 추진 제안
이 결과보고서의 포괄적인 추진 제안(결과보고서 P. 20~24 참고)에 추가하여 제조분야를 위한 다음과 같은 특화된 제안인 도출되었다. 이 제안에는 관련 이해관계자 및 추가로 필요한 활동이 포함되었다([그림 2] 참조).
제조 환경에서 자율 시스템 운영을 위한 혁신 촉진 및 신뢰 가능한 법적 프레임워크 창출에 있어서, 설비 제공기업, 제조기업, 기술/서비스 기업으로 구분되어야 한다 (이에 대해서는 보완적으로 결과보고서 p. 23 포괄적인 추진 제안의 "국제적인 제반 환경 추가 개발" 참조)
- 제조 환경에서 자율 시스템의 통합을 위한 아키텍처 원칙 개발은 새로운 공적인 프로그램 및 활동을 통해 지원되어야 한다.
- 기업 내에서 자율 하부 시스템의 확대 및 확산과 함께 새롭게 창출되는 작업 모델/방식, 직업의 미래상 및 기업 프로세스는 사회적 파트너와 연계하여 스스로 개발되고 도입되어야 한다.
관련기사
- 기술 개발 시 제조 환경에서 고용자와 직원 사이의 특별한 관계는 고려되어야 하며 (안전 및 사적 영역), 자율 시스템 도입 시 종사자도 적극적으로 함께 고려되어야 한다.
(참고 : 본 컬럼 내용은 자율 시스템 추진 제안 결과보고서의 P. 62~64에 독일어로 작성된 내용을 번역하고 수정, 보완, 재편집하여 제공하는 것이다)
*본 칼럼 내용은 본지 편집방향과 다를 수 있습니다.
