[스마트팩토리·디지털트윈-③] 로크웰오토메이션, AI 기반 자율 제조 미래를 열다
디지털 전환 가속화하는 스마트팩토리 토털 솔루션
[테크월드뉴스=박규찬 기자] 스마트팩토리는 정보통신기술(ICT)을 활용해 공정의 모든 요소를 디지털화하고 자동화한 공장을, 디지털 트윈은 물리적인 사물이나 시스템의 디지털 복제본을 의미한다. 이 두 개념은 상호 보완적인 관계를 형성하며 함께 상용될 때 그 잠재력이 극대화된다. 스마트팩토리는 공장에서 발생하는 방대한 데이터를 제공하며 디지털 트윈은 이 데이터를 활용해 가상환경에서 다양한 시나리오를 테스트하고 최적의 솔루션을 도출한다. 다시 말해 스마트팩토리와 디지털 트윈은 제조산업의 혁신을 이끄는 핵심 기술이다. 이 두 기술의 융합을 통해 기업들은 더욱 효율적이고 유연한 생산 환경을 구축할 수 있다. 또 이를 통해 경쟁력을 확보할 수 있다. 향후 이 두 개념의 발전이 어떻게 제조산업을 변화시킬지 주목할 필요가 있다. 이에 스마트팩토리와 디지털 트윈의 관계를 정립하고 또 ‘인더스트리얼 5.0’ 시대에서 진화된 스마트 팩토리 환경 조성을 위해 AI와 로봇의 역할은 무엇인지 살펴보고자 한다. <편집자주>
제조산업의 경쟁력은 이제 ‘자동화’에서 ‘자율화’로 진화하고 있다.
AI, 디지털 트윈, 데이터옵스(DataOps), 머신비전 기반의 고급 품질검사 기술 등 스마트팩토리 핵심 기술이 빠르게 발전함에 따라 산업 현장은 단순한 생산 최적화를 넘어 실시간 의사결정, 예측 기반 운영, 자율 제조로 나아가고 있다.
그로 인해 제조 현장에서는 생산성, 품질, 유연성, 지속가능성을 동시에 실현할 수 있는 차세대 솔루션이 요구되고 있다.
이런 변화의 중심에서 로크웰오토메이션은 ‘산업 운영의 미래 창출(Creating the Future of Industrial Operations)’를 비전으로 제조업 전반에 걸쳐 디지털 전환과 자율 제조를 위한 엔드투엔드 스마트팩토리 플랫폼을 제안한다.
로크웰오토메이션은 120년 이상의 산업 자동화 전문성과 글로벌 프로젝트 경험을 바탕으로 고객의 산업과 공정에 최적화된 맞춤형 스마트팩토리 전략을 제공한다.
IT와 OT가 통합된 유연한 인프라 위에 안전, 보안, 효율성, 확장성을 동시에 갖춘 디지털 제조 환경을 구축하고자 한다면 이제는 단순한 기술 도입을 넘어 로크웰오토메이션과 함께 ‘연결되고 자율적인 공장’의 미래를 설계할 때다.
로크웰오토메이션의 강점은 단순한 하드웨어 또는 소프트웨어 공급에 그치지 않는다. AI·디지털 트윈·클라우드·IIoT·AR·VR 등 첨단 기술을 통합한 토탈 솔루션을 통해 설계(Design), 운영(Operate), 보전(Maintain) 전 과정에 걸친 혁신을 주도하며 고객이 직면한 비즈니스 과제를 실제 해결 가능한 로드맵으로 바꿔준다.
특히 마이크로소프트, 엔비디아 등과의 협업을 통해 클라우드 기반 AI/ML 분석, 고해상도 디지털 트윈 시뮬레이션, 자율주행 로봇(AMR) 통합 제어까지 다양한 최신 기술을 실현하고 있으며 엣지에서 클라우드까지 확장 가능한 아키텍처로 운영 효율성과 유연성을 극대화하고 있다.
스마트팩토리 전 과정 아우르는 ‘AI 포트폴리오’
로크웰오토메이션은 스마트팩토리 구현을 위해 설계부터 운영, 유지보수까지 모든 단계에서 혁신적인 솔루션을 제공한다.
팩토리토크(FactoryTalk)는 제조 작업 목표를 달성할 수 있도록 설계된 산업용 소프트웨어로 IoT를 비롯한 고급 산업용 애플리케이션의 생태계를 지원하도록 구축됐다.
설계 단계에서는 팩토리토크 디자인 스튜디오(FactoryTalk Design Studio)와 에뮬레이트 3D(Emulate 3D)를 활용해 효율적인 협업과 품질 관리가 가능하며 가상환경에서 성능을 예측하고 리스크를 줄이며 프로젝트 일정을 단축할 수 있다.
팩토리토크 스튜디오는 AI 코파일럿을 탑재해 자연어 명령어를 통해 PLC 코드 생성, 기존 코드 설명, 오류 해결 등 설계 작업을 지원해 생산성을 크게 향상할 수 있다. 또 클라우드에 서 설계된 프로젝트를 여러 컨트롤러에 배포하고 원격으로 모니터링 할 수 있어 운영의 안정성과 신뢰성을 높인다.
에뮬레이트 3D 동적 디지털 트윈 시뮬레이션 소프트웨어는 실제 장비와 공장 환경을 가상공간에 정밀하게 재현해 설계 및 운영 단계에서 발생할 수 있는 문제를 미리 예측하고 해결할 수 있도록 지원한다.
운영 단계에서는 AI 기반 노코드(No-Code) 솔루션 ‘팩토리토크 애널리틱스 로직스AI(FactoryTalk Analytics LogixAI)’와 ‘팩토리토크 애널리틱스 비전AI(FactoryTalk Analytics VisionAI)’가 제조 공정의 품질 향상과 운영 효율 극대화에 중요한 역할을 한다.
팩토리토크 애널리틱스 로직스AI는 제어 시스템에 내장돼 PLC 태그 데이터를 기반으로 자동으로 머신러닝 모델을 생성하고 실시간으로 공정을 분석해 장비 이상, 품질 저하, 다운타임 등 이상 징후를 조기에 감지해 신속히 조치를 취할 수 있도록 지원한다.
팩토리토크 애널리틱스 비전AI는 비전 검사 솔루션으로 생산 과정에서 미세한 결함까지 감지해 근본적인 원인을 분석, 엣지에서 제어 시스템과 직접 데이터를 공유하고 API를 통해 클라우드상에서 플렉스(Plex) MES/QMS와 연동해 즉각적인 조치가 가능하다.
또 ‘팩토리토크 데이터모자익스(FactoryTalk DataMosaix)’는 OT, IT, ET 데이터를 통합해 실시간 데이터 기반 의사결정을 지원하며 제조업체가 데이터를 더욱 효과적으로 활용할 수 있도록 돕는다.
‘팩토리토크 애널리틱스 가디언AI(GuardianAI)’는 파워플렉스(PowerFlex) 드라이브와 통합해 자산 상태를 실시간으로 모니터링으로 고장을 예방하고 이상 징후 발생 시 즉시 알림을 보내 필요 부품을 미리 준비해 다운타임 없이 효율적인 유지보수를 실현할 수 있다.
아울러 오토 모터스(OTTO Motors)의 자율주행 로봇 기술을 통해 제조 및 물류 현장의 자재 운반을 자동화하고 AI와 통합된 데이터 분석으로 운영 효율성과 안전성을 극대화한다.
보전 단계에서는 클라우드와 AI 기술을 활용해 유지보수 관리를 혁신적으로 간소화하고 장비 신뢰성과 생산성을 높여주는 픽스(Fiix) CMMS(설비보전관리시스템) 소프트웨어가 핵심 역할을 한다.
수천 개의 자산, 작업 지시서, 부품을 효율적으로 관리할 수 있도록 설계돼 신속하고 체계적인 유지보수 관리로 장비 다운타임을 줄이고 생산 목표 달성에 도움을 준다. 특히 운영 데이터를 활용해 이상 신호를 감지하고 예방적 유지보수를 가능하게 해 비용절감과 효율성 향상을 지원한다.
이 모든 솔루션은 로크웰오토메이션이 제공하는 스마트팩토리의 설계, 운영, 보전 전반에서의 혁신적인 가치를 증대시킨다.
AI 기반 가상 시뮬레이션 및 에뮬레이션 ‘에뮬레이트 3D’
에뮬레이트 3D는 동적 디지털 트윈 시뮬레이션 도구로 설계된 시스템의 가상 모델을 생성해 제조 환경에서의 성능을 예측하고 최적화할 수 있다.
이 제품은 실제 생산 환경을 가상환경에서 구현해 설계 단계에서 시스템의 성능을 실시간으로 테스트하고 개선할 수 있도록 지원한다.
에뮬레이트 3D는 장비의 동작을 시뮬레이션하고 다양한 변수들을 검토, 장비 간의 상호작용을 예측해 생산 공정의 문제를 사전에 발견할 수 있다. 또 이 시뮬레이션은 시운전 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있으며 가상 환경에서 다양한 시나리오를 실험해 최적의 설계 방안을 도출할 수 있다. 이를 통해 리스크를 줄이고 생산성 및 공정 안정성을 높일 수 있다.
생성형AI 코파일럿 기반 공정 설계툴 ‘팩토리토크 디자인 스튜디오’
팩토리토크 디자인 스튜디오는 로크웰오토메이션의 설계 환경을 위한 통합 플랫폼으로 제조 공정의 설계를 최적화하고 팀간 협업을 촉진하는 강력한 도구다.
이 제품은 클라우드 기반의 설계 시스템으로 다양한 사용자들이 동시에 작업하고 실시간으로 설계 데이터를 공유하고 수정할 수 있는 환경을 제공한다.
설계자는 이 플랫폼을 통해 프로젝트 관리, 설계 오류 최소화, 지속적인 테스트 및 버전 관리를 통해 높은 품질의 설계를 보장할 수 있다. 특히 설계 초기 단계에서부터 공정 및 시스템의 디지털 모델을 만들 수 있어 실제 생산 이전에 발생할 수 있는 문제를 예측하고 수정할 수 있도록 도와준다. 이로 인해 설계와 테스트 과정에서의 리스크를 줄일 수 있으며 더 높은 생산성과 품질을 달성할 수 있다.
AI 기반 자산 모니터링 및 예지보전 솔루션 ‘팩토리토크 애널리틱스 가디언AI’
팩토리토크 애널리틱스 가디언AI는 공장 자산의 상태를 실시간으로 모니터링하고 예기치 않은 장애를 예방하는 예측 유지보수 솔루션이다. 이 제품은 파워플렉스 드라이브와 통합돼 드라이브에서 발생하는 전기 신호 데이터를 실시간으로 분석하고 자산 상태에 이상 징후가 나타날 경우 즉시 알림을 보내 유지보수 엔지니어에게 필요한 조치를 취할 수 있도록 지원한다.
팩토리토크 애널리틱스 가디언AI는 주로 펌프, 팬, 송풍기 등 회전 장비에 사용되며 장비가 고장나기 전에 조기에 경고를 보내준다. 이 시스템은 엣지에서 바로 분석을 수행하고 고장이 발생할 가능성이 높은 장비를 식별해 유지보수 활동을 최적화한다.
이를 통해 계획되지 않은 다운타임을 줄이고 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 또 기존에 사용되는 드라이브 시스템에서 수집한 데이터를 기반으로 예측 유지보수를 수행할 수 있어 장비의 수명을 연장하고 생산성을 높일 수 있다.
AI 기반 노코드 예측 분석 솔루션 ‘팩토리토크 애널리틱스 로직스AI’
팩토리토크 애널리틱스 로직스AI는 머신러닝 기반 산업용 예측 분석 솔루션으로 제조 공정에서의 최적화를 지원한다. 이 제품은 로직스AI라는 예측 모델을 통해 생산 공정의 변수를 자동으로 분석하고 실시간으로 설정점을 조정해 생산 효율성을 극대화한다.
또 자율적인 생산 제어를 가능하게 해 작업자가 개입하지 않고도 일관된 품질을 유지할 수 있다. 특히 충전 공정에서 충전량을 정확히 예측하고 자동으로 조정함으로써 과충전과 과소 충전 문제를 방지하고 제품의 품질을 일정하게 유지할 수 있다.
더불어 예측 모델을 엣지에서 바로 실행할 수 있어 빠른 속도로 제품 중량을 예측하고 최적화된 생산을 지원하며 충전 프로세스 뿐 아니라 다양한 제조 공정에서도 유용하게 활용될 수 있다.
AI 기반 비전 품질 검사 플랫폼 ‘팩토리토크 애널리틱스 비전AI’
팩토리토크 애널리틱스 비전AI는 AI 기반 머신비전 검사 시스템으로 공정 중 발생할 수 있는 결함이나 불량을 실시간으로 감지한다. 이 제품은 클라우드와 엣지 기술을 통합해 품질 검사 및 결함 감지의 정확도를 크게 향상시킨다.
머신비전 기술을 활용해 이미지 분석을 통해 불량품을 실시간으로 식별하고 API를 통해 클라우드에서 MES/QMS 시스템과 연결해 실시간 데이터를 전송한다. 이로 인해 품질 문제를 즉시 파악하고 생산 라인에서 빠르게 조치를 취할 수 있다.
또 비전 검사 시스템을 손쉽게 설치하고 이를 클라우드 기반으로 관리할 수 있도록 설계돼 다양한 생산 환경에서 활용이 가능하다. 특히 높은 정밀도와 빠른 처리 속도를 요구하는 품질 관리 공정에서 큰 강점을 발휘한다.
산업용 데이터 통합·분석 및 확장 플랫폼 ‘팩토리토크 데이터모자익스’
팩토리토크 데이터모자익스는 산업용 데이터옵스(DataOps) 솔루션으로 다양한 소스에서 생성된 데이터를 통합하고 관리할 수 있도록 지원한다. 이 제품은 OT, IT, ET의 데이터를 하나의 플랫폼에서 통합해 실시간으로 데이터에 접근하고 이를 기반으로 최적의 의사결정을 내릴 수 있게 한다.
또 데이터를 중앙에서 관리하고 유연한 데이터 모델링과 비주얼라이제이션 기능을 제공하며 AI 기반의 데이터 맥락화 기능을 통해 데이터를 보다 직관적으로 탐색하고 분석할 수 있도록 돕는다.
특히 제조업체가 데이터 기반의 애플리케이션을 빠르게 구축하고 고급 분석을 구현할 수 있게 해 디지털 트랜스포메이션을 가속화하는 데 중요한 역할을 한다.
스마트팩토리와 디지털트윈이 제조업 혁신의 핵심 키워드로 자리 잡은 지금 로크웰오토메이션은 첨단 기술과 산업 전문성을 바탕으로 고객의 디지털 전환과 자율 제조 실현을 선도하고 있다.
권오혁 로크웰오토메이션 본부장은 “우리는 ‘산업 운영의 미래 창출’이라는 기조 아래 AI, 클라우드, IIoT, AR/VR, 디지털 트윈 등 첨단 기술을 통합해 고객의 디지털 전환과 자율 제조를 가속화하는 데 중점을 두고 있다”고 밝혔다.
특히 “AI 기반 자율 제조와 커넥티드 엔터프라이즈를 중심으로 제조 기업들이 효율성을 높이고 품질을 유지하며 사이버보안 위험을 줄이는 등 운영 효율성과 비용절감을 동시에 실현할 수 있도록 지원한다”고 강조했다.
로크웰오토메이션은 지능형 이송 시스템과 통합 로봇제어 기술을 통해 생산 물류의 혁신을 지원하고 있다.
권 본부장은 “AI 및 클라우드 기반 소프트웨어로 가상 설계와 시뮬레이션을 활용한 효율적인 생산라인 운영을 지원하고 있고 데이터 기반의 접근과 스마트 장치, 센서, 드라이브, 통합제어 등을 통해 생산성과 지속가능성 개선 방안도 모색하고 있다”고 설명했다.
스마트 제조 위한 핵심 기술과 솔루션
스마트팩토리의 성공적인 구현을 위해 로크웰오토메이션이 제공하는 핵심 기술과 솔루션도 주목할 만하다.
권 본부장은 “우리는 AI를 제품 전반에 도입해 설계, 제어, 운영, 물류, 유지보수 등 제조기업의 빠른 디지털 전환과 스마트 제조를 지원하고 있다”며 “엔지니어가 직관적으로 시스템을 설계하고 제어 데이터를 실시간으로 모니터링 해 이상을 사전에 감지할 수 있으며 클라우드 기반 MES 솔루션으로 운영 효율을 높이고 있다”고 말했다.
특히 자율주행로봇(AMR)과 MES·MOM 소프트웨어의 통합은 생산 물류의 효율성 극대화와 분산 설비·시스템의 통합 관리에 큰 역할을 한다.
그는 “시뮬레이션과 에뮬레이션을 통해 사전에 발생할 수 있는 오류와 위험을 제거하고 공장 운영의 효율성을 극대화할 수 있다”고 덧붙였다.
로크웰오토메이션은 글로벌 IT 기업과의 협업을 통해 기술 혁신을 가속화하고 있다.
권 본부장은 “마이크로소프트와의 파트너십으로 엣지 및 클라우드 컴퓨팅 솔루션을 공동 개발해 IT/OT 시스템 통합과 비즈니스 협업을 지원하고 있으며 엔비디아와의 협업을 통해 옴니버스 클라우드 API와 에뮬레이트 3D를 결합, 디지털 트윈 설계 및 운영에 사실적인 그래픽 렌더링을 제공하고 있다”고 밝혔다.
“포괄적 로드맵 제시할 수 있는 파트너 선정 중요”
로크웰오토메이션의 솔루션이 스마트팩토리 구축에 필수적인 이유에 대해 그는 “우리는 스마트 제조와 디지털 전환에 필요한 엔드투엔드 솔루션을 모두 제공한다. PLC, 드라이브, 센서 등 기본 설비부터 MES, 첨단 애널리틱스, 산업용 데이터 운영 솔루션까지 원스톱으로 지원한다. 다년간의 산업 현장 경험과 글로벌 사례를 바탕으로 기업의 디지털 트랜스포메이션을 빠르게 실현할 실질적인 로드맵을 제시한다”고 밝혔다.
스마트팩토리 도입을 계획 중인 기업들에게는 “기술만을 위한 기술 도입 은 의미가 없다. 실제 비즈니스 문제를 해결할 수 있는 기술 도입이 중요하다”며 “단순히 제품을 구매하는 것이 아니라 언제 어떤 기술을 도입하고 어떻게 지속 가능한 생산성과 품질 개선을 이룰지 포괄적인 로드맵을 제시할 수 있는 파트너를 선정하는 것이 중요하다”고 조언했다.
또 스마트팩토리 환경에서 가장 우려되는 부분인 사이버 보안에 대해서도 강조했다.
그는 “로크웰오토메이션은 NIST 사이버 보안 프레임워크를 준수하며 크라우드스트라이크, 드라고스, 시스코 등과 협력하고 버브(Verve) 인수 등으로 OT 시장 보안 강화에 지속적으로 투자하고 있다”고 설명했다.
스마트팩토리의 미래와 로크웰 오토메이션의 전략에 대해 그는 “AI가 제조업의 비용 절감, 시간 단축, 효율성 향상, 프로세스 간소화에 중추적 역할을 할 것으로 전망된다. 자동화는 단순 반복 제어를 넘어 자율 제조로 진화하고 있으며 AI·디지털트윈 기술과 생산 물류 최적화가 핵심이다. 로크웰오토메이션은 유연하고 개방적인 플랫폼을 지속 강화하고 글로벌 파트너 생태계를 통해 혁신 기술을 신속하게 시장에 도입하고 있다”고 밝혔다.
끝으로 권 본부장은 “제조업에서 중요한 가용성, 실시간성, 안정성을 AI가 얼마나 빠르고 효과적으로 충족시킬 수 있는 지가 관건이다. 로크웰오토메이션은 설계부터 운영, 보전 등 전 영역에 걸쳐 AI 기술을 엣지에서 클라우드까지 확장하고 각 산업군과 애플리케이션에 대한 깊은 이해를 바탕으로 맞춤형 AI 솔루션을 제공해 스마트 DX와 AX를 실현할 것”이라고 강조했다.