인더스트리 5.0이란?

인더스트리 5.0은 보다 인간 중심적이고 지속 가능한 제품 제조 방식에 초점을 맞춰 제조 환경을 변화시키고 있습니다. 인더스트리 5.0은 인더스트리 4.0에서 사용되었던 로봇, 인공지능(AI) 및 머신러닝, 빅데이터 해석, 사물인터넷(IoT) 등의 첨단 기술을 활용한 산업 자동화를 유지하면서도 인간 노동력을 크게 감소시키는 사회적 혼란은 야기하지 않을 것입니다.

4차 산업혁명(인더스트리 4.0)으로의 전환은 여전히 여러 분야에서 진행 중이지만, 인더스트리 4.0이 아직 완전히 도입되지 않았음에도 불구하고 5차 산업혁명(인더스트리 5.0)이라는 개념이 정립되고 있습니다. 이러한 새로운 "산업혁명"으로의 전환은 시기상조처럼 보일 수 있지만, 인더스트리 5.0은 인더스트리 4.0의 연장선상에서 인간적인 요소를 더욱 강화하고 산업 자동화에 인간적인 측면을 부여하는 방식으로 볼 수 있습니다. 인더스트리 4.0이 진행 중일 때 인더스트리 5.0으로 전환하는 것은 인력 재교육 비용을 줄일 수 있다는 점에서 긍정적인 측면으로 볼 수 있습니다.

인더스트리 4.0 자동화는 여러 부문에서 생산성을 향상시켰지만 로봇 공학과 인간이 긴밀하게 협력해야 하는 영역은 여전히 많습니다. 인더스트리 5.0은 생산성과 제품 품질을 향상시킨 첨단 기술이 계속 발전하는 동시에 의사 결정 과정에 인간이 참여하도록 하는 데 중점을 두고 있습니다.

또한 인간 중심적인 생태계를 요구하는 반발도 있었습니다. 예를 들어, 유럽 연합(EU)은 인간과 로봇의 협업 제조를 확대함으로써 대규모 일자리 감소와 기술 향상 문제를 방지하고자 합니다. 인더스트리 4.0과 인더스트리 5.0 사이의 새로운 패러다임은 제조업에도 더 높은 수준의 지속 가능성을 도입하는 것을 목표로 합니다.

인더스트리 5.0은 인더스트리 4.0 시대에 제조 라인에 도입되었던 IoT 센서, AI, 디지털 트윈, 클라우드 컴퓨팅, 사이버 물리 시스템, 적층 제조와 같은 첨단 기술을 그대로 유지하되, 인간의 개입을 통한 검증 단계를 추가할 것입니다. 이러한 검증 단계를 통해 인간은 자동화된 워크플로우 내에서 신속하게 설계 방향을 평가하고, 설계를 반복하고, 제조 공정을 변경하고, 공급망 변화의 영향을 평가할 수 있습니다.

인더스트리 5.0의 목표 중 하나는 인간과 로봇이 협업 로봇(코봇) 및 첨단 보조 로봇을 통해 협력하여 개인 맞춤형 제품을 대규모로 생산하는 것입니다. 이는 AI 기반 로봇이 여러 구역에 배치되어 동일한 기본 제품을 생산하는 하나의 생산 라인 형태를 취할 수 있지만, 최종 부품 중 일부를 수정하고 맞춤형 제품을 제작하는 사람이 라인 끝에 있습니다. 이 경우 자동화된 로봇이 여전히 대부분의 작업과 매우 반복적인 작업을 수행하지만, 최종 입력은 인간 작업자가 제공합니다.

인더스트리 5.0이 근로자의 복지와 인간의 창의성, 첨단 자동화에 중점을 둔 새로운 대량 생산 환경을 성공적으로 구축하기 위해서는 몇 가지 핵심 요소를 중심으로 전환이 이루어져야 합니다.

세 가지 주요 핵심 요소는 다음과 같습니다.

인간 중심

새로운 기술은 현대의 자동화된 제조 환경에서 인간의 중요성을 인식할 것입니다. 인간 중심적인 접근 방식으로 전환하면 AI 기반 자동화로 인한 일자리 손실을 줄이는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

지속 가능성

인더스트리 4.0은 탄소 배출량이 적은 연료를 사용하고 기계를 지속 가능한 방식으로 가동한다는 점에서 지속 가능성의 몇 가지 요소를 가지고 있습니다. 인더스트리 5.0은 순환 경제를 염두에 두고 제품을 설계함으로써 이를 한 단계 더 발전시킬 것입니다. 인더스트리 5.0의 목표 중 하나는 제품의 어떤 부품을 재사용하거나, 재설계하거나, 또는 최초 사용 수명이 끝난 후 교체해야 할지를 미리 고려하여 제품을 설계하는 것입니다.

적응력 있고 견고한 생산 시스템

인더스트리 5.0은 AI와 인간 모두가 의사결정을 내리는 적응력 있고 견고한 생산 시스템을 사용해야 합니다. 인간 참여형 시스템을 활용하면 조립 라인을 최적화하고 최대 효율을 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 인간이 판단력을 발휘하여 공정 과정에서 공장이나 작업자가 위험에 처하는 것을 방지할 수 있습니다. 그러면 생산 공정의 견고성과 탄력성을 높이는 동시에 더욱 안전한 작업 환경을 보장할 수 있습니다.

새로운 기술의 도입과 기술 혁명에는 항상 긍정적인 면과 부정적인 면이 존재합니다. 1차 산업혁명이 발생한 이후로 이어진 후속 산업혁명은 여러 가지 이점을 가져다 주었지만 사회가 발전함에 따라 관리해야 할 과제들도 생겼습니다. 인더스트리 5.0도 마찬가지지만, 로봇 및 스마트 기술을 대체하려 하기보다는 새로운 방식으로 통합하는 데 초점을 맞춥니다.

인더스트리 5.0의 이점

• 인간과 로봇의 협업 및 기술 개발이 결합되어, 인간이 가까이 있으면 힘을 제한하는 기술을 통해 인간과 근접하여 작동하도록 설계된 첨단 시스템이 탄생했습니다.
• 로봇이 용접 또는 리프팅과 같은 많은 "중량물 리프팅" 작업을 수행할 수 있기 때문에 인간은 품질 관리 및 맞춤 제작 결정과 같이 엔지니어링 판단이 필요한 보다 창의적인 작업과 과제에 집중할 수 있으므로 생산성이 향상됩니다.
• AI 로봇이 인간을 관찰하여 인간이 작업을 수행할 때 사용한 동작과 힘을 학습하고, 이를 바탕으로 로봇 작동을 최적화할 수 있도록 하는 첨단 스마트 로봇 공학
• 로봇이 수작업을 대체해 작업자의 피로와 부담을 줄입니다.
• 지속 가능성과 순환 경제 원칙을 사후에 고려하는 것이 아니라 제품 설계의 핵심에 직접 통합합니다.
• 소비자에게 도달하는 맞춤형 제품 수가 증가합니다.
• 최신 기술을 다룰 수 있는 고도로 숙련된 인력
• 직원들이 단조롭고 반복적인 업무 대신 더 자극적이고 창의적인 업무를 수행할 수 있게 되어 직원 만족도가 올라갑니다.

인더스트리 5.0 프로세스 도입의 과제

• 조직이 인더스트리 5.0 원칙을 도입하기 위해서는 인더스트리 4.0과 달리 새로운 기술과 인적 요소를 동시에 도입해야 하므로 조직의 사고 방식과 운영 방식에 변화가 필요합니다.
• 다양한 기술을 사용하는 직원은 학습에 더 많은 시간이 필요할 수 있습니다.
• 근로자들이 새로운 기술을 통해 역량을 발휘할 수 있다는 느낌을 받아야 합니다. 그렇지 않으면 새로운 기술의 사용법을 배우는 것을 거부하거나 변화를 받아들이기를 꺼려할 수 있습니다.
• 조직은 새로운 거버넌스 전략을 도입해야 합니다. 모든 구성원이 모든 기술과 프로세스에 대한 완벽한 실무 지식을 갖출 필요는 없기 때문입니다. 예를 들어, 유지보수 기술자는 예측 유지보수와 사용자 인터페이스에 대해서만 알면 되지만, 프로세스 엔지니어는 디지털 전환 개념에 대해 더 깊이 이해해야 할 수도 있습니다.
• 근로자들이 자신이 대체되거나 일자리가 위협받는다는 생각에 도입을 거부하지 않도록 점진적인 전환이 필요합니다.
• 근로자의 권리와 특권이 무엇이고 로봇 환경을 구성하는 것이 무엇인지 더 잘 이해하려면 새로운 노동법을 제정해야 합니다.

인더스트리 5.0 프레임워크가 시행되면 자동차, 의료, 로봇 공학 및 다양한 제조 산업을 포함한 여러 산업에 영향을 미칠 것입니다. 제조 분야에서는 인더스트리 4.0과 같이 예측 유지보수를 수행할 수 있을 뿐 아니라, 수명이 종료된 기계의 부품을 차세대 기계와 차량, 기술에 재활용할 수 있습니다. 이는 순환 경제를 고려한 설계를 통해 실현됩니다. 제조 관점에서 볼 때, 이렇게 하면 폐기물을 줄이고 에너지 소비를 개선하며 장기적인 비용을 절감할 수 있습니다.

의료 분야에서 스마트 시스템은 환자의 과거 기록을 분석하여 환자에게 내릴 수 있는 모든 진단을 파악할 수 있게 될 것입니다. 그러면 인간 의사가 상황에 대한 전문 지식을 활용하여 최종 결정을 내릴 수 있습니다. 의사들은 디지털 트윈을 통해 인체 장기를 살펴보고 수술 절차를 시뮬레이션하여 수술 중에 다양한 장기가 어떻게 작용하는지 사전에 확인할 수 있으므로 수술 위험을 줄일 수 있습니다.

또한 에이전틱 AI를 사용하여 샌드박스 스타일의 테스트 환경에서 다양한 작업자를 지원할 수 있습니다. 인간 근로자는 다양한 시나리오와 결정을 시도하여 다양한 접근 방식의 결과와 비즈니스 전반에 긍정적인 영향을 미치는지 여부를 확인할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 결과를 사용하여 보다 효과적인 비즈니스 전략을 수립할 수 있습니다.

인더스트리 5.0의 시대에는 인간 근로자가 디지털 트윈 소프트웨어에 액세스하여 자신이 다루는 시스템을 연습하고 더 잘 이해하고, 잠재적인 고장 모드를 파악하고, 공장 현장을 위험에 빠뜨릴 수 있는 잠재적 시나리오에 대한 지식을 쌓을 수 있어야 합니다.

Ansys Twin Builder 시뮬레이션 기반 디지털 트윈 플랫폼 및 AI 기반 Ansys TwinAI 디지털 트윈 소프트웨어와 같은 시뮬레이션 소프트웨어는 이러한 환경을 생성하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 제품의 다양한 설계 단계에서 사용되어 프로토타입 제작이 시작되기 훨씬 전에 최적의 설계를 보장합니다. 디지털 트윈에서는 전체 제조 시설을 시뮬레이션할 수 있으므로, 최초의 반복적인 설계 주기부터 실제 제품이 생산될 제조 환경에 이르기까지 활용할 수 있습니다(물리적 시스템이 구축되기 전에 조정 작업을 수행하거나 파라미터를 변경할 수 있음). 또한 이러한 디지털 트윈은 작업자가 사용하는 시스템을 더 잘 이해할 수 있게 도와주므로 작업자 숙련도의 문제를 보다 관리하기 쉬운 교육 환경으로 해결할 수 있습니다. 또한 디지털 트윈은 공장 가동 중단 없이 공장 폐쇄나 생산량 감소를 초래할 수 있는 민감한 장비에 대한 작업자 교육을 지원합니다.

인더스트리 5.0에서 사용될 로봇과 코봇은 다양한 재료, 소프트웨어 및 기술의 조합으로 이루어져 있는데, Ansys Fluent 유체 시뮬레이션 소프트웨어, Ansys Mechanical 구조 유한 요소 해석 소프트웨어 및 Ansys Maxwell 고급 전자기장 솔버를 사용하여 이러한 로봇의 구조와 이러한 기술의 상호 작용 방식을 설계할 수 있습니다. 따라서 광범위하고 값비싼 프로토타입 제작 없이도 시뮬레이션 환경에서 로봇을 설계, 배포 및 검증할 수 있습니다.

다양한 시뮬레이션 툴이 신제품 설계 및 산업 시스템 관리뿐 아니라 인더스트리 5.0의 시대에 필요한 인력 교육에도 어떤 도움이 되는지 자세히 알아보려면 지금 당사의 기술 전문가에게 연락하여 귀사에 가장 적합한 시뮬레이션 방식을 알아보십시오.

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