지난 글에서 ISA-95 기준으로 스마트팩토리에 대해 설명을 드렸습니다. 이번에는 그 중에서 가장 하위 부분에 대해서 설명드리려고 합니다. 일반적으로 Level 0는 실제 생산 공정이 진행되는 물리적인 설비라고 생각하시면 될 거 같습니다. 어쩌면 설비의 세부 구성요소라고도 볼 수 있는 센서와 액추에이터 중심으로 설명드리겠습니다.
산업분야의 디지털화가 가속화함에 따라서 생산라인에서부터 원자재를 공급하는 공급 채널 전반에 걸쳐서 각종 센서의 사용이 급증하고 있습니다. 센서는 측정하고자 하는 파라미터에 따라 적합한 것을 사용해야 합니다. 산업공정에서는 온도와 압력을 측정하는 것에서부터 장비로 진동을 모니터링하고 주요 자산들에 대해서 위치를 추적하는 것에 이르기까지 다양할 수 있습니다. 또한 코일 내부에 설치된 센서를 통해 모터의 상태를 확인하고, 광 센서를 사용해서 절단 블레이드 휨이나 로봇 팔의 방향과 같은 것을 정확하게 측정할 수 있습니다. 이미지 센서를 사용해서 광학적 검사를 할 수 있으며, 이미지 인식 소프트웨어를 사용해서 로봇을 유도할 수도 있습니다.
센서의 경우는 전력 문제가 중요합니다. 센서 하드웨어를 구축할 때는 전력 소모를 매우 중요하게 고려해야 합니다. 공장 이곳저곳으로 추가적인 전선을 설치하는 것은 실용적이지 않고 비용적으로 경제적이지 않습니다. 매년 수십만개의 배터리를 교체한다는 것도 마찬가지입니다. 센서와 그에 딸린 통신 트랜시버의 전력 소모를 낮춤으로서 공장의 전반적인 가동 비용을 낮추는데 기여할 수 있습니다. 그래서 현재 배터리를 대체하기 위한 연구개발이 활발하게 연구되고 있으며, 그 중 주변 환경으로 부터 에너지를 수집해서 센서를 구동하는 방법도 있습니다. 에너지 수집은 온도 차이, 진동, 전파 등을 사용할 수 있습니다.
자동제어를 실질적으로 구현하기 위해서는 물리적 동작을 가능하게 하는 액추에이터(Actuator)가 반드시 필요합니다. 예를 들어 집 안 가스 배관에서 가스가 누출된 상황을 가정하면 센서가 가스 누출을 감지해서 신호를 보내는 것만으로는 가스 누출을 막을 수 없습니다.. 신호를 보냄과 동시에 가스 밸브를 잠글 수 있는 액추에이터가 필요한 것입니다. 그리고 제동 제어를 위해서는 이런 액추에이터의 정확하고 효율적인 제어가 절대적으로 요구됩니다.
액추에이터는 센서로부터 수집된 정보를 Micro-Controller를 통해 만들어진 전기 신호를 동작, 빛, 열 등 물리적 움직임으로 변환시킵니다. 액추에이터는 일반적으로 유압식, 공압식, 전기식, 기계식 4가지로 분류됩니다.
1) 유압식: 물이나 기름과 같은 액체의 힘으로 실린더나 유체 모터를 구동해 기계를 작동 ( 유압 실린더, 유압 모터)
스마트팩토리의 Level 별로 실제로 직업들이 분화되어 있고, 실질적으로 전체적인 부분을 경험하는 것이 쉽지 않습니다.. 실제 위에 설명한 센서, 액추에이터 등은 설비엔지니어들은 잘 알고 있을 수 있으나 시스템을 하는 사람들은 잘 알지 못하는 경우가 많이 존재합니다. 하지만 상위 시스템에서 분석하는 데이터의 근본 Source가 어디인지, 설비에 명령을 내려 제어를 할 때 실질적으로 어떻게 물리적으로 동작하는지 알게 된다면 광의적인 관점에서 스마트팩토리에 접근하는데 도움이 될 것이라 생각합니다.
좋은 보고서의 기준은 상사의 취향에 따라 달라질 수 있다. 어떤 상사는 최대한 간결하게 요점을 짚은 보고서를 선호하고 어떤 상사는 결론을 뒷받침할 근거가 되는 팩트를 중요시한다. 그러나 보고 받는 사람의 취향이 어떻든 간에 좋은 보고서의 공통적인 특징이 있다. 문제의 핵심과 그에 대한 해결책을 담아 가장 간결하면서도 설득력 있게 전달한다는 것이다.
보고서를 잘 못 쓰던 사람도 연차가 쌓이면서 보고서를 쓸 때마다 노력하면 실력이 나아지긴 한다. 하지만 대부분 개선의 폭과 속도는 그다지 크지 않은 경우가 많았다. 보고서를 잘 쓰려면 먼저좋은 보고서에 대한 기준이 높아야 한다. 품질 기준이 낮으면 자신이 쓴 보고서가 어떤 면에서 부족한지 모르고, 그러다 보면 발전이 별로 없다. 보고서를 잘 쓰는 사람, 조금 더 일반화해서 말하면 일 잘하는 사람은 내용과 형식 면에서 높은 품질 기준을 가지고 있다. 어떤 일을 맡겨도 처음에는 어설프고 혼란스러울지 몰라도 자신만의 품질 기준을 가지고 자기 일을 끊임없이 개선해 나가기 때문에 발전이 빠르다.
그러면 어떻게 해야 자신의 품질 기준을 높일 수 있을까? 가장 좋은 출발점은 여러 사람이 인정하는 좋은 보고서를 몇 개 구해서 흉내 내보는 것이다. P&G 회사의 '1Page 보고서'는 좋은 보고서 사례 중 하나다. 보고를 받고 승인해야 하는 상사들은 매우 바쁜 사람들이니 한 페이지에 결론, 배경, 이유, 취해야 할 조처 등을 간결하게 정리하라는 것이다. 구체적인 내용이 더 궁금하다면 상사가 질문을 할 테니 세세한 부분은 준비했다가 구두로 답변하면 된다.
또 한가지 방법은 다른 사람이 쓴 보고서를 접할 때마다 비판적 시각으로 검토하는 것이다. 논리가 명확한가, 결론에 이르는 근거는 충분한가, 군더더기 없이 꼭 필요한 내용만 담았는가 등 좋은 보고서의 요건을 놓고 따져봐야 한다. 직급이 높아지면 자연히 동료나 팀원의 보고를 받고 지시하는 일도 늘어난다. 그때를 자신의 품질 기준을 높이는 기회로 활용하는 것이다.
다른 사람을 가르치는 것도 방법이다. 사람들이 무엇을 안다고 할 때 많은 경우 안다고 느끼기는 하지만 구체적으로 말해보라고 하면 막막해진다. 이것은 진짜 아는 것이 아니다.
지금까지는 어떤 일을 진행할 때 생각보다 단순하게 생각했던 거 같습니다. 조금 더 깊게 분석하고 어떻게 하면 조금 더 근본적인 이슈를 도출하여 해결책을 제시할까 고민하는 것이 부족했던 거 같습니다. 컨설팅 업으로 전환한지 2년이 지나가는데 이 책은 어쩌면 지금 쯤 저에게 잘 하고 있는지 물어보는 책인 거 같습니다. 그리고 앞으로 몇 일 후에 2024년이라는 새로운 해가 시작되는데, 다시 한 번 내가 지금 어디 서 있고 어디로 향해가는지 한 번 살펴보라고 만난 책 같습니다.
① 분류 (categorization) - 세상을 제대로 이해하라
- 분류를 '특정 대상을 일정한 기준에 따라 나누어 이들의 상호 간 관계를 파악하여 각각이 전체에서 차지하는 위치를 명확히 하는 것'이라 했습니다. 아무래도 좀 딱딱하네요. 그러면 이런 정태적 정의 대신, 분류하는 사고의 과정을 동태적으로 나타내보죠. 먼저 대상을 인식합니다. 필요한 내용을 학습합니다. 그리고 대상을 나눕니다. 그러고 나서 나뉜 것들이 맞게 구성되었는지 구조를 점검하고 정리합니다. 마지막으로 이를 통해 대상을 이해하고 나아가 새로운 발상을 합니다. 이 과정을 간략히 하면 '인식/학습 → 구분/구별 → 구성/구조 → 이해/발상'이라 하겠죠. MECE는 이 분류 프로세스의 핵심 단계인 '구분/구별'과 '구성/구조'에 도움을 줍니다.
② 지향 (aiming) - 해야 할 일을 하라
- 지향 능력은 '목표를 설정하고 이에 도달할 수단을 강구하며, 또한 목표와 수단에 변화를 줄 수 있는 능력' 입니다.
- 미션(mission) → 비전(vision) → 장기목표(goal) → 단기목표(objective) → 전략(strategy) → 실행계획(action plan) - 비전과 같은 전략적 목표를 하위 단계별로 풀어나가는 것을 '캐스케이딩(cascading)'이라 합니다. 캐스케이딩은 '연속된 폭포의 물흐름' 정도로 해석하면 됩니다. 그리고 미션에서 하위 단계인 실행 계획으로는 How-So? 기법, 그 반대로는 So-What?을 염두해 두어야 합니다.
③ 취사 (prioritization) - 일의 순서를 정할 때는 최대한 냉정하라
- 취사 능력은 '대상이 되는 사물이나 업무에 대해 상대적인 중요도를 측정하고, 그 순서에 따라 필요한 행위를 수행하는 능력' 입니다.
- '얼마나 더 중요한지' 숫자로 중요치를 말해야 합니다. 냉정한 숫자로 머리를 차갑게 만들어야 각종 '편향'과 '오류'에서 벗어날 수 있습니다. 요사이 많은 일에 인공지능이 활용되죠? 특히 인간의 주관적인 감정을 배제해야 하는 곳이라면 더 적합합니다. 알다시피 인공지능은 숫자이고 데이터입니다. 룰이고 확률입니다. 당분간 인간을 대체하기는 어려워도 냉정한 '시스템 2'로는 각광받을 것입니다.
- 여러분은 여러분의 현재를 진단하고 있나요? 현재의 몸과 마음의 상태, 현재 중요한 일들의 상태를 스스로 자발적으로 진단하고 있나요? 그래서 현재의 여러분을, 여러분의 상황을 제대로 알고 있나요? 자발적이어야 합니다. 자발적인 방법을 만들어 자발적으로 평가해야 합니다. 그래야 나의 현재를 알 수 있습니다. 세상의 현재가 아닌 나의 현재입니다. 세상의 상황이 아닌 나의 상황입니다. 그리고 지속적이어야 합니다. 아침마다, 주말마다, 월말이나 월쵸, 송년이나 신년에 해야 합니다. 늘 되뇌고 되뇌어야 합니다. 그래야 꾸준히 알게 됩니다. 그래야 시차평가를 할 수 있고, 매일, 매주, 매월, 매년의 성과를 알게 됩니다. 그래야 그간의 노력과 에너지가 헛되지 않았다는 것을 알게 됩니다.
- (너는 네 세상 어디에 있느냐? 너에게 주어진 몇몇 해가 지나고 몇몇 날이 지났는데, 그래 넌 너의 세상 어디쯤에 와 있느냐?) 아, 참 좋습니다. 동도 트지 않은 새벽녘, 잠도 깨지 않은 머리로 읽으니 글자가 통째로 마음과 가슴에 박히는 듯 했습니다. 잠깐 되새김의 시간이 흐른 후, 됐다 싶어 다음 문장으로 넘어가려는데 스님은 놓아주질 않더군요. 어떻게 아셨는지 이렇게 이어 쓰십니다. " 이 글을 눈으로만 스치고 지나치지 말고, 나직한 자신의 목소리로 또박또박 자신을 향해 소리 내어 읽어보라."
- '내면의 비평가' 조던 피터슨은 강조합니다. "당신은 지금 어디에 있는지 알아야 한다. 당신이 지금 어디에 있는지 알지 못하면, 어디에나 있을 수 있다는 뜻이다. 어디에나 있다는 것은, 지극히 나쁜 곳에 있을 수도 있다는 말이다." 섬뜩합니다. 지금 어디에 있는지를 모르면, 어디에나 있는 것이고, 어디에나 있으면 지금 엄청 나쁜 곳에 있을지 모른다는 얘기잖아요.
- '한정 능력'이란 '대상의 한계나 문제의 조건을 (정확히) 파악하여, 대상의 개념과 문제의 범위를 (명확히) 설정하는 능력' 입니다.
⑤ 표현 (expression) - 무미하게 쓰고 건조하게 말하라
- 표현 능력은 '자신이 전달하고자 하는 메시지나 논리를 상대가 받아들이게 하는 언어적 또는 비언어적 능력' 입니다.
- (1) 롸이팅은 예술이 아니라 기술이다.(Writing is not 'art', but 'technique'), (2) 너의 컨텐츠를 알라(Know your contents), (3) 너의 청중을 알라(Know your audience), (4) 연습, 연습, 연습 (Practice, Practice, Practice), (5) 발표는 설득이다. (To present is to persuade)
⑥ 수용 (embracement) - 이상한 것이 아니라 다양한 것이다
- 수용능력은 다름을 힘껏 껴안아 받아들이는 능력입니다. 다양성을 추구하고 때론 활용하는 능력입니다. 공식적으로 정의하자면 '자신에게 내재하지 않은 사람의 성질이나 사회의 가치를 받아들이고, 한편으론 그것들을 끌어들이는 능력'입니다.
- 상대를 수용함은 상대와 함께함입니다. 그 전제를 잊어서는 안 됩니다. 사람들은 함께하자며 협상합니다. 협상의 고수들은 강조합니다. 상대를 이기려는 마음이 아니라 상대와 같이 이기려는(win-win) 마음이어야 한다고, 그러니 상대와 상대의 요구를 이해하는, 상대를 받아들이는 수용능력을 발휘해야 합니다.
- 노자의 <도덕경> 66장에 나오는 구절도 기억해두기 바랍니다. ('강해소이능위백곡왕자, 이기선하지') 바다가 모든 강의 으뜸인 까닭은 자신을 더 낮추기 때문이랍니다. 바다는 자신을 낮추어 모든 강을 다 받아들이지요. 그렇다면 혹 '받아들이다'가 모두를 받아들이는 '바다'의 어원이 아닐까요?
⑦ 매개 (mediation) - 사이로 들어가라
- 매개 능력은 '양편의 다른 상황과 입장을 포착하고, 그 사이에 입지하여 관계를 설정하는 것으로 자신의 가치와 이권을 증진하는 능력' 입니다.
- 매개는 시야를 넓혀줍니다. 사이에 들어가면 안 보이던 것이 보입니다. 매개는 가치도 높여줍니다. 사이에 들어가면 없었던 것을 얻습니다. 잘 모르겠다고요? 그럼 이건 어떻습니까. 매개능력으로 여러분의 시야를 넓히고 가치를 높이지 못하면, 아쉽지만 그것으로 '끝!', 그럴까요? 결코 끝이 아닙니다. 매개하지 않으면 매개당합니다. 당신이 매개자가 되지 않으면 남이 매개자가 되어 당신을 매개할 것입니다. '당신은 또 다른 남'이 되어 남을 위해 애쓰고 노력하고, 소모되고 소비될 것입니다. 단도직입적으로, 잡아먹지 않으면 잡아먹힙니다.
⑧ 규정(regulation) - 룰을 정하는 자가 되라
- 룰을 정하는, 규정하는 능력입니다. '상대와의 이해관계를 이해득실 결과뿐 아니라 원인과 과정 전반에 걸쳐 규명하여, 이를 바탕으로 발전적 관계를 도모하는 합의의 룰을 도출하는 능력'이 규정 능력입니다.
- 룰을 정할 때 우리가 잘 아는 육하원칙(5W1H)을 준용하면 됩니다. 누가(Who), 언제(When), 어디서(Where), 무엇을(What), 어떳게(How), 왜(Why)죠. 이 6가지에 필요한 내용을 다 담을 수 있을 겁니다. 이때 주의할 점이 있습니다. '누가', '어디서', '무엇을'은 상대적으로 명확하게 설정됩니다. '언제'도 그렇긴 하지만, 만일 '언제까지'로 정해야 하는 룰이라면 더욱 신경 쓸 필요가 있는 항목입니다. 특히 '어떻게'와 맞물려 '언제까지 어떻게'가 되면 구속력이 훨씬 강해지는 룰이 됩니다. 한편, 과정을 중시하는 관계라면, '언제' 혹은 '언제까지'와 '어떻게'가 여러 번 등장할 확률이 높습니다. 또 '왜'가 각별합니다. 이유와 원인에 해당하기 때문이죠. 굳이 룰에 명시될 필요가 없는 항목입니다만, 별도로 기록해 두면 좋습니다. 왜냐하면 도중에 룰을 만들기로 한 이유를 있거나 혼동할 수 있기 때문입니다.
⑨ 전환(changeover) - 나는 여러 사람이라는 사실을 기억하라
- '고정된 인과성과 연관성에 연연하지 않고, 유동적인 본질 인식에 입각하여, 사람과 사물, 그리고 그들의 관계에서 새로운 가치를 구현하는 능력' 이것이 전환능력입니다.
- '전환능력의 정의에서 중요한 것은, 오히려 설명하지 않은 부분입니다. '고정된 인과성과 연관성에 연연하지 않고, 유동적인 본질 인식에 입가하여' 에서, '인과성과 연관성'에 관해 '일반화'를, '본질 인식'에 관해 '추상화'를 설명했지만, 그것이 다가 아닙니다. 더 중요한 나머지는 '고정된 ... 연연하지 않고'와 '유동적인 ... 입각하여' 입니다.
- 사람은 모두 '일반화'와 '추상화'를 합니다. 활달한 사고와 활발한 전환능력을 위해서라도, 일반화와 추상화는 더욱 빈번하게 사용해야 할 것들입니다. 얘기했죠? 떼었다 붙였다, 박았다 뽑았다 해야 한다고요. 그 과정이 다름 아닌 일반화와 추상화입니다. 일반화하되 고정하지 말고, 추상화하되 유동적으로 하고..., 이것이 변화하고 전환할 수 있는 초석 입니다.
스마트팩토리는 Value Chain 관점의 수평적 구조와, OT와 IT 구조가 연계되는 수직적 구조로 나뉘어집니다.
수평적 구조의 스마트팩토리는 광의의 관점이며 일반적으로는 수직적 구조를 통해 스마트팩토리에 대해 설명합니다.
수직적 구조를 이해하기 위해서는 ANSI/ISA-95 모델에 대한 이해가 필요합니다.
제조업은 복잡성이 증가됨에 따라 제조 조직 내 다양한 시스템 간에 표준화된 커뮤니케이션이 필요했으며, 비즈니스 관련 활동을 관리하는 ERP시스템과 실제 생산 프로세스를 관리하는 제조 실행 시스템(MES) 및 기타 제어 시스템 간의 통합에 어려움은 업무 비효율성과 데이터 불일치로 이어졌습니다.
이에 자동화 표준 설정에 있어 선도적인 글로벌 비영리 기구인 국제 자동화 협회(International Society of Automation) 주도로 ANSI/ISA-95 모델이 개발되었으며, 이 표준은 제조 산업에서 운영 효율성, 데이터 일관성 및 의사결정 프로세스를 향상시키는 데 중요한 기여를 하고 있습니다.
ANSI/ISA-95 모델은 위의 그림과 같이 Level 0에서 Level 4 까지 4단계로 이루어져 있습니다.
우리가 흔히 OT(Operation Technology)라고 부르는 영역은 Level 0 ~ Level 2 까지이며, IT(Information Technology)라고 부르는 영역이 Level 3 ~ Level 4입니다. OT와 IT 연계는 주로 MES 시스템을 통해서 이루어집니다.
실제 산업계에도 OT와 IT 영역의 Engineer들은 서로 상이하며, 관련 기업들도 서로 다릅니다. 그래서 스마트팩토리의 OT 영역과 IT 영역을 폭넓게 이해하고 있는 경우가 많지 않습니다. 하지만 스마트팩토리의 전체적인 그림을 그리기 위해서는 이 두 가지 영역의 연계와 이해는 필수적이라고 할 수 있습니다. 시스템을 하는 사람들은 설비/기구 영역 쪽으로는 쉽지 않습니다. 반대로 설비/기구를 만지는 사람들은 시스템의 영역으로 들어가면 역시 이해하기 힘듭니다.
그래서 다음의 목표는 Level 0 부터 Level 4까지 각각의 단계별로 자세히 공부해볼 생각입니다.
Level 0 - 어떤 센서가 있는지, Actuator가 어떻게 동작하는지, 모터, 실린더 등 실질적인 물리적인 부분에 대한 이해
Level 1 - PLC가 어떻게 동작하는지, PLC Address Map이 무엇인지, PLC와 DCS의 차이가 무엇인지, PLC I/O가 무엇인지
Level 2 - SCADA 들어는 봤으니 이제는 이해해보자, HMI와 PLC의 연계 등
Level 3 - 어떤 시스템들이 있고, 어떤 모듈들이 있는지, 어떤 기능들을 하는지
Level 4 - ERP의 세부 모듈에 대한 이해, ERP-PLM-SCM-MES와의 관계성 이해
제 머릿 속에 메타버스 팩토리를 지어 보기로 했었습니다. 우선 기본적인 구조는 ISA-95 입니다.
그리고 여기서 각각의 레벨 별로 확장해 가겠습니다. 그리고 각각의 레벨별로 접근할 때도 이런 식으로 표준을 찾아보고 아니면 저만의 기준을 만들어서 정리해보려고 합니다.
