IA2IA - 산업 자동화(Industrial Automation)에서 산업 자율화(Industrial Autonomy)로
IA2IA는 Yokogawa가 제시하는 산업 자동화(Industrial Automation)에서 산업 자율화(Industrial Autonomy)로의 전환을 의미합니다.
Yokogawa는 산업 자율화를 다음과 같이 정의합니다.
“플랜트 자산과 운영이 학습 및 적응 역량을 갖추어 최소한의 인간 개입으로 대응할 수 있으며, 이를 통해 운전원이 보다 고차원의 최적화 업무를 수행할 수 있도록 하는 상태”
"산업 자율화(Industrial Autonomy)"란 무엇인가요?
자율성(Autonomy)이란 독립적이거나 스스로를 제어·통제할 수 있는 능력을 의미합니다. 이는 인간의 감독과 개입이 필요한, 사전에 프로그래밍된 고도로 구조화된 작업을 수행하는 자동화(Automation)와는 다릅니다. 산업 자율화란 플랜트 자산과 운영이 학습 및 적응 역량을 갖추어 최소한의 인간 개입으로 대응할 수 있으며, 이를 통해 운전원이 보다 고차원의 최적화 업무를 수행할 수 있도록 하는 상태를 의미합니다.
"자율 운영(Autonomous Operations)"란 무엇인가요?
자율 운영(Autonomous Operations)은 산업 자율화의 최종 단계로, 가치 사슬 전반에 걸쳐 운영이 완전한 자율 상태로 기능하는 이상적인 상태를 의미합니다. 자율 운영은 설계 단계에서 사전에 프로그램되거나 예상되지 않은 상황에 대해서도, 안전하게 제한된 영역 내에서 운전원 개입 없이 대응할 수 있는 인간과 유사한 학습 및 적응 역량을 갖춘 자산과 운영으로 정의할 수 있으며, 모든 안전 필수 기능에 대한 책임을 집니다. 완전한 자율 운영 상태(인간 개입 불필요)에서는 인지 시스템이 운영의 모든 측면을 수행합니다.
Details
자율성 수준 – 단계적으로 진행되는 전환
자율성은 공정 제어 및 운영, 계획 및 일정 관리, 공급망 관리, 현장 운영, 유지보수, 엔지니어링 등 여러 기능 영역으로 확장됩니다. 자율 운영으로 단번에 도달하는 것은 매우 어렵기 때문에, Yokogawa는 기업이 현재 어느 단계에 있으며 미래에 어디로 가야 하는지를 파악하기 위한 성숙도 모델(maturity model)을 개발했습니다.
Level 0-1 MANUAL/SEMI-AUTOMATED
설비는 최소한의 계측 및 자동화만 적용되어 있습니다. 많은 작업이 종이 기반 지침과 기록에 따라 수작업으로 수행됩니다. 자동화 시스템은 일부 생산 공정을 수행하여 오류 발생 가능성을 줄이고 생산성을 향상시킵니다.
Level 2 AUTOMATED
인간이 안전 운전에 대한 책임을 지며, 기존 자동화 시스템의 지원을 받습니다. 자동화 시스템은 대부분의 생산 공정을 수행하고 워크플로우 및 유지보수 작업을 지원하지만, 정상 운전 범위를 벗어난 상황에 대해서는 인간의 감독과 개입이 필요합니다.
Level 3 SEMI-AUTONOMOUS
인간의 조율 하에 자율 구성 요소와 자동화 자산이 혼합된 형태입니다. 자율 구성 요소는 사전에 프로그래밍되지 않은 상황에 대해 학습, 적응, 자기 최적화 역량을 갖춘다는 점에서 자동화와 구별됩니다. 이 단계의 기업은 인간이 조율하는 선택적인 자율 구성 요소나 애플리케이션을 적용합니다.
Level 4 AUTONOMOUS ORCHESTRATION
대부분의 자산이 자율적으로 운영되며, 특정 조건이나 상황에서 생산성, 안전, 유지보수를 최적화하도록 동기화됩니다. 적절한 기능을 갖춘 자율 구성 요소를 통합하여 하나의 시스템으로 작동하게 합니다. 다만 모든 분야가 통합된 상태는 아니므로 여전히 많은 작업에서 인간의 개입이 필요하며, 특정 조건이 충족되지 않을 경우 운전원이 운영을 직접 제어해야 합니다.
Level 5 AUTONOMOUS OPERATIONS
설비가 자율적으로 운영되며, 자율적으로 작동하는 여러 분야와 통합되고 공급망 파트너까지 확장되는 매우 이상적인 상태입니다. 운영은 완전히 자율적으로 이루어지며 인간의 개입이 전혀 필요하지 않습니다
필요한 것은 IT/OT 기술과 그 융합
AI, 디지털 트윈, 로봇 등 새로운 기술은 플랜트 운영 방식을 근본적으로 변화시키고 있습니다. 이러한 기술은 생산성과 작업자 안전 향상을 목표로 물리적 작업과 의사결정 과정을 보다 자율적으로 수행할 수 있도록 합니다. 오늘날의 비즈니스 환경에서 운영 회복탄력성은 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다.
산업 자율화로의 전환에는 IT(정보기술)와 OT(운영기술) 전반에 걸친 다양한 기술이 필요합니다. Yokogawa의 강점은 IT와 OT 전문성을 융합하는데 있습니다.
산업 자율화를 위한 기술은 이미 존재하지만, 그 진정한 가치는 지능형 자율 워크플로우를 구현하기 위해 얼마나 효과적으로 통합되느냐에 달려 있습니다.
Yokogawa는 초기 컨설팅 단계부터 전환 프로그램을 실행해 온 다년간의 경험과 전문성을 보유하고 있으며, 해결해야 할 핵심 과제와 이를 해결할 수 있는 기술을 정확히 이해하고 있습니다.
AI와 로보틱스: 산업 자율화의 핵심 요소
인공지능과 로보틱스는 자동화에서 자율화로의 전환의 핵심에 있습니다.
AI는 고급 데이터 분석, 예측 분석, 자율적 의사결정을 가능하게 하며, 자산 건전성 모니터링, 공정 최적화, 품질 관리와 같은 애플리케이션을 지원합니다. 다만 AI의 진정한 가치는 데이터에 의미를 부여하고 실제 비즈니스 요구에 맞는 인사이트를 제공하는 도메인 전문성과 결합될 때 실현됩니다.
드론, 이동형 로봇, 고정형 자동화 설비를 포함한 로보틱스 기술 또한 물리적 작업 수행 방식을 변화시키고 있습니다. 누설 감지, 부식 모니터링, 해저 파이프라인 유지보수, 시추 현장의 자동 파이프 취급에 이르기까지 지능형 로봇 시스템은 산업 운영에서 자율성의 범위를 확장하고 있습니다. 더 많은 지능이 내장됨에 따라, 이러한 시스템은 다양한 환경에서 점점 더 복잡한 유지보수 및 운영 작업을 수행할 수 있게 되고 있습니다.
산업 자율화로 가는 다양한 여정
산업 자율화로의 여정은 획일적인 경로가 아니며, 조직과 운영 환경에 따라 크게 달라집니다. 일부 운영은 시스템이 독립적으로 의사결정을 수행하는 자율 오케스트레이션 단계에 도달했지만, 대부분의 워크플로우는 여전히 자동화 또는 반자율 단계에 머물러 있습니다.
산업 자율화를 언제, 어디서, 어떻게 도입할지는 설비의 준비도에 크게 영향을 받습니다. 특히 브라운필드(기존 설비 기반 현장) 설비는 자율화나 인간 개입 감소를 고려해 설계되지 않았기 때문에 상당한 과제를 안고 있습니다. 그러나 에너지 사용량이 많고 운영 비효율과 유지보수 부담이 큰 만큼, 가장 큰 효과를 창출할 수 있는 기회이기도 합니다. 반면 그린필드 설비(신규 구축 플랜트)는 로보틱스와 같은 기술을 초기부터 도입하여 자율 운영을 염두에 두고 설계되는 사례가 늘고 있습니다.
궁극적으로 자율화로의 여정은 애플리케이션의 복잡성, 설비 조건, 그리고 기술을 효과적으로 통합할 수 있는 역량에 의해 결정됩니다.
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