스마트공장 / 응용프로그램에서 수평적, 수직적 통합에 대해 설명

스마트공장을 구축하여 그 효과를 극대화하기 위해서는 제조 현장의 각 시스템과 실시간 연계하여 최적 운영을 지원하는 다양한 응용 프로그램들이 필요하다.

응용 프로그램에서는 수평적, 수직적 통합이 주요 고려 사항이 된다.

 

여기서 수평적, 수직적 통합이란 무엇인지 정리해본다.

 

 

스마트공장에서 수평적 통합과 수직적 통합은 마치 레고 블록을 조립하는 것처럼 공장 전체를 하나의 똑똑한 시스템으로 만드는 핵심 개념이에요. 아주 쉽게 예를 들어 설명해 드릴게요.

 

1. 수평적 통합 (Horizontal Integration): 옆으로 연결하기

의미: 공장 내에서 또는 여러 공장 간에 서로 다른 부서나 공정들이 데이터를 주고받으며 긴밀하게 연결되는 것을 말해요. 마치 같은 층에 있는 여러 방들이 서로 문을 열고 소통하는 것과 같아요.

아주 쉬운 예시: 자동차 부품 공장

• 통합 전 (옛날 방식):
  • A 부서 (철판 절단): 주문이 들어오면 철판을 자르고, 자른 부품 정보를 종이에 적어서 B 부서에 넘겨줘요.
  • B 부서 (프레스 작업): A 부서에서 받은 종이를 보고 프레스 작업을 하고, 그 결과를 또 종이에 적어서 C 부서에 넘겨줘요.
  • C 부서 (용접): B 부서에서 넘겨받은 종이를 보고 용접을 해요.
  • 문제점: 각 부서가 따로 놀아요. A 부서에서 갑자기 철판이 부족하면 B, C 부서는 그냥 기다려야 하고, B 부서에서 불량이 나도 C 부서는 이미 재료를 받았으니 낭비가 생길 수 있어요. 전체적인 상황을 한눈에 알기 어렵죠.
• 통합 후 (수평적 통합):
  • 각 부서의 기계와 시스템들이 하나의 네트워크로 연결되어 실시간으로 데이터를 주고받아요.
  • A 부서에서 철판을 자르는 순간, 그 정보(수량, 다음 공정 준비 시간 등)가 바로 B 부서 시스템에 전달돼요.
  • B 부서에서 프레스 작업 중 불량이 발생하면, 이 정보가 바로 A 부서와 C 부서, 그리고 재고 관리 시스템에 공유돼요.
  • 결과:
    • 효율성 증가: 불필요한 대기 시간이 줄고, 문제가 생기면 바로 알아서 대응할 수 있어요.
    • 생산성 향상: 전체 공정 흐름이 원활해져 더 많은 제품을 더 빨리 만들 수 있어요.
    • 협업 강화: 모든 부서가 같은 정보를 공유하니 마치 하나의 팀처럼 움직일 수 있어요.
    • 예시: 현대자동차 공장에서 차체 조립 라인이 로봇 용접 라인과 실시간으로 데이터를 주고받으며 효율적으로 생산하는 것.

 

 

2. 수직적 통합 (Vertical Integration): 위아래로 연결하기

의미: 공장 내에서 최하위 현장 기계 수준부터 최상위 경영 시스템까지 모든 계층의 시스템들이 정보를 주고받으며 연결되는 것을 말해요. 마치 빌딩의 각 층(현장, 제어실, 사무실)이 엘리베이터로 연결되어 자유롭게 오갈 수 있는 것과 같아요.

아주 쉬운 예시: 커피 제조 공장

• 통합 전 (옛날 방식):
  • 현장 (1층): 커피 원두를 볶는 기계가 있어요. 이 기계는 자기 할 일만 해요. 얼마나 볶았는지 기계 안에만 기록돼요.
  • 제어실 (2층): 현장 작업자가 종이에 적어다 준 정보를 보고 생산량을 확인하고, 문제가 생기면 현장에 전화해서 물어봐요.
  • 경영진 (3층): 제어실에서 정리해서 보고한 내용을 가지고 "이번 달 생산량이 얼마구나" 하고 알게 돼요. 실시간 상황은 잘 몰라요.
  • 문제점: 각 계층이 고립되어 있어요. 경영진은 현장 상황을 바로 알 수 없고, 현장 문제는 보고를 통해 뒤늦게 파악하게 돼요. 의사결정이 느리고 정확도가 떨어져요.
• 통합 후 (수직적 통합):
  • 커피 원두 볶는 기계에 센서가 달려 있어 원두의 온도, 볶는 시간, 생산량 등 모든 데이터가 실시간으로 수집돼요.
  • 이 데이터는 바로 생산 관리 시스템(MES)으로 전송되어 제어실에서 모든 기계의 상태와 생산 현황을 한눈에 볼 수 있어요.
  • 생산 관리 시스템의 데이터는 다시 전사적 자원 관리 시스템(ERP)과 연결되어, 경영진이 사무실에서 컴퓨터로 접속해 실시간으로 생산량, 불량률, 원가 정보 등을 확인하고 의사결정에 활용할 수 있어요.
  • 결과:
    • 투명성 확보: 현장의 작은 변화까지도 최고 경영진이 실시간으로 알 수 있어요.
    • 신속한 의사결정: 문제가 발생하면 즉시 파악하고 대응할 수 있어 생산 중단을 최소화해요.
    • 최적화된 생산: 현장 데이터가 경영층까지 전달되어 정확한 생산 계획을 세우고, 재고 관리를 효율적으로 할 수 있어요.
    • 예시: 포스코의 스마트 제철소에서 용광로의 온도와 쇳물 상태가 실시간으로 상위 시스템에 전달되어 최적의 생산 조건을 유지하고, 문제가 생기기 전에 미리 예측하여 대응하는 것.

 

 

결론적으로, 스마트공장에서는 수평적 통합을 통해 같은 단계에 있는 부서들이 협력하고, 수직적 통합을 통해 아래 단계의 기계와 위 단계의 경영 시스템이 소통하면서, 공장 전체가 하나의 유기체처럼 똑똑하게 움직이게 되는 것입니다.

 

추가설명)

수평적 통합과 수직적 통합은 '같은 층에 있는 것들을 연결하느냐', 아니면 '위아래 층에 있는 것들을 연결하느냐'의 차이라고 보시면 됩니다.

 

1. 수평적 통합 (Horizontal Integration): 같은 '층' 또는 '수준'끼리 연결

• 포인트: 공정의 흐름을 따라 같은 레벨에 있는 다양한 기능이나 부서들을 연결하는 것입니다.
• 예시 (자동차 부품 공장):
  • 절단 부서 (1층) ↔ 프레스 부서 (1층) ↔ 용접 부서 (1층)
  • 이들은 모두 '생산'이라는 같은 단계(레벨)에 있지만, 각기 다른 역할을 하는 부서들입니다. 이 부서들이 각자 따로 일하는 것이 아니라, 데이터를 실시간으로 주고받으며 마치 하나의 라인처럼 작동하도록 통합하는 것이죠.
  • 즉, "같은 단계(예: 생산 단계) 내에서 서로 다른 작업을 하는 부서/공정들이 각각 따로 일하는 것을 통합하는 것"입니다.

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2. 수직적 통합 (Vertical Integration): 다른 '층' 또는 '계층'끼리 연결

• 포인트: 공장의 운영 계층별로 다른 레벨에 있는 시스템들을 위아래로 연결하는 것입니다.
• 예시 (커피 제조 공장):
  • 현장 기계 (지하층/최하위) ↔ 생산 제어 시스템 (1층/중간) ↔ 경영 관리 시스템 (2층/최상위)
  • 이들은 '생산'이라는 큰 목표는 같지만, 정보의 역할과 수준이 다릅니다. 현장 기계는 아주 세부적인 데이터(온도, 속도 등)를 만들고, 제어 시스템은 이 데이터를 모아 현장을 제어하며, 경영 시스템은 큰 그림의 데이터를 보고 의사결정을 합니다. 이 각기 다른 층의 시스템들이 따로 놀지 않고, 정보가 아래에서 위로, 위에서 아래로 자유롭게 흐르도록 연결하는 것이죠.
  • 즉, "서로 다른 계층(레벨)에 있는 시스템들(예: 현장 기계, 생산 관리 시스템, 경영 시스템)이 각각 따로 일하는 것을 통합하는 것"입니다.

 

정리:

• 수평적 통합: 공장 내에서 나란히 있는 공정이나 부서들이 데이터를 주고받으며 하나처럼 움직이게 하는 것. (ex: 절단 부서와 프레스 부서 연결)
• 수직적 통합: 공장의 가장 아래(기계)부터 가장 위(경영층)까지 모든 정보 시스템들이 서로 연결되어 정보를 공유하고 소통하게 하는 것. (ex: 기계 데이터가 경영진까지 전달)

이렇게 이해하시면 훨씬 명확할 것입니다.

 

 

수평적 통합과 수직적 통합의 핵심

말씀하신 바가 수평적 통합과 수직적 통합의 핵심을 아주 잘 요약하고 있습니다.

수평적 통합 (Horizontal Integration)

• 같은 라인에서 각기 움직이는 것을 연계해서 통합하는 것
• 설명: 생산 공정의 동일한 단계에 있는 여러 시스템, 부서, 또는 기계들이 서로 데이터를 실시간으로 주고받으며 마치 하나의 유기체처럼 협력하여 움직이도록 만드는 것입니다. 예를 들어, 자동차 공장에서 '용접 라인'과 '도장 라인'이 각각 독립적으로 작업하다가, 서로의 작업 현황과 필요 정보를 공유하며 전체적인 흐름을 최적화하는 경우입니다. 목표는 이질적인 '점'들을 '선'으로 연결하여 생산의 효율성과 유연성을 높이는 것입니다.

 

수직적 통합 (Vertical Integration)

• 각 부서들, 즉, 경영진, 현장 생산 라인, 중간 처리 부서 등이 통합하여 움직이는 것
• 설명: 생산 공장의 가장 아래 단계(현장 장비)부터 가장 위 단계(경영진)까지, 서로 다른 정보 계층에 있는 시스템들이 위아래로 데이터를 주고받으며 긴밀하게 연결되는 것입니다. 현장 기계의 실시간 데이터가 중간 관리 시스템을 거쳐 경영진의 의사 결정 시스템까지 도달하고, 반대로 경영진의 전략이나 생산 계획이 아래로 정확하게 전달되어 현장에 반영됩니다. 이는 공장 전체의 투명성을 확보하고, 실시간 의사 결정을 가능하게 하여 생산성과 민첩성을 극대화하는 것을 목표로 합니다.

 

결론적으로,

• 수평적 통합은 '옆으로'의 연결성을 강조하여 생산 흐름을 매끄럽게 합니다.
• 수직적 통합은 '위아래로'의 연결성을 강조하여 공장 전체의 정보 흐름과 의사 결정을 통합합니다.

두 가지 통합 모두 스마트공장이 데이터를 기반으로 더욱 똑똑하고 효율적으로 운영될 수 있도록 하는 필수적인 요소입니다.