제 1편 4차 산업혁명과 스마트 제조/팩토리 산업
제 1장 제조업 4차 산업혁명 스마트 제조를 위한 핵심기반 기술과 발전방안
1. 4차 산업혁명의 스마트 제조 영향과 시사점
1) 4차 산업혁명이 주요 산업에 영향 경로
(1) 4차 산업혁명의 정의와 핵심 범용기술
가. 4차 산업혁명의 의의
나. 핵심 범용기술
(2) 4차 산업혁명과 산업 관점에서의 의미
가. 제조업 차원의 의미
나. 기업 차원의 의미
다. 4차 산업혁명의 확산조건
2) 한국 제조업의 4차 산업혁명 대응 현황과 평가
(1) 4차 산업혁명 핵심기술의 활용 수준
(2) 4차 산업혁명 주요 핵심기술이 가치사슬에 미치는 영향
(3) 생산제품에 미치는 영향
(4) 제조·공정에 미치는 영향
(5) 4차 산업혁명에 대한 국내 산업의 대응 수준
3) 주요 이슈 및 정책적 시사점
(1) 경쟁원천의 변화
(2) 비즈니스 방식의 변화
(3) 산업구조의 변화
(4) 기술적 가능성과 현실화의 시차
(5) 정책적 시사점
2. 제4차 산업혁명과 스마트 제조업 플랫폼 기술전략
1) 제4차 산업혁명과 제조 엔지니어링소프트웨어 활용 현황
(1) 제조 패러다임의 변화
가. 제품 패러다임의 변화와 파급효과
나. 컴퓨터를 활용한 생산방식의 보편화
다. 가치사슬의 정교화와 가치곡선
⒜ 제품설계에서의 가치창출
⒝ 공정설계에서의 가치창출
(2) 국내 제조엔지니어링의 현황과 한계
가. 중소기업 위주의 국내 제조엔지니어링 서비스
나. 2006년을 기점으로 활발해진 제조엔지니어링 업체의 설립
다. 매출규모와 영업이익 규모의 지속적 증가
라. 제조엔지니어링에 대한 인식은 여전히 미흡
(3) 정책과제
2) 제조업의 기술 활용 플랫폼 전략
(1) 21세기 부의 원천 플랫폼(Platform)
(2) 플랫폼과 플랫폼사업
(3) 원천기술 보유사의 플랫폼사업 유형
(4) 제조업 플랫폼 사례 : 자동차산업, 철강산업
(5) 원천기술 보유사의 플랫폼사업 성공전략
3. 스마트 제조업 발전 방안과 연구 현황
1) 스마트 제조업 경쟁력 분석
2) 스마트 제조 산업별 현황 분석
(1) 센싱 및 계측장비 제조업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
마. 산업 동향
바. 산업 경쟁력
(2) 통신 및 제어장비 제조업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
라. 산업 동향
마. 산업 경쟁력
(3) 스마트 운송장비 제조업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
마. 산업 동향
바. 산업 경쟁력
사. 소결
(4) 산업용 로봇 및 기기 제조업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
마. 산업 동향
바. 산업 경쟁력
(5) 지능형 작업 보조기기 제조업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
마. 산업 동향
바. 산업 경쟁력
(6) 공정 소프트웨어 개발 및 공급업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
마. 산업 동향
바. 산업 경쟁력
(7) 지능형 정보서비스 공급업
가. 산업 개요
나. 관련 예시
다. 시장 동향
라. 수요 동향
마. 산업 동향
바. 산업 경쟁력
사. 소결
3) 스마트 제조 산업 발전 방안
(1) 산업 발전방향 관련 기존 문헌 연구
가. 기존 문헌 조사
나. 문헌 주제별 동향 분석
(2) 발전 방안 도출 과정
(3) 거시 산업 환경 분석
(4) 거시 산업 환경 변화에 따른 제조업의 영향
(5) 스마트 제조 산업 발전 지원 전략
(6) 세부 관점별 스마트 제조 산업 발전 방안
(7) 스마트 제조 산업 발전 지원 전략과 발전 방안 연계 관계
(8) 스마트제조 10대 기술 관점별 발전 방안
4. 제4차 산업혁명과 스마트팩토리 혁신 현황
1) 제4차 산업혁명 시대 도래
(1) 제4차 산업혁명은 진정한 스마트시대의 도래를 의미
(2) 제4차 산업혁명인 스마트시대 도래로 스마트팩토리 성장세 가속화
가. 제4차 산업혁명의 기술 집합체 스마트팩토리
나. 스마트팩토리 각국 정부가 중점적으로 추진 중
다. 스마트팩토리 시장 성장하에서 수혜 기업에 주목해야 할 듯
2) 제조업 혁신과 스마트팩토리 현황
(1) 주요 현황
(2) 인공지능을 통한 돌파구
가. 설비 예방정비
나. 공정 간 연계제어
다. 전문가 공정제어
마. 로봇 자동화
(3) 스마트팩토리 도입 시 주요 이슈
가. 스마트팩토리, 산업별 어떤 차이가 있나?
나. Connected Factory, 얼마나 연결할 것인가?
다. 운영모듈(MRP/MES/SCM), 조업 데이터와 연계 필요한가?
3) 플랫폼으로 진화하는 스마트팩토리
(1) 플랫폼 중심으로 변모하는 스마트팩토리
(2) 글로벌 투자전략: 플랫폼 & 로봇 업체 주목
가. 2017년부터 스마트팩토리 산업 대표 업체 실적 개선 예상
나. 산업 IoT 플랫폼 선도 업체 Siemens와 GE, 산업용 로봇의 강자 Kuka와 Fanuc
다. 산업용 로봇의 강자 Kuka와 Fanuc
(3) 플랫폼으로 진화하는 스마트팩토리
가. 플랫폼으로 진화 중
나. 지멘스와 GE의 플랫폼 전략
⒜ 지멘스: 마인드스피어
⒝ GE: 프레딕스와 디지털 트윈
5. 제4차 산업혁명시대의 스마트팩토리 정책 수립과 방향
1) 제4차 산업혁명시대의 주요국 정책 현황
(1) 우리나라의 제4차 산업혁명 정책 수립 방향
가. 제4차 산업혁명 정책 목표
⒜ 연구 배경
⒝ 연구 방법
나. 우리나라의 제4차 산업혁명 정책 수립 방향
(2) 미국·독일·일본의 제4차 산업혁명 정책 현황
가. 미국, 독일, 일본의 제4차 산업혁명 관련 정책 동향
⒜ 미국 : 첨단 제조방식(Advanced Manufacturing; AM) 정책
⒝ 독일
⒞ 일본 :「일본재흥전략 (현재 미래투자전략)」과 「신산업 구조 비전」
나. 미국·독일·일본의 제4차 산업혁명 관련 정책 비교
2) 국내외 스마트팩토리 정책 현황
(1) 한국 스마트팩토리 정책동향
가. 정부의 스마트팩토리 정책과 진단
나. 스마트 공장의 보급 및 확산 전략
다. 스마트 공장 정책의 진단
라. 스마트팩토리, 디지털화 등 신성장 산업과의 융합 지원
(2) 국외 스마트팩토리 정책동향
가. 독일
나. 미국
다. 일본
라. 중국
제2장 스마트팩토리 시장 분석과 핵심기반 기술/정책/지원방안 현황
1. 스마트팩토리 산업 이슈 및 전망
1) 스마트팩토리 산업 개요
(1) 개화기를 맞이한 스마트팩토리
(2) 스마트팩토리 개요와 필요성
가. 스마트팩토리의 개요: 기존 자동화 공정 + ICT 기술
나. 스마트팩토리의 키워드: 센싱, 네트워킹, 실시간, 효율성 향상
다. 위기를 기회로 만드는 스마트 팩토리
라. 스마트 팩토리의 필요성 확대
(3) 스마트팩토리 구성 요소와 운영
가. 스마트팩토리가 구현 가능하도록 하는 요소 기술
나. 어플리케이션
다. 플랫폼
라. 디바이스
마. 어플리케이션-플랫폼-디바이스의 스마트팩토리 운영 흐름
2) 스마트팩토리 산업이슈 현황
(1) 산업이슈
가. 스마트팩토리의 필수 기술인 센서 시장 주목
나. 산업인터넷(IoT)은 제조 혁신의 핵심으로 부상
다. 제조업의 서비스화(개방형 제조서비스) 확산
(2) 핵심 플레이어 동향
가. 해외 업체 현황
나. 국내 업체 현황
3) 스마트팩토리 시장동향과 전망
(1) 해외 시장동향 분석
가. PLC 및 PAC
나. 산업용 이더넷
다. 산업용 무선 통신
(2) 국내 시장동향 분석
(3) 중소기업 시장대응전략
가. 중소기업 전략제품
⒜ 중소기업 기술수요
⒝ 중소기업 전략제품
나. 중소기업 시장대응전략
(4) 중소기업 스마트팩토리 추진전략
가. 수요산업 대상 제언
나. 공급산업 대상 제언
2. 국내외 스마트팩토리 산업과 정책 현황
1) 주요국 스마트팩토리 추진동향 및 구축사례
(1) 해외 스마트팩토리 공급/수요 현황
가. 스마트팩토리 공급기업 현황
⒜ (독일) Industry 4.0 & SmartFactoryKL
⒝ (독일) Learning Factory
⒞ (독일) Fraunhofer MOEZ
⒟ (일본) 미쓰비시
나. 스마트팩토리 수요기업 스마트化 현황
⒜ RioTinto
⒝ GE
⒞ ZARA
(2) 한국형 스마트팩토리 추진전략 및 구축사례
가. 공급산업 육성전략 및 사례
나. 수요산업 육성전략 및 사례
2) 미국/독일/일본의 스마트팩토리 산업 전략
(1) 국가간 스마트팩토리 경쟁 본격화
(2) 3국 3색의 스마트 팩토리 전략
가. 국가별 제조업 특성과 강점 역량
나. 추진 주체
다. 표준화 전략
라. 전략 방향
마. 인간에 대한 관점
(3) 독일 : 21세기형 생산체제 구축
가. 컨베이어 벨트의 제거
나. 장비, 공장, 기업간 연결
다. 가상과 현실의 결합
라. 인간과 기계의 협업
마. 다품종 소량 생산 체제의 추구
(4) 미국 : 새로운 사업모델 창출 추구
가. 당장 확보 가능한 사업상 효익을 추구
나. 새로운 사업모델 창출에 초점
다. 플랫폼 선점을 중시
라. 적극적인 외부 연계
(5) 일본 : ‘제3의 길’ 모색
가. 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)의 강조
나. 개별 기업들의 각개 약진
다. 부품, 소재 기업들의 신시장 기회 모색
(6) 스마트팩토리 전망
가. 스마트팩토리 확산 촉진 요인
나. 스마트팩토리 확산 지연 요인
다. 산업별 전개 전망
3. 스마트팩토리 혁신기술 분석과 현황
1) 스마트팩토리 혁신기술별 기술 분석
(1) 기술의 발전 과정과 개발 동향
가. 기술의 발전 과정
나. 기술 개발 동향
(2) 기술확산점의 도달 시기와 단계별 발전 전망
가. 기술확산점
나. 기술확산점 도달 이후의 단계별 발전 전망
(3) 미래사회 변화 전망
(4) 기술확산 실현을 위한 과제
2) 스마트팩토리 기술동향과 이슈
3) 스마트팩토리 표준화 동향과 분석
(1) 해외 표준동향 분석
가. 국제표준화 기구 동향
나. 공정 모델
다. 산업 데이터
라. 스마트 커넥티비티
⒜ 스마트 공장 모델
⒝ 스마트 공장 구축
마. 보안
(2) 국내 표준동향 분석
가. 국가 및 단체표준화 대응 동향
⒜ 국가기술표준원
⒝ TTA PG 609 (CPS)
나. 국내 대응 동향
⒜ 스마트 제조표준기술연구회
⒝ IEC TC 65 전문위원회
⒞ ISO TC 184 전문위원회
다. 국내 대응 주요 이슈
⒜ 스마트공장 표준화 로드맵
⒝ 스마트공장 표준화 프레임워크
⒞ 스마트공장 표준기반 R&D 로드맵
⒟ 스마트공장 표준화 포럼 구성 운영
제3장 산업용 사물인터넷(IIoT) 산업기술과 주요 플랫폼 현황
1. 사물인터넷(IoT) 산업 기술 현황
1) 사물인터넷을 활용한 제조업의 스마트화
(1) 사물인터넷에 대한 지속적인 관심 증가
(2) 사물인터넷이 어떻게 제조업에 가치를 더해주는가?
(3) 사물인터넷의 스마트 제조업 적용 사례
(4) 국내의 사물인터넷 제조업 적용 현황
2) 지능형 사물인터넷(IoT) 구현을 위한 기술 현황
(1) 지능형 IoT 기술 동향 및 수준
(2) 지능형 클라우드 플랫폼의 활용
(3) 지능형 IoT 서비스 클라우드 플랫폼의 활용
(4) 지능화 엔진의 사물 탑재
(5) 지능형 사물 플랫폼 및 인지 도구의 활용
3) IoT 기반 개방형 제조 서비스 플랫폼
(1) 동향
(2) 개방형 제조 서비스
가. 플랫폼 요구사항
나. 플랫폼 특징
(3) FaaS 플랫폼 구조
가. FaaS 클라우드 계층(FaaS Cloud Layer : CL)
나. FaaS 제조운영 계층(FaaS Manufacturing Operation Layer : MOL)
다. FaaS 실행제어 계층(FaaS Execution and Control Layer : ECL)
(4) FaaS 시스템 기술 개발과 연구개발
가. FaaS 시스템 기술 개발
나. 관련 연구
2. 산업용 사물인터넷(IIoT) 기술과 플랫폼 동향
1) 산업용 사물인터넷(IIoT) 시장과 기술
(1) 산업용 IoT란 무엇인가
(2) 산업용 IoT 현황
(3) 선도업체의 산업용 IoT 전략
가. 제너럴 일렉트릭(GE)
나. 인텔(Intel)
다. 시스코(Cisco)
라. 선두 업체 산업용 IoT 전략의 한계
(4) 산업용 IoT를 위한 빅데이터 플랫폼 Splunk
가. Splunk의 탄생
나. 간단한 아키텍처 및 뛰어난 확장성
다. 수집 가능한 데이터의 다양성 및 빠른 인덱싱
라. 자체 검색 언어 사용
마. 활발한 앱 생태계
바. 산업용 IoT 분야에서 Splunk의 역할
2) 산업용 IoT 플랫폼 동향과 클라우드의 활용
(1) 인더스트리얼 IoT(IIoT) 플랫폼의 동향
(2) 클라우드 IIoT 플랫폼 적용 시의 장점
(3) 글로벌 IIoT 구현 사례
(4) 한국형 IIoT 생태계의 이해관계자들을 위한 제언
3) 산업용 IoT에 이용하기 위한 무선 메쉬 네트워크 프로토콜의 선택
(1) 동향
(2) 무선 센서 네트워크의 당면 과제
가. 단일 채널 WSN과 채널 민첩성(Single Channel WSNs and Channel Agility)
나. 네트워크 전체 슬립 전환에 의한 듀티 사이클링
(3) 시간 동기화 채널 호핑 메쉬 네트워크
가. 저전력 패킷 교환(Low-Power Packet Exchange)
나. 고가용성 듀티 사이클링(High Availability Duty Cycling)
(4) 산업용 IoT로 다양한 애플리케이션 가능
제 2편 스마트제조/팩토리 하드웨어 혁신전략
제 1장 3D프린팅 제조 혁신산업과 기술개발 분석
1. 3D프린팅 제조 산업과 기술 분석
1) 3D프린팅 제조 산업 영향과 시사점
(1) 제4차 산업혁명 전개과정에서 3D프린팅산업의 구조변화와 주요 동인
(2) 가치사슬에 미치는 영향과 수준
(3) 생산제품 구조에 미치는 영향
가. 새로 부상하는 제품군과 원인
나. 기존 제품군의 고기능화
다. 시사점
(4) 생산공정의 변화
가. 공정의 변화 방향과 주요 주체
나. 변화의 특징과 전망
다. 시사점
(5) 평가
가. 향후 발전 방향
나. 선진국과의 비교
다. 주요 쟁점과 과제
2) 3D프린팅 산업현황 및 시장동향
(1) 3D프린팅 개요
(2) 3D프린팅 글로벌 시장규모
(3) 3D프린팅 세부 시장동향
가. 산업용 시장
나. 개인용 시장
다. 기술의 활용분야
(4) 국내 3D프린팅 산업현황
가. 국내 3D프린팅 주요 업체 현황
나. 국내 3D프린팅 분야별 매출 현황
다. 국내 3D프린팅 장비 판매 현황
라. 국내 3D프린터 유형별 매출액 현황
(5) 시사점
가. 선도국 대비 취약한 국내 기술역량
나. 기업 활용여건 미흡
다. 제도 기반 미비
라. 국내 3D프린팅 산업 경쟁력 제고를 위한 정책방향 제언
3) 3D 프린팅 혁신기술별 기술확산점 분석
(1) 기술의 발전 과정과 개발 동향
가. 기술의 발전 과정
나. 기술 개발 동향
(2) 기술확산점의 도달 시기와 단계별 발전 전망
가. 기술확산점
나. 기술확산점 도달 이후의 단계별 발전 전망
(3) 미래사회 변화 전망
(4) 기술 확산 실현을 위한 과제
2. 3D 프린팅 제조혁신 추진 동향
1) 제조혁신과 3D 프린팅
(1) 제조혁신의 대두
(2) 국내외 제조혁신 추진 동향
(3) 제조혁신과 3D 프린팅
2) 3D 프린팅과 소재산업 현황
(1) 3D 프린팅 기술 및 관련 소재
(2) 주요 기업 및 연구개발 동향
3) 3D 프린팅을 통한 제조혁신과 소재산업
(1) 주요 생태계 구조
가. 3D 프린팅 산업 특징과 가치사슬
나. 주요 이해관계자 특징
(2) 생태계 활성화 촉진 및 저해 요인
4) 3D 프린팅 정책과제 기술발전 방안
(1) 3D 프린팅 기반 제조혁신을 위한 정책과제
(2) 3D 프린팅 소재기술 발전 방안
제2장 산업용 로봇 제조 산업/기술과 표준 동향
1. 제조업 지능형 로봇의 최신 산업/기술 및 표준 동향
1) 지능형 로봇 활용 현황
(1) 전환점 맞이한 로봇 시장
가. 로봇시장, 향후 3년간 연평균 두 자릿수 성장할 전망
나. 4차 산업혁명 기술 확산으로 로봇시장이 새로운 전환점
(2) 생활 속으로 파고드는 지능형 로봇
가. 지능형 로봇 등장
나. 일상생활, 공항, 전시장 등 다양한 분야에서 지능형 로봇 활용 확산
(3) 지능형 로봇 관련 주요 이슈
가. 지능형 로봇의 사회적, 법률적 문제 발생
나. IT기업 및 국가차원에서 윤리적 문제에 대응
(4) 비즈니스 활용 기회
2) 지능형 로봇의 최신 산업 및 기술/표준 동향
(1) 지능형 로봇의 산업 현황
가. 산업 개념
나. 세계시장 동향 및 전망
다. 국내시장 동향 및 전망
라. 부문별 산업 현황
⒜ 제조업용 로봇
⒝ 서비스용 로봇
⒞ 로봇 부품 및 부분품
(2) 지능형 로봇의 기술 동향
가. 스마트공장 대응 제조용 로봇
나. 고령화 대응 헬스케어 로봇
다. 로봇 지능 기술
라. ICT 연계 로봇 기술
마. 초소형/저가 로봇 부품
(3) 지능형 로봇의 표준 동향
가. ISO 표준화 동향
⒜ ISO TC299 (Robotics)
⒝ ISO TC299 (Robotics) 분과별 활동 현황
⒞ ISO TC299 WG2 (Personal care robot safety)
⒟ ISO TC299 WG3 (Industrial safety)
⒠ ISO TC299 WG4 (Service robots)
⒡ ISO TC299 WG6 (Modularity for service robots)
나. IEC 표준화 동향
⒜ IEC TC59 (Performance of household and similar electrical appli ances)
⒝ IEC TC59 SC59F WG5(Surface cleaning robots) 활동 현황
⒞ ISO/IEC JWG 표준화 동향
⒟ ISO/IEC TC299 JWG(Medical Robots) 분과별 활동 현황
⒠ ISO TC299 JWG5/IEC TC62 SC62D JWG35(Medical Robots for Surgery)
⒡ ISO TC299 JWG5/IEC TC62 SC62D JWG36(Medical robots for rehabilitation)
다. IEEE 표준화 동향
⒜ IEEE-RAS(IEEE-Robotics and Automation Society)
⒝ IEEE-RAS(IEEE-Robotics and Automation Society) 분과별 활동 현황
⒞ IEEE-RAS ORA WG
⒟ 국가표준(KS) 표준화 현황
2. 산업용 로봇의 제조 산업/기술 현황
1) 4차 산업혁명시대의 한국 제조업 현황
(1) 제4차 산업혁명 전개과정에서 로봇산업의 구조변화와 주요 동인
(2) 가치사슬에 미치는 영향과 수준
(3) 생산제품 구조에 미치는 영향
가. 새로 부상하는 제품군과 원인
나. 기존 제품군의 고기능화
다. 시사점
(4) 생산공정의 변화
가. 공정의 변화 방향과 주요 주체
나. 변화의 특징과 전망
다. 시사점
(5) 평가
가. 향후 발전 방향
나. 선진국과의 비교
다. 주요 쟁점과 과제
2) 산업용 로봇의 국내외 시장 동향
(1) 제조로봇의 적용 분야
(2) 세계 시장 동향
(3) 국내 현황 및 경쟁력
가. 중국 제조로봇 시장의 한국기업의 경쟁력
3) 산업용 로봇의 관련 기술 동향
(1) 조립 공정 적용 로봇 기술
(2) 국내 연구동향
(3) 유형화/체계화 되지 않은 공정의 자동화 수요에 대응
가. 전기/전자 제조라인의 자동화 수요와 기술적 어려움
나. 인간-로봇 협력 생산을 통한 공정 유연성의 극대화
다. 로봇 수요기업의 협동로봇 수요
4) 산업용 로봇의 산업 진단 및 목표
(1) 국내 로봇 산업의 문제점 진단
가. 국내 제조로봇 기업의 기술적, 경제적 경쟁력이 매우 취약함
나. 현재 잠식된 전통적 제조로봇 시장에서 시장 주도권을 확보하는 것은 매우 어려움
(2) 도전 목표의 설정
제3장 센서 제조업 시장분석과 기술개발 현황
중략
