이 책은 산업공학을 다룬 이론서이다. 첨단 산업의 핵심 스마트제조 기술시장 현황 및 개발전략에 대해 기초적이고 전반적인 내용을 학습할 수 있도록 구성하였다.
목차
Ⅰ. 스마트제조 기술 시장과 동향 25 1. 스마트제조 25 1-1. 스마트제조 현황 25 1) 정의 및 필요성 25 2) 범위 29 1-2. 스마트제조시장 동향 분석 32 1) 주요국 정책 32 2) 시장 동향 40 3) 주요기업 동향 41 4) 기술개발 동향 54 2. 세계 스마트제조 정책 세부 분석 66 2-1. 일본 66 2-2. 중국 76 2-3. 독일 85 2-4. 미국 94 Ⅱ. 스마트제조 기술 현황 분석 107 1. 산업용 지능형 센서 107 1-1. 산업용 지능형 센서 분석 107 1) 정의 및 필요성 107 2) 범위 110 3) 외부환경분석 114 4) 시장환경분석 122 1-2. 기술개발 현황 123 1) 기술개발 이슈 123 2) 기업 동향 131 3) 주요 기술개발 로드맵 136 1-3. 특허 동향 138 2. 인간-기계 협업 140 2-1. 인간-기계 협업 분석 140 1) 정의 및 필요성 140 2) 범위 143 3) 외부환경분석 145 4) 시장환경분석 148 2-2. 기술개발 현황 150 1) 기술개발 이슈 150 2) 기업 동향 155 3) 주요 기술개발 로드맵 159 2-3. 특허 동향 162 3. 지능형 공정 제어 솔루션 분석 164 3-1. 지능형 공정 제어 솔루션 분석 164 1) 정의 및 필요성 164 2) 범위 167 3) 외부환경분석 168 4) 시장환경분석 172 3-2. 기술개발 현황 175 1) 기술개발 이슈 175 2) 기업 동향 181 3) 주요 기술개발 로드맵 186 3-3. 특허 동향 188 4. 스마트제조용 디지털 트윈 190 4-1. 스마트제조용 디지털 트윈 분석 190 1) 정의 및 필요성 190 2) 범위 194 3) 외부환경분석 196 4) 시장환경분석 204 4-2. 기술개발 현황 206 1) 기술개발 이슈 206 2) 기업 동향 213 3) 주요 기술개발 로드맵 220 4-3. 특허 동향 222 5. 스마트 비전 검사 시스템 224 5-1. 스마트 비전 검사 시스템 분석 224 1) 정의 및 필요성 224 2) 범위 226 3) 외부환경분석 228 4) 시장환경분석 232 5-2. 기술개발 현황 233 1) 기술개발 이슈 233 2) 기업 동향 237 3) 주요 기술개발 로드맵 245 5-3. 특허 동향 247 6. 스마트 물류 시스템 249 6-1. 스마트 물류 시스템 분석 249 1) 정의 및 필요성 249 2) 범위 251 3) 외부환경분석 253 4) 시장환경분석 257 6-2. 기술개발 현황 259 1) 기술개발 이슈 259 2) 기업 동향 262 3) 주요 기술개발 로드맵 269 6-3. 특허 동향 271 7. 스마트 설비 관리 시스템 273 7-1. Boron-SiC Edge Ring 분석 273 1) 정의 및 필요성 273 2) 범위 275 3) 외부환경분석 277 4) 시장환경분석 282 7-2. 기술개발 현황 284 1) 기술개발 이슈 284 2) 기업 동향 290 3) 주요 기술개발 로드맵 295 7-3. 특허 동향 297 8. 지능형 애플리케이션 299 8-1. 지능형 애플리케이션 분석 299 1) 정의 및 필요성 299 2) 범위 301 3) 외부환경분석 303 4) 시장환경분석 309 8-2. 기술개발 현황 310 1) 기술개발 이슈 310 2) 기업 동향 316 3) 주요 기술개발 로드맵 325 8-3. 특허 동향 328 9. 스마트제조용 엣지 컴퓨팅 330 9-1. 스마트제조용 엣지 컴퓨팅 분석 330 1) 정의 및 필요성 330 2) 범위 333 3) 외부환경분석 336 4) 시장환경분석 341 9-2. 기술개발 현황 344 1) 기술개발 이슈 344 2) 기업 동향 352 3) 주요 기술개발 로드맵 362 9-3. 특허 동향 364 Ⅲ. 스마트제조 기술의 활용 369 1. 스마트제조 사업 신규지원 대상 369 1-1. 2023년 369 1-2. 2022년 382
Ⅰ. 스마트제조 기술시장과 동향 표목차 25 〈표1-1〉 스마트공장의 제조 단계별 모습 27 〈표1-2〉 스마트공장과 공장자동화 27 〈표1-3〉 스마트제조 분야 가치사슬 29 〈표1-4〉 스마트공장 수준 총괄도 31 〈표1-5〉 주요국 스마트제조 정책 현황 및 특징 32 〈표1-6〉 세계 스마트제조 시장규모 및 전망 40 〈표1-7〉 국내 스마트제조 시장규모 및 전망 40 〈표1-8〉 국가별 스마트제조 시장 규모 및 예상 성장률 66 〈표1-9〉 주요국의 산업용 로봇의 연간 설치 규모 및 제조 산업의 로봇 밀도 66 〈표1-10〉 AI 적용으로 인한 주요국의 노동 생산성 향상 예상 비율 (2035년 전망치) 67 〈표1-11〉 주요국의 스마트제조 기술 수준 및 기술격차 비교 67 〈표1-12〉 주요국 WEF 미래 생산능력 평가 68 〈표1-13〉 일본의 스마트 제조 관련 주요 정책 및 정부 활동 69 〈표1-14〉 일본의 스마트 제조 관련 주요 정책 및 정부 활동 타임라인 71 〈표1-15〉 스마트제조 관련 국가성장전략 요약 72 〈표1-16〉 최근의 일본 주요 스마트제조 관련 정책 및 정부 활동 73 〈표1-17〉 2020년 일본 디지털 전환(DX) 제조업 관련 주요 사업 75 〈표1-18〉 주요국의 국내총생산 및 1인당 국내 총샌산 비교 76 〈표1-19〉 주요국 제조업 GDP 비중 및 코로나19 위기 전후 성장률과 수출증가율 변화 정도 76 〈표1-20〉 주요국의 연도별 제조업 경쟁력(CIP 지수) 순위 비교 77 〈표1-21〉 글로벌 제조강국 발전지수 상대지수 78 〈표1-22〉 주요국의 자동화 준비 지수 순위 및 점수 78 〈표1-23〉 주요국의 스마트제조 기술 수준 및 기술격차 비교 79 〈표1-24〉 주요국 WEF 미래 생산능력 평가 80 〈표1-25〉 중국의 주요 스마트제조 관련 산업 육성 정책 및 실행 계획 81 〈표1-26〉 중국의 스마트제조 관련 주요 정책 및 정부 활동 타임라인 83 〈표1-27〉 최근의 중국 주요 스마트제조 관련 산업 육성 정책 및 실행계획 84 〈표1-28〉 국가별 스마트제조 시장 규모 및 예상 성장률 85 〈표1-29〉 주요국의 산업용 로봇의 연간 설치 규모 및 제조 산업의 로봇 밀도 85 〈표1-30〉 AI 적용으로 인한 주요국의 노동 생산성 향상 예상 비율(2035년 전망치) 85 〈표1-31〉 주요국의 스마트제조 기술수준 및 기술격차 비교 87 〈표1-32〉 주요국 WEF 미래 생산능력 평가 90 〈표1-33〉 독일의 스마트제조 관련 주요 정책 및 정부 활동 타임라인 90 〈표1-34〉 국가별 스마트제조 시장 규모 및 예상 성장률 94 〈표1-35〉 AI 적용으로 인한 주요국의 노동생산성 향상 예상비율(2035년 전망치) 95 〈표1-36〉 주요국의 스마트제조 기술수준 및 기술격차 비교 95 〈표1-37〉 주요국 WEF 미래 생산능력 평가 96 〈표1-38〉 미국-독일-일본의 스마트공장 전략 비교 98 〈표1-39〉 미국의 스마트제조 관련 주요 정책 및 정부 활동 타임라인 98 〈표1-40〉 미국 기업의 스마트공장 활용사례 101 Ⅱ. 스마트제조 기술 현황 분석 107 〈표2-1〉 산업용 지능형 센서 품목 산업구조 111 〈표2-2〉 용도별 분류 112 〈표2-3〉 검출 대상별 센서의 종류 112 〈표2-4〉 센서의 분류 113 〈표2-5〉 초정밀 지능형 온도 센서의 특징 117 〈표2-6〉 나노 바이오 분야에서의 초정밀 지능형 센서 적용 118 〈표2-7〉 국방기술 분야에서의 초정밀 지능형 센서 적용 118 〈표2-8〉 센서 사업 세계 시장 규모 및 전망 122 〈표2-9〉 센서 산업 국내시장 규모 및 전망 122 〈표2-10〉 센서의 진화과정 및 세대별 정의 124 〈표2-11〉 8대 스마트 센서 분야별 국내 기술 개발 동향 130 〈표2-12〉 제품별 주요 기업 135 〈표2-13〉 산업용 지능형 센서 기술개발 로드맵 136 〈표2-14〉 산업용 지능형 센서 분야 핵심기술 136 〈표2-15〉 산업용 지능형 센서 핵심기술 연구목표 137 〈표2-16〉 스마트제조용 인간-기계 협업패키지 품목 산업구조 143 〈표2-17〉 용도별 분류 143 〈표2-18〉 인간-기계 협업 핵심기술별 정의 144 〈표2-19〉 과업 특화형 AR/VR 디스플레이 도구 분야의 세부 기술범위 144 〈표2-20〉 AR-VR 세계 시장규모 및 전망 148 〈표2-21〉 AR-VR 국내 시장규모 및 전망 149 〈표2-22〉 스마트제조 인간-기계 협업패키지 기술개발 로드맵 159 〈표2-23〉 스마트제조 인간-기계 협업패키지 분야 핵심기술 160 〈표2-24〉 스마트제조 인간-기계 협업패키지 핵심요소기술 연구목표 161 〈표2-25〉 지능형 공정 제어 솔루션 품목 산업구조 167 〈표2-26〉 지능형 공정제어를 위한 구성요소 167 〈표2-27〉 지능형 공정제어 관련 세계시장 규모 및 전망 173 〈표2-28〉 지능형 공정제어 관련 국내 시장 규모 및 전망 174 〈표2-29〉 지능형 공정 제어 솔루션 기술개발 로드맵 186 〈표2-30〉 지능형 공정 제어 솔루션 핵심기술 186 〈표2-31〉 지능형 공정 제어 솔루션 핵심요소기술 연구목표 187 〈표2-32〉 스마트제조용 디지털 트윈 품목 산업구조 194 〈표2-33〉 디지털 트윈 도입에 따른 2025년 경제적 부가가치 추정 196 〈표2-34〉 디지털 트윈의 사업 가치 197 〈표2-35〉 디지털 트윈 세계 시장 규모 및 전망 204 〈표2-36〉 국내 디지털 트윈 시장규모 및 전망 205 〈표2-37〉 기술별 분류 206 〈표2-38〉 CDBB의 Digital Framework Task Group (DFTG) 활동 211 〈표2-39〉 버추얼 싱가포르의 4가지 주요기능 212 〈표2-40〉 스마트제조용 디지털 트윈 기술개발 로드맵 220 〈표2-41〉 스마트제조용 디지털 트윈 핵심기술 220 〈표2-42〉 스마트제조용 디지털 트윈 핵심요소기술 연구목표 221 〈표2-43〉 스마트 비전 검사 시스템 품목 산업구조 226 〈표2-44〉 용도별 분류 227 〈표2-45〉 세계 머신비전 시스템의 시장규모 및 전망 232 〈표2-46〉 국내 머신비전 검사 시스템의 시장규모 및 전망 232 〈표2-47〉 스마트 비전 검사 시스템 기술개발 로드맵 245 〈표2-48〉 스마트 비전 검사 시스템 분야 핵심기술 245 〈표2-49〉 스마트 비전 검사 시스템 핵심요소기술 연구목표 246 〈표2-50〉 스마트물류시스템 품목 산업구조 251 〈표2-51〉 용도별 분류 252 〈표2-52〉 기술분류 관점 범위 252 〈표2-53〉 물류성과지수 상위 10대 국가 추이 253 〈표2-54〉 세계 물류 시장 규모 및 전망 257 〈표2-55〉 스마트 물류창고 세계 시장규모 및 전망 257 〈표2-56〉 국내 제조업 내 물류 시장규모 및 전망 257 〈표2-57〉 국내 제조업 지능형 물류 시스템 시장규모 및 전망 258 〈표2-58〉 인공지능 기술을 활용한 스마트 유통·물류 서비스 260 〈표2-59〉 IT 기술을 활용한 물류시스템 261 〈표2-60〉 스마트물류시스템 기술개발 로드맵 269 〈표2-61〉 스마트물류시스템 핵심기술 269 〈표2-62〉 스마트물류시스템 핵심기술 연구목표 270 〈표2-63〉 스마트 설비 관리시스템 품목 산업구조 275 〈표2-64〉 용도별 분류 276 〈표2-65〉 EAM 세계 시장규모 및 전망 282 〈표2-66〉 EAM 국내 시장규모 및 전망 283 〈표2-67〉 스마트 설비 관리시스템 기술 개요 284 〈표2-68〉 스마트 설비 관리시스템 기술개발 로드맵 295 〈표2-69〉 스마트 설비 관리시스템 핵심기술 295 〈표2-70〉 스마트 설비 관리시스템 핵심요소기술 연구목표 296 〈표2-71〉 지능형 애플리케이션 품목 산업구조 301 〈표2-72〉 용도별 분류 302 〈표2-73〉 제조용 지능형 애플리케이션 세계 시장 규모 및 전망 309 〈표2-74〉 제조용 애플리케이션 국내 시장 규모 및 전망 309 〈표2-75〉 산업용 IoT 플랫폼 ThingSPIN의 기능 324 〈표2-76〉 지능형 애플리케이션 기술개발 로드맵 325 〈표2-77〉 지능형 애플리케이션 핵심기술 326 〈표2-78〉 지능형 애플리케이션 핵심요소기술 연구목표 327 〈표2-79〉 클라우드 컴퓨팅과 엣지 컴퓨팅의 비교 332 〈표2-80〉 스마트제조용 엣지 컴퓨팅 품목 산업구조 334 〈표2-81〉 용도별 분류 335 〈표2-82〉 엣지 컴퓨팅 분야 세계 시장규모 및 전망 341 〈표2-83〉 산업용 제어 관련 세계시장 규모 및 전망 342 〈표2-84〉 엣지 컴퓨팅 분야 국내 시장규모 및 전망 342 〈표2-85〉 산업용 제어 관련 국내시장 규모 및 전망 343 〈표2-86〉 기술별 분류 347 〈표2-87〉 스마트제조용 엣지 컴퓨팅 기술개발 로드맵 362 〈표2-88〉 스마트제조용 엣지 컴퓨팅 362 〈표2-89〉 스마트제조용 엣지 컴퓨팅 핵심기술 연구목표 363 Ⅲ. 스마트제조 기술의 활용 369 〈표3-1〉 스마트공장 서비스별 기술 요구사항(3GPP TR 22.804) 370 〈표3-2〉 제조 어플리케이션 세계시장 규모 및 전망 415 〈표3-3〉 스마트제조 어플리케이션 국내시장 규모 및 전망 415
그림목차
Ⅰ. 스마트제조 기술 시장과 동향 25 〈그림1-1〉 스마트제조의 개념도 25 〈그림1-2〉 스마트공장 개념도 26 〈그림1-3〉 스마트공장 적용 범위 30 〈그림1-4〉 스마트공장 구현 이미지 31 〈그림1-5〉 KAMP 개요도 35 〈그림1-6〉 지멘스 암베르크 공장의 디지털트윈 42 〈그림1-7〉 Mitsubishi Electric의 e-F@ctory 솔루션 46 〈그림1-8〉 삼성SDS의 첼로스퀘어 이미지 47 〈그림1-9〉 버넥트의 스마트제조 XR솔루션 49 〈그림1-10〉 아이티공간의 유예지 51 〈그림1-11〉 디지털 트윈 적용 이미지 55 〈그림1-12〉 일본의 미래 생산능력 평가 68 〈그림1-13〉 중국의 미래 생산능력 평가 80 〈그림1-14〉 독일 지역별 인더스트리 4.0 제조업 적용 현황 86 〈그림1-15〉 2010-2018년 국가별 3D 프린팅 특허 출원 88 〈그림1-16〉 독일의 미래 생산능력 평가 89 〈그림1-17〉 산업용 로봇 밀도 상위국가들 94 〈그림1-18〉 미국의 미래 생산능력 평가 96 Ⅱ. 스마트제조 기술 현황 분석 107 〈그림2-1〉 지능형 센서의 적용 분야와 기술 108 〈그림2-2〉 스마트제조 품목로드맵 내 산업용 지능형 센서 108 〈그림2-3〉 지능형 센서의 기술 동향 116 〈그림2-4〉 지능형 센서 역할 개념도 123 〈그림2-5〉 MEMS 기술 적용으로 인한 칩크기 소형화 및 접적화 기술 개발 127 〈그림2-6〉 MEMS 기술로 인한 칩크기 변화 127 〈그림2-7〉 Analog Device의 Chip 프로세서 132 〈그림2-8〉 스마트제조 품목로드맵 내 스마트제조 인간-기계 협업패키지 141 〈그림2-9〉 지능형 공정 제어의 개요 164 〈그림2-10〉 스마트제조 품목로드맵 내 지능형 공정제어 솔루션 165 〈그림2-11〉 제어 시스템의 구성 166 〈그림2-12〉 공정 제어를 넘어선 자율형 산업제어의 예시 170 〈그림2-13〉 스마트 설비제어 솔루션 구성도 177 〈그림2-14〉 지멘스의 SINAMICS Safety 181 〈그림2-15〉 디지털 트윈의 개념 191 〈그림2-16〉 디지털 트윈 기술 프로세스 191 〈그림2-17〉 스마트제조 품목로드맵 내 스마트제조용 디지털 트윈 192 〈그림2-18〉 글로벌 물류회사 DHL의 디지털 트윈 적용 사례 199 〈그림2-19〉 GE와 롤스로이스의 항공엔진 디지털 트윈 201 〈그림2-20〉 스마트 건축 디지털 트윈 예시 202 〈그림2-21〉 IBM의 디지털 트윈(좌), ANSYS의 디지털 트윈(우) 215 〈그림2-22〉 국내 기술이 적용된 버추얼터미널 디지털 트윈 사례 219 〈그림2-23〉 스마트제조 품목로드맵 내 스마트 비전 검사 시스템 224 〈그림2-24〉 1D 비전 시스템 233 〈그림2-25〉 스마트 비전 드라이브 과정 235 〈그림2-26〉 ifm의 머신비전 센서 239 〈그림2-27〉 스마트제조 품목로드맵 내 스마트물류시스템 249 〈그림2-28〉 온라인 쇼핑 비율과 시장규모 추이 255 〈그림2-29〉 Logistic Trend Rader 262 〈그림2-30〉 스마트제조 품목로드맵 내 스마트 설비 관리시스템 273 〈그림2-31〉 설비 예지보전 관리 시스템 CMS(Condition Monitoring Systemp) 278 〈그림2-32〉 스마트 설비 관리시스템 발전 방향 279 〈그림2-33〉 스마트팩토리 빅데이터 플랫폼 285 〈그림2-34〉 국내기업의 인공지능 기반 설비관리 시스템 아키텍쳐 286 〈그림2-35〉 GE의 Predix 개요도 290 〈그림2-36〉 포스코 스마트 설비 안전 관리 시스템 292 〈그림2-37〉 아이티공간의 유예지 294 〈그림2-38〉 스마트제조 품목로드맵 내 지능형 애플리케이션 300 〈그림2-39〉 중소기업용 스마트제조 솔루션 304 〈그림2-40〉 스마트제조 애플리케이션의 통합 314 〈그림2-41〉 Siemens의 스마트공장 단계별 서비스 316 〈그림2-42〉 LG CNS의 스마트공장 보안 솔루션 321 〈그림2-43〉 티라유텍의 스마트공장 개념도 322 〈그림2-44〉 GE의 Predix 개념도 353 〈그림2-45〉 Amazon의 edge-computing 개념도 354 〈그림2-46〉 MS의 Azure Architectures 356 〈그림2-47〉 마음AI 플랙폼 내 Edge Computing 영억 추가 359 Ⅲ. 스마트제조 기술의 활용 369 〈그림3-1〉 스마트공장용 5G 모듈·단말 검증환경 개념도 369 〈그림3-2〉 상황/목표 기반 다종 다수 장비·로봇 자율 협업 개념도 376 〈그림3-3〉 대규모 확장성 및 고신뢰 분산 시뮬레이션 지원 제조 디지털 트윈 기술 개념도 382 〈그림3-4〉 과제 개념도 403 〈그림3-5〉 생산플래닝 시간 개선 사례 428