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인더스트리 4.0의 모든 것!

2015년에 독일 학자들을 중심으로 독일 제조업 변화의 정확한 내용을 제대로 소개해보자고 의기투합하며 시작된 인더스트리 4.0. 『4차 산업혁명과 제조업의 귀환』은 독일에서 추진되고 있는 인더스트리 4.0에 대해 보다 정확히 이해하고자 독일에서 공부했거나 독일계 제조업에서 근무한 경험이 있거나 독일 산업에 관심이 많은 전문가가 합류해 연구하고 토론하며 2년간 집필한 끝에 출간한 책이다.

인더스트리라는 용어부터 탄생 배경은 물론 현재 진행 중인 내용과 논의되고 있는 미래 청사진들까지 총망라하여 다루고 있다. 독일 현지의 방대한 자료들을 바탕으로 일목요연하면서 통찰력 있게 인더스트리 4.0 추진현황, 정의, 주요 특징, 구성 요소, 그리고 일반인들이 흔히 하는 대표적인 오해들을 짚어주고 진정한 의미를 알려준다. 인더스트리 4.0의 다양한 사례를 정리하고 스마트 서비스를 소개하며 제조업의 최근 국제 동향을 담았다. 이와 더불어 독일 제조업 최전선의 대표 기업들의 실제 현장 이야기를 생생하게 담아냈고, 4차 산업혁명 시기에 인사조직은 어떻게 해야 하는가에 대한 중요한 질문과 해법을 들려준다.

독일 전문가들이 들려주는 인더스트리 4.0과 4차 산업혁명에 대한 가장 진지한 탐구서이자 정전!

『4차 산업혁명과 제조업의 귀환』은 2015년에 독일 학자들을 중심으로 독일 제조업 변화의 정확한 내용을 제대로 소개해보자고 의기투합하며 시작됐다. 독일에서 전개되는 인더스트리 4.0 관련 내용이 우리나라에도 상당한 의미가 있다고 생각했으나 왜곡 보도되거나 잘못 이해되고 있는 경우가 많았기 때문이다. 그 후 독일에서 공부했거나 독일계 제조업에서 근무한 경험이 있거나 독일 산업에 관심이 많은 전문가가 합류해 연구하고 토론하며 2년간 집필한 끝에 출간됐다. 독일의 인더스트리 4.0은 민간이 주도하고 이후 정부에 이양했지만 기업과 전문가의 의견을 지속적으로 수용하는 플랫폼을 갖추고 있다. 우리나라도 4차 산업혁명 시대에 우리의 실정에 맞는 전략을 수립해야 한다. 이 책을 계기로 독일에서 추진되고 있는 인더스트리 4.0에 대해 보다 정확히 이해하고 국내 전문가들 사이에 폭넓은 협력이 이루어지길 기대해본다.

독일, 미국, 중국, 일본 등 세계 주요 국가들은 이미 수년 전부터 미래 산업에 대응하는 범국가적 프로젝트를 수립하고 있다!
4차 산업혁명은 우리나라에서도 이제 낯선 용어가 아니다. 지난 대선 과정에서 후보들은 앞다퉈 관련 공약을 내세우며 4차 산업혁명을 준비해야 한다고 호소했다. 문재인 대통령도 새 정부의 3대 우선 과제로 일자리와 저출산 문제와 함께 4차 산업혁명을 내세우고 관련 정책들을 수립하고 있다. 그럼 4차 산업혁명이 우리나라만의 핫 이슈일까? 그렇지 않다. 한국은 좀 늦은 감이 있다. 이미 수년 전부터 독일, 미국, 중국, 일본 등 세계 주요 국가들은 미래 산업에 대응하는 범국가적 프로젝트에 착수했기 때문이다. 국가별로 쓰는 용어는 다르지만 인공지능, 로봇, 빅데이터 등 신기술산업을 적극적으로 장려하고 기존 산업과 융복합화해 경제 산업의 패러다임을 바꾼다는 목표는 똑같다.
4차 산업혁명을 미국 등 북미권에선 ‘디지털 트랜스포메이션’이라는 용어로 쓴다. 디지털 기업으로의 변신, 즉 기업의 생산과 운영체계를 디지털화하고 클라우드, 빅데이터, AI 등 생산 패러다임을 바꾸겠다는 것이다. 신흥 경제 대국 중국도 ‘중국제조 2025’ 전략을 발표하고 첨단 기술 관련 분야를 선점해 제조업 선진국으로 도약하겠다는 목표를 제시했고 일본은 2015년 발표한 ‘로봇 신전략’에 이어 인공지능, 로봇, 빅데이터 등을 이용한 기술 혁신을 여러 분야에 도입해 경기를 살리겠다는 계획인 ‘소사이어티 5.0’을 최근 발표했다.
특히 독일은 전통적으로 강점을 가진 제조업을 기반으로 사물인터넷, 스마트공장 시스템 등을 도입해 완전 자동화와 생산체계의 혁신을 주도하는 ‘인더스트리 4.0’을 통해 4차 산업혁명 시대에 능동적으로 대응하고 있다. 독일에서 인더스트리 4.0은 2011년 1월에 공식적으로 발의되었다. 이후 10개월의 논의를 거쳐 2011년 11월에 독일의 첨단기술 전략인 하이테크전략 2020 실행계획의 일환으로 추진이 결정되었다. 2012년에는 추가로 스마트 서비스 벨트 프로그램을 추진하기로 결정했다. 이 프로그램 역시 하이테크전략에 수용되었다. 스마트 서비스 벨트에 대한 추진 제안은 2014년 3월에 초안이 작성되었고 2015년 3월에 최종본이 발간되었다. 인더스트리 4.0은 최근에 독일의 브로드 밴드 계획인 지능형 네트워크 계획을 포함한 디지털 어젠다 2014~2017 프로그램 안에 포함되어 함께 다루어지고 있다. 더불어 초기에 인더스트리 4.0과 함께 제조 분야에 집중했던 독일의 정보통신기술ICT 융합 정책은 사회 전 분야로 확대를 도모하고 있다.

인더스트리 4.0의 탄생 배경과 정의에서부터 스마트 제조, 아우토노믹 4.0, 스마트 팩토리, 스마트 서비스, 디지털 트랜스포메이션, 스마트 인사조직까지 총망라한다!
이 책은 인더스트리라는 용어부터 탄생 배경은 물론 현재 진행 중인 내용과 논의되고 있는 미래 청사진들까지 총망라해서 다루고 있다. 인더스트리 4.0에 대한 개괄적인 소개는 독일에서 경영학과 경영정보학을 공부한 김은 박사가 썼다. 이 책의 최초 제안자이기도 하다. 그는 독일 현지의 방대한 자료들을 바탕으로 일목요연하면서 통찰력 있게 인더스트리 4.0 추진현황, 정의, 주요 특징, 구성 요소, 그리고 일반인들이 흔히 하는 대표적인 오해들을 짚어주고 진정한 의미를 알려준다. 인더스트리 4.0을 이해하는 길의 초석이 된다.
조호정 삼성경제연구소 수석연구원과 포스코경영연구소의 김영훈 박사는 독일에서 인더스트리 4.0이 논의되기 시작한 초기에 그 내용을 국내에 소개한 장본인들이다. 특히 조호정 연구원은 독일에서 추진된 스마트 서비스 벨트 추진현황에 대해서도 국내에 최초로 소개한 바 있다. 이 책에서는 스마트 서비스를 소개하는 역할을 맡았다. 김영훈 박사는 인더스트리 4.0의 다양한 사례를 정리해서 소개했다. 카이스트 한순흥 교수가 제조업의 최근 국제 동향을 담당했다.
더욱이 이 책에는 독일 제조업 최전선의 대표 기업들의 실제 현장 이야기가 생생하게 담겨 있다. 엑센츄어의 한국 파트너 메타넷글로벌의 이태진 전무는 인더스트리 4.0 구현방안에 대한 가이드를 제공하고 있다. SAP의 정대영 박사는 SAP와 제조업 혁신 최전선 기업들의 디지털 트랜스포메이션을 담당했다. 보쉬의 하희탁 이사는 보쉬의 인더스트리 4.0 추진현황을 담당했다. 스마트 팩토리는 ㈜세메스의 현용탁 박사가 담당했다. 또한 이 책에서는 인더스트리 4.0의 레퍼런스 모델과 보안에 대해서도 다루고 있다. 인더스트리 4.0의 생태계 조성을 하는 데 중요한 레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0에 대한 소개는 IBM 근무 당시 레퍼런스 모델 개발 경험이 있는 ㈜용컨설팅의 김미정 대표가 담당했다. 4차 산업혁명에서 그 중요성이 커지고 있는 정보보호와 보안은 연세대 김범수 교수와 상명대 이애리 교수가 담당했다.
이 책의 마지막에는 4차 산업혁명 시기에 인사조직은 어떻게 해야 하는가에 대한 중요한 질문과 해법을 담고 있다. 우리 삶 전체를 근본적으로 바꿀 혁명에 대해 아는 것은 중요하다. 하지만 그보다 훨씬 더 중요한 것은 인간의 ‘실존’이고 그렇기에 인간이 중심이 돼야 한다. 블록체인OS의 최동석 박사가 인간에 부합하는 스마트 인사조직을 썼다. 스마트 인사조직에서는 인더스트리 4.0이 인간이 주체가 돼 시작됐고 그러기에 인간에 부합하는 인간을 중심에 둔 혁명이어야 한다고 주장한다. 인간을 위한 직무설계와 학습을 장려하는 조직설계가 소개된다.

[책 속으로 추가]
인더스트리 4.0 개념하에서는 4차 산업혁명을 가능하게 하는 핵심기술이 사이버물리시스템CPS이라는 점을 명확하게 하고 있다. 그리고 사이버물리시스템이 제조산업에 구현된 결과물이 바로 ‘스마트 팩토리’이다. 이 개념에 따르면 ‘보다 지능적인 공장’과 같은 모호한 설명을 벗어나 훨씬 더 명료한 정의가 가능해진다. 사이버물리시스템이 없는 공장은 스마트 팩토리라고 할 수 없다. 그리고 스마트 팩토리가 없다면 인더스트리 4.0이 아니다. 두 가지가 빠진 ‘보다 지능적인 공장’은 3차 산업혁명 시대의 연장선상의 어디쯤 놓여 있을 가능성이 많다. 따라서 스마트 팩토리에 대해 이해하기 위해서는 먼저 사이버물리시스템에 대해 살펴보고 이해할 필요가 있다.
-234~235쪽

독일의 스마트 서비스 벨트 2025는 인더스트리 4.0의 스마트 팩토리의 실현과 함께 개인 맞춤형 제품의 생산을 위해 전체 가치사슬의 스마트화를 추진하는 것이다. 스마트 팩토리는 각 생산 공정과 생산 요소들의 네트워크화와 동시에 사이버물리시스템으로 자동 제어됨으로써 생산을 최적화한다. 이를 위해서는 축적된 빅데이터의 정제를 통해 얻어진 스마트 데이터를 적재적소에 제공할 수 있는 스마트 서비스의 역할이 중요하다. 따라서 향후에는 제조와 서비스로 양분됐던 비즈니스 모델도 상품 개발에서 생산, 판매 등에 이르는 전체 밸류 체인에서 스마트 서비스를 활용해 제조+서비스 일체형으로 변화되고 최종 소비자를 대상으로 하는 스마트 서비스 모델들도 등장할 것이다
-289~290쪽

인더스트리 4.0에서의 보안은 ‘물리적 영역과 디지털 영역 간의 커뮤니케이션과 각 프로세스를 포괄하는 보안’이어야 한다. 한쪽 영역에서 격리된 방식으로만 구현되는 보안은 생산성 및 효율성을 저해할 수 있다. 또한 보안 관리는 내부적으로나 외부적으로 다차원적인 분석과 관리가 이루어져야 한다. 인더스트리 4.0에서는 모든 영역에서 엔드 투 엔드의 지속적인 위험 및 보안 관리가 필수적이다. 다양한 참여자가 연계된 가치 네트워크 구조에서는 한 회사가 홀로 보안을 관리할 수 없다. 가치 네트워크상 다수 인터페이스가 공격 지점으로 사용될 수 있다. 또 고객 참여와 공급 업체와의 긴밀한 관계 때문에 고객 및 공급 업체의 보안 관리 또한 회사의 정보보호 수준에 영향을 미칠 수 있다. 결과적으로 인더스트리 4.0에서 정보보호 및 보안은 보안담당자뿐 아니라 생태계의 모든 참여자가 함께 공감하고 적극적으로 참여해 책임져야 할 업무이다.
-316쪽

우리나라에서 4차 산업혁명을 제조공정의 자동화 수준을 고도화하는 것으로 이해하는 사람들이 있다. 이는 독일에서 추진하고 있는 인더스트리 4.0을 오해한 것이다. 인더스트리 4.0의 기본 아이디어와 철학은 기존의 중앙 집중화된 제조과정을 분권화decentralization시키는 것이다. 개별 부품들이 마치 살아 있는 유기체처럼 움직이도록 사이버물리시스템을 내재화embedded시켜 부품과 부품, 부품과 기계 설비들이 상호작용함으로써 스스로 완성품이 되도록 한다. 1차적인 목표는 스마트 팩토리를 실현하는 것이지만 장기적으로는 공장과 공장, 공장과 물류, 물류와 소비자 간의 연결망도 사이버물리시스템으로 전환시킴으로써 사이버물리시스템을 기반으로 하는 사회를 구축할 수 있을 것이다. 이렇게 되기까지는 상당히 많은 시간이 필요하리라 생각되지만 기술 발전 속도를 고려할 때 상상하는 것보다 훨씬 더 이른 시일 내 실현될 수도 있다.
-409~410쪽

기술이 인간의 삶에 복무하도록 하려면 우리 사회는 기술의 적절한 활용을 위한 사회적 합의와 함께 인간 존재와 인간다움을 위한 교육의 개념과 목적이 무엇인지 명확히 정의돼야 한다. 이런 사상과 철학의 확고한 기초를 마련해야 한다. 우리가 앞으로 추진해야 하는 모든 방법론과 수단과 도구는 그런 철학적 굳건함에 뿌리를 내릴 수 있어야 한다. 이런 관점에서 4차 산업혁명은 기존의 3차 산업혁명까지의 변화와는 완전히 다른 새로운 변화, 즉 우리가 지금까지 적용했던 정신적인 모형mental model과 사회 시스템 모형social system model의 근본적인 재검토를 요구하고 있다.
-421쪽

서문

1부 4차 산업혁명의 기원과 미래 시나리오

1장 인더스트리 4.0 탄생과 의의

1. 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리에 대한 오해
오해 1: 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리는 생산성 및 자원 효율성 향상을 위한 도구이다?
오해 2: 스마트 팩토리는 인력 절감만을 목표로 한 자동화의 확대다?
오해 3: 스마트 팩토리는 보다 스마트한 팩토리이다?
오해 4: 스마트 팩토리는 현재 몇만 개씩 대대적으로 구축할 수 있다?
오해 5: 인더스트리 4.0 구현 및 스마트 팩토리 구축은 개별 기업의 전략이다?
오해 6: 스마트 팩토리는 기능 측면의 IT 전략 혹은 생산 전략이다?
오해 7: 스마트 팩토리는 모든 국가, 모든 산업, 모든 기업에 구현되어야 한다?
요약: 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리에 대한 오해를 풀자

2. 왜 독일에서 인더스트리 4.0이 시작됐는가
인더스트리 4.0의 추진 연혁
인더스트리 4.0 관련 정부 R&D 지원 프로그램
인더스트리 4.0에 영향을 미친 요인들 간의 상관관계
인더스트리 4.0의 의미 및 정의

3. 인더스트리 4.0의 주요 특징 및 구성요소
인더스트리 4.0의 주요 특징 1: 대상 제품
인더스트리 4.0의 주요 특징 2: 새로운 유형의 제조 인프라
인더스트리 4.0의 주요 특징 요약
인더스트리 4.0의 주요 구성요소

4. 인더스트리 4.0은 생태계 전략이다
인더스트리 4.0의 양면전략
스마트 팩토리 수요기업 관점의 인더스트리 4.0 구현방안
네트워크 효과 기반의 생태계 전략 구현방안
기업 전략 관점에서 본 인더스트리 4.0의 의미

2장 미래에 먼저 도착한 기업들

1. 제조업 혁신의 최전선
자동화 공장의 미래
제품의 디지털화를 통해 미래를 찾다
빅데이터 및 디지털 기술을 통한 생산성 개선
비즈니스 모델의 혁신: 맞춤 제품, 맞춤 서비스
비즈니스 모델의 혁신: 플랫폼 비즈니스

2. 디자인 씽킹으로 혁신한다
디지털 트랜스포메이션 방법론
디지털 비즈니스 프레임워크

3. 서로 연결하고 협력해 완성한다
인더스트리 4.0은 먼 미래가 아닌 현재 진행형인 실행의 문제
보쉬의 양면전략: 선도적 공급자이자 선도적 사용자
인더스트리 4.0 선두주자로서 보쉬의 성과
독일 홈부르크 공장
독일 블라이햐흐 공장
제품 및 서비스 포트폴리오
인더스트리 4.0은 커넥티드 인더스트리이다

2부 4차 산업혁명 시대의 디지털 트랜스포메이션

3장 디지털 경제에서 비즈니스의 미래

1. 어떻게 큰 변화의 파도를 탈 것인가
디지털 기술이 게임의 룰을 바꾸었다
세상을 바꾸는 메가트렌드를 읽어라

2. 디지털 세상에서 제조업의 국제 동향
왜 제조업이 중요한가
일본의 모노즈쿠리
독일의 인더스트리 4.0
EU의 주요 국가
미국의 리쇼어링
중국제조 2025
한국에 대한 시사점

4장 스마트 제조

1. 아우토노믹 4.0 사업
코코스
컬트랩3D
이노사이퍼
인벤트에어리
에프티에프
오파크
르앱
스마트 페이스
스마트 사이트
스피드 팩토리
앱시스트
인사
마누서브
모션이에이피
제미니
아우토노믹 4.0의 시사점

2. 산업용 사물인터넷과 제조업의 변화
장비
노동력
자재와 공급망
비즈니스 프로세스
플랫폼
시설 및 환경
스마트 생산의 가속을 위한 핵심 요소
기회의 포착

5장 스마트 팩토리

1. 제조업은 왜 혁명할 수밖에 없었는가
제조업의 새로운 도전
스마트 팩토리의 기술적 배경들

2. 사이버물리제조시스템이란 무엇인가
사이버물리시스템의 정의와 구성
사이버물리시스템의 적용과 영향
사이버물리제조시스템

3. 스마트 팩토리란 무엇인가
스마트 팩토리의 구성요소들과 범위
스마트 팩토리의 요소기술
스마트 팩토리의 주요 특징

4. 스마트 팩토리가 바꿀 미래

6장 스마트 서비스

1. 스마트 서비스로 연결되는 세상

2. 스마트 서비스란 무엇인가

3. ‘스마트 서비스 벨트 2025’ 전략
스마트 서비스 벨트 2025의 핵심: 디지털 플랫폼
스마트 서비스의 유형

4. 스마트 서비스는 데이터가 핵심이다

5. 스마트 서비스의 특징과 기대 효과
스마트 서비스의 특징
스마트 서비스의 기대 효과
스마트 서비스 확산을 위한 과제

3부 4차 산업혁명 시대의 정보보호와 표준

7장 정보보호

1. 인더스트리 4.0 구현을 위한 정보보호 및 보안의 중요성
인더스트리 4.0 환경에서 예상되는 정보보호 이슈
인더스트리 4.0을 이끄는 정보통신기술 요소와 정보보호 이슈

2. 사물인터넷과 정보보호
사물인터넷 활용 스마트 서비스
사물인터넷상에서의 정보보호 이슈
사물인터넷 환경에서 미래 정보보호 추진 과제

3. 빅데이터 분석과 정보보호
빅데이터 분석의 활용 확대
빅데이터 분석 시대의 정보보호 이슈
빅데이터 시대의 개인정보 비식별화

4. 인공지능과 정보보호
기회 측면: 인공지능 활용을 통한 정보보호 강화
위협 측면: 인공지능 기술 발전에 의한 보안 위협 증가

8장 표준과 기술적 프레임워크

1. 레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0의 관점 및 구조적 특징
레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0의 요구사항
레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0의 구조 및 특징
레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0의 기술적 배경

2. 인더스트리 4.0 컴포넌트
사물에서 지능화된 ‘자산’으로
라이프사이클 데이터 관리
인더스트리 4.0 컴포넌트와 정보통신기술 시스템
제조 작업단위의 세분화 및 커넥티드 월드
가치창출 흐름
인더스트리 4.0 컴포넌트의 구현 모습

3. 레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0과 산업인터넷 레퍼런스 아키텍처의 협업
산업인터넷 레퍼런스 아키텍처의 뷰포인트
레퍼런스 아키텍처 모델 인더스트리 4.0과 산업인터넷 레퍼런스 아키텍처의 디지털 연계
아키텍처 프레임워크 간 협업의 미래

4부 4차 산업혁명 시대의 인간에 부합하는 스마트 인사조직

9장 인간이 혁명의 주체이다

1. 인간이 혁명한다
보편적 질문
변화를 위한 기본모형

2. 인더스트리 4.0에 의한 4차 산업혁명
산업혁명은 엄청난 생산성 향상을 가져왔다
4차 산업혁명의 본질
독일 제조업의 특징은 무엇인가
독일 제조업 특징의 역사적 배경
독일의 공동결정과 합의정신이 낳은 플랫폼

10장 인간을 위한 맞춤형 직무설계

1. 인간을 위한 직무설계
1단계 노동생활의 인간화 추진
2단계 디지털화된 산업시대의 노동과 직무설계
3단계 인더스트리 4.0을 위한 교육훈련

2. 학습을 장려하는 조직설계
‘어떻게 생산할 것인가’에서 ‘무엇을 생산할 것인가’로
‘중앙집권화’에서 ‘분권화’로
합의를 이끌어내는 리더십으로

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