[첨단 헬로티]
디지털화는 기존 공장 자동화를 새로운 차원으로 인도하며 공장 라이프사이클의 모든 단계에서 부가가치 창출을 위한 길을 열어준다. 이러한 디지털화는 테스트를 거쳐 쉽게 제어할 수 있는 기술을 더욱 쉽고 다양한 활용이 가능하게 한다. 훼스토 모션 터미널은 디지털화를 통해 기존의 자동화 기술을 어떻게 혁신할 수 있는지를 보여주는 좋은 예라 할 수 있다.
그림 1. 클라우드 솔루션은 모듈 제조업체 및 사용자에게 장점을 제공
개별 모듈의 장점
현재 디지털화 및 인더스트리4.0의 일환으로 치열한 토론의 대상인 생산 세계의 변화는 우리 일상생활에서 이미 눈에 띄게 나타난다. 소비재 부문의 고객 맞춤형 제품은 더 이상 특별한 일이 아니며, 최종 소비자까지 적절한 물류 체인을 통해 네트워크 생산이 손쉽게 가능하다는 것이 이미 증명되었다.
제조업에서는 자동화 피라미드의 모든 레벨, 즉 센서에서부터 동작/모니터링, 유지 보수, 서비스 및 자산 관리를 위한 시스템에 상당한 변화가 예상된다. NAMUR와 독일 전기 전자 제조업체 협회는 더욱 유연한 생산 공장을 설계하기 위한 초기 방법을 개발하기 위해 긴밀한 협력의 태스크 포스를 구성했다.
이를 통해, 사용자와 생산자의 적극적인 참여에 따른 시장 주도적 사용자 요구 사항을 구현하게 될 것으로 기대하고 있다. 그 목표로는 개별 모듈을 활용하여 생산 중에 자체적으로 제어하는 공장을 만드는데 활용하는 한편, 모듈의 조작과 시각화에 대한 모든 정보를 엔지니어링 프로세스의 높은 레벨의 시스템에 제공하는 데 있다. 이에 대한 장점은 다음과 같다.
· 엔지니어링 복잡도 감소
· 규모의 경제 측면에서 표준화로 인해 모듈에 대한 투자비용 절감
· 모듈 교체 방식을 통해 변경되는 생산 요구 사항 반영에 폭넓은 유연성 제공
이러한 유형의 공장을 운영하면 새로운 비즈니스 모델의 문을 열 수 있다. 예를 들어, 모듈 제조업체는 최신 IT 기술 및 클라우드 솔루션을 사용하여 플랜트의 유지보수, 서비스 및 모니터링이 가능하며, 이를 통해 생산자에게 필요한 데이터를 제공할 수 있게 된다.
클라우드 애플리케이션에 데이터 분석을 위한 IoT 게이트웨이
훼스토는 IoT 컴포넌트 및 대시 보드를 위한 첫 번째 턴키 솔루션을 2017년 하노버 산업 박람회에서 선보였다. CPXIoT 게이트웨이는 훼스토 모션 터미널, 에너지 모니터링 모듈 MSE6-E2M, 분산 컨트롤러 및 리모트 I/O 또는 핸들링 시스템과 같은 현장 레벨의 컴포넌트와 모듈을 OPC UA를 통해 훼스토 클라우드에 연결한다.
그림 2. IoT 게이트웨이는 OPC UA를 통해 필드 레벨의 구성 요소와
모듈을 훼스토 클라우드에 연결한다.
클라우드를 사용하면 프로세스 및 모듈의 분산형 자동화 시스템에서 제공하는 진단 데이터 측면에서 데이터를 준비하고 모니터링 할 수 있게 된다. 생산 트렌드를 분석하거나 이전 생산 데이터와 비교하기 위해 데이터를 활용할 수 있다.
생산 트렌드에서 벗어난 이상현상이 발견된 경우 조기 경고 시스템 및 자동 알림 기능을 통해 오작동으로 인한 모듈 작동 중단을 방지하고 계획된 유지 관리 주기를 예약할 수 있다. 이렇게 하면 가동 중지 시간을 최소화하고 생산 능력을 높일 수 있게 된다.
IoT 게이트웨이는 클라우드 인터페이스를 컨트롤러에 연결하고 관련 정보가 적시에 올바른 형식으로 전달되도록 하며, 고객 맞춤 설정 옵션을 사용하여 각 훼스토 컴포넌트에 대해 미리 구성된 대시 보드(그림 3)로 가시화할 수 있다.
그림 3. IoT 게이트웨이는 각 훼스터 구성 요소에 대해
미리 구성된 대시 보드를 제공한다.
대시 보드는 웹 브라우저에서 볼 수 있으며 다이어그램과 신호 표시 등을 보여준다. 사용자 인터페이스 구성 요소, 에너지 모니터링 다이어그램, 예방 유지 보수 및 프로세스 성능 수치 및 전반적인 장비 효율성 향상과 같은 특정 위젯을 통해 사용자는 명확하게 데이터를 확인할 수 있게 된다. 상태 모니터링 솔루션은 오류 진단 및 오류 식별을 개선하고 에너지 소비에 대한 투명성을 생성하며 그래프 형식으로 명확한 정보를 제공하고 기록 데이터를 사용할 수 있도록 한다.
이러한 툴의 제공을 통해 모듈 제조업체는 전 세계 모듈의 상태를 쉽게 모니터링 할 수 있게 된다. 또한, 데이터를 활용하여 모듈 또는 다양한 주변 온도와 같은 다양한 조건에서 생산 행위를 향상시키고 최적화할 수 있다.
훼스토 모션 터미널, 공압 자동화의 새로운 정의
또한, 디지털화는 테스트를 거쳐 쉽게 제어할 수 있는 기술을 더욱 쉽고 다양한 활용이 가능하게 하며, 훼스토 모션 터미널은 디지털화를 통해 기존의 자동화 기술을 혁신할 수 있는 방법의 한 예이다.
훼스토 모션 터미널에는 하드웨어와 이를 구동하는 기능이 완전히 분리되어 있다. 이러한 플랫폼과 기능의 분리는 생산 공장의 라이프사이클 전체에서 자동화 분야에 광범위한 이점을 제공한다.
그림 4. 훼스토 모션 터미널. 모션 앱을 통해 동일한
하드웨어에서 다른 기능을 제공한다.
스마트 폰과 마찬가지로 모션 앱을 설치하여 동일한 하드웨어 플랫폼에서 개별 기능을 구현할 수 있다. 이는 하드웨어 계획이 실제 자동화 작업과 완전히 별개임을 의미한다. 하나의 하드웨어 플랫폼에서 모든 기능을 구현할 수 있으므로 예비 부품의 재고도 크게 줄일 수 있으며, 이는 여러 가지 경제적 이익을 제공한다.
· 향상된 에너지 효율
· 엔지니어링, 운영 및 유지 보수의 복잡성 감소
· 시장 출시 시간 단축
· 유지 보수 비용 절감
· 플랜트 가동 중 자체 적응 기능
또한, 훼스토 모션 터미널은 다음과 같은 이점도 제공한다.
· 설비 제조사와 엔드 유저의 지적 재산권 보호
· 플랜트 조작 방지
· 컨디셔닝 모니터링
· 프로세스 투명성
하드웨어 표준화로 인한 이점을 제공하는 것처럼 작동 중에도 명확한 장점을 얻을 수 있다.
· 에너지 효율 : 훼스토 모션 터미널을 사용하면 프로세스 밸브를 열고 닫을 때 서로 다른 압력 레벨을 사용하여 에너지 효율을 확보할 수 있다. 두 작업 중 하나의 스트로크에 상대적으로 크게 낮은 힘 또는 토크가 필요한 경우 압축 공기 소비를 크게 줄일 수 있다. 또한, 진단 기능은 자유로운 파라미터 설정이 가능한 스위칭 조작 후에 활성화되게 된다. 이 기능은 드라이브별 기준으로 발생할 수 있는 누기를 감지하고 누기의 심각성에 따라 유지 보수가 필요하거나 플랜트의 섹션을 종료하는 알람을 보내기 때문에 광대한 네트워크에서 누기 검출로 인한 시간 낭비를 피할 수 있다.
· 자가 최적화 : 공장에 필요한 생산 관련 변경 사항 및 훼스토 모션 터미널의 개별 파라미터에 대한 변경 사항은 통합 인터페이스를 통해 손쉽게 정보를 확인할 수 있다.
파라미터는 상위 관리 시스템을 통해 변경하고 통신 인터페이스를 통해 현장의 훼스토 모션 터미널에 업로드할 수도 있다. 지멘스와 로크웰 시스템에 이를 적용한 사례는 지난 2017년 하노버 산업 박람회에서 발표되었다.
훼스토 모션 터미널은 커미셔닝 중에 프로세스 밸브의 필요한 개폐 시간을 자율적으로 조정할 수 있으며, 파라미터 설정이 완료되면, 작업 중에 에어 유량 제어가 자동으로 조정되어 설정된 시간에 작업을 완료하게 된다. 설정된 시간에 제대로 도달하는지 확인하기 위해 가동 중에 모니터링을 하며, 마찰력의 증가와 같은 외부 영향으로 인해 시간의 변화가 발생하는 경우에도 사전에 설정한 시간 값이 자동으로 유지되도록 조정된다. 이는 현장에서 직접 운영 및 유지보수 직원의 개입 없이도 자동 및 분산적으로 수행된다.
디지털화, 부가 가치를 얻을 수 있는 잠재 기회
앞서 소개한 내용은 기존 자동화 기술의 디지털화가 프로세스 공장 자동화의 새로운 차원으로 인도하며 공장 라이프사이클의 모든 단계에서 부가가치 창출을 위한 길을 열어줄 수 있음을 보여준다. 장점으로는 작동 시 향상된 에너지 효율, 엔지니어링 및 운영비용 감소, 현장에서의 하드웨어 표준화 및 자가 적응 기능에 이르기까지 다양하다.
애플리케이션을 통해 기능을 실현하면 생산 유연성이 향상되며, 클라우드 기반 솔루션을 사용하여 진단 메시지를 통합하면 설비제조사가 자사 설비들에 대해 전 세계적으로 모니터링 할 수 있고, 이후 개발에 필요한 중요한 정보를 얻을 수 있게 된다.
에카드 루스 공학 박사, 훼스토 AG & Co. KG, Esslingen
