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테크놀로지

IoT – 모바일 네트워크 사업자에게 다가온 막대한 기회

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연결은 모든 IoT 디바이스에서 가장 중요한 부분이다. IoT 디바이스에 연결 기능을 제공하는 유선 및 무선 옵션은 다양하다. 그 중에서도 셀룰러 기술은 적어도 연결 보장이 필요한 디바이스(예: 화재 센서)에 있어서는 실질적인 표준 선택안이 되는 데 필요한 모든 잠재력을 갖추고 있다. 이러한 연결 부문을 활용하려면 셀룰러 서비스 제공업체(MNO)가 몇 가지 문제를 해결해야 한다. 이 글에서는 MNO가 이를 사용하여 셀룰러 기술을 IoT 연결에 완벽한 솔루션으로 만들 수 있는 네트워크 내 서비스 제공 프레임워크의 몇 가지 개선 사항을 제안한다. 또한 제시된 개선안이 어떻게 MNO가 무선 네트워크를 더 뛰어난 방식으로 계획할 수 있도록 해주는지도 설명한다.

글.
라잔 스리바스타바(Rajan Srivastava), 컨버지 제품 리눅스 아키텍트 엔지니어, 프리스케일 반도체
매니시 굽타(Maneesh Gupta), 컨버지 제품 제품 소프트웨어 매니저, 프리스케일 반도체

 

도입

MNO는 네트워크 인프라에 투자하고 있지만 투자대비 ARPU(사용자당 평균 수익률)가 저조한 탓에 경영수지 개선의 압박에 시달리고 있다. IoT 디바이스의 수는 향후 4~6년 내에 수백억 개에 이르게 된다. 따라서 MNO가 IoT 시장을‘가입자 연결 구간(last mile)’솔루션으로 활용할 수 있게 된다면 박리다매를 통해 손쉽게 큰 수익을 얻게 될 것이다.

IoT 디바이스와 네트워크(인터넷 또는 인트라넷) 사이의 연결은 IoT의 핵심이다. 다른 모든 연결 기술과 마찬가지로, IoT 디바이스도 기반 연결 기술에서 일종의 QoS를 기대한다. 연결의 QoS 요건은 주로 IoT 디바이스의 유형에 따라 결정된다. 일부 IoT 사용 사례에서는 적절한 수준의 연결만 가능하면 문제가 없다. 예를 들어 냉장고 등의 가전기기와 사용자 사이의 연결을 보자. 둘 사이의 통신에 몇 초 정도 지연이 발생하더라도 냉장고는 이상 없이 작동한다. 이 문서에서는 이러한 유형의 IoT 디바이스(예: 냉장고)를 비응급 기기로 지칭한다. 응급 유형에 해당하는 IoT 사용 사례의 경우 연결 보장과 낮은 지연이 필요하다.

예를 들어 화재, 도난, 간병, 반사회적 행위, 홍수와 같은 자연 재해를 감지하기 위해 배치된 센서의 경우 통신이 100% 보장되어야 한다. 또한 그 외에도 정상적인 비즈니스 운영을 위해 연결 보장과 빠른 속도가 필요한 경우도 있다. 한 가지 흥미로운 예는 재고 관리다. 산소 실린더는 모든 병원에서 매우 중요한 자원이다. 실린더가 병원 네트워크에 ‘연결되어’있다면 응급 상황에서 창고 관리자가 모든 실린더를 조회하여 대형 병원 내부에서 실린더의 위치를 손쉽게 파악할 수 있다. 이 문서에서는 이러한 IoT 디바이스(예: 화재 센서, 산소 실린더)를 응급 기기로 지칭한다.

디바이스를 네트워크에 연결하는 데에는 수많은 옵션이 존재하며, 이 문서의 1부에서는 왜 셀룰러 기술이 IoT에 적합한 연결 옵션인지에 대해 집중적으로 논의한다. 2부에서는 MNO의 인프라에서 셀룰러 기술을 최적의 연결 솔루션으로 만들 수 있는 개선 영역이 어떤 부분인지 논의한다. 마지막으로 3부에서는 MNO가 이러한 IoT 사업 기회를 활용하지 않을 경우 어떤 위험에 직면하게 되는지 논의한다.

 

1부

1부에서는 응급 기기의 경우 왜 셀룰러 기술이 유일한 선택인지에 대해 논의한다. 유의미한 디바이스가 직접 또는 간접적으로 인터넷에 가장 많이 연결되는 디지털 홈의 경우를 살펴보자. 그림 1에 나온 디지털 홈의 경우 화재 및 도난 감지 센서가 있으며, 냉장고와 에어컨도 연결되어 있다. 그림 1에 나온 모든 가정용 디바이스는 다음중 한 가지 방법으로 인터넷에 연결할 수 있다.

•옵션 a: 각 디바이스를 다음 중 하나를 통해 IAD(인터넷 액세스 디바이스, 예: DSL 라우터)에 연결
① 유선 LAN(이더넷, HomePNA) 또는
② 무선 LAN(802.11a/b/g/n/ac, Bluetooth, ZigBee)
•옵션 b: 각 디바이스를 셀룰러 기술에 대한 직접 연결을 통해 인터넷에 연결(예: 기기에 직접 SIM 카드 기반의 MS를 삽입)
•옵션c: 응급 기기는 셀룰러 기술을 통해 연결하고 다른 디바이스는 IAD에 연결 이 문서에서는 옵션 b와 c를 집중적으로 검토한다.

그림 1. 옵션 a를 사용하는 디지털 홈을 보여준다.

옵션‘a’는 복잡하고 불완전한 솔루션이지만, 저렴한 가격 덕분에 IoT 기기를 인터넷에 연결하는 데 가장 널리 사용되는 방식이다. 이 방식이 복잡한 이유는 기기를 IAD에 연결하려면 고객이 IP 네트워킹의 기본 원리를 이해해야 하기 때문이다. 하지만 이 옵션의 가장 큰 문제는 인터넷에 대한 연결이 보장되지 않는다는 점이다. 즉, IAD에 장애가 발생하면 전체가 마비된다. 응급 상황에서 IAD와 ISP 사이의 인터넷 연결이 작동하지 않는다면 센서와 주택 소유자 사이의 통신이 불가능해진다.

옵션‘b’의 경우 모든 기기에 셀룰러 기술에 직접 연결할 수 있는 SIM 카드와 관련 회로가 있으며, 기기와 인터넷 사이의 연결이 보장된다. 옵션 b는 연결이 보장된다는 측면에서 옵션 a보다 훨씬 더 적합한 방식이다. 각각의 응급 기기마다 전용 SIM 카드 가입이 필요하다. MNO는 기기 SIM에 대해서도 동일한 유형의 요금제를 적용하므로 기기 SIM과 일반 SIM의 가입 형태를 구분하지 않는다. 높은 가입 비용에 기기의 수를 곱하게 되면 옵션‘b’의 경제성은 떨어지게 된다.

옵션‘c’는 응급 기기에 대해서는 SIM 기반의 연결을, 나머지 기기에 대해서는 LAN 기반의 연결을 적용함으로써 이러한 경제적 부담을 완화할 수 있다. 옵션 b와 c의 또 다른 중요한 문제는 SIM과 관련된 책임에 대한 우려이다.

ⓐ 악의적인 조직이 도난 SIM 카드를 악용할 경우 SIM 소유주가 법적 절차의 대상이 된다.
ⓑ 다른 사람이 도난된 SIM 카드를 사용하여 통신 서비스를 이용한다면 SIM 소유주가 금전적인 문제를 겪게 될 수 있다.

위와 같은 위험을 완화하려면 SIM 소유주는 SIM 카드를 분실한 사실을 알게 된 후 빠른 시간 안에 SIM 카드의 분실/도난을 경찰과 서비스 제공업체에 보고해야 한다. 이러한 책임 문제와 비용상의 이유로, 대부분의 사람들은 일반적으로 응급 기기에 대해서도 옵션 b와 c를 사용하지 않고 옵션 a를 사용하려는 경향이 있다.

이 문서가 권하는, MNO가 추구해야 할 기회가 바로 여기에 있다. 즉, 상기된 문제를 해결하고 응급 기기에 대해 소비자가 옵션 b와 c를 선택하도록 유도하는 것이다. 도난된 SIM 카드와 관련된 책임 문제가 해결된다면, 응급 기기 소비자는 셀룰러 이외의 다른 연결 기술을 선택할 이유가 없다. 동시에, 기기별 가입에 대한 반복 비용(높은 요금제로 인한)이 감소된다면 소비자는 모든 유형의 기기에 셀룰러 연결을 선호하게 될 것이다.

이 문서의 다음 부분에서는 MNO가 IoT 활용 사례에서 SIM 카드를 어떻게 실현 가능하게 만들 수 있는지 설명한다.

 

2부

앞서 설명한 것처럼, IoT 디바이스에서 SIM 카드 기반의 연결을 사용하는 데에는 몇 가지 단점이 있다. SIM 카드와 관련된 책임, SMS 전달 보장 불가, 높은 가입 요금으로 인한 높은 반복 비용 등이다. 2부에서는 이러한 문제를 상세히 논의하고 문제의 해결책을 제시한다.

SIM 카드와 관련된 책임

도난 SIM 카드는 소비자에게 금전적, 법적 문제를 일으킬 수 있다. MNO는 기기 SIM 카드와 관련된 책임을 완화(또는 제거)해야 한다. 기기 SIM 카드를 다른 서비스에 사용할 수 없다면(다른 기기에도 사용 불가), 도난 SIM 카드와 관련된 위험이 사라진다. 또한 기기 SIM 카드를 다른 목적이나 다른 기기에 사용할 수 없다면 아무도 SIM 카드를 훔치거나 악용하려고 시도하지 않을 것이다.

SIM 카드와 관련된 책임 완화

여기서 문제는 도난된 기기 SIM 카드를 다른 목적으로 사용할 수 없도록 하는 것이다. 물론 다른 기기에서도 사용할 수 없어야 한다. SIM 카드의 도난을 방지하는 한가지 좋은 방법은 해당 SIM 카드와 관련된 서비스를 매우 제한적으로, 원래 소비자에 한정되도록 맞춤 구성하는 것이다. 예를 들어, MNO는 다음과 같은 기능을 가진 SMS 서비스만을(음성 및 데이터 등 다른 서비스는 제외) 제공하는 SIM 카드를 개발할 수 있다.

•IoT 디바이스의 경우, MNO는 소비자에게 음성/데이터 통화에 사용되는 일반 SIM 카드 프로파일과 다른 ‘기기 SIM 카드’프로파일을 부여해야 한다. MNO는 또한 기기 SIM 카드의 가입 기간 동안 기기 SIM 카드에서 생성되는 SMSM 전달 대상의 전화번호를 기록해야 한다.
•위 SIM 카드는 SMS에만 사용할 수 있다. 이 SIM 카드를 사용하여 개시된 다른 서비스는 MNO 네트워크에서 수락되지 않아야 한다. 거의 모든 IoT 디바이스는 SMS 전용 서비스를 사용하여 작동 가능하다. 이는 도난 SIM 카드를 음성 및 데이터 서비스에 사용할 수 없으며, SMS 발송에만 사용할 수 있음을 의미한다. 하지만 SMS로도 일부 금전적, 법적문제가 일어날 수 있으며, 이러한 우려에 대한 해결책은 아래‘c’이다.
•기기의 번호에서 발송되는 모든 SMS는 MNO의 데이터베이스에 저장된 사전 등록(위 #a 참조) 대상 전화번호로만 전송되어야 한다. 이는 도난 SIM 카드를 소유한 사람이 SMS 전송을 시도하더라도 사전 등록된 대상 전화번호로만 SMS가 전송됨을 의미한다.

그림 2. 옵션 b를 사용하는 디지털 홈을 보여준다.

MNO가 관련 네트워크 노드의 소프트웨어를 보강하여 위에 설명한 것과 같은 SMS 서비스를 제공할 수 있다면, 소비자는 SIM 카드 악용의 우려 없이 IoT 디바이스에 SIM 카드 기반의 연결을 사용할 수 있을 것이다. 이러한 유형의 SIM 카드에는 주소록 및 애플리케이션용으로 대량의 SIM 카드상 메모리가 필요하지 않으므로 MNO는 기기 SIM 카드로 저가형 하드웨어를 선택할 수 있다.

기기에서 생성되는 SMS에 대한 QoS 요건

응급 기기에서 생성된 SMS의 전달은 다음 두 가지 기준을 따라야 한다. SMS 전달을 신뢰할 수 있어야 하고, 네트워크에서 SMS의 시간 내 전달을 보장해야 한다.

신뢰성 높은 SMS 전달

여기서 신뢰성이란 SMS가 최종 수신자에게 전달됨을 보장하는 것을 의미한다. 한 연구에 따르면 일반적인 상황에서 SMS의 5%가 전달 중에 소실된다. 새해 전야와 같은 기간에는 소실 비율이 훨씬 더 높아진다. 응급 기기의 경우 반드시 전달 성공률이 100%여야 하고, 이를 보장하려면 MNO가 인프라를 보강해야 한다. 이제 사람들이 IP 기반‘소셜 네트워킹’서비스를 더 많이 사용함에 따라 새해 전야와 같은 기간에도 심한 SMS 트래픽이 발생하지는 않는다. 그러한 상황이 되더라도 c에 제시된 해결책으로 신뢰성을 보장할 수 있다.

SMS의 시간 내 전달

SMS는 적절한 시간 내에 지정된 대상에게 전달되어야 한다. 신뢰성 보고서에 따르면 SMS의 90%가 5분 내에 전달된다. 이는 대부분의 응급 기기에서 용납할 수 없는 수준이다. 이는 최소한 응급 기기의 경우 MNO가 개선해야 할 또 다른 영역의 하나이다.

SMS의 분류: 우선 대 비우선

모바일 통신 사양에는 이미 SMS[8SMSsPecs]의 우선 순위별 처리에 대한 조항으로 우선 메시지와 비우선 메시지가 있다. 중요한 것은 SC(서비스 센터)가 응급 기기에서 발송한 SMS에‘우선’등급을 부여하는 것이다.

기존 표준에는 대상 MS가 부재 중일 경우 어떻게 전달을 시도할 것인가 하는 측면에서만 우선 순위가 지정되어 있다. 응급 기기에서 발송한 SMS를 우선 처리해야 하므로 응급 SMS의 전달이 응급이 아닌 SMS보다 빨라야 한다는 점이 중요하다. 우선 처리는 사업자 및 RAT를 포함하여 전체 네트워크의 몇몇 지점에서 수행되어야 한다.

•무선 리소스 할당: 응급 기기가 SMS 전송에 필요한 무선 리소스를 요청할 경우, 네트워크(예: MSC/NodeB/eNodeB)는 발송 MS의 SIM 등급을 확인해야 한다. 네트워크에서 발송 MS가 응급 기기임을 감지하면 해당 요청에 대한 무선 리소스 할당이 다른 요청보다 높은 우선 순위로 고려되어야 한다. 종단 MSC/NodeB/eNodeB에서도 동일한 종류의 우선 순위화된 리소스 할당이 바람직하다.
•중간 노드에서의 처리: SC, SMSC, HLR, VLR, 대상 MSC/NodeB/eNodeB는 우선 SMS를 다른 기능보다 높은 우선 순위로 처리해야 한다.

기기 SIM 서비스에 대한 요금 인하

기기 SIM으로 인해 발생하는 트래픽은 미미한 수준이므로 MNO는 최종 사용자가 감당할 수 있도록 해당 서비스에 대한 요금을 줄여야 한다. 또한 아래 3부에 설명하는 것과 같은 비용 절감 덕분에 MNO가 요금을 인하할 수 있게 된다.

 

3부

IoT 디바이스의 수는 기하급수적으로 증가하고 있다. MNO가 이 문서의 2부에 제시된 맞춤형 서비스를 제공하지 않더라도, 다수의 소비자는 IoT 디바이스에 SIM 카드 기반의 연결을 선택할 것이며, 특히 응급 기기의 경우 그러하다. 기기 SIM에서 비롯되는 이러한 가입은 어떤 결과, 즉 위험을 초래할까?

한 지역에서 매번‘M’개의 새로운 무선 가입이 발생할 때마다 MNO가 컴퓨터 노드, 무선 리소스, 지원/유지보수 인력 등의 추가 리소스를‘R’개 배치한다고 가정한다. 단순화를 위해 모든 M 가입자가‘R’리소스를 음성, SMS, 데이터에 사용하는 고정된 패턴을 가지고 있다고 가정한다. ‘M’개의 새로운 가입 대부분이 기기 SIM이라면 MNO가‘R’개의 리소스를 추가하고자 이행한 투자가 정당화될까? 답은 분명히‘그렇지 않다’이다. 기기 SIM은 음성 또는 데이터 서비스를 유발하지 않으며 SMS가 유일한 트래픽 유형이기 때문이다. SMS 생성량 또는 속도는 어떨 것인가?

ⓐ 응급 기기는 응급 상황이 발생했을 때만 SMS를 발송하며, 이는 최대한으로 봐도 일년에 두어 번 일어나거나 또는 일어나지 않을 수도 있다!
ⓑ 비응급 기기 또한 기기 유형에 따라 하루에 두어번 이상의 SMS를 발송/수신하지 않을 것이다.

이는 MNO가 기기 SIM에 대해 별도의 프로파일을 관리한다면 CAPEX(설비투자비용)를 추가하지 않고 가입을 늘릴 수 있음을 의미한다.

 

요약

IoT 디바이스의 배치 속도를 살펴보면 MNO에게 상당히 큰 사업 기회가 존재함을 분명히 알 수 있다. 책임, QoS, 경제성의 문제만 극복한다면 MNO가 IoT 비즈니스의 상당 부분을 획득할 수 있다. 네트워크 보강 기술(대부분 소프트웨어 업그레이드를 통해 적용)을 사용하여 MNO가 이 시장에 손쉽게 진출할 수 있음을 알아보았다. 또한 MNO가 IoT 분야의 이러한 요구에 대응하지 못한다면 불필요한 CAPEX 추가로 이어질 것이라는 점도 확인했다.

 

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스마트공장

정보 흐름 최적화를 통한 생산성 향상, Syngineer(신지니어)가 구현하는 완벽한 협업

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이제 전기 엔지니어들도 기구엔지니어링 CAD 에서 발생한 변경사항을 투명하게 이해할 수 있다.

4차산업혁명 시대에는 여러 엔지니어링 부문이 함께 성장하며 이루어나가야 한다. 그렇다면 현재 이들 간에 존재하는 장벽을 어떻게 극복해야 할까? Syngineer는 전기와 기구엔지니링 설계자들이 ‘서로 대화’를 할 수 있도록 해준다. 이 클라우드 기반의 툴은 기계 및 시스템 개발을 위한 부서간의 엔지니어링 협업을 최적화함과 동시에 좀 더 나은 커뮤니케이션 환경을 제공한다.

위에 제시한 전기설계의 예에서 볼 수 있듯이, Syngineer를 사용하면 프로젝트 진행 상태를 문서화할 수 있다. 모든 정보는 전기 엔지니어링과 기구 엔지니어링 팀 간에 양방향으로 주고받을 수 있다.

위에 제시한 전기설계의 예에서 볼 수 있듯이, Syngineer를 사용하면 프로젝트 진행 상태를 문서화할 수 있다. 모든 정보는 전기 엔지니어링과 기구 엔지니어링 팀 간에 양방향으로 주고받을 수 있다.

많은 설계 엔지니어들이 일상적으로 부딪히는 중요한 도전과제중의 하나는 정보를 획득하고 제공하는 것이다. EPLAN과 그 자회사인 CIDEON(씨데온)이 개발한 혁신적 클라우드 솔루션인 Syngineer는 이와 같은 걸림돌을 극복할 수 있도록 지원한다. 엔지니어링 분야에서의 협업, 특히 기구엔지니어링과 전기엔지니어링, PLC/소프트웨어 사이의 작업 조정을 간소화하고 그 속도를 높인다. Syngineer 시스템을 통해 다양한 엔지니어링 영역에서 서로 정보를 원활하게 교환하며 협업을 증진할 수 있다. 이렇게 함으로써 종종 엔지니어링 마지막 단계에서 수작업이 발생하여 상당한 비용을 초래하게 되는 상황도 훨씬 더 줄일 수 있다.

더 많은 투명성을 제공하는 단순한 시스템

Syngineer는 사용자들을 위한 프로젝트 기반 접근법을 취하고 있으며, 그 적용은 매우 간단하다. Syngineer의 선임 엔지니어링 컨설턴트인 맥스 뤼첼(Max Lützel)은 “Syngineer를 사용하면 MCAD 소프트웨어와 EPLAN Electric P8 간 연결을 손쉽고 빠르게 설정해 사용할 수 있다.”고 밝혔다. 예를들면 “간단한 오리엔테이션만으로도 설계 프로세스상에서 모터 변경이 발생하면, 해당 동료는 그 변경사항을 실시간으로 바로 알 수 있다.”는 것이다.

전기 엔지니어들은 기존의 익숙한 작업 환경에 내비게이터를 추가함으로써 Syngineer를 사용하게 된다. 이 내비게이터를 통해 전기 엔지니어는 타 부서의 기구 엔지니어링의 동료 엔지니어와 연결된다. 전기와 기구, 이 두 영역의 설계 부서가 엔지니어링 정보를 양방향으로 교환할 수 있다. 이와 같은 통합 덕분에 양쪽 엔지니어들 모두 각자에게 친숙한 시스템 내에서 편리하게 작업하면서도 채팅 기능 등을 통해 서로 최신 개발 상황을 조율할 수 있다. 이메일을 통한 변경 사항 통지도 가능하다. 이러한 설정은 알림 관리 시스템을 사용해 손쉽게 맞춤화할 수 있다.

개발 진척 상황을 한눈에 Syngineer에서는 작업 및 요청의 현재 처리 상태를 라벨링할 수 있다. 개발 프로세스 상의 변경 사항과 각각의 진척 상태는 모든 관련 직원이 확인할 수 있다. 나아가 본 시스템은 누가 어떤 변경을 처리했는지에 대한 정보도 제공한다. 그 결과 프로젝트 매니저는 중앙화된 위치에서 프로젝트 상황을 한눈에 볼 수 있고, 사후 고객 요건에 대한 개요를 파악할 수 있다. Syngineer 소프트웨어는 현재 독일어와 영어로 지원되며, 향후 제공 언어가 추가될 예정이다. 세계화 시대에 걸맞게 인터넷 브라우저, 스마트폰, 태블릿, 노트북 등 다양한 경로로 액세스가 가능하다.

이제 전기 엔지니어들도 기구엔지니어링 CAD 에서 발생한 변경사항을 투명하게 이해할 수 있다.

이제 전기 엔지니어들도 기구엔지니어링 CAD 에서 발생한 변경사항을 투명하게 이해할 수 있다.

확장 가능한 시스템

클라우드 기술 기반의 또 다른 중요한 실용적인 이점은 외부 파트너, 고객 및 공급업체도 개발 프로세스에 쉽게 통합될 수 있다는 것입니다. 아울러 클라우드 아키텍처는 유연한 사용자 확장성도 보장한다. 이로써 기업은 필요할 때면 언제든 사용자 수를 조정하며 생산, 커미셔닝, 유지보수 등의 부서에 추가적인 액세스를 제공할 수 있다.

Syngineer는 효율적인 정보 교환을 지원함으로써 시간 절약과 제품 품질 향상을 약속한다. Syngineer를 사용하여 센서/액츄에이터 목록을 자동 생성하면 잠재적인 절감 효과는 더욱 배가된다. 그 결과 기업은 문서화 품질을 높이는 것은 물론, 업무 시간을 30% 단축할 수 있다.

이플랜코리아 www.EPLAN.co.kr

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스마트공장

B&R ACOPOStrak, 휴먼-트랙 콜라보레이션 구축

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mapp Trak이 제공하는 안전 기능은 트랙 근처에서 사람이 실제로 작업하는 곳에만 적용된다.

생산 라인에 안전 펜스가 설치되어야 하는 시대는 끝났다. 앞으로 공장에서는 기계와 로봇, 그리고 사람이 함께 협력하여 일하게 될 것이다. 사람과 지능형 수송 시스템이 같은 레벨로 서로 협동하기 위해 ‘휴먼-트랙 콜라보레이션’이라는 개념을 최초로 도입한 제조업체가 바로 B&R이다.

사람은 수많은 생산 라인에서 핵심적인 역할을 한다. 심지어 인더스트리4.0 시대에도 조립과 테스트 작업은 매뉴얼로 하는 것이 가장 좋은 방법중의 하나이다. 사람의 지능으로 빠르게 배울 수 있고 거기에 고성능의 기계가 더해지면 복잡한 타스크도 쉽게 수행할 수 있다. “이것이 ‘휴먼-트랙 콜라보레이션’이 탄생한 배경입니다.” 라고 B&R 메카트로닉 기술 매니저인 Robert Kickinger씨는 말한다.

mapp Trak이 제공하는 안전 기능은 트랙 근처에서 사람이 실제로 작업하는 곳에만 적용된다.

mapp Trak이 제공하는 안전 기능은 트랙 근처에서 사람이 실제로 작업하는 곳에만 적용된다.

사람들이 기계와 협력하여 일할 때에는 안전이 최우선이다. 휴먼-로봇 콜라보레이션(HRC)에 대한 안전 표준과 권고사항이 확립되어 있지만, 휴먼-트랙 콜라보레이션(HTC)은 아직 확립된 사항이 없다. 이것이 놀랄 일은 아니다. 마찬가지로 Kickinger씨는 “우리는 이 분야에서 새로운 영역을 개척하고 있습니다.” 라고 말한다. B&R은 ACOPOStrak 시스템을 적용시킨 매뉴얼 작업 공간에서 안전을 보장하기 위한 방법으로 기술적 측면에서는 휴먼-로봇 콜라보레이션을 위해 정의된 한계치를 사용하고 관련 분야의 C 표준을 적용한다.

5가지 통합된 안전 기능
ACOPOStrak은 휴먼-트랙 콜라보레이션에 있어서 Safe Torque Off (STO), Safely Limited Speed (SLS), Safely Limited Force (SLF), Safe Direction (SDI), Safe Maximum Speed (SMS), 이렇게 5가지 핵심 안전 기능을 갖추고 있다. 최대 안전 응답 시간은 6밀리초로 매우 빠르다. 이 기능들로 ACOPOStrak 셔틀은 사람이 작업하는 공간을 지나갈 때에는 속도와 힘을 제한하고 계속해서 트랙의 나머지 부분을 통과할 때에는 완벽한 성능으로 주행한다.

mapp Trak이 제공하는 안전 기능은 트랙 근처에서 사람이 실제로 작업하는 곳에만 적용된다.

mapp Trak이 제공하는 안전 기능은 트랙 근처에서 사람이 실제로 작업하는 곳에만 적용된다.

B&R 솔루션의 차별화는 좀 더 디테일한 면에서 나타난다. 이에 대해 “안전 속도 및 힘에 대한 제한 값은 고정된 값이 아니라 안전 어플리케이션이 실제 실행될 때 유연하게 계산될 수 있습니다.” 라고 Kickinger씨는 설명한다. 따라서 서로 다른 무게의 셔틀이 위험을 일으키지 않고 각각의 최대 안전 속도로 이동할 수 있다. Kick-inger씨는 “트랙과 같이 작업하는 공간에서 이 정도 수준의 솔루션을 제공하는 것은 우리가 처음입니다.” 라고 말한다.

안전 설정
또한 ACOPOStrak의 안전 기능을 통해 안전 설정 모드를 구현할 수 있다. 설정 모드에서는 속도 및 힘 제한이 전체 트랙에 적용된다. 일단 사람이 안전 구역을 벗어나면 그 제한 사항은 해제된다. “이것은 다른 모든 트랙 시스템에서 사용하는 기능 중 가장 특출난 기능입니다.”라고 Kickinger씨는 강조한다. 다른 시스템에도 속도를 제한할 수 있는 트랙 요소가 있지만 이러한 제한 사항을 조정할 수 있는 시스템은 없다. ACOPOStrak이 아닌 다른 시스템에서는 안전 모드에서 고속 활성화 모드로 전환하는 것은 불가능하다.

ACOPOStrak은 Safe Torque Off (STO), Safely Limited Speed (SLS), Safely Limited Force (SLF), Safe Di-rection (SDI), Safe Maximum Speed (SMS) 등 5가지 핵심 기능을 갖추고 있다.

ACOPOStrak은 Safe Torque Off (STO), Safely Limited Speed (SLS), Safely Limited Force (SLF), Safe Di-rection (SDI), Safe Maximum Speed (SMS) 등 5가지 핵심 기능을 갖추고 있다.

효율성 및 수익성
응답 시간이 매우 짧기 때문에 빠른 조치가 가능하며 매뉴얼 작업공간에서 안전 설정 모드를 사용하더라도 트랙을 둘러싼 기계 설치 공간은 많이 필요하지 않다.

B&R이 소개한 ‘휴먼-트랙 콜라보레이션’은 지능형 ACOPOStrak 수송 시스템의 사용 범위를 확장하는 동시에 시장 출시 기간이 짧아지면서 투자수익률도 올리는 강점이 있다. 복잡한 작업 같은 경우에는 사람에게 맡기는 것이 완전 자동화된 시스템보다 기계를 더 빠르게, 더 저렴하게 사용할 수 있다.

또한 B&R의 안전 솔루션은 작업자가 매뉴얼 작업 공간에서 작업을 진행하는 동안에도 생산을 계속할 수 있기 때문에, 기존의 솔루션보다 설비종합효율(Overall Equipment Effectiveness)를 극대화할 수 있다. B&R은 이 신기술로 제조 라인의 새로운 미래를 개척하고 있다.

ACOPOStrak
B&R은 2017년 SPS IPC Drives 전시회에서 처음으로 지능형 ACOPOStrak 수송 시스템을 선보였다. 초당 4미터 이상의 속도로 제품들은 독립적으로 제어되는 셔틀을 통해 A 가공 작업대에서 B 가공 작업대까지 이동한다. 그 사이에는 제품들을 나누기도 하고 합치기도 하는 다이버터가 있다. 이것은 특히 고객 맞춤화 제품을 생산하는 기계 제조업체들에게 완벽하게 자동화된 제조 시스템을 구축할 수 있는 무한한 가능성을 열어준다. [제공. 비앤드알산업자동화 www.br-automation.co.kr]

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English News

TSN; A Milestone for Industry

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The proven communications standard Ethernet has been optimized through the addition of quality-of-service mechanisms. Various new IEEE standards will enable Ethernet to reliably transmit several protocols (including real-time-capable ones) in parallel within predefined maximum time limits. Industrial users and car manufacturer are already getting ready to employ it.

The steel arms move perfectly in step with one another and wave their grippers at the viewer. Not even the minutest delay is noticeable when the two industrial robots perform their graceful machine ballet. This perfect coordination is due to a technology that is currently ushering in a new era of industrial communication: Time-Sensitive Networking (TSN).

For the past 40 years or so, Ethernet has been the undisputed leader when it comes to the transmission of digital data through cables. Siemens has been there from the very beginning and even launched the first Industrial Ethernet network on the market: SINEC H1. As a result, Ethernet was not only used in offices but also, in particular, in industrial manufacturing. However, the standard had a problem from the very start – it could not guarantee that the data packets transmitted by the sender would arrive at the recipient within a certain amount of time. This is an unacceptable situation for industrial controllers – after all, sensor measurements and control signals musn’t take too long to arrive at their destination if a machine is to operate reliably. They need real-time communication within milliseconds – a task for which Ethernet was not originally conceived.

An important development: In the future, everything will build on Ethernet with TSN and can be operated in parallel as required.

An important development: In the future, everything will build on Ethernet with TSN and can be operated in parallel as required. (@siemens)

That’s why users who want real-time communication via Ethernet need to employ technological extensions such as the widespread Profinet standard. In machines, for example, this standard connects sensors, actuators, and drives to the central controller by adding real-time data transfer capabilities to Ethernet, enabling applications up to and including the precise control of servo drives. “However, to do that you generally need special hardware components inside the connected devices,” explains Matthias Gärtner, Head of System Management at the Simatic Controller unit of Siemens. “Moreover, the various real-time Industrial Ethernet solutions cannot be run in parallel on the same Ethernet network.”

TSN will enable all data – including real-time information – to be transmitted through a single network in effect simultaneously.

This problem will soon be a thing of the past, because the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), which is responsible for standardizing various systems, has extended Ethernet by adding the urgently needed mechanisms for real-time communication. These include time-controlled transmission, synchronization, and bandwidth reservation. In this way, the IEEE is improving the quality of service by means of TSN. This will enable Ethernet to supply the same time information to all of the connected devices that support these extended standards. As a result, the entire network will be precisely synchronized. In addition, reservation protocols ensure that the data packets are transmitted from the sender to the destination via all the intervening switches according to a predefined timetable. The TSN standards also take into account the topology of the network in question – i.e. whether the network is arranged in the form of a star, a ring, or a line and the number of switches between the sender and the recipient. Moreover, the standards also include seamless redundancy processes.

Attractive for the entire industry: In addition to real time-capable communication within machines, communication between machines can now also happen in real time, improving throughput in the entire plant system.

Attractive for the entire industry: In addition to real time-capable communication within machines, communication between machines can now also happen in real time, improving throughput in the entire plant system. (@siemens)

A Single Network for All Data
“It’s a historic moment for Ethernet,” says Gärtner. “In the future, it will be possible to use standard hardware components for Profinet and other real-time industrial communication protocols that are based on TSN. This will enable all data – including real-time information – to be transmitted through a single network in effect simultaneously.” Users will automatically benefit from the steadily increasing bandwidth of standard Ethernet, which will be needed more and more as a result of the increasing IP connectivity of the automation systems. It will also make communication more robust because the switching resources in the TSN switches are firmly reserved for the requested real-time communication needs so that information can no longer be lost due to buffer overflows, for example.

In addition to a rising demand for real-time-capable communication in machines via Profinet, there is also a growing demand for deterministic (i.e. predetermined) data exchange between different machines. Examples include cooperative robots that simultaneously work on the same work piece and so need to precisely coordinate their movements with one another. The OPC UA standard with the PubSub (Publish/Subscribe) extension has now established itself in this area. It can also employ Ethernet with TSN as its transmission medium. “I expect Ethernet with TSN to be introduced into the entire industrial manufacturing process,” says Gärtner. “But that’s not all. Car manufacturer also want to use the new standard to transmit the large amounts of data from reversing cameras within vehicles, for example, or to make autonomous driving possible, which won’t be achievable without onboard networks that incorporate quality-of-service mechanisms.” The time for this has now come. The first TSN components are now being launched on the market and Siemens will use actual TSN products to demonstrate deterministic machine-to-machine communication over OPC UA PubSub at Hannover Messe 2018. These products will be purchasable at the end of the year, when Ethernet with TSN will have finally arrived in the modern world of digitalization and “Industrie 4.0”.

more info at http://www.siemens.com/tsn

 

 

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Interview about TSN: “Ideally Prepared for the Future”

 

Siemens is one of the driving forces behind the development of Ethernet with TSN. Sven Gottwald, Head of System and Vertical Management for Industrial Communication and Identification, explains how the application of the new standard benefits users.

Why is Ethernet with TSN such an important development?

Because it means that we no longer need different Industrial Ethernet solutions for deterministic communication in industry. In the future, they will all run on the widely used Ethernet with TSN and can do so in parallel without restrictions. This includes Profinet, OPC UA PubSub, and all other TCP/IP-based protocols. This convergence is a huge benefit for industrial users, because it enables all types of data to be transmitted through a single physical network in which time-sensitive information always has precedence so that it reliably arrives on time. That’s precisely what companies need in order to fully exploit the potential of digitalization and “Industrie 4.0”.

How does Ethernet with TSN regulate the “timetable” for the data?

The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), which is responsible for the standardization, provides two options for this: It’s either done by a central unit or the connected devices negotiate it among themselves. As a member of the “Labs Network Industrie 4.0” (LNI4.0) testbed, Siemens prefers the second option because the use of a central unit requires extensive reconfiguration every time a change occurs in the network. However, if the system configures itself, it’s easy to integrate new devices. That’s why we talk of “Plug & Work”-capable networks, which greatly benefit our customers.

What is Siemens doing with regard to Ethernet with TSN?

The entire automation industry is working hard on this topic of course. However, Siemens is certainly one of the leading companies in this area. We are actively involved in all of the major standardization bodies, such as the IEEE, the IEC, the OPC-F, and the PI. We also supply the editor for some of the TSN IEEE standards.

The first TSN products will start shipping before the year is out. That’s why our customers are ideally prepared for the digital future with Siemens.

 

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