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스마트공장

[칼럼] 커넥티드 인더스트리

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인더스트리 4.0이 사이버 피지컬 시스템을 적용함으로써 산업 생산환경이 급속히 변모되고 있다. 다만, 가상 세계와 물리적 세계가 통합될 때 비로소 인더스트리 4.0이 현실화될 것이다. 이는 우리에게 비전인 동시에 미션이다.

현재까지, 기존의 산업용 설비시설은 대체로 단순한 콘셉트, 즉 자동화 장치로 수행하는 자동화 작업이 전부인 콘셉트였다. 이들 장치는 중앙 컨트롤러에 연결될 필요가 있다. 그것 뿐 – 의심의 여지 없이 강력한 이 컨셉트는 더 이상 아무 것도 필요 없다.

해당 네트워크는 단지 산업용 이더넷을 위한 차량, 혹은 – 보다 진부한 용어로 표현하면 – 연결 라인에 불과한 셈이다. 자동화 관점에서, 이는 전적으로 이해할 수 있으리 만큼 충분하다.

반면, 인더스트리 4.0은 네트워크 테크놀로지는 물론, 나아가 커넥션 테크놀로지에도 새로운 요건을 부과한다: 인더스트리 4.0 환경에서 생산은 보다 효과적이고, 유연하며, 더욱 강력한 성능을 발휘할 필요가 있다. 제어 기능이 종래의 중앙 컨트롤러에서 시스템 자체로 이전된다. 이는 생산설비 구조의 개념상 근본적인 변화를 수반한다: 다시 말해, 엄격한 계층구조의 설비에서 분산형 시스템으로 이행하는 것. 설비시설이 모듈 형식으로 구축되는 한편, 제어작업은 시스템 자체로 이전된다. 네트워크가 결정적인 컴포넌트로 변모하는 셈이다.

인더스트리 4.0이 필드 레벨에서 차지하는 의미는?

뭔가 단순하고 논리적인 소리로 들리긴 해도, 실제 구현에는 일련의 조건들이 연계되어 있으며, 특히 사이버 피지컬 시스템(CPS)과 물질적 생산환경의 통합이 핵심적인 관건이다.

인더스트리 4.0은 CPS (Cyber-Physical Systems)를 IT 응용분야에 통합하는 것이 특징이다. 이러한 통합은 최대한 유연하게 구현되어야 한다. 종래의 생산설비에 대한 경직된 적용은 깨지기 마련이다. 따라서, 두 가지 영역을 서로 병합할 필요가 있다.

초기에 제시된 구현사례에서(예를 들면: smartfactoryKL) 밝혀진 것은, 자율 시스템 모듈들 사이에 결정적으로 중요한 인터페이스가 위치한다는 점이다. 이들 모듈은 통상적인 디자인, 즉 중앙 컨트롤러와 분산형 I/O 방식으로 설계될 수 있지만, CPS를 바탕으로 구축될 수도 있다. 어느 경우든, 이들을 특징짓는 것은, 해당 모듈이 ‘리얼 오브젝트’에서 온전한 서비스를 충실히 수행하는 점이다. 모듈 설정은 종래의 방식으로도 인더스트리 4.0의 장점을 그대로 살려서 마무리 할 수 있다.

생산 설비상의 모듈들은 상이한 위치에서 해당 생산공정에 매우 손쉽게, 그리고 특히 신속하게 통합되어야 한다. 또한 이들 현장에 다양한 모듈들을 투입할 수 있어야 한다. 이 두 가지 핵심 요건으로, 케이블링이 또 다른 성격을 지니게 된다. 다양한 장소에 투입하는 일이 기본 설정인 반면, 각종 모듈과 함께 적용하는 것은 기본 서비스를 구축한다. 케이블링이 인프라로 탈바꿈하는 셈이다.

인더스트리 4.0 생산환경에 구축된 인프라의 모습은?

Smart Factory 인프라는 현재 개념정의 단계다. IT는 물론 자동화에도 이더넷이 적용될 전망이다. 뿐만 아니라, 사무용 빌딩도 ISO/IEC 11801에 따른 어플리케이션 중립적 케이블링을 적용할 것이다. 이 표준은 수동형 네트워크 인프라 구축 방식에 관한 규격사양을 제시한다.

이러한 관점을 생산설비에 투영한다면, 다양한 모듈들을 네트워크에 통합하게 될 것이다. 아울러, 해당 산업에 공급되는 모든 라이프라인, 즉 통신, 400 볼트 전원, 압축공기, 보조전원 및 기타 신호 등을 고려할 필요가 있다. 결국, 다양한 연결이 필요한데, 바로 꽂아 생산하는 간편한 “Plug & Produce”는 해당 연결이 단일 인터페이스, 즉 커넥터 하나로 통합되어야 가능한 셈이다. 모듈화 구성 덕분에, Han-Modular 시리즈는 모든 라이프라인에 적용 가능하다. 모듈 인터페이스가 표준화되어, 이미 결정적인 단계를 넘어선 셈이다. 다만, 인프라 구축은 그 이상을 요구한다. 산업 생산의 경우, 간편하면서도 – 특히 무엇보다 – 더 안전한 시설운영을 보장하도록 모듈 인터페이스가 폭넓은 기능을 제공해야 한다. 모듈 커넥터 인터페이스와 더불어, 이것은 진단, 모듈 식별, 에너지 관리 및 에너지 단속, 전원 보호 (400 볼트) 등의 시설관리는 물론 안전 및 실시간 통신을 포함한다.

이들 기능은 능동형 네트워크 컴포넌트를 적용함으로써 확보할 수 있다.

HARTING은 이러한 인더스트리 4.0 인프라용 컴포넌트 개발을 강도 높게 추진하고 있단. 가령, HARTING의 smart Power Network Unit은 통신 및 전력관리 문제를 하나로 통합한다. 이러한 인프라 구성요소는 선형 및 환형 등 산업 특유의 토폴로지를 구성을 지원함으로써, 각종 생산 모듈들의 유연한 적용을 가능케하는 인프라를 구축한다.

글_ 안드레아스 허만(Andreas Huhmann), 하팅 테크놀로지그룹 전략 컨설턴트

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산업용사물인터넷

아나로그디바이스가 제시하는 인더스트리 4.0 가속화 솔루션

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ADI Industry 4.0

아나로그디바이스(지사장 홍사곽)는 산업용 장비 제조회사들이 인더스트리 4.0 장비를 신속히 개발할 수 있도록 하는 광범위한 인더스트리 4.0용 솔루션들을 발표했다. 새로운 솔루션들은 오늘날의 기존 공장 인프라 설비들이 차세대의 유연성과 연결성, 효율성을 갖출 수 있게 해준다.

ADI의 산업 자동화 사업그룹을 총괄하는 브렌단 오도우드(Brendan O’Dowd) 본부장은 “고객들은 인더스트리 4.0으로 빠르게 나아가기를 원할 뿐 아니라 이러한 자신들의 투자가 성공적이고 장기적인 사업 계획의 일환임을 확인하고 싶어한다”며, “오늘날에는 기업들이 기술 혁신 속도를 따라가기가 굉장히 힘들 수도 있다. ADI는 고객들이 기존 인프라를 인더스트리 4.0으로 전환할 수 있도록 즉각적인 기회를 제공하는 솔루션에 주력해 왔다. 이번에 ADI가 발표한 각각의 솔루션들은 고객들이 인더스트리 4.0으로 신속하게 전환할 수 있도록 하는 데 있어서 핵심적인 빌딩 블록 들로서, 여기에는 확정적 이더넷, 보안, 상태 기반 모니터링(Condition-based Monitoring, CbM) 기능들이 포함된다”고 말했다.

ADI의 새로운 인더스트리 4.0 솔루션

디바이스 레벨의 하드웨어 기반 보안성 및 TSN(Time Sensitive Networking) 스위칭

현재 ADI는 공장 제어 루프 내의 네트워크 종단에 보안성을 구현하고, 현장에 설치된 장비들이 보안 관련 표준 및 요건들을 충족하도록 보안 역량을 향상시키는 새로운 하드웨어 기반 신원확인 솔루션을 제공하고 있다. 이 새로운 솔루션들은 시간 동기화(802.1 AS)와 프레임 선점(802.1Qbu/br) 등의 TSN 기능을 지원하는 실시간 이더넷 멀티 프로토콜 스위치에 통합되어, OPC-UA(Open Platform Communication-Unified Architecture)를 통해 산업용 애플리케이션들을 제어한다. 보안 기능과 TSN 기능을 결합함으로써, ADI는 고객의 제품 출시와 인더스트리 4.0 채택을 가속화하는 사용하기 쉬운 모델로, 산업용 네트워크의 종단에서 혁신적인 현장 디바이스 통신 솔루션을 구현하고 있다. 이에 대한 자세한 정보는 https://www.analog.com/en/technical-articles/tsn-in-automation-where-are-we-currently.html 참조.

CbM용 ADcmXL3021 모듈

ADcmXL3021 모듈은 수상 경력이 있는 ADI의 MEMS 센서 기술을 기반으로 한 완벽한 센싱 시스템으로서, 산업 및 운송 장비 분야에서 기계의 마모 정도 및 파손 징후를 조기에 모니터링함으로써 생산성을 높이고 장비의 수리 필요성을 줄인다. 이 3축 진동 감지 모듈은 MEMS 센서와 몇 가지 신호 처리 기능들을 컴팩트한 폼 팩터에 결합하고 있어 CbM 시스템의 스마트 센서 노드 개발을 간소화하고 BoM을 크게 줄여준다. 제품 페이지 열람, 데이터시트 다운로드, 샘플 주문은 http://www.analog.com/ADcmXL3021 참조.

산업용 애플리케이션을 위한 고정밀 레이더 센서

ADI의 자회사인 Symeo GmbH는 최근 60GHz 산업용 레이더 센서 제품군인 LPR®-1DHP-200을 발표했다. 이 차세대 포지셔닝 시스템은 첨단 자동화, 운송, 생산공정 애플리케이션을 위해 밀리미터 범위의 정확도를 지원하는 고도의 정밀도와 견고한 1차원 거리 측정 기능이 특징이다. 자세한 정보는 https://www.symeo.com/en/products/distance-measurement/new-radar-product-family-lpr-1dhp-200/index.html 참조.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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산업용사물인터넷

맥심인터그레이티드, Go-IO IIoT 플랫폼으로 스마트공장 엣지 강화

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컴팩트형 PLC 레퍼런스 디자인으로 공장 서브시스템 크기 및 성능 최적화

맥심 인터그레이티드 코리아(대표 최헌정)가 Go-IO 산업용사물린터넷 플랫폼(이하 Go-IO)을 새롭게 출시했다. Go-IO는 인더스트리 4.0 디지털 공장 장비에 인텔리전스를 제공하고, 공장 내부 PLC(Programmable Logic Controller)의 엄격한 크기와 전력 필요사항을 충족시킨다.

디지털 공장은 변화하는 상황에 따라 즉시 제조 라인을 조정해야 한다. 자동화된 장비는 완전한 산업 융합을 위해 자가 진단과 최적화 기능도 요구된다. Go-IO는 최첨단 인텔리전스를 지원해 장비 상태, 상황 정보를 모니터링 및 커뮤니케이션하고 처리량과 생산성을 높여준다.

Go-IO는 제어 기능과 인텔리전스를 단일 중앙 제어 센터에서 각각의 자동화된 장비로 이동시켜 변경된 제품 사양이나 제조 요구사항에 장비가 즉각 대응하도록 한다. 이 레퍼런스 디자인은 이전 버전인 포켓 IO보다 전력 소비는 50%, 크기는 10배 더 작아 (1입방 인치 이하) 한층 까다로워진 PLC의 크기 및 전력 필요사항을 만족시킨다.

신용카드 절반 크기에 17가지로 구성 가능한 IO(Input/Output)가 집적된 Go-IO는 자동화된 공장 서브시스템(subsystem)에서 산업용 IoT의 잠재력을 최대한 이끌어내고 생산성을 향상시키는 자가 진단 기능을 구현한다.

유연하고 견고한 오픈소스 Go-IO는 산업∙빌딩 자동화, 산업용 로봇 분야에 이상적이다. Go-IO에는 ▲12개의 고집적 IC ▲다중 디지털 IO 구성을 지원하는 17개 IO ▲아날로그∙ 디지털 센서 모두에 범용 IO 인터페이스를 제공하는 4채널 IO 링크 마스터 ▲시간에 민감한 상태 및 상황 정보를 로컬 데이터 레이크(data lake)나 클라우드에 업로드하기 위해 안정적인 멀티 드롭 데이터 네트워크를 제공하는 강력한 25Mbps 절연 RS-485 통신 채널이 포함된다.

IHS 마킷(IHS Markit)의 로비 갈로소(Robbie Galoso) 수석 리서치 애널리스트는 “산업용 IoT를 구현하려면 자동화된 최첨단 공장 장비 내 스마트 커넥티드 센서와 PLC 수를 늘려야 한다. 이런 디바이스 도입을 가속화하는 솔루션은 자동차, 화장품, 스포츠 장비에 이르기까지 다양한 상품을 제조하는 과정에서 그 가치를 입증할 것”이라고 말했다.

맥심 인터그레이티드 제프 드앤젤리스(Jeff DeAngelis) 인더스트리 및 헬스케어 사업부 총괄은 “공장과 제조 시설이 점점 더 많은 자동화된 기계에서 데이터를 수집하기 때문에 PLC는 하부 조립 라인이나 복잡한 기계 등에 맞게 크기가 작아져야 한다”며 “Go-IO는 생산성을 높여줄 뿐만 아니라 실시간 중요 의사결정을 위해 필요한 기계의 상태 및 상황 정보를 제공한다. 차세대 산업용 IO 솔루션으로 산업 융합을 촉진시킬 것”이라고 밝혔다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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미분류

힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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