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스마트공장

[기획] 스마트공장을 위한 5가지 필수 기술

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스마트 공장으로도 불리는 스마트 제조는 공장 내에 사람과 기계, 기계와 기계가 자율적으로 소통하면서 전체 제조시스템을 운영하는 개념이다. 즉, 각각의 장비, 설비, 공정을 포함한 모든 에셋에 지능을 부여하고, CPS 기술이 탑재된 이 에셋들을 IoT 기술로 통합하여 개체 간 정보교환을 가능케 함으로써 제조 시스템 전체가 자율적으로 움직이도록 하는 공장을 스마트 제조라고 한다.

스마트공장

artificial intelligence-driven self-organizing Internets-of-Things. (siemens)

미국, 독일 등을 중심으로 레퍼런스모델들이 제시되고 있으면서 동시에 IEC, IEEE 등 국제 표준화 기구를 통해서 표준기술이 계속 추진되고 있다. 산업인터넷컨소시엄(IIC) 등의 기업조직들은 상호호환성 확보를 위한 테스트베드를 운영중이다. 아직 스마트공장으로 불리는 스마트제조에 대한 기술들은 진행중인 것이다. 엄밀한 의미에서 스마트공장은 이세상에 아직 존재하지 않는 개념인 것이다.

우리에게 스마트공장(제조)의 표본으로 알려진 지멘스 독일 암멕공장이나 아디다스의 독일 스피드팩토리의 경우, 스마트공장이 아닌 것이다. 엄밀히 말하면, ‘지능화된 자동화 공장’ 정도로 정의될 것이다.

그렇다면, 우리는 스마트공장(제조)를 위해 무엇을 준비해야 할 것인가? 스마트 공장(제조)를 위해 필수적으로 요구되는 기술들을 미리 알고, 이 기술들이 실제 상품이나 솔루션으로 출현할 때를 준비해야 한다. 다음과 같은 기술들이 스마트 제조를 위한 기술로 논의되고 있다.

1) OPC UA
스마트 제조를 위한 국제 표준 기술로 언어가 서로 다른 프로토콜을 연결하는 OPC UA가 있다. 실제로 공장을 보게 되면 수없이 많은 프로토콜이 사용되고 있다. 소프트웨어 하나만 보더라도 장비 관련 소프트웨어, 셀 관련 소프트웨어, 스테이션 관련 소프트웨어, 레이어 관련 소프트웨어 등이 있듯이, 각각의 층들이 여러 가지 기능을 수행하기 위해서는 수많은 소프트웨어를 필요로 한다. 문제는 이러한 소프트웨어를 만드는 벤더들이 다 다르다는 것이다. 따라서 어떻게 통합할 것인가가 중요해졌다. 표준화가 필요한 이유이다.

OPC UA는 통신에 의한 공유를 위해 연결하는 기술이다. 즉, 다양한 프로토콜 간의 언어를 통일함으로써 디바이스와 디바이스, 디바이스와 엔터프라이즈 간의 상호동작성을 확보할 수 있다. 이러한 시스템을 구축하면 비용은 물론 제품 투자비용도 줄일 수 있는 여러 가지 장점이 있다.

OPC UA는 과거에 클라이언트 서버 모델로 동작되었다. 그러나 이게 문제가 되다 보니 Pubsub이라는 방식으로 해서 성능을 향상시키는 기술이 개발되고 있다. 내후년 정도면 Pubsub 기술이 시장에서 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

2) AutomationML
또 하나 국제 표준으로 관심을 받는 것이 AutomationML이다. 기본 개념은 이렇다. 예를 들어, 시뮬레이션 툴이 있고 일렉트리컬 디자인 툴이 있다고 하면, 툴 자체에 데이터베이스가 있고 데이터 모델이 있을 것이다. 이 각각의 툴들은 따로 운용되지만, 이 두 개의 툴이 서로 연동해서 운용할 필요가 있을 경우에는 AutomationML이라는 표준화된 툴을 사용한다.

AutomationML은 IEC 표준(IEC 62714)에서 표준화됐다. 현재 AutomationML은 제조 시스템 토폴로지, 기하학과 운동, 논리 정보에 관한 기술 정보를 지원한다.

robotic arms in a car plant

robotic arms in a car plant (image. MOXA)

3) TSN (시간 민감 네트워크)
또 하나는 TSN(Time-Sensitive Networking) 기술이다. 처음 TSN이 개발될 때는 오디오/비디오 시그널 실시간성을 보장하기 위해 개발됐다. 그 다음으로 자동차에 상당히 많은 전자장비가 들어가게 되면서 실시간성이 필요해졌고, 자동차 안에 이더넷 기반 실시간 프로토콜로써 한 단계 더 발전시켰다. 그러다가 최근 공장자동화 시스템에 실시간 데이터 정보가 요구되면서 공장 내에서 사용되는 모든 디바이스 데이터에 대한 실시간성을 보장할 수 있는 프로토콜로서 개발되고 있다.

4) CDD
다음으로 CDD(Common Data Dictionary)가 있다. CDD는 IEC 61360 시리즈의 방법론 및 정보 모델에 기반을 둔 일반 데이터 사전이다. CCD라는 사전을 만들게 되면 전기·전자 관련 모든 개념이 공통된 용어를 사용할 수 있게 되고, 정보 공유가 가능해진다. CDD는 이미 IEC에서 데이터베이스를 구축했다. 완전히 오픈된 자료이다. http://cdd.iec.ch/cdd/iec61360/iec61360.nsf 사이트에 들어가 보면 각각의 용어에 대한 모든 것이 DB로 저장되어 있다. 스마트제조를 구축하기 위해서는 이러한 DB 구축 작업부터 먼저 시작해야 하고 용어 통일부터 해야 다음에 표준을 얘기할 수 있다.

현재 TSN 기술은 12개 정도 스펙을 가지고 있으며, 그중 7개는 완성됐고 나머지 5개 정도는 계속 만들어지고 있다. 최근엔 시스코를 비롯한 NI, TTTech, 허쉬만, 보쉬렉스로스, B&R, 슈나이더 일렉트릭, 인텔, ADI 등 몇몇 업체들이 모여서 TSN 테스트베드를 만들어 운영하기도 했다. TSN 테스트베드는 현재 미국, 독일, 중국에서 공식 운영중이다.

5) 5G
마지막으로 5G 기술이다. 5G는 사람과 사람이 아닌 사람과 기계, 기계와 기계 간 커뮤니케이션을 위해서 개발됐다. 기술 스펙을 보면, 사이클 타임은 1ms, 응답 시간은 100us, 지터는 <1us…30ns, 스위치 대기 시간은 40ns, 시간 동기화 정확도는 100ns로써, 낮은 대기 시간과 높은 신뢰성이 장점이다. 현재 무선통신도 이런 기능에 맞출 수 있는 기술은 많지 않다. 왜냐 하면, 우리가 사용하고 있는 무선통신은 와아파이(Wi-Fi), ZigBee, 블루투스(Bluetooth) 등으로, 같은 2.4GHz 대역을 쓰고 있다. 따라서 통신 간 충돌이 일어날 수 있다. 하지만 5G는 아무도 안 쓰는 대역폭이어서 충돌이 일어날 수 없다.

앞으로 5G가 제공할 수 있는 서비스는 3가지이다. 첫째는 Enhanced Mobile Broadband이다. 4G보다 성능을 크게 높이기 위한 기술이다. 둘째는 Massive machine type communications이다. 매우 밀집한 곳에 사람이나 머신들이 있을 때, 그것들을 어떻게 커뮤니케이션 처리할 것인가에 대해 연구하고 있다. 셋째는 Ultra-reliable and low latency communications이다. 매우 안정적이고 대기시간이 짧은 통신을 보장하기 위해 개발되고 있다. 현재 Enhanced Mobile Broadband는 이미 개발이 완료됐으며, 나머지 2가지는 2020년까지 스펙을 끝내려는 목표를 가지고 있다.

 

IIoT 인프라 기술

TSN, 5G, OPC UA, AutomationML 등은 산업용사물인터넷(IIoT) 인프라 기술이다. 이런 인프라 기술들 위에 뭔가를 만들어야 하는데, 이런 기술들이 확보되면 인터페이스 보드가 하드웨어 형태로 나올 것이다. 예를 들어, 스마트폰의 경우, 스마트폰이라는 플랫폼이 이미 만들어졌기 때문에 앱을 개발하는 사람들은 플랫폼을 만드는데 시간을 투자할 필요 없이 앱만 개발해서 올리면 된다.

우리가 준비해야 할 스마트공장도 마찬가지 접근방식으로 다가갈 수 있다. 우리가 해야 할 일은 여기에 들어가는 소프트웨어들을 앱 개발하는 식으로 개발해서 그냥 올려버리면 된다. 그리고 자신의 제조 환경에 적합한 앱들을 내려받아 최적의 사용자 환경을 구축하도록 하면 된다. 그렇게 되면 스마트 공장의 구현은 가능해 질 것이다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

스마트공장

로크웰오토메이션, 오토메이션 페어에서 새로운 브랜드 비전 및 혁신 솔루션 공개

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산업 자동화 및 정보 솔루션 선도기업 로크웰오토메이션(Rockwell Automation)은 자사와 파트너네트워크(PartnerNetwork) 회원사가 주최하는 ‘2018 오토메이션 페어(Automation Fair)’에서 새로운 브랜딩을 공식적으로 발표하고, 고객을 위한 혁신적인 솔루션을 공개했다. 올해로 27회를 맞이한 오토메이션 페어는 지난 11월 14일, 15일 이틀간 미국 펜실베니아주 필라델피아에서 개최, 전세계에서 12,000여명의 관람객들이 참석했다.

로크웰오토메이션이 새롭게 선보인 브랜드 비전은 기술의 끊임없는 발전속에서 기본에 충실하면서 인간의 가능성을 찾고자 하는 방향성으로 나타나고 있다. 생활과 기술의 연결, 그리고 생활과 기업의 연결을 제시하고 나선 것으로 풀이된다. 로크웰의 새로운 브랜드 비전인 ‘인간의 가능성 확장'(Expanding Human Possibility)은 로크웰오토메이션이 강조해온 미션인 ‘Bring The Connected Enterprise to Life’를 뒷받침하고 있으며, 사람들과 기계, 데이터를 기업전반에 연결함으로써 제조업체들이 더욱 효율적이고 생산적으로 변화하는 방법에 중점을 두고 있다.

2018 오토메이션 페어

2018 오토메이션 페어에서 새로운 브랜드 비전과 혁신적인 협업 솔루션을 발표했다

블레이크 모렛(Blake Moret) 로크웰오토메이션 회장 겸 CEO는 “새로운 로크웰오토메이션 브랜드는 로크웰의 전통을 기반으로 만들어졌으며, 첨단 제조업에서 ‘사람’이 수행하는 중심 역할을 강조하고 있다. 새로운 브랜딩은 비즈니스가 어떻게 성능을 극대화하고, 혁신을 앞당기는지와 성장을 견인하는 방법에 중점을 둔다. 오토메이션 페어에서 파트너사들과 함께 커넥티드 엔터프라이즈를 구현하기 위한 방법을 시연하였으며, 이로써 고객들에게 더욱 효율적이고 민첩하며 생산적인 기업을 만들 수 있는 역량을 제시했다.”고 말했다.

로크웰오토메이션 로고

로크웰오토메이션 로고

로크웰 오토메이션이 이번에 선보인 새로운 로고도 그러한 전통적인 기술의 연결성과 인간의 가능성을 제시하는 모습을 엿볼 수 있다. 제조산업 제어기기의 핵심인 PLC의 대명사가 되었던 알랜브래들리(AB) 로고의 모습을 유지하면서, 그 자리에 RA(로크웰 오토메이션)을 각인해 넣은 형태로 로고 디자인이 이뤄졌다. 기존의 Rockwell Automation이라는 텍스트만으로 만들어진 로고앞에 알렌브래들리 로고 문양을 RA로 변경해 되가져와 사용함으로써 제조 산업에서의 핵심제어기에 대한 자부심을 느끼게 한다.

블레이크 모렛(Blake Moret) 로크웰오토메이션 회장 겸 CEO

블레이크 모렛(Blake Moret) 로크웰오토메이션 회장 겸 CEO

이번 오토메이션페어에서는 특히 로크웰오토메이션의 협력사들과의 협업 솔루션에 강력한 드라이브를 걸고 있다는 느낌을 받았다.

먼저 PTC와의 협업으로 만들어진 팩토리토크 이노베이션스위트(FactoryTalk InnovationSuite)가 주목된다. 2018년 6월 PTC와의 파트너십 및 투자참여를 발표하고, 오토메이션 페어에서 산업 기업 전반에 걸쳐 디지털 혁신을 주도하도록 설계된 양사의 협업 솔루션인 팩토리토크 이노베이션스위트를 출시했다. PTC와 함께 출시한 팩토리토크 이노베이션스위트는 일반적으로 사용되는 산업용 장비의 연결을 신속하고 확장 가능하며 안전하도록 지원하고, 이로써 생산 현장에서 운영 기술(OT) 기기에 대한 연결성을 향상시킨다. 의사 결정자는 IT 애플리케이션과 시스템으로부터 데이터를 통합해 기업의 모든 곳에서 산업 장비, 라인 및 시설 등에 대한 완벽한 디지털 표현을 얻을 수 있다.

제임스 햄플만(Jim Heppelmann) PTC 회장 겸 CEO

제임스 햄플만(Jim Heppelmann) PTC 회장 겸 CEO


제임스 햄플만(Jim Heppelmann) PTC 회장 겸 CEO는 오토메이션페어에서 팩토리토크 이노베이션스위트를 제시하면서 “팩토리토크 이노베이션스위트는 IT를 진정으로 OT와 통합하는 솔루션”이라고 강조했다.

광산 장비 제어기기 분야에서 멧소와 로크웰오토메이션은 새로운 예측 유지보수 솔루션을 오토메이션 페어 기간 동안 출시했다. 멧소 메트릭스(Metso Metrics)는 글로벌 광산 고객에게 장비 및 프로세스에 대한 향상된 가시성과 새로운 통찰력을 제공하도록 설계되었으며, 분석, 상태 모니터링 및 예측 유지 관리에 대한 심층적 통찰력을 얻을 수 있다. 이 솔루션은 로크웰오토메이션 아-태 지역본부가 있는 호주 지역에서 큰 기대감을 걸고 있는 분위기다. 이 산업용사물인터넷(IIoT) 솔루션은 로크웰오토메이션 팩토리토크 클라우드 플랫폼을 기반으로 개발되었으며, 마이크로소프트 애저로 지원된다. 이 제품은 프로세스 성능을 평가하고 구성요소 마모 및 고장을 예측하는 데 모두 사용되는 멧소 장비 내의 수백 개의 센서로부터 데이터를 안전하게 수집한다. 이로써 멧소 성능 팀은 고급 기계 학습 알고리즘을 통해 데이터를 분석하여 고객이 장비 작동 및 프로세스를 최적화할 수 있도록 지원한다.

한편, 이번 오토메이션 페어에서는 전세계 수천명의 제조업계 리더들이 필라델피아에 모여 최신 기술을 체험하고 디지털화, 사이버보안, 여성 리더십, 기술격차, STEM 등 최근 제조업 환경에 영향을 미치는 업계 트렌드를 논의했다.

로크웰 오토메이션 아태지역 사장인 조 수사(Joe Sousa)는 “새로운 로크웰오토메이션 브랜딩은 커넥티드 엔터프라이즈에 대한 로크웰의 일관된 헌신을 보여주고 있다. 로크웰오토메이션과 파트너네트워크 회원사들의 전문성을 결합해 새로운 혁신 솔루션을 출시하고, 고객이 인더스트리 4.0 여정을 실현할 수 있도록 지원하고 있다.”며, “아태지역은 매우 다양하고 빠르게 움직이고 있다. 로크웰오토메이션은 전방위의 솔루션을 통해 고객들이 자신의 비즈니스에 대한 깊은 통찰력을 얻고, 시장에 관계없이 성공을 위한 준비를 할 수 있도록 하며, 자신의 비즈니스 또는 업계가 직면할 수 있는 문제들을 극복할 수 있는 역량을 확보할 수 있도록 한다.”고 전했다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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스마트공장

코그넥스 3D-A5000 카메라, 고속 조립 및 인라인 계측 제공

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정밀한 3D 측정 및 검사를 빠르게 수행하는 고성능 3D 카메라 ‘3D-A5000’ 출시

머신 비전 분야의 세계적인 선도기업인 코그넥스(지사장 조재휘)는 빠른 속도로 정밀한 3D 측정 및 검사가 가능한 고성능 3D 카메라인 ‘코그넥스 3D-A5000’을 출시한다고 밝혔다.

코그넥스 3D-A5000 카메라

코그넥스 3D-A5000 카메라

코그넥스의 3D-A5000은 특허출원 중인 3D LightBurst™ 기술을 적용하여 기존의 어떤 3D 스캐너보다 빠른 속도로 3D 이미지 스캔이 가능하다. 이 기술은 대상 물체에 고유한 청색광 패턴을 비추며 0.1초의 짧은 시간 동안 150만개 이상의 3D 포인트 클라우드 이미지를 획득할 수 있다. 따라서 처리 시간이 중요한 인라인 어플리케이션 등의 영역에서 생산성을 향상시킬 수 있다.

3D-A5000와 같이 제공되는 비전프로(VisionPro®) 소프트웨어와 그래픽 유저 인터페이스인 코그넥스 디자이너(Designer™)는 사용자가 손쉽게 3D 애플리케이션을 구성 및 적용할 수 있게 해 준다. 또한 다양한 3D 툴 세트를 통해 조립 검증부터 인라인 계측, 로봇 가이드에 이르기까지 광범위한 애플리케이션 문제들을 해결할 수 있다.

3D-A5000은 IP65등급의 하우징을 갖추고 있어 열악한 작업 환경에서도 사용이 가능하다. 산업환경을 고려한 견고한 디자인으로 극심한 온도차에서도 일관성 있는 측정 결과를 보장할 수 있다. 카메라가 설치과정에서 추가적인 보정작업을 필요로 하지 않으므로 바로 현장에 적용해 사용 가능하며, 실제 작업환경에서 정확하고 일관된 측정 결과를 얻을 수 있다.

조재휘 코그넥스 지사장은 “코그넥스가 이번에 출시한 3D-A5000은 특허출원 중인 고속 3D LightBurst™ 기술이 적용되어 있어 기존에 시판되고 있는 3D 카메라들에 비해 검사 속도가 월등히 빠를 뿐만 아니라, IP65 등급을 갖춘 견고한 디자인으로 열악한 공장 환경에서도 신뢰성 있는 결과를 제공한다. 고객이 원하는 것은 제조 환경의 다양한 어려움을 견뎌낼 수 있고 신뢰성을 갖춘 고품질 솔루션으로, 코그넥스의 3D-A5000은 고객이 3D 카메라 도입으로 얻고자 하는 기대치에 부응하는 최적의 솔루션이다”라고 말했다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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어드밴텍, SAP과 IIoT와 스마트팩토리 함께 한다

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스마트팩토리 및 산업사물인터넷에 대한 시장 발굴 및 사업 진행

어드밴텍케이알(지사장 정준교, www.advantech.co.kr)은 SAP 코리아(대표 이성열, www.sap.com/korea)와 서울 도곡동에 위치한 SAP코리아 사무실에서 스마트팩토리 및 산업사물인터넷(IIoT) 사업을 위한 MOU를 체결했다고 밝혔다.

이번 업무 협약은 어드밴텍의 공장자동화를 위한 산업용 하드웨어 및 소프트웨어와 SAP 디지털 제조 스위트(SAP Digital Manufacturing Suite)를 통하여 스마트팩토리 시장에 대한 구체적인 사업 기회 발굴 방안이 포함되었다. 또한, 양사는 어드밴텍의 사물인터넷용 게이트웨이와 SAP 레오나르도 사물인터넷(SAP Leonardo IoT) 플랫폼을 연계하여 산업용사물인터넷 시장의 확대도 함께 추진한다는 구상이다.

SAP코리아 이성열 대표(좌측)와 어드밴텍 정준교 지사장(오른쪽)

어드밴텍, SAP와 스마트팩토리 및 산업사물인터넷 사업을 위한 MOU 체결 – SAP코리아 이성열 대표(좌측)와 어드밴텍 정준교 지사장(오른쪽)

어드밴텍 정준교 지사장은 “이번 협약은 산업용 컴퓨터 및 기업용 솔루션 대표 글로벌 기업의 한국지사 차원에서 국내 시장 발굴을 위해 공동 협약을 맺은 것에 의의가 크다”면서 “이를 계기로 한층 진화된 스마트팩토리, 산업사물인터넷 솔루션을 고객이 쉽고 빠르게 사용할 수 있도록 할 수 있을 것이다”라고 했다.

이성열 SAP 코리아 대표는 “어드밴텍과 협력해 양상의 혁신 기술력과 전문성을 바탕으로 국내 제조업의 새로운 성장에 기여하게 돼 기쁘다”며, “국내 유수한 제조기업들이 성공적인 디지털 변혁을 통해 세계 무대에서 경쟁력을 확보하고 승승장구할 수 있도록 지원을 아끼지 않을 것”이라고 말했다.

어드밴텍은 대만에 본사를 둔 글로벌 기업으로 하드웨어 중심의 산업용 컴퓨터 서비스 제공회사에서 원천 기술을 바탕으로 센서, 게이트웨이 뿐만 아니라 공장자동화 소프트웨어인 WebAccess SCADA (웹액세스 스카다)를 제공하고 있다. 또한 클라우드 서비스를 통한 데이터의 수집, 저장 뿐만 아니라 분석, 예측 등의 인공지능 서비스까지 범위를 확대하고 있다.

SAP는 기업용 애플리케이션 소프트웨어 분야의 세계적인 선도기업으로, 제조업부터 공공까지 광범위한 산업 분야에서 다양한 규모의 기업들의 경영 성과 개선을 지원하고 있다. 또한, 사물인터넷, 머신러닝, 블록체인, 및 고급분석까지 다양한 최신 기술을 제공하는 디지털 혁신 시스템인 SAP 레오나르도(SAP Leonardo)를 통하여 전 세계 41만 3천여 고객의 디지털 변혁을 뒷받침하고 있다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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