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[테마] 기계 운전 상태 모니터링 – 유지보수 최적화 방안

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최적화된 유지보수를 통한 비용 절약

공장 현장의 기계 운전원들은 자주 딜레마에 빠진다. 어떻게 하면 제품 품질을 개선하고 시스템 가용성을 높이는 동시에 유지보수 비용을 절감할 수 있을까? 해답은 상태 기반 및 예측 유지보수와 같은 고급 전략에 숨어 있다.

오늘날 대부분의 기업은 여전히 사후 유지보수나 예방 유지보수 전략에 의존하고 있으며, 이들은 유지보수를 얼마나 최적화할 수 있는지에 대한 측면에서 심각한 한계에 직면하고 있다. 효율의 실질적이고 장기적인 개선을 달성하기 위해서는 새로운 접근 방식이 필요하다.

지금까지는 비용과 복잡성으로 인해 많은 기업들은 보다 고급의 유지보수 전략을 추구하는 것이 불가능하였다. 그러나 지능형 센서의 부상으로 이러한 솔루션들은 점점 더 경제적 부담이 줄고 구현이 용이해지고 있다.

예측 유지보수는 컴포넌트의 전체 유효수명을 최적으로 이용할 수 있도록 한다. (이미지. B&R)

예측 유지보수는 컴포넌트의 전체 유효수명을 최적으로 이용할 수 있도록 한다. (이미지. B&R)

비앤알산업자동화는 4가지 유지보수 전략을 제시하고 있다. 이들이 제시하는 4가지의 가장 일반적 유형을 자세히 살펴보면 고급 유지보수 전략을 마련하는데 도움이 될 것이다.

1. 사후 유지보수
(reactive maintenance)

아직도 빈번히 이용되는 접근방식은 사후 유지보수이다. 기계나 시스템은 고장이나 결함이 발생하는 경우에만 수리한다. 그 결과 흔히 예상하지 않은 생산 중단뿐만 아니라 기계와 기기에 대한 심각한 손상으로 이어질 수 있다.

2. 예방 유지보수
(preventive maintenance)

예방 유지보수를 이용하는 경우에는 컴포넌트를 점검하고 및/또는 교체하기 위해 기계나 공장 전체를 정해진 간격마다 정지시킨다. 이러한 유형의 유지보수는 흔히 완전한 기능을 발휘하는 컴포넌트가 그의 전체 서비스 수명이 다하기도 전에 교체되는 상황으로 이어질 수 있다. 그 결과 불필요한 높은 유지보수 비용으로 귀착된다.

3. 상태 기반 유지보수
(condition-based maintenance)

현대의 계장 기술은 기계와 기기의 건강 상태와 관련된 데이터를 지속적으로 그리고 높은 정밀도로 획득하고, 처리하고, 평가하는 것을 가능하게 한다. 이러한 정보는 편리한 때에 교정 작업의 일정을 세울 수 있도록 사전에 오동작과 피해의 잠재적 발생원을 식별하는데 도움이 된다. 컴포넌트들은 유효 수명의 거의 전체에 걸쳐서 가치를 제공해주며, 그에 따라 1차 피해의 대부분이 (그리고 그럼으로써 2차 피해도) 예방된다. 상태 기반 유지보수의 실행에 관한 상세한 정보에 대해서는 VDI 가이드라인 2888을 참조하도록 한다.

4. 예측 유지보수
(predictive maintenance)

상태 기반 유지보수에는 진동과 같은 격리된 데이터의 평가가 관련되는 반면에, 예측 유지보수는 한 걸음 더 나아간다. 이용 가능한 모든 데이터를 자동적으로 함께 종합하고 처리하여 컴포넌트들의 잔여 서비스 수명에 관한 보다 정확한 예측을 얻는다. 이것은 빅데이터 분석을 이용하여 이루어지며, 여기에서 다양한 소스로부터의 수백 가지 혹은 수천 가지의 파라미터가 취합되고 평가된다. 전에는 인식되지 않았던, 그리고 흔히 매우 복잡한 상관관계를 밝혀내도록 히스토리 데이터를 검사하기 위해 데이터 마이닝(data mining) 기법이 이용된다. 측정 트랜스듀서로부터의 생산 데이터와 정보를 조합함으로써, 컴포넌트에서 언제 고장이 발생할지에 관한 매우 정밀한 예측을 하는 것이 가능해지고 있다.

이러한 지식을 이용하여 고장이 임박한 컴포넌트의 즉각적인 교체를 허용하기 위해 보다 중요성이 낮은 업무를 연기하는 것과 같은 보다 정보가 제공된(informed) 유지보수 결정을 내릴 수 있다. 또한 마모를 감소시키기 위해 기계 파라미터를 조정할 수 있도록 체계적인 오류 패턴과 그들의 근본적인 원인의 식별도 가능하다.

APROL ConMon이 관련 생산 데이터를 수집하고 있다. (이미지. B&R)

APROL ConMon이 관련 생산 데이터를 수집하고 있다. (이미지. B&R)

APROL ConMon을 이용하는 상태 감시
상태 감시 시스템(Condition Monitoring Systems: CMS)은 기계와 기기의 건강 상태를 감시한다. 이것은 상태 기반 및 예측 유지보수를 구현하기 위한 이상적인 기반을 만든다. B&R의 APROL ConMon은 관련된 상태 파라미터를 획득하고, 처리하고, 평가할 수 있도록 하고 최소한의 노력으로 설정이 가능하다. 상태 감시 시스템과 공장 자산 관리 솔루션의 구현을 현저히 더 용이하게 해 준다.

올바른 전략의 선택
현대적 유지보수 전략의 많은 장점에도 불구하고, 각 어플리케이션에 대해 어떠한 접근 방식이 가장 적합한지를 평가하는 것이 여전히 최선이다. 이러한 평가는 적용 가능한 법률과 규제 요건뿐만 아니라 기술적 및 경제적 고려사항을 모두 감안할 필요가 있다.

사용 준비 완료
APROL ConMon은 미리 산업용 PC에 설치되고 즉각적으로 사용될 준비가 갖춰져 있다. 시스템은 엔지니어링과 운전용 소프트웨어 이외에도 또한 SQL 인터페이스가 갖춰진 고성능 데이터베이스도 포함한다. 이것은 극히 안정적인 SUSE Linux Enterprise Server 운영체계를 기반으로 하고 필요한 모든 데이터의 이력을 유지한다.

전형적으로 모니터 없이 제어 캐비닛 내에 설치되는 이 산업용 PC는 웹 브라우저나 VNC 클라이언트를 이용하여 워크스테이션 컴퓨터로부터 네트워크를 통해 접근된다.

완벽한 확장성
APROL ConMon은 완벽한 확장성을 갖추고 있으며 독립형 기계나 수 많은 생산 라인을 포함하는 대형 공장에 구현될 수 있다. APROL ConMon은 에너지 감시를 위해 APROL EnMon과 그리고 프로세스 데이터 획득을 위해 APROL PDA와 용이하게 짝지어질 수 있다. 또한 이전에 투자된 어떠한 엔지니어링 작업도 희생하지 않고 하시라도 완전히 갖춰진 프로세스 제어 시스템으로 풀 스케일로 확장되는 것도 가능하다.

빠른 유지보수 응답 시간
B&R은 지속적으로 mapp 기술 소프트웨어 기본틀을 확장하고 있다. 새로운 mapp Tweet 기능은 기계 어플리케이션이 문자 메시지나 전자우편을 통해 정보를 전송할 수 있도록 한다. 향상된 지능은 기계 가용성을 제고시킨다.

서비스 기사가 현장에 없더라도, B&R의 원격 유지보수 솔루션을 통해 신속히 연결하여, 진단을 수행하고, 파라미터를 조정하고, 오류를 해결할 수 있으며, 이들은 모두 짧은 시간 내에 이루어질 수 있다. 솔루션은 최신 IT 및 보안 표준을 이용하고 n 낮은 투자 비용으로 유의한 절감을 달성할 수 있도록 한다.©

박은주 기자 news2@icnweb.co.kr

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스마트공장

알에스오토메이션, 이더캣기반 모션 및 제어 시스템 발표… 2018 솔루션 데이 개최

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알에스오토메이션 2018 솔루션 데이

알에스오토메이션(대표 강덕현)은 지난 11월 7일 평택 본사에서 고객사와 파트너사 관계자를 대상으로 ‘2018 솔루션 데이’ 행사를 갖고, 스마트팩토리 구축을 위한 이더캣(EtherCAT) 실시간 통신 기반의 더욱 업데이트된 모션 및 제어 솔루션들을 선보였다.

알에스오토메이션이 연례 행사로 개최하고 있는 알에스오토메이션 솔루션 데이는 올해로 세 번째를 맞이했으며, 평택 본사에서 열린 행사에는 170여 명의 국내외 고객과 파트너사 담당자들이 참여해 실시간 통신 및 네트워크 기반 제품과 솔루션에 큰 관심을 보였다.

알에스오토메이션 2018 솔루션 데이

알에스오토메이션 2018 솔루션 데이

이날 알에스오토메이션이 선보인 제품 및 솔루션으로는 ‘이더캣(EtherCAT) 통신 기반의 분산 제어 솔루션, 모션 및 로봇 제어 솔루션’이 대표적이다. 또한 다양한 현장 기기들과의 유연한 호환성 제공과 통합을 위한 ‘타사 제품과의 호환 및 조합 솔루션’, 모션 및 로봇제어기를 위한 ‘스마트 튜닝(Smart Tuning) 솔루션’, 그리고 정확한 모션 시스템 센싱을 위한 ‘엔코더 솔루션’ 등으로 제품 라인을 확대했다.

강덕현 알에스오토메이션 대표는 국내외 로봇 시장의 컨트롤러, 드라이브, 엔코더 각 분야에서 매출처 다각화를 위해 다양한 방법을 모색하고 있다고 밝히고, “지속적인 신제품 출시를 통한 다양한 제품 라인업을 경쟁력으로 내세워 마케팅을 더욱 강화해 시장점유율을 끌어올릴 계획”이라고 말했다.

알에스오토메이션은 올해 하반기 이후 중국, 대만, 터키를 비롯한 글로벌 시장 공략을 위한 각종 국내외 전시회 및 로드쇼에서 브랜드 및 제품 홍보에 적극 나서고 있다. 중국에서는 선전 공장 자동화 전시회(IAMD2018)와 광저우의 국제 자동화 전시회에 참여해 중국 진출 가능성을 타진했다. 지난 10월에는 국내 모션 컨트롤 전시회에 참여했다. 또한 대만과 터키 이스탄불, 이즈미르에서도 관심 기업 및 기존 고객을 초청해 진행한 로드쇼를 성공적으로 마쳤다. 유럽지역 시장 진출을 위한 독일에서의 관련 전시회에도 적극 참여하고 있는 중이다.

알에스오토메이션은 2002년 삼성전자 생산기술센터 제어기기사업부에서 미국계 자동화시스템 업체인 로크웰오토메이션코리아로 인수합병되어 로크웰삼성오토메이션을 거쳐, 로크웰오토메이션코리아에서 모터드라이브 및 로봇 제어기 전문 컴포넌트 관련 OEMax라는 신규 컴포넌트 전문 브랜드로 유지했다. 2010년 다시 로크웰오토메이션으로부터 분사독립했으며, 2017년 8월 코스닥 상장(140670) 이후로 로봇/모션 및 에너지라는 2개 전략 비즈니스를 통해 스마트공장 구축과 에너지 솔루션을 통해 성장을 지속중이다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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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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