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[스마트공장 구축의 초석, 데이터 수집 ③] 커넥티드 엔터프라이즈 위한 OT와 IT의 긴밀한 연결

데이터를 분석하여 문제를 사전에 감지하고 예측 정비를 하거나, 더 나아가 새로운 비즈니스 모델을 창출하는 것이 스마트공장 구축의 목적이다. 더 나은비즈니스를 위한 데이터 활용을 위해선 그 기반이 되는 데이터 축적이 우선 되어야 한다. 때문에 생산 현장의 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 IT 레벨까지 원활히 연결시킬 수 있는 인프라 구축은 스마트공장 구축의 첫 단계다.
‘커넥티드 엔터프라이즈’라는 슬로건 아래 공장과 제조업체 내부의 전반적인 자산, 기업 외부의 고객 및 공급업체가 인터넷에 기반하여 실시간으로 초연결되는 스마트 제조 비전을 제시하고 있는 로크 웰오토메이션. 커넥티드 엔터프라이즈를 실현하기 위해선 OT(Operation Technolgy, 운영 기술)와 IT(Information Technology, 정보 기술)의 완벽한 통합이 무엇보다 중요하다고 말한다. 이에 공장 설비에서 발생하는 실시간 데이터와 엔터프라이즈 레벨의 기업 정보 시스템을 긴밀하게 연결하고 분석· 처리하는 MoM 플랫폼을 아래 도식과 같이 구성하여 다양한 솔루션을 제공하고 있다.

OT와 IT의 완벽한 연결을 지원하는 MoM플랫폼
OT와 IT의 완벽한 연결을 지원하는 MoM플랫폼

정보를 흐르게 하는 단일 네트워크

데이터를 흐르게 하려면 네트워크는 그 어떤 형태로든 필수적으로 필요하다. 로크웰은 센서, 인버터, 서보드라이브 등의 스마트 디바이스 레벨과 PLC, DDC, PCS 등의 컨트롤 레벨, MES나 ERP 등의 관리 레벨까지 원활한 데이터 흐름을 위해 사물인터넷 기반의 단일 네트워크인 EtherNet/IP 기반의  통합 네트워크 인프라 및 보안 기술을 구축하고 있다. 공장의 실시간 제어 레벨에서 요구하는 기능적 특성과 엔터프라이즈 시스템 레벨에서 요구하는 정보 기술 기능을 모두 수용하는 EtherNet/IP는 물리 계층(EtherNet)과 인터넷 표준 프로토콜을 변형 없이 사용하는 구조를 가지고 있다. CIP(Common Industrial Protocol)를 사용하여 어플리케이션 계층에서 공장의 실시간 제어 기능도 수용한다. 로크웰은 이 단일 네트워크 표준을 통해 전세계 곳곳에 위치한 공장과 사무실을 연결하는 데이터 통합 관리의 기반을 마련하고 있다.

사물인터넷 기반 단일 네트워크 표준 EtherNet/IP의 계층구조
사물인터넷 기반 단일 네트워크 표준 EtherNet/IP의 계층구조

진화한 PLC가 데이터를 처리하는 법

생산 현장의 데이터를 빠르고 안전하게 MES로 연결시키는 스마트 PAC Allen-Bradley ControlLogix 5580
생산 현장의 데이터를 빠르고 안전하게 MES로 연결시키는 스마트 PAC Allen-Bradley ControlLogix 5580

일반적으로 자동화 라인에서 센서, 인버터, 서보드라이브 등의 스마트 디바이스가 생성한 수많 은데이터를 1차적으로 수집 및 처리하는 것이 PLC라는 산업용 컨트롤러다. 로크웰은 기존의 PLC를 진화시켜 출시한 PAC (Programmable Automation Controller) ‘Allen-Bradley ControlLogix 5580’을 통해 IoT 기반의 스마트공장 구축을 지원하고 있다. 최신 운영체제로 운영되는 이 PAC는 리얼타임 멀티태스킹을 지원하며, 1GB 이더넷 포트를 내장하여 고속 통신이 가능하다. 또 심층 방어 방식으로 강화된 보안 기능도 제공하며 모션, 인버터, 안전, I/O 등 다른 제어 장비의 통합 제어도 가능하다. 또, 표준 네트워크인 EtherNet/IP를 지원하고 있다. 로크웰의 스마트 PAC는 이 같은 다양한 기능 덕에 하위 디바이스로부터 데이터를 수집 및 저장, 처리하고 대용량의 데이터를 빠르고 안전하게 상위 정보 시스템으로 전달 할수있다.

소규모 분석 플랫폼으로 데이터 최적화

PLC 또는 펌프, 모터와 같은 개별 디바이스 에서 생성되는 데이터를 클라우드 기반 데이터센터에 저장 및 분석하는 시스템을 구축하는 것은 기업의 경영 및 업무 프로세스 개선에 획기적 변화를 가져올 것이다. 그러나 아무리 대량의 데이터를 클라우드까지 빠르고 안전하게 전달할 수 있는 기술이 뒷받침 되더라도, 전세계에 흩어져있는 수많은 공장과 그 안의 수많은 디바이스에서 생성되는 데이터를 클라우드에만 집중시키는 것은 짐작하듯이 무리가 따르는 일이다. 때문에 로크웰은 생산 현장의 단위 설비에서 발생하는 실시간 데이터를 고속으로 수집하고 분석하기 위한 단위기기 레벨의 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)과 개별 스마트 장비 및 설비를 위한 포그 컴퓨팅(Fog Computing) 시스템의 3계층 구조가 필요하다고 설명한다. 각 계층에서 최적화된 데이터가 서로 공유됨으로써 기업 전반에 걸친 데이터 수집과 분석 역시 그 효율을 최적화 할 수 있다는 것이다.
이에 단위설비단에서 데이터를 수집하고 의사결정을 할 수 있도록 올해 3월부터 소규모 분석 플랫폼을 지원할 예정인데, 그것이 바로 FactoryTalk Analytics for Devices다. 자동화 제어 장치 및 펌프, 모터 등의 디바이스로부터 장비의 상태나 MTTR(Mean Time To Repair, 평균고장수리시간) 관련 데이터를 수집하고 분석하여 즉각적인 의사결정을 할 수 있도록 해준다. 분석 어플라이언스를 설치하면 산업용 네트워크를 이동하면서 해당 설비를 검색하고, 생성된 데이터를 사전 설정된 상태 및 진단 대시보드로 변환하여 분석 내용을 제공한 다. 장치에 주의가 요구되는 경우에는 사용자의 스마트 디바이스를 통해 알림을 줌으로써 잠재적 다운 타임을 방지한다.online.ro4
생산설비 및 장비를 위한 FactoryTalk Analytics for Machines는 장비 제조 업체가 장비의 실시간 상태 진단 및 분석을 통한 원격 지원 기능을 쉽게개발할 수 있도록 해주는 플랫폼이다. 장비 제조사가 공급 장비에 FactoryTalk 클라우드 게이트웨이 장치를 내장하여 장비에 대한 데이터를 수집하고, 선별된 컨트롤러에서 얻어진 데이터는 FactoryTalk 클라우드 어플리케이션으로 안전하게 전송한다. 이렇게 데이터가 전달되면 제조사는 사전 구축된 대시보드를 통해 실시간 분석 및 실행 가능한 정보에 접근할 수 있다.
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데이터 직접 수집하는 모바일 기기

한편, 로크웰은 작업자들이 실시간으로 현장 상황을 모니터링하고 협업할 수 있는 모바일 협업 플랫폼 FactoryTalk TeamOne을 제공하고 있다. 이 플랫폼은 서버에 연결되는 클라이언트 역할을 하는 것이 아니라, 공장의 디바이스와 네트워크 상에서 직접 통신하며 실시간으로 현장 데이터를 수집하여 연결된 장비의 상태나 작업 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있게 해준다. 현장 데이터는 물론 사진, 영상 정보까지 공유할 수 있기 때문에 장비의 고장 또는 이상 상태에 대해 보다 직관적인 정보를 공유하며 효율적으로 협업할 수 있다. FactoryTalk TeamONE은 인시던트 (Incident), 디바이스 상태(Device Health), 팀보드(Teamboard) 모듈과 기술자료 (Knowledgebase), 연결(Connect), 핀보드 (Pinboard), 채팅(Chat), 트렌드(Trend) 모듈까지 8개 모듈을 제공한다.

FactoryTalk TeamOne
FactoryTalk TeamOne

About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)