뉴노멀 시대 공장의 디지털화
공장 장비관리 원격솔루션 ‘에코스트럭처 머신’
슈나이더 일렉트릭이 최근 서울 마곡 사무실에서 ‘뉴노멀 시대 공장 장비의 디지털화’를 주제로 기자 간담회를 열고 스마트 팩토리 구현을 위한 원격 장비 관리 기술 도입 방안에 대해 설명했다.
이날 슈나이더 일렉트릭은 산업 현장과 기계장비 제조업 업체를 위한 통합 아키텍처 플랫폼 ‘에코스트럭처 머신(EcoStruxure™ Machine)’을 소개했다.loT 기술을 기반으로 한 이 디지털 플랫폼은 하드웨어와 소프트웨어가 융합돼 설계부터 엔지니어링, 운영, 유지 및 보수 등 제품의 전체 수명주기에 이점을 제공한다.
한편 슈나이더 일렉트릭은 전 세계 207개의 공장을 운영하고 있다. 이 중 6개 공장은 세계경제포럼(World Economic Forum)은 선정된 스마트 팩토리의 대표 공장인 ‘등대공장(light house)’으로 선정돼 시범 운영되고 있다.
언택트, 공장 장비의 디지털화 앞당겨
스마트 팩토리는 설계 및 개발, 제조 및 유통 등 생산과정에 디지털 자동화 솔루션이 결합된 ICT를 적용해 생산성, 품질, 고객만족도를 향상시키는 지능형 생산공장이다. 즉, 공장 내 설비와 기계에 IoT를 사용하여 공정 데이터를 실시간으로 수집하고, 이를 분석해 스스로 제어할 수 있게 만든 미래의 공장을 뜻한다. 스마트 팩토리는 공장 내의 자동화 설비 구축을 넘어, 장비의 디지털화가 핵심이다.
공장 장비의 디지털화(Machine Digitization)는 공장 장비에 관련된 모든 정보를 수집하여 분석할 수 있음을 의미한다. 이를 통해 관리자는 시공간에 제한을 받지 않고 정보를 수집, 전달, 공유할 수 있어 장비 운영의 효율성 향상과 사용자의 편의성을 제공한다. lloT, 클라우드, 머신러닝, 증강현실이 공장 장비의 디지털화를 이끌 핵심 기술로 손꼽힌다. 특히 클라우드 서비스는 스마트 팩토리를 구성하는데 필수적인 역할을 한다.
스마트팩토리 필수 요건, 원격 관리 솔루션
지난해 코로나19를 겪으며 전 세계 공장에서는 ‘원격 관리’가 화두가 되고 있다. 원격 관리 서비스는 ‘클라우드’ 기술을 기반으로 한다.
인력이 접근할 수 없는 상황에서 플랜트 및 공장 운영을 유지하려면 산업 자동화 시스템에 대한 안전한 원격 액세스가 필수적이다. 원격 관리를 통해 플랜트 및 공장 운영자는 플랜트에 대한 물리적 접근이 제한되거나 바람직하지 않은 경우에도 실행 가능한 통찰력으로 공정을 조정하고 유지 보수를 수행하며 운영 결정을 내릴 수 있다.
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원격 장비 제어 관리 플랫폼 ‘에코스트럭처 머신’
박윤국 매니저는 “에코스트럭처(EcoStruxure)는 사물인터넷을 접목하여 효율적인 에너지 관리와 공정을 최적화하여 생산성을 향상시키는 기술 플랫폼으로 원격으로 장비를 제어, 관리하는 시스템”이라고 소개했다.
에코스트럭처 머신(EcoStruxure™ Machine)은 제품 커넥티드, 엣지 컨트롤과 애플리케이션, 분석 및 서비스 3단계로 구성된다. 이 통합 아키텍처 플랫폼은 loT 기술을 기반으로 하드웨어와 소프트웨어가 융합돼 장비제조업체가 설계부터 엔지니어링, 운영, 유지 및 보수 등 전체 수명주기에 이점을 제공한다. 박 매니저는 “에코스트럭처를 통해 장비 제조업체는 양질의 서비스와 높은 수준의 보안시스템을 유지할 수 있다. 또한 새로운 장비와 어플리케이션 설계 단계에서의 효율성도 증진된다.”고 강조했다.
에코스트럭처 머신의 핵심 장점
:공장에서만이 아닌 다른 공간에서도 장비 데이터 수집, 저장, 가공 명령할 수 있다.
1. 편의성과 접근성 증대
2. 가용성 확장(클라우드의 여러 옵션 기능 활용)
3. 비용 절감(클라우드의 비용의 유연성)
4. 협업 최적화
5. 확장성
도입 단계별 용 감소 효과
• 설계 단계– 시장 출시 기간 최대 30% 절약
• AR 기술 가상 시운전 배포 단계– 시동 시간 최대 40% 단축
• 디지털 서비스 배포 단계– 문제 해결 시간 최대 50% 감소
클라우드 장비관리 디지털 플랫폼 ‘에코스트럭처 머신 어드바이저’
에코스트럭처 머신 어드바이저는 에코스트럭처 머신 아키텍처 내에서 앱, 분석 및 서비스 레이어에 포함된 클라우드 기반의 장비관리 디지털 플랫폼이다.
이틀 통해 장비 제조사는 전 세계 모든 생산 현장에 설치된 장비 상태를 실시간 모니터링을 하고, 이상 상황이 발생하는 경우에 신속하게 장비 운영자를 지원한다. 장비 제조사는 언제 어디서나 모든 장비 정보에 대해 고유한 접근이 가능하고, 장비의 상태와 성능 파악을 위한 포괄적인 분석이 가능하다.
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PLC M262 로직 컨트롤러
에코스트럭처 머신 어드바이저는 슈나이더 일렉트릭 PLC ‘모디콘 M262 로직 컨트롤러’와 연동되어 시너지를 낸다. 에코스트럭처 머신 어드바이저의 기능은 크게 세 가지로, Track(문서 기록 및 데이터 저장 서비스), Monitor(원격으로 장비의 상태를 판단 및 알림 전송), Fix(클라우드에 내장된 소프트웨어 툴을 통해 장비 문제 해결)로 구성되어 있다.
특히 데이터 분석에 의한 비정상 탐지를 통해 장비 가용성을 향상시키고 이상 징후 발생 시 사용자에게 즉각 알려주는 예지보전 서비스도 제공한다.
엔지니어링을 담당하는 이선철 매니저는 “타사는 클라우드로 데이터를 이동할 때 언어를 변환해 게이트웨이를 거쳐야 하지만, 슈 나이더 일렉트릭의 PLC M262는 자동언어변환 기능으로 바로 클라우드로 데이터를 이동할 수 있어 에러 발생률이 희박하다.”며 “물론 타 PLC로 에코스트럭처 머신 어드바이저과 연동된다”고 말했다.
M262 컨트롤러 주요 기능
1. 추적(Machine Tracking)
: 장비 관련 자료 저장 및 오퍼레이팅 업무 관리 서비스
- 장비 구성도, 기계/전기 도면, 운전/정비 매뉴얼, BOM 관련 문서 자료, 프로젝트 실행 문서 등을 자유롭게 저장 및 열람
- 서비스 항목 계획 및 관리
- 장비 조작 내역 기록 및 관리
2. 모니터링(Machine Monitoring)
: 장비의 데이터를 수집하고 사용자가 인지하기 쉽도록 시각화
- 장비 변수를 구성하여 상태 값을 전송하고, 장비의 상태 정보를 실시간 확인
- 기본으로 제공되는 라이브러리와 위젯을 사용하여 사용자가 원하는 대로 대시보드 구성
- 구성된 대시보드 통해 장비의 데이터, 트렌드, 상태 값 등을 보기 쉽게 시각화
- 각 변수 별 정상 상태의 최소값, 최대값과 기준을 설정하고 기준을 벗어날 경우 알람 전송
3. 문제 해결(Machine issue Fix)
: 클라우드에 내장된 소프트웨어 툴을 사용하여 장비에 발생한 문제를 해결하는 서비스 코드 분석을 통해 장비 코드 품질, 코드 유지 보수성 및 개발 효율 향상 가능
- 원격 및 사이버 보안 컴퓨터 연결
- 클라우드에서 소프트웨어를 서비스로 사용하여 시스템 문제 해결
: 어그멘디드 오퍼레이터를 실행해 증강현실을 통해 표준화된 운영 및 유지 관리 지침 제공
: 머신 엑스퍼트 소프트웨어 툴을 실행해 원격으로 장비의 로직 상태 확인 및 수정
앤아이티 코리아, ‘에코스트럭처 머신’ 도입으로 인건비 20% 절감
슈나이더 일렉트릭의 에코스트럭처 머신 어드바이저를 통해 사용 중인 집진기 장비 제조업체 엔아이티 코리아의 전형근 실장은 “과거 수기로 기입했던 환경 지표 등을 슈나이더 일렉트릭 디지털 솔루션을 도입해 데이터를 자동으로 수집하고 관리할 수 있었다”며 “초기 투자비용과 인건비 20%를 절감했다”고 말했다.
아울러 “슈나이더 일렉트릭은 설계부터 프로그래밍 및 패널 제작에 이르기까지 프로젝트의 전반에 대한 엔지니어링을 지원했다. 문제가 생길 경우 슈나이더 일렉트릭 엔지니어들이 즉각적으로 빠르게 대응해줬다. 아울러 타사 대비 비용도 합리적이었다.”고 말했다.
엔아이티코리아는 TESLA E.M.A(Environment Equipment Monitor Advisor) 서비스 플랫폼을 구축, 확대 보급을 실시하고 있다.
스마트 팩토리 솔루션의 비용 절감 및 개선 효과
박윤국 매니저는 “에너지 소비를 효율적으로 모니터링하며 관리하면 약 30% 에너지 효율 개선 효과를 기대할 수 있다.”며 “슈나이더 일렉트릭의 솔루션이 적용된 바탐 스마트 팩토리는 기계 생산 라인 중 하나에 에코스트럭처를 구축하면서 낭비되는 재료가 46% 감소됐다. 아울러 유지보수 직원의 작업 시간은 17% 감소했다.”고 강조했다.
이 공장의 경우 에코스트럭처 투자금 회수는 6개월 내 가능했으며, 구현하는 데 걸린 시간은 한 달 미만이었다. 한편, 슈나이더 일렉트릭 익산팩토리는 스마트팩토리를 도입하면서 제조 결함율 10~15%, 에너지 소비는 5%, 페이퍼워크는 60%가 감소됐다.
