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IIoT, 어떻게 시작해야 할까?
IIoT, 어떻게 시작해야 할까?
  • 오현식 기자
  • 승인 2017.11.07 10:03
  • 댓글 0
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제조 공정에서 IIoT의 이점과 과제

IIoT는 오늘날 공장 자동화 분야에서 가장 큰 전문 용어이자, 인더스트리 4.0Industry 4.0을 구성하는 주요 요소 가운데 하나로 인식되고 있다. 실제로 IIoT는 이미 공장 운영 방식에 영향을 미치고 있다. 향후에는 더 많은 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 따라서 사용되는 용어를 이해하고 IIoT 기술이 이미 제조 시설에서 어떻게 구현되고 있는지 파악하여 미래를 준비해야 한다. <편집자>

 
인더스트리 4.0이라는 용어는 인터넷과 무선으로 연결된 장치에 의해 가능하게 된 상호연결성을 특징으로 하는 시대를 말하는 것으로, 오늘날 기술 혁신을 광범위하게 포함하고 있다. 인더스트리 1.0이 물과 증기의 시대, 인더스트리 2.0이 전기의 시대라면, 인더스트리 4.0은 디지털 시대라고 정의할 수 있는 인더스트리 3.0과 밀접하게 연관된다.

이미 많은 제조 시설이 디지털 기술을 사용해 작동하고, 막대한 데이터를 수집할 수 있게 됐지만, 이들 데이터가 쉽게 액세스할 수 없는 사일로에 주로 존재하고 있다는 점이 디지털 시대, 즉 인더스트리 3.0의 한계이다. 이와 달리 인더스트리 4.0은 데이터를 쉽게 이용할 수 있도록 하여 산업 자동화 장비와 시스템 간의 통신을 자동화함으로써 데이터 수집을 한 차원 높이도록 하는 데 초점을 맞춘다. 이를 통해 공정 최적화뿐 아니라 기계에 대한 예측 분석을 가능하게하는 등 보다 의미있게 데이터를 활용할 수 있게 만드는 것이다.

인더스트리 4.0이 기술 발전의 시대 구분이라면, IoTInternet of Things는 가전 제품에서 산업 구성 요소에 이르기까지 다양한 사물을 인터넷에 연결하는 기술을 의미하며, IIoTIndustrial Internet of Things는 이러한 IoT의 혁신이 산업 분야에 미치는 영향을 구체적으로 나타낸다.

IoT/IIoT가 만드는 스마트 네트워크
스마트 홈은 무선 기술을 통해 주택 보안 시스템에서부터 냉장고에 이르기까지 집안의 모든 것을 연결하여 스마트 폰을 통한 원격 액세스를 허용한다. 이와 마찬가지로, 스마트 공장은 관리자에게 가시성, 분석 및 무선으로 연결된 시스템에 대한 원격 액세스를 제공한다.

이를 이뤄내는 것이 IIoT 기술로, IIoT의 주요 이점은 다음과 같이 요약할 수 있다.

■ 시스템 구성 요소의 작동 상태에 대한 가시성 및 원격 액세스 : 시스템을 신속하게 모니터링 및 진단함으로써 가용성이나 생산성에 영향을 주는 문제가 발생하기 이전에 문제를 확인하고 해결한다.
■ 예측 분석Predictive Analytics : 유지 보수 계획을보다 정확하게 계획함으로써 설비의 다운타임을 줄이고 MTBFMean Time Between Failure를 증가시킨다. 이는 또한 불필요한 예방 유지 보수를 줄이고, 예비 부품에 대한 재고 비용을 낮추는 효과도 제공한다.
■ 상호연결성 : 기계, 구성 요소와 사람 간의 원활한 통신을 가능하게 하는 상호 연결성을 통해 자율적인 기계 성능, 간소화된 수동 프로세스를 구현할 수 있다. 이는 궁극적으로 공장의 효율성을 높인다.

IIoT가 제공하는 가시성, 분석, 상호 연결성의 향상은 이 기술이 단기 투자나 문제에 대한 즉각적인 해결책으로 제시되는 것이 아님을 의미한다. 오히려 IIoT는 새로운 문제가 발생했을 때 이를 해결하는데 필요한 역량을 확보할 수 있게 하는 기저 기술이다. 이를 통해 지속적인 투자 가치를 창출하고, 항시적인 개선을 지원한다.

제조 공장에서의 IIoT
IIoT 기술은 기존 디지털 기술에 비해 더 의미있는 방식으로 공장 전체의 데이터에 액세스하고 활용할 수 있게 한다. 기존 디지털 기술과 IIoT의 차이는 가시성, 예측 분석, 상호연결성에 대한 다음의 세 가지 사례로 보다 쉽게 알 수 있다.

▲ IoT는 센서와 통신을 통해 실제 기계의 히스토리와 데이터를 기반으로 유지보수 결정을 내릴 수 있게 한다. 즉 추측을 제거하고, 데이터에 기반한 예지분석으로 보다 정확한 유지보수를 가능케 만든다.
① 가시성 : 원격 액세스를 통한 효율성 향상
공장 전체에서 효율적인 프로세스를 보장하기 위해 운영자는 설비의 상태를 빠르고 쉽게 판별할 수 있어야 한다. 가시성이 클수록 운영자가 문제를 보다 쉽게 확인하고, 해결 작업을 보다 더 원활하게 진행할 수 있음은 물론이다.

전통적인 타워형 조명 장치는 물리적으로 볼 수있는 모든 곳에서 가시성을 제공하지만, 무선 통신 기능을 갖춘 타워형 조명 장치로 업그레이드한다면, 이벤트를 시각적으로 표시하거나 무선으로 경고하여 더 높은 가시성을 확보할 수 있다. 특히 운영자가 육안으로 문제를 확인하기 위해 상주할 필요 없이 작동 문제를 식별하고 즉시 해결할 수 있다.

예를 들면, 무선 통신 기능을 갖춘 타워형 등기구를 사용해 값비싼 케이블을 사용하지 없이도 원격으로 장비 성능을 모니터링할 수 있는 환경을 구현할 수 있다. 이 표시등은 기계 상태를 시각적으로 나타내며, 무선 네트워크 기반의 업데이트로 작업을 트리거하거나 작업자의 응답을 멀리 떨어진 워크스테이션으로 전달한다.
또 다른 이점은 OEEOverall Equipment Effectiveness 계산을 위한 데이터 로깅이다. 이를 통해 운영자는 경고가 발생할 때 신속하게 대응할 수 있을뿐 아니라 경고 내역을 오프라인으로 저장하고 분석할 수 있다. 작동 시간, 생산량, 거부된 부품 등과 같은 지표를 추적하여 데이터에 입각한 의사결정이 가능하게 되는 것이다.

② 예측 분석 : 적절한 유지 보수로 가용성 향상
IIoT 기술은 실시간 상태 모니터링 외에도 예측 유지 보수를 통해 예기치 못한 장애를 피할 수 있게 한다. 유지 보수에 대한 전통적인 접근 방식은 예방 정비인데, 이는 실제 기계의 데이터 라기보다는 제조업체의 제안된 타임라인을 기반으로 기계 구성 요소를 정기적으로 교체하는 작업이다. 즉, 예상치 못한 가동 중단을 방지하기 위해 실제보다 더 과도하게 유지 보수가 제안되는 경우가 많으며, 부품도 더 이른 시점에서 교체가 권장된다.
이와 달리 데이터에 기반한 예측 분석을 사용하면, 실제 기계의 히스토리와 실시간 데이터를 기반으로 유지 보수 결정을 내릴 수 있기 때문에 추측이 제거된 보다 정확한 작업이 가능하다. 예를 들어 무선 진동 및 온도 센서를 통해 잘못 정렬되거나 마모된 부품을 감지하여 적절한 조치를 취할 있다. 나아가 이력 데이터가 더 쌓일수록 더 정확한 상태 감지가 가능하기 때문에 시간이 지날수록 더 적절하게 유지 보수 작업을 진행하고, 비용효율적으로 장애를 예방할 수 있게 된다.

③ 상호연결성 : 공장을 더욱 합리적으로
IIoT 기술은 기계를 최적화하는 데에만 유용한 것이 아니다. 무선 기술을 통해 작업자의 원활한 상호 작용이 가능하게 됨으로써 수동 생산 라인의 효율성에도 기여할 수 있다. 기계 운영자가 기술적인 문제에 대한 지원을 위해 관리자 영역으로 이동하는 대신 연결된 푸시 버튼 또는 스위치를 사용하여 회선에 필요한 지원을 직접 요청할 수 있는 것이다.

예를 들어 타워 표시등으로 관리자의 주의가 필요한 생산 라인을 표시(예를 들어 기술자-빨간색, 관리자-노란색)하면, 작업자가 LED 색을 변경하는 버튼을 눌러 작업 지연을 최소화하면서 기술자와 관리자가 각 생산 라인을 보다 효과적으로 점검할 수 있게 할 수 있다.

 
제조 혁신, 준비됐나요?
원활하게 기계가 작동하도록 유지하며, 기계와 부품, 사람들 사이의 원활한 통신을 가능하게 하는 데에 IIoT 기술의 이점이 있다. 그렇지만 어디서부터 시작해야 하는지를 결정하고, 이 기술을 최대한 활용하는 방법을 도출하기란 어려울 수 있는 작업이다. 다음의 세 가지는 제조업체가 디지털에서 IIoT로 전환할 때 던져야 할 질문이다.

◎ 기존 작업의 비효율은 무엇인가?
◎ 이러한 비효율성을 극복하는 데 도움이 되는 데이터는 무엇인가?
◎ 의미있는 방식으로 데이터를 활용하기 위해 어떤 통신 프로세스가 필요한가?

이러한 질문에 답하면, 즉각적인 비즈니스 요구를 충족시키는 동시에 장기적인 이점을 얻을 수 있는 최상의 IIoT의 기술을 식별할 수 있을 것이다.
 


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