오늘날은 새로운 기술이 범람하고 있다. 자동화 기술과 정보 기술 역시 그렇다. ‘과학이 우리를 기다려주지 않는다’는 말이 나올 정도다.
자료｜오토메이션 월드

1. 레시피 관리 및 일괄처리 소프트웨어

2. 식품 안전 및 정치세척(Clean in Place)

3. 설비종합효율 스키드 기반 제조

5. 스마트한 장치 및 자산 관리

6. 통신 및 모바일 노동(Workforce)

4) 제어 시스템 보안 팁

5) 제어 시스템 원격 접근에 따른 실수를 피하는 법 

6) 당신이 이해해야 할 4가지 IT 표준

☞ 1월호에서 계속

 

프로젝트 개발은 일괄처리 설비에서 자주 발생하는 사건은 아니다. 이 글에서는 프로젝트 개발 시나리오에서 일어나는 주요 연관 사항들을 다룰 수 있도록 몇 가지 팁과 고려사항들을 소개한다. 

1. 프로젝트 내역을 명확히 확인한다. 무엇을 하고 싶은가? 기존의 공정 내용은 무엇이었는가? 운영자의 개입, 품질 관리의 문제들, 다른 시스템과의 접점, 내부의 사용 가능한 기술 역량에 대해 정의하라.  

2. 작업 위험 평가(IRA)를 수행한다. 작업을 시작하기 전 작업 위험 평가를 시행하면 직원 또는 자산에 원치 않은 결과를 유발하는 위험들을 포착할 수 있다. 예정된 작업을 안전한 방법으로 마무리하는 것을 보장하고 현재까지는 발견되지 않은 위험도 검토과정의 일부로 포함하기 위해 안전 평가(Safety Assessment)를 완료해야 한다.

3. 운영자 훈련이 핵심이다. 운영자들은 새로운 제어 시스템을 통해 공정을 탐색하고 운영하는 방법을 배워야 한다. 훈련을 적시에 수행해야 교육 효과가 뚜렷하다(공정을 시작하기 약 2주 전이 적당하다). 훈련을 실시할 때는 향후 운영자들이 직면할 운영자 인터페이스 그래픽(Operator Interface Graphic)을 사용해 훈련하는 것이 중요하다.

4. 소통을 강조한다. 현장의 정비부서 및 운영부서와 소통하는 것은 프로젝트, 나아가 사업의 성공을 위해 필수적이다. 정비부서와 운영부서는 각 장비와 직원의 역할 및 업무 내용을 바탕으로 작업 일정을 적절하게 짜야 한다. 원활한 기계장치·시설 설치 및 프로젝트 착수를 위해서다.

적절한 정비를 통해 프로젝트 초창기에 쓰이는 지원을 줄일 수 있다.  

운영 측면에서는 조직원들의 업무와 휴가 그리고 교대 일정 등을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 이 작업을 통해 충분한 숫자의 조직원이 기존 작업을 중단하고 새로운 작업에 전면적으로 착수할 수 있다(이를 Cut Over라고 일컫는데, 신규 작업을 개시하면서 기존 작업을 중단하고 교체 및 전환하는 작업을 말한다). 이는 빠듯한 전환 작업이 필요한 경우 중요한 역할을 한다.

5. 구체적인 전환 계획을 세운다. 전환 계획을 세우는 것은 건 자동화 프로젝트 내의 모든 단계에 중요하다. 구체적인 전환 계획을 마련하면 작업을 수행하는 이들에게 매일 완료해야 할 활동을 명확하게 지시할 수 있다. 전환 계획을 세움으로써 모든 구성원들이 계획한 대로 작업을 진행할 수 있다. 또한 프로젝트 관리자가 업무 진행상황을 평가하고, 문제 상황에서 제2의 해결책을 수립하며, 공장 설비의 운전 상황에 맞추어 작업을 조율하고, 프로젝트의 완성으로 이끈다.

전환 계획은 ▲순차적으로 공정을 전환·실험·평가할 I/O를 포함하고 ▲공장 내부의 구성을 실시간으로 확인하기 위해 수압 시험(Water Testing)을 거치며 ▲초도 제품을 생산하는 공정을 포함해야 한다.

6. 역할과 책임(Roles and Responsibilities) 방식을 도입한다. 프로젝트에 참여하는 모든 직원 및 계약자의 역할과 직무를 규정하는 것이 성공적인 사업을 위한 열쇠다. 이 방식을 도입하여 전 직원의 사전·사후 훈련에 참고자료로 사용하면, 모든 관계자들이 본인의 역할을 이해하고 역할에 적합한 업무를 수행할 수 있다.   

7. 관리에 집중한다. 고위 경영진 을 비롯한 관리자들은 작업을 시작하기까지의 과정에 무엇이 관련되어 있으며, 일괄처리 시설을 운영하는 과정에서 관리 측면에서의 예상을 제시하는 것이 왜 중요한지에 대해 이해해야 한다.

조직 내의 의사소통 및 내부 매입(Buy-in)은 성공적인 작업 시작을 위한 중요한 방향을 제시한다. 여기서는 관리 측면에서의 뚜렷한 지지 및 프로젝트와의 연관성이 중요한 역할을 한다.

8. 외부의 지원을 검토할 경우에는 외부 업체의 능력 검증에 철저해야 한다. 시스템 통합 업체 등 외부와 협력할 때에는 활용하고자 하는 분야에서의 경험을 가지고 있는지 검토해야 한다. 업체가 가지고 있는 지식을 프로젝트에 적용할 수 있는가? 업체의 배경과 능력은 어떠한가? 업체가 제공하는 서비스의 범위는 어느 정도인가? 눈여겨볼 만한 상업적인 이슈가 있는가? 참고할 만한 자료가 있는가? 업체를 선정할 때는 비용을 고려하되, 가장 낮은 가격이 가장 최선의 선택이 아님을 명심하라.

제어 분야의 통합업체를 찾는 이들에게 좋은 자료를 제시하는 이들이 있다. 제어 시스템 통합협회(Control System Integrators Association)가 그 주인공이다. 이 협회는 회원사들의 산업 전문성을 평가할 뿐 아니라 신뢰성 있는 업계를 연결하는 다리 역할을 한다.

2) 개선과 이행에 대한 4가지 고려사항 

생산성을 높이려 하든 개발부터 출시까지의 기간(타임 투 마켓)을 줄이려 하든, 이 분야에서 성공을 거두는 것은 일괄처리 시설에 적합한 자동화 기술을 적용하는 것에 달려있다. 

기술을 개선하거나 이행하는 것이 순서에 맞는지 판단하는 척도로, 공장의 기술을 평가하는 것이 있다. 공장 내의 기술을 평가하기 위한 단계를 소개한다.

1. 기존 시스템에 대한 모든 사항을 고려한다. 몇 가지 예를 들자면, ▲비계획적인 공장의 작동 중지 혹은 생산 중단의 위험 ▲생산량을 늘리거나 새 제품을 제작하는 능력 ▲기업 운영 소프트웨어를 통합하는 능력 및 여기에 드는 비용 ▲지속적인 유지보수 비용 ▲기존에 사용하던 구형 컴퓨터 시스템을 지속적으로 지원할 필요성 ▲공장 직원의 효율성 및 생산성을 좌우하는 요소들 및 그 영향 등이 있다.

2. 각 개선 혹은 이행에는 투자 수익률(Retern Of Investment, ROI)이 중요한 역할을 한다. 하드웨어 및 응용 소프트웨어에 대한 대규모 투자는 공정제어 시스템과 연관이 있다. 운영자·기술자·유지보수 전문가 등의 축적된 노하우와도 연관이 있다. 따라서 이행 전략(Migration Strategy)의 주요 목표는 설치된 기반시설(Installed Base)을  점차적으로 현대화하는 것이다.

개선 혹은 이행을 위해서는 시스템이 유기적으로 이어져있어야 하며, 가능한 한 투자수익에 부정적 영향을 미치는 공장의 생산 중단이나 생산량의 손실이 없어야 한다.

3. 기존에 실행한, 즉 현재 사용하고 있는 투자의 장기 안정성을 평가하라. 이는 총자산이익률(ROA)를 극대화하기 위한 중요 요소다. 

이러한 이유로, 모든 이행은 새로운 시스템에 대한 탄탄한 수명주기 지원 전략을 가지고 있어야 한다. 구성요소 및 부품의 유효성은 물론이고 제품 보증과 현장 서비스(출장수리 서비스) 그리고 지속적인 기술지원까지 고려하는 것.

4. 노후화(Obsolescence)에 대해 고려한다. 기존의 시스템을 개선하거나 새로운 시스템으로 이행하려 할 때, 장비의 노후화에 대해 고려할 수 있는 두 가지 측면이 있다.

이행을 하고자 할 때, 이행을 고려하는 제품 외에도 회사가 지원하는 기술의 이력이나 역사에 대해 이해하는 것이 중요하다. 업체는 공정 작업에 일반적으로 쓰이는 제품의 장기적인 수명주기를 적극적으로 지원하는가?

개선의 경우에도 고려사항은 남아있다. 이전 버전과의 하위 호환성은 어떠한가? 이 시스템은 얼마나 자주 업그레이드(개선)하게 되고, 설치에 필요한 것은 무엇인가? 

원활한 개선을 원한다면 향후 어떤 시스템을 고려해고 있는지에 대해 이해하는 것이 중요하다.  

사용자는 공정제어 시스템과 관련이 있는 유지보수 및 보안이라는 문제를 고려해야 한다. 동시에 시스템 노후화의 위험 및 이러한 시나리오로 인해 발생하는 연관비용과 더 나은 지원을 제공하는 시스템으로의 이전비용을 비교해야 한다.

좋은 소식은, 장치 공업(Process Industry) 분야의 대부분 업체들이 최종사용자들이 자사 시스템을 오랫동안 사용한다는 사실을 깨달았다는 것이다. 따라서 십 년 가량의 비교적 단기간보다는 수십 년 동안 자사의 장치 및 시스템을 지원하려는 경향을 보인다. 사무용 IT 시스템일수록 더욱 그렇다. 

최신 자동화 기술을 공정제어 시스템의 핵심 구성요소로 삼는다면, 공급업체와 함께 새로운 기술을 지원하는 계획에 대해 논하는 것이 바람직하다.

3) 안전: 제품 수명주기 접근

생산 안전(Production Safety)은 일반적으로 산업 장비와의 안전한 상호작용을 위한 일련의 과정으로 여겨진다. 

제품을 식별(감별)·합의·기술하는 과정은 쉬이 복잡해기 마련이다. 이 과정에서 국제 표준 그룹이 중요한 역할을 한다. 다양한 산업에서 표준 그룹이 설정한 지침을 준수하고 있는 것.

장치 공업 분야에서 가장 널리 쓰이는 안전 표준은 IEC 61511이다. IEC 61511은 안전 시스템을 기반으로 계측하는 것이 특징으로, 다양한 안전 계측 분야에  적용되고 있다. IEC 61511이 가지고 있는 안전 시스템의 설계 목적은 어떠한 공정의 매개변수가 미리 설정한 한계를 초과하면 다시 안전한 상태로 돌아가도록 만드는 것이다.

안전에 대한 새로운 접근법 

IEC 61511을 이해하기 위해서는 우선 특정 산업 표준인 IEC 61508에 대해 알아야 한다. IEC 61508은 기능적 안전 표준(Functional Safety Standard)으로, 각 산업에 특화된 기능 표준을 구축하기 위한 뼈대 역할을 한다. IEC 61511 표준은 IEC 61508 표준의 지침에 근거해 만든 표준이다.

IEC 61508은 공학 분야에서 보다 안전한 설계 및 공정을 구축하기 위해 만들어졌다. 이 규칙에 의거한 절차는 회사 내의 프로젝트에 기여하는 전문가들에 따라 조금씩 달라진다. 또한 외부 감사자 및 정부기관이 절차를 이해하고 따르기 용이하게 만든다. 

IEC 61508을 처음 접한 이들은 혼란스러움을 느낄 수도 있다. IEC 61508은 내재되어있는 기저를 이루는 철학이 새로운 개념을 가지고 접근하기 때문이다. 지금까지의 안전 표준은 공정을 더욱 안전하게 만들고자 특정한 규칙 및 이에 따른 세부사항을 명기했다. 반면 IEC 65108 표준 및 여기서 파생한 IEC 61511 표준은 기존의 방법에서 탈피해 보다 성과기반적이고 기능적으로 접근한다. 

새로운 안전 기준이 가지고 있는 접근법의 주된 특징은 두 가지 기본 원칙이 중심작용을 하고 있다는 점이다. 안전 수명주기 및 확률적 고장 분석이 그것이다. 프로젝트 전체 주기를 다루던 기존 표준과 달리, IEC 61508 및 파생 표준은 프로젝트 구상부터 유지보수 그리고 폐기에 이르기까지 전 과정을 실제로 ‘수행’한다.

본질적으로 이 표준은 생산 시스템의 전체 수명과 궤를 같이 하게 되는 안전 수명주기 활동을 명시한다. 안전 수명주기 관리는 회사가 입증된 방식으로 안전 시스템을 지정·설계·구현·유지할 수 있는 방법 혹은 절차를 제공한다. 이러한 사항을 문서화할 수 있음은 물론이다. 

안전 수명주기의 네 가지 단계

국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission)가 반포한 IEC 61511 표준은 안전 수명주기의 12가지 단계를 명시하고 있다. 이 단계를 크게 네 가지 단계로 분류할 수 있다. 분석·구현·유지보수·지속적 기능 등이 그것이다.

안전 수명주기 Ⅰ: 분석

분석 단계는 제조공정의 안전 동작(Safety Operation)에 필요한 안전 기능을 초기 계획·식별·사양 분류하는 과정이다.

1. 위험 요소 분석: 공정에 이미 존재하는 위험 요소 및 공정을 진행하면서 발생하는 위험 요소를 분석한다. 위험하거나 위험할 것으로 보이는 사건, 위험한 상황으로 이어지는 사건, 연관된 공정 등이 불러올 위험 요소를 정하고, 위험을 줄일 수 있는 요소 및 필요한 안전 기능 등을 지정한다.

2. 보호 층(Layer)에 안전 기능 분배: 활용할 수 있으며 도움이 되는 보호 층을 확인한다. 또한 보호 층 및 안전 시스템에 안전 기능을 분배한다.

3. 안전 시스템에 대한 필요사항 명시: 위험 요소가 여전히 한계를 벗어나 있다면 각 안전 시스템에 대한 필요사항을 규정하고 안전 무결성 수준(Safety Integrity Level)에 대해 명시한다.

안전 수명주기 Ⅱ: 구현

구현 단계는 하나의 안전 시스템을 설계·설치·시험·검사하는 것뿐 아니라 다른 효율적인 위험 감소 체계를 설계·개발·설치·적용하는 것을 포함한다.

1. 안전 시스템 설계 및 엔지니어링: 설계 시스템이 안전 요구사항을 충족하도록 설계한다.

2. 여타 위험 감소 수단 설계 및 개발: 프로그래밍할 수 있는 안전 시스템과 다른 종류의 보호 수단을 설계 및 개발한다. 이러한 수단의 예로는 기계 시스템·공정제어 시스템·수동식 시스템 등이 있다.

3. 안전 보호장비 설치·검증·인증: 안전 시스템 설치 후, 안전 관련 요구사항을 모두 갖추고 있으며, 필요한 안전 무결성 수준을 충족하는지 검증한다. 

안전 수명주기 Ⅲ : 유지보수

유지보수 단계는 공정을 처음 개시할 때 시작해 안전 시스템이 해체·이동·재배치될 때까지 계속해서 이어진다.

1. 운영 및 유지보수: 안전 시스템 기능이 공정 작업 중이나 유지보수 중에도 유지되도록 한다.

2. 수정 및 개선: 안전 시스템이 안전 요구사항을 지속적으로 유지할 수 있도록 수정과 개선 그리고 맞춤화 과정을 거친다.

3. 해체: 안전 시스템을 해체하기 전에 보고서를 통해 안전 시스템에 대해 평가하고, 필요한 허가를 획득할 수 있다. 시스템을 해체하는 동안 필요한 안전 기능이 작동해야 한다.

안전 생애주기 Ⅳ : 지속적 기능
특정한 기능들은 시기나 상황을 가리지 않고 계속해서 작동한다. 기능의 예로는 안전 기능을 관리하고, 안전 수명주기를 세우고 구조화하며, 수명주기 전체에 걸쳐 주기적으로 안전 시스템을 검사·진단·평가하는 것이 있다.

1. 안전 기능·안전성 사전평가·안전 진단: 안전 기능을 관리한다. 안전 기능을 수행하는 대상이 기능적인 목표를 충족하는지 확인한다.

2. 안전 수명주기의 계획·구조화: 안전 수명주기를 투입·산출·인증 및 검증 활동이라는 측면에서 정의한다.

3. 안전 시스템 입증: 보고서를 통해 분석 혹은 검사 결과를 입증한다. 안전 수명주기에 대한 각 단계에서의 결과물이 사전에 정의한 요구사항을 충족하는지 확인한다.

일반적으로 1단계부터 3단계까지는 연속적으로 수행되는 반면, 4단계는 다른 단계들과 동시에 수행되고는 한다. 하지만 다른 모든 모델과 마찬가지로 안전 수명주기 역시 실제가 아닌 근삿값에 불과함에 주의해야 한다.

결론

표준이 시스템 관리보다 안전 관리에 대한 요구사항에 대해 정의하고 있음에 주목해야 한다. 모든 안전 수명주기 단계가 반드시 모든 응용사례와 연관이 있는 것은 아니다. 따라서 안전 측면을 관리하고자 할 경우, 각각의 응용사례에 적용할 수 있는 요소들을 정의해야 한다. 표준이 정확히 어떠한 경우에 무엇을 수행해야 하는지 규정하고 있지는 않다. 하지만 적절한 관리를 위한 사항을 결정할 수 있는 지침을 제시한다.

☞ 다음호에 계속