예견적 유지보수를 활용하면 기업은 현장에 있는 기계의 가용률을 높이고, 가동 중지를 방지하며, 기계 및 시스템 설계 측면에서 새로운 사업 모델 및 가능성 그리고 시장 잠재력을 개척할 수 있다. 또한 서비스 기술자는 작업 일정을 계획하여 처리할 수 있다. 모두에게 행복한 결말을 선사하는 셈이다.
사물인터넷은 개인적 측면뿐만 아니라 기업 측면에서도 새로운 가능성을 제시한다. 또한 기계 및 시스템 엔지니어링 분야에서도 물리적 대상과 가상 세계의 연결이 새로운 추진력을 제공한다.
사물인터넷을 활용해 구축하는 스마트 공장은 기계·제품·시스템으로 구성된 생산 네트워크로, 인간의 개입 없이 기계 자체가 포괄적으로 조직화되는 공장을 말한다.
예견적 유지보수로 향하다
이상적인 조직화는 전통적인 공장의 경계를 넘어 공급자부터 최종 소비자에 이르는 가치사슬 네트워크 전체를 포괄한다.
조직화에서 핵심적인 역할을 하는 것은 IT다. IT 기술을 품은 스마트 팩토리는 개별 행위자와 시스템을 일차적으로 연결하고, 이를 통해 다양하게 변화하는 요건에 적응할 수 있도록 만든다.
스마트 팩토리의 유용한 기능 중 하나는 필요에 따라 시의 적절하게 정비 작업을 실시하는 예견적 유지보수다. 예견적 유지보수란 기존의 반응적 유지보수와 예방적 유지보수가 본질적으로 발전한 형태이다.
반응적 유지보수의 경우, 기술적 문제가 발생하거나 부품에 결함이 생긴 시점에 다다라서야 장비 및 시스템을 수리한다. 이 경우 높은 비용으로 이어지는 기계 고장을 감수해야 한다. 또 고장이 발생했을 때 기계 가동 중지 시간을 최소화하기 위해서는 다양한 예비부품을 미리 준비하여 고장에 신속하게 대처할 수 있어야 하는데, 이 또한 추가적인 비용을 초래한다.
예방적 유지보수는 지정된 시간 또는 서비스 주기가 지나기 전에 장비 및 시스템을 정비하고, 필요한 경우 부품을 교체한다. 이를 통해 결함이 있는 구성품에 의해 일어날 수 있는 기계의 고장을 사전에 배제한다. 하지만 정비 주기는 대부분 보수적으로, 즉 경험을 기반으로 하며, 따라서 조치 빈도가 필요 이상으로 많은 경우가 발생한다. 이는 인력 낭비 및 예비부품에 대한 비용 지출로 이어진다.
예방적 유지보수는 부품의 수명을 최대한 활용하지 못한다. 현금을 허비하는 셈이다. 또한 언제나 매끄러운 생산이 이루어지도록 보장하는 것도 아니다. 고장 빈도를 줄일 수 있을지 모르나 고장을 원천적으로 방지하지는 못하는 것. 뿐만 아니라 구성품을 예상보다 일찍 교체해야 하는 경우도 종종 발생한다.
고장을 정확하게 예견한다
데이터를 파악하고 분석하는 예견적 유지보수를 통해 기계 고장을 정확하게 예견할 수 있다. 예견적 유지보수에 사용되는 자료 및 정보는 기계 상태에 대한 데이터로, 센서·제어장치·MES(Manufacturing Execution System) 등으로부터 획득한다. 데이터는 일정한 간격을 두고 소프트웨어로 전달된다. 소프트웨어는 데이터를 평가하고 눈에 띄는 경향을 감지한다. 예를 들어 드라이브 벨트의 전압이 끊기거나 벨트가 느슨해졌는지, 오일이 부족하여 드라이브 샤프트의 마찰 저항이 너무 높아지진 않았는지 등을 감지한다.
소프트웨어는 자료를 평가하기 위해 특성 계수, 규칙 및 절차를 공식화하고, 장비를 가동할 때 이를 평가하여 결과를 바탕으로 고장 시점을 예견한다.
소프트웨어가 특이한 점을 감지하면, 스마트폰이나 태블릿 PC 등을 통해 담당 기술자에게 메시지를 전달한다. 이를 통해 기술자가 신속하게 반응할 수 있다. 필요한 경우 즉각 부품을 교체하거나 다른 전문 인력과 필요한 작업에 대해 논의한다.
소프트웨어는 예견적 유지보수를 위해 직접 ERP시스템 또는 CRM시스템 등 타 업체의 애플리케이션과 연결할 수 있다. 소프트웨어는 자동으로 업체의 애플리케이션과 상호 작용하고, 따라서 필요한 예비부품의 주문이나 서비스 기술자 위임 등과 같은 과정을 수행할 수 있다.
예견적 유지보수를 활용하면 전문 인력이 과제나 업무 내용에 맞게 적절한 계획을 짤 수 있다.
기업 차원에서는 예견적 유지보수를 활용해 기계 가용률을 높일 수 있다. 기계 운영자는 기계의 가동 중지 시간을 줄이고 시스템의 생산성을 높일 수 있다. 정비 시점을 정확하게 예상함으로써 예방적 유지보수 개념과 달리 구성품의 수명을 최대한 활용할 수 있다. 또한 예비부품을 자동으로 시의 적절하게 주문할 수 있어 불필요한 재고를 두는 일이 없다.
예견적 유지보수는 기계 제작업체에게도 이익을 안겨준다. 예견적 유지보수는 서비스 작업을 멀리 내다보고 계획할 수 있도록 만들며, 더 많은 정비 작업을 처리할 수 있도록 돕는다. 따라서 유지보수 사업을 전체적으로 더욱 효율적으로 구상할 수 있다.
또한 기존과 차별화된 사업 모델도 창출한다. 기업 컨설팅 업체 Roland Berger Strategy Consultants에 따르면, 기계 제작업체가 앞으로 서비스 분야에서 이익을 창출하려면 새로운 사업 모델을 개발해야 한다. 기계 엔지니어링 분야에서 예비부품 및 정비 사업은 전체 매출의 평균 42%에 그친다(‘Evolution of Service’에서 발췌).
그러나 시스템과 부품이 점차 표준화됨으로써, 이 영역도 느리지만 분명히 깨지고 있다. 원격 정비 분야 및 기계 자료의 지능적 평가 및 활용분야에는 제품 및 서비스를 개선할 수 있는 잠재성이 있다.
생산 설비의 네트워크화
예견적 유지보수는 생산 환경에서 사물인터넷이 가진 가능성의 한 가지 예시에 불과하다. 네트워크화된 생산은 아직까지 초기 단계에 머물러있다.
하지만 보쉬 등의 기술 기업 및 서비스 기업들은 자체적인 생산 노하우와 소프트웨어 노하우 그리고 폭넓은 기술적 수준에 맞추어 생산 네트워크화를 실현한다.
생산 네트워크화에 있어서 보쉬는 주도적 공급자이자 주도적 사용자이다. 네트워크화된 생산을 위해 수집한 상태 데이터 분석 및 평가를 위한, 소프트웨어와 하드웨어를 아우르는 등 다양한 솔루션을 제공한다. 이러한 솔루션은 Bosch Software Innovations, 보쉬 그룹의 소프트웨어 하우스 그리고 시스템하우스에서 개발된다.
소프트웨어는 OPC UA 등 다양한 관련 인터페이스 및 TCP/IP 등의 전송 프로토콜을 지원한다. 서비스 포털은 기계 및 시스템의 예견적 유지보수와 상태 모니터링 그리고 원격 정비를 통합한다.
보쉬는 주도적 이용자로서 몇몇 공장에서 이미 성공적으로 네트워크화된 생산 요소를 실현하였다.
