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

목차
1. 레시피 관리 및 일괄처리 소프트웨어
2. 식품 안전 및 정치세척(Clean in Place)
3. 설비종합효율 스키드 기반 제조
4. 자동화 & 프로젝트 관리
5. 스마트 디바이스 & 자산관리
6. 통신 및 모바일 노동(Workforce)

6. 통신 및 모바일 작업

1) 표준화를 통한 이더넷 네트워크 동기화
2) 모바일 인력을 위한 분석 및 커뮤니티 활용
3) 무선 센서 응용사례
4) 무선 대기 시간 및 대역폭 문제를 해결하기 위한 네 가지 팁

☞ 6월호에서 계속

1) 표준화를 통한 이더넷 네트워크 동기화
복합 시스템의 네트워크 장비를 조화롭게 동작할 수 있도록 만들기 위해서는 이더넷에 다소의 지원이 필요하다. 이를 위해 등장한 것이 IEEE 1588 표준이다.

IEEE 1588 버전 2에서 지원되는 투명 시계(Transparent Clock)는 버전 1에서 사용되던 경계 시계(Boundary Clock)를 보강하는 역할을 한다. 이를 통해 대규모 네트워크 구조를 더욱 완벽하게 처리할 수 있다.

하지만 투명 시계의 비동기적 특성은 체계적인 실시간 패킷 전송을 보장하기 어렵다. 이러한 문제로 인해 많은 사용자들이 작업을 동기화하는 수단으로 IEEE 1588 및 ODVA의 CIP Sync 등을 사용하고 있다.

IEEE 1588 및 CIP Sync 등의 기술은 로봇 제어·실험 및 계측·발전소 등의 고성능 분야에서 사용자가 신속하게 장비를 작동할 수 있도록 돕는다. 두 기술은 많은 특성을 공유한다.

CIP Sync에는 네트워크 전송 지연 시간을 측정하며 인프라 지연을 교정하는 IEEE 1588 기능이 포함되어 있다. 이를 통해 인해 분산된 장치들과 스위치에 내장된 시계들을 나노초 수준으로 동기화할 수 있다. 제어 시스템 내의 모든 장치가 동기화된 시스템 시간을 공유하면 동작 정보에 시간이 포함되어 실시간 제어를 실현할 수 있다.

사전에 알려진(Known) 전송시간 내에 신호를 전송하는 이러한 기능은 광범위한 응용에 있어 상당히 중요하다. 

IEEE 1588 및 CIP Sync를 활용하면 패킷 전송 시간을 나노초 범위까지 줄일 수 있다.

제어 신호가 지능형 자동화기기 등의 제어장치로 전송될 경우, 시스템이 실시간으로 장비 작동 시기를 인지하는 것이 중요하다. IEEE 1588은 이더넷에 더욱 나은 동기화 특성을 제공한다. 이를 제대로 활용하면 시간에 대한 정확도가 서브 마이크로초 범위 이내로 줄어든다.

IEEE 1588의 사용량은 최근 몇 년간 눈에 띄게 증가했다. IEEE 1588의 사용량을 높이는 요인 중 하나는 장비 속도 및 최종 사용자 요구가 지속적으로 증가하고 있다는 점이다. 여기에 지난 2008년 정밀 시간 프로토콜(Precision Time Protocol, PTP) 버전 2가 등장하면서 IEEE 1588의 사용량이 급증했다.

PTP 버전 2는 작업에 엄격한 동기화를 요구하는 시스템에 높은 정확도를 제공하는 방법이다. 극도로 높은 정밀도가 중요한 요구사항일 경우 PTP 버전 2가 빛을 발한다.

IEEE 1588을 사용할 경우, 이더넷 통신의 많은 부분을 동일한 설정으로 사용할 수 있다(즉, 설정이 유지된다). 

하지만 일부 기능은 신중히 사용하거나 사용하지 않는 것이 좋다. 장거리 신호 전송에서 있어 동기화 오류를 일으킬 수 있는 멀티캐스팅 기능이 대표적이다. 

American Axle & Manufacturing사의 제프 스미스는 “멀티캐스팅은 정보통신 기술에선 매우 중요하지만, 제어 분야에 있어선 항상 그런 것은 아니”라며, “보통 사람에게는 그랜드마스터 시계에서 축구장만한 거리에까지 도달하는 신호는 불필요하다”고 덧붙였다.

(멀티캐스팅Multicasting 방식은 프로토콜 자체에서 일대다 전송 기능을 구현한다. 멀티캐스팅의 예로는 인터넷 멀티미디어 환경에서의 비디오·오디오 서비스, 화상 회의 서비스, 다수 고객을 대상으로 하는 인터넷 뉴스·주식 등 여러 형태의 데이터 서비스가 있다. 자료 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크)

IEEE 1588 버전 2의 개발 당시 주요 초점 중 하나로는 동기화된 시스템의 거리를 확장하는 것이 있었다. 이를 위해 개발된 것이 앞서 설명했던 투명 시계였다. 투명 시계는 표준의 초기 버전에서 사용되던 경계 시계의 기능을 증대시킨 것이었다.

투명 시계는 자체적인 시계(Clock)를 보유하고 있진 않지만, 대신 딜레이(지연) 기능을 가지고 있다. 따라서 최종 슬레이브 장치로 내려가면서(다운스트림) 계산 및 연산하는 도중 딜레이를 적용할 수 있다. 대규모의 네트워크 구조를 처리할 경우 필요한 요소다.

이더넷을 대체할 수 있는 수단은 다양하다. 이들은 실시간 기능을 제공한다. 
그러나 이더넷의 대체수단 중 대부분은 특수한 하드웨어나 권한 혹은 명령을 필요로 한다. 모든 실시간 장비들이 동일한 소프트웨어를 사용해야 하는 이유다. 하지만 표준(Standard) 기능을 활용하면 이러한 제약이 줄어든다.

2) 모바일 작업자를 위한 분석 및 커뮤니티 활용
공정 산업(Processing Industries)에 속한 대부분 기업들은 지난 몇 년간 생산 데이터를 수집하여 공정 및 작업을 개선하기 위해 고체 기술(Solid State)의 플랫폼 및 기반 시설을 설립하였다. 

이 다음 단계는 이러한 기술들을 지능적으로 활용하여 보다 나은 의사결정과 통신 그리고 공정의 개선을 촉진하는 것이다.

실제 산업에서 이러한 단계가 어떤 방식으로 발생하는지 살펴보자. 

바이엘 크롭 사이언스 북미지부 제조 시스템부장 죠 스테이플에 따르면, 바이엘 크롭 사이언스의 작업자들은 요구 작업을 안전하게 수행하기 위해 Invensys Intellitrack 모바일 기기 및 워크플로 소프트웨어를 갖추고 있다.

스테이플은 지난 2012년 자동화 학회의 프레젠테이션에서 “바이엘 크롭 사이언스는 회사에 소속된 공장장과 기술자 그리고 정비자 등으로부터 노트북이나 PC 혹은 터미널 참조 없이 원하는 때에 필요한 정보를 얻을 수 있도록 모바일 앱을 사용하면서 작업 영역을 확장하고자 고려하고 있다”고 발표했다.

바이엘 크롭 사이언스의 모바일 기능 확장의 핵심은 분석 및 커뮤니티를 통하여 보다 친밀하게 접근하고, 직원 사이의 작업 유대감을 추구하는 것이다.

작업과 교육 그리고 위험평가 분석
바이엘 크롭 사이언스는 다양한 시스템에서 수집된 모든 자료를 활용해 신속하게 위험을 감지함으로써 보다 나은 안전성을 추구한다. 이러한 계획의 일환으로 바이엘 크롭 사이언스는 공정제어 시스템을 목표로 삼고 있다.

스테이플은 “모바일 기기를 통해 접근할 수 있는 일련의 작업 흐름 공정(워크플로 프로세스)를 갖추면 제어 시스템과 작업자 간의 상호작용을 보다 효율적으로 관리할 수 있다”고 언급했다. 

표준 운영 절차들은 언제나 최신의 상태로 유지되며, 작업자에게 자동으로 배포된다. 시스템에 대한 모든 변경사항은 즉시 기록 및 공유된다.

모바일을 통한 작업 흐름은 아직 생산에 관한 모든 측면에서 완벽하게 훈련받지 못한 작업자 및 기술자에게도 도움을 줄 수 있다. 해당 장비를 사용하는 작업자들은 업무에 필요한 모든 정보에 접근할 수 있다. 이는 점검 및 유지보수에도 동일하게 적용된다. 

모바일 기기에서 작업의 흐름을 조정하는 경우, 모든 정비 활동을 저장하고 향후 자료에 접속해 참고할 수 있다. 스테이플은 “이 기능을 통해 더욱 향상된 위험평가 및 신속한 알림을 추구한다”고 주장했다.

예를 들어, 숙련이 덜 된 작업자가 모바일 기기를 통해 특정한 연동 작업을 수행하지 않은 제어 시스템을 활용해 작업하는 경우, 문제 발생 시 관리자가 숙련된 기술자 혹은 책임자가 현장에 도착해서 검토할 수 있을 때까지 원격으로 시스템을 정지하거나 지연시킬 수 있다. 작업이 끝나면 관리자의 승인을 받은 이후 다음 단계로 진입할 수 있다. 

커뮤니티
바이엘 크롭 사이언스는 소셜미디어를 활용하여 작업에 도움을 주는 것을 적극적으로 검토하고 있다. 
바이엘 크롭 사이언스가 가진 의문 중 하나는 “왜 기계는 SNS를 통해 정보를 교류할 수 없는가?”라는 점이다. 
오늘날에는 기기들이 인터넷을 통해 서로 연결되어 있는 만큼, 페이스북 등의 소셜네트워크를 통해 현 상태와 활동에 대한 정보를 공유할 수 있다. 이렇게 공유한 정보는 전 세계에서 근무하는 기술자나 시설 내부의 유지보수 담당자 등 여러 관계자들이 확인할 수 있다.
바이엘 크롭 사이언스는 유비쿼터스 통신 및 연결성을 넘어 SNS를 통해 넓게 분포되어있는 기술 자원들을 통합하여 더욱 진보한 협력을 이루고자 한다.

모바일 기기의 이점
바이엘 크롭 사이언스에서 예상한, 작업을 분석하고 커뮤니티를 활성화하기 위해 모바일 기기를 활용함으로써 얻을 수 있는 이점으로는 다음과 같은 것들이 있다.

1. 지식 보유 및 유지. 현 작업자들의 전문 기술을 모아 이를 공유함으로써 모든 작업자가 보다 전문적인 기술을 활용할 수 있도록 돕는다.

2. 향상된 성능. 바이엘 크롭 사이언스는 모바일 기기가 필요한 작업환경에서 전반적으로 일관성 있는 흐름을 제공한다.

3. 전문가들의 신속한 협력. 모바일 기기를 활용할 수 있는 커뮤니티는 사람들에게 즉각적으로 어떠한 작업이 발생하고 있는지 주지시키며 작업에 신속하게 공헌할 수 있도록 참여를 유도하는 훌륭한 수단이다.

4. 문제에 대한 신속한 집중. 작업자에게 필요한 정보를 적시에 공유함으로써, 바이엘 크롭 사이언스는 작업에 소속된 모든 노동자가 어느 곳에 있든 참여할 수 있는 공동의 작업환경을 조성한다. 스테이플은 “이제 어디에서 발생하는 문제든 전 세계적으로 협력해 해결할 수 있다”고 덧붙였다.