Riceland Foods는 TempuTech가 제공한 PROFINET 시스템을 채용했다. 이를 통해 수백 개의 센서를 관찰함으로써 시설의 운영성과 안정성을 강화하고 다운타임을 줄이며, 운영에 대한 기밀 유지와 효율성 개선 등을 지속적으로 수행할 수 있게 되었다.
자료 | PI North America(us.profinet.com)

곡물 생산의 자동화를 부드럽게 만들기 위해서는, 즉 다운타임을 줄이고 숨어있는 안전상 위험을 제거하며 불필요한 운영비용을 감소하기 위해서는 어떤 노력이 필요할까? 이 문제의 해답으로 사물인터넷(IoT)를 곧바로 떠올리는 이는 없을 것이다. 하지만 TempuTech가 Riceland Foods에 제공한 클라우드 기반 시스템이 이러한 문제를 해결했다. 이 시스템은 연속적인 모니터링과 실행 가능한 정보(Actionable Information)를 제공한다. 따라서 작업자가 곡물 및 장비 상태를 관리하는 과정에서 발생하는 문제를 사전에 방지할 수 있다.

TempuTech의 공동 개발부서장이자 부사장인 아드리안 메릴은 “이 시스템을 도입한 이후, 곡물 관련 작업자가 정보에 실시간으로 접속할 수 있을 뿐 아니라, 24시간 7일 내내 발생한 데이터를 분석할 수 있게 되어 어떤 문제가 왜 발생했는지를 파악할 수 있었다”고 설명했다.

메릴은 “추세 분석은 Riceland에서 근무하는 모든 작업자 및 관리자에게 의사결정의 맥락을 제공한다”며, “이것은 특정 시점에 대한 분석이나 일일 보고서보다 우수한 정보”라고 설명했다.

데이터 수집의 힘
TempuTech는 GE의 Equipment Insight를 결합했다. Equipment Insight는 장비 데이터 수집·분석·원격 관리 등을 수행하는 하드웨어 및 소프트웨어 시스템이다. 여기에 하드웨어 측면에서는 PROFINET을 통해 곡물 저장시설과 컨베이어 그리고 승강식 운반기(버킷 엘리베이터)에 설치된 수백 개의 센서 및 여타 장비들을 연결했다. 이렇게 완성된 시스템은 데이터 전송 및 분석이 가능한 툴을 제공한다. 작업 공간 내에서든 원격으로든 인터넷을 통해 작업 정보에 접속할 수 있으므로 작업자 및 회사가 언제든지 현장 상황을 관리할 수 있게 된다.

TempuTech가 제공하는 시스템의 이점은 또 있다. 이 시스템은 곡물 및 장치의 상태를 실시간으로 제공한다. 이 정보를 바탕으로 위험한 상황이 발생하기 전에 문제를 확인하고, 이에 대한 조치를 취함으로써 안전한 환경을 유지한다. 이 시스템은 장비 고장 혹은 곡물 생산 환경 악화 등의 상태를 사전에 감지하는 예방 정비 기술을 활용한다.

메릴은 “수확기가 되면 25대의 트럭이 곡식을 가득 싣고, 커다란 저장 단지에 하역하는 작업을 한다”며, “이 상황에서 엘리베이터가 고장을 일으키거나 멈춘다면 트럭 운전자와 농부 그리고 작업자 모두가 작업을 멈춘 채 몇 시간을 보내야 한다”고 설명했다.

디플로이먼트 시스템, 핵심으로
이 시스템은 초기에 존즈보로 시설에 두 대 설치되었다. 존즈보로에서는 총 296개의 센서를 디플로이먼트(네트워크 앱·웹·서비스를 실제 운용 환경에서 이용할 수 있는 상태로 만드는 것) 및 관찰한다. 대표적인 장치로 승강식 운반기· 컨베이어 공급 장치·베어링 센서·근접 센서·모터 센서·종료 회로·알람 회로 등이 있다.

과거에는 RiceLand 시설의 승강식 운반기로 제품을 공급하는 컨베이어 중 하나가 승강식 운반기가 곡물을 다루는 속도보다 빠르게 작동했다. 이로 인해 운반기에 과도하게 많은 곡물이 쌓였다. 문제를 해결하고 작업을 재개하기 위해서는 작업자가 직접 승강기 외부로 곡물을 덜어내야 했다. 이 과정은 몇 시간이나 걸렸다.

현재는 곡물이 축적되는 상황을 실시간으로 감지하며, 승강식 운반기가 90%가량 찼을 때 공급 컨베이어가 자동으로 작동을 멈추고 경고음을 낸다. 따라서 공급 컨베이어를 다시 시작해야 하는 상황, 즉 생산 공정의 중단 없이 승강식 운반기를 정지할 수 있다. 작업이 완료되면 빠른 속도로 검사를 진행하고, 수동으로 공급 과정을 재개할 수 있다.

GE의 Equipment Insight를 통해 각기 다른 장비의 센서와 장치 모니터링 소프트웨어를 사전 경고 기능을 제공하는 하나의 실시간 플랫폼에 통합할 수 있었다. 

이 플랫폼이 가진 또 다른 특징은 경고 기능과 함께 경고에 대한 상세한 데이터를 함께 제공한다는 것. 여기에 자동 백업 기능과 이중화 기능을 갖추었고, 모바일 장비를 통해 어디서든 정보에 접속할 수 있게 되었다. 또한 Riceland 시설의 전력을 변환하여 곡물 관련 작업 관리에 사용할 수 있게 되었다.

메릴에 따르면, 시스템을 설치한 이후 2014년 수확기를 보낸 결과, Riceland는 작업을 멈춘 채 곡물을 파내지 않고도 작업을 이어갈 수 있었다. 

어디든지 이점을
메릴은 “TempuTech 시스템의 모듈형 하드웨어 및 사전 탑재된 소프트웨어는 작은 곡물업자부터 대형 기업에 이르기까지 작업 효율을 향상시킬 수 있는 열쇠”라고 설명했다. Riceland에 도입한 시스템이 성공을 거두자, TempuTech는 여타 시설로의 도입 확장 가능성 검토를 거쳐, 현재는 작은 공장에 대응하기 위한 규모 축소 작업에 한창이다.

이 시스템이 제공하는 여러 이점 중 하나로 제어선의 간소화가 있다. TempuTech가 제공하는 시스템은 PROFINET 케이블을 활용해 감지장치와 공장 내 다양한 장치 그리고 작업자를 연결한다. 메릴은 “PROFINET 프로토콜을 도입하면서 기존에 각 장치 정보를 수집하던 제어선을 제거했다”며, “수천 m에 달하는 제어선 및 전선을 단 한 가닥의 이더넷 케이블로 교체했다”고 설명했다. 메릴은 “규모가 수 ㎞에 달하는 수백 개의 곡물 저장고를 떠올려보면, 대형 시설에서 케이블의 절감이 얼마나 큰 이점인지 실감할 수 있을 것”이라고 말했다.

안전성 보장하다

메릴은 시스템의 이점으로 PROFINET의 네트워크 안전성을 꼽는다. PROFINET의 고장 방지(Fault Tolerant) 기능은 자체 진단 및 경고 기능을 가지고 있다. 통신 경로를 분실했을 경우 사용자에게 알리고, 컨트롤러를 통한 약간의 조작만으로도 대체 경로를 제공함으로써 끊임없는 통신을 보장한다. 또한 통신 관련 오류가 발생했을 경우 사용자뿐 아니라 서비스 기술자에게도 통신 관련 오류사항을 전달한다. 이는 장비 가동시간을 극대화하는 비결이다.

PROFINET의 실시간 플랫폼을 활용해 각 센서에서 발생하는 모든 데이터를 취득할 수 있다. 따라서 HMI 혹은 여타 장비를 통해 정확한 정보를 전달하고, 감시 및 관찰 기능을 통해 예방 정비를 실현한다. 기술자들은 통신 관련 문제를 사전에 배제하고, 서비스 요청이 들어온 실질적인 원인 파악 및 해결에만 집중할 수 있다.

향후 TempuTech 시스템은 각기 다른 관리자들이 필요로 하는 고유한 요구사항에 최적화한 보고 기능을 탑재할 예정이다. 이를 통해 다양한 정보를 선택적으로 제공할 수 있게 된다. 메릴은 “새 기능을 통해 오류를 수정하는 수동적 기업이 아닌, 상황을 앞서서 주도하는 소프트웨어 분석 기업으로 거듭날 수 있다”고 설명했다. 이 시스템이 제공하는 정보는 고객을 위한 곡물 수확 작업의 관리 형태를 바꿀 뿐 아니라, 사업 지도 자체를 새로이 그리는 역할을 한다. 사전 분석을 통해 수익을 창출하는 서비스를 제공할 수 있기 때문이다.