이점부터 고려사항까지, IIoT 제품 개발 전략
제품개발전략에 산업용 사물인터넷(IIoT) 기능을 추가하고자 한다면 여기에 주목할 필요가 있다. 이 글에서는 IIoT를 통해 획득할 수 있는 이점은 물론, IIoT 기능을 적용할 때의 고려사항 역시 다루었다.
글 | Steven Fales, ASCO 판매 관리자(www.asco.com)
오늘날 산업용 제품 설계자에게 있어 IIoT란 말은 단순한 유행어 이상의 의미를 갖는다. IIoT는 모든 공장 구성요소에 대한 잠재력과 가능성을 담고 있다. 쉽고 비용 효율적으로 네트워크에 접속할 수 있기 때문이다. IIoT는 제품 성능을 높이고 소유비용(Cost of Ownership)을 낮추는 등, 극적인 한 걸음을 만든다. 이는 제품의 시장 가치 및 잠재적 이윤폭에 주된 영향을 미친다.
다섯 가지 설계 요소
산업용 장비 및 기계를 설계하는 설계자들이 IIoT를 통합하는 제품을 개발할 때, 다섯 가지 요소가 부상하게 된다. 이러한 요소(즉, 기회)가 자사의 상품 전략과 일치하는지 살펴보는 것도 좋은 방법이다.
1. 원격 감시 및 접속
글 | Steven Fales, ASCO 판매 관리자(www.asco.com)
오늘날 산업용 제품 설계자에게 있어 IIoT란 말은 단순한 유행어 이상의 의미를 갖는다. IIoT는 모든 공장 구성요소에 대한 잠재력과 가능성을 담고 있다. 쉽고 비용 효율적으로 네트워크에 접속할 수 있기 때문이다. IIoT는 제품 성능을 높이고 소유비용(Cost of Ownership)을 낮추는 등, 극적인 한 걸음을 만든다. 이는 제품의 시장 가치 및 잠재적 이윤폭에 주된 영향을 미친다.
다섯 가지 설계 요소
산업용 장비 및 기계를 설계하는 설계자들이 IIoT를 통합하는 제품을 개발할 때, 다섯 가지 요소가 부상하게 된다. 이러한 요소(즉, 기회)가 자사의 상품 전략과 일치하는지 살펴보는 것도 좋은 방법이다.
1. 원격 감시 및 접속
오늘날 산업용 장비는 대량의 진단 정보를 생산한다. 하지만 의미 있는 방식으로 이 데이터를 검색 및 활용하는 것은 많은 이들의 도전과제다. 장치를 연결하고 유의미한 정보를 얻기 위해서는 엄두도 못 낼 정도로 많은 양의 작업 및 통합이 필요한 경우도 왕왕 있다.
웹 기반 기술과 네트워킹 그리고 소프트웨어의 조합을 통해 커다란 장비부터 작은 장치에 이르는 비용 효율적인 원격접속을 실현할 수 있다. IIoT를 활용하면 유지보수 기술자는 물론 제어 기술자와 공장 관리자에 이르기까지 다양한 이들이 쉽게 진단 정보에 쉽게 접속할 수 있도록 만들 수 있다. 그들이 공장에 있든, 사무실에 있든, 집에 있든 말이다.
2. 분석 및 최적화
공장 운영자는 장비 정지를 최소화하기 위해 장비 유지보수를 수행할 적정 시간을 알고 있어야 한다. 유지보수 작업자는 문제가 발생했을 때 장비에 일어난 특정한 성능의 변화를 분석함으로써 부품의 수명이 허용치를 넘어섰는지, 혹은 제 기능을 못하는지 등을 파악하고, 서비스가 필요한지 여부도 신속히 알아낼 수 있다.
센서와 무선 네트워킹 관련 비용이 빠른 속도로 감소하고 있다. 이에 따라 제조장비 설계자들은 다양한 소프트웨어 플랫폼 환경에서 예측정비를 구현하고 실시간 진단을 실현하며 동조제어(Tuning Control)를 구현할 수 있다.
IIoT는 데이터를 활용하여 비용효율적인 장비 분석 및 최적화를 실현할 수 있는 도구다. 생산 중단시간을 극적으로 줄이고, 보다 제한적인 유지보수 자원으로도 작업 및 장비를 최적화할 수 있다. 포괄적이고 자동화된, 그리고 단순하고 직관적인 진단 웹 페이지에 보다 쉽게 접속함으로써 사용자가 보다 장비 및 공정을 쉽게 점검하고, 실시간 네트워크를 구축해 오류 정보를 쉽게 확인하며, 다양한 진단 이벤트를 기록·열람하고, 저 전압 및 고 전압 알람을 도입할 수 있다.
3. 에너지 소비
오늘날에는 센서 기술·무선 기술·마이크로프로세서 기술 관련 비용이 크게 줄어들었다. 이로 인해 설계자들은 제조장비의 에너지 관리를 보다 정확·정밀하고 효율적으로 수행할 수 있게 되었다. 제조장비는 프로그래밍을 통해 자체적인 운영 방식을 학습할 수 있고, 이를 통해 에너지 사용량을 줄일 수 있다.
최적화 알고리즘 및 사용량 감시를 바탕으로 진단 기능 및 제어 기능을 활용하여 장비의 전력 소비량을 관리할 수 있다. 또한 프로그램 논리 및 지능형 시스템을 장비 내에 통합함으로써 장비가 자체적으로 전력량을 조절하거나 필요한 경우 완전히 전원을 내릴 수도 있다.
4. 자산 신뢰성 증가
제조장비의 밸브는 수천 번씩 점화와 소화를 반복하고, 실린더는 수천 차례나 움직이며, 베어링은 수천만 바퀴를 회전한다. IIoT 센서를 탑재하면 이동 및 변화하는 부품들을 경제적으로 관찰할 수 있다. 이러한 정보로 무장하고 있다면 장치가 일반적인 허용오차 내에서 작동하는지, 혹은 성능이 낮아져 실패의 위험이 있는지 등을 확인할 수 있다. 이 기능을 사전 진단(Prognostics, 혹은 ‘예지’)라고 한다.
사전 진단은 예측정비(Predictive Maintenance)를 비용 효율적으로 실현한다. 예측정비는 보다 큰 자산 신뢰성을 해결하는 열쇠다. 설계자들은 장비 성능 및 유지보수와 관련한 요구사항을 예측하는 기능을 구축할 수 있다. 장비가 고장 및 오류를 사전에 경고하고, 부품 교체가 필요할 경우 자동으로 메시지를 제조업체 혹은 공급업체에 메시지를 보내도록 설계할 수 있는 것.
IIoT와 사전 진단 기능은 자산 관리 및 유지보수와 관련한 방식을 극적으로 바꾸어놓는다. 불필요한 예방 점검(Preventative Maintenance)에 노동력과 금전을 지출하거나, 장비가 고장을 일으킬 때까지 불안에 떠는 대신, 장비가 스스로 ‘나 수리가 필요해요’라고 알릴 수 있다. 뿐만 아니라, 머지않은 미래에는 장비가 스스로를 치료할 수 있게 된다. 어떠한 생산 중단도 일어나지 않으며, 유지보수는 정말로 필요한 순간에만 수행하게 될 것이다.
5. 기존 장비의 개조, 무제한에 가까운 수명
장비의 수명주기를 연장하기 위해서는 두 가지 중요한 문제를 해결해야 한다. 첫째, IIoT 기능을 어떻게 활용하여 비용효율적인 방식으로 기존 장비를 갱신할 것인가? 둘째, 어떻게 고객의 요구사항보다 오래 가는 장비를 개발할 것인가?
기존의 장비에 저가의 센서와 소프트웨어 그리고 네트워크 기술을 적용하는 것만으로도 상당한 가치를 창출할 수 있다. OEM 제조업체가 커다란 설치 기반(Installed Base)을 가지고 있는 경우, 장비 기능을 업데이트하고 수명을 늘릴 수 있는 장치 개발을 고려해야 한다.
신제품을 개발할 경우, 수명주기를 극대화하기 위해 IIoT 기술을 도입할 수 있다. IIoT를 도입하면 사용자에게 유연성을 제공하고, 지속적으로, 비용 효율적 방식으로 장비를 업그레이드할 수 있다. 이를 위해서는 하드웨어 측면에서는 향후 소프트웨어 업그레이드 기능을 탑재해야 하며, 플러그 앤 플레이 기능을 통해 네트워크 프로토콜을 비롯한 각종 기술표준들을 적용할 수 있어야 한다.
세 가지 기본 설계 고려사항
제품 내에 IIoT 기능을 성공적으로 구현하기 위해서는 세 가지 사항을 주의깊게 고려해야 한다.
1. 가장 중요한 것은 보안이다. 금융정보 및 개인정보의 도용 및 도난은 단순한 물리적 피해보다 훨씬 심각한 결과를 야기한다. 외부 세력이 제조시설이나 정유시설 혹은 발전소 제어시스템 등을 강탈할 위험이 있기 때문이다.
2. 두 번째로 중요한 것은 상호운용성과 모듈성이다. 부품과 장비가 매끄럽게 연결되어 일원적으로 작업한다는 것이 상호운용성의 기본적인 개념이다. 이를 실현하기 위해서는 장비가 모듈 형식으로 구성되어야 하며, 대규모의 시운전 및 환경설정 없이도 동일한 네트워크 내에서 플러그 앤 플레이 기능을 수행할 수 있어야 한다. 높은 수준의 표준을 바탕으로 한 통합을 통해 장비와 장비가 서로 쉽게 대화할 수 있다.
3. 마지막으로 실시간 기능을 통해 과거에서 벗어나 미래로 한 발짝 다가갈 수 있다. 여기에는 사이드미러를 보며 운전하는 것과 앞 유리를 보며 운전하는 정도의 차이가 있다. 눈앞에 무엇이 있는지 보다 명확하게 볼 수 있음을 의미한다.
웹 기반 기술과 네트워킹 그리고 소프트웨어의 조합을 통해 커다란 장비부터 작은 장치에 이르는 비용 효율적인 원격접속을 실현할 수 있다. IIoT를 활용하면 유지보수 기술자는 물론 제어 기술자와 공장 관리자에 이르기까지 다양한 이들이 쉽게 진단 정보에 쉽게 접속할 수 있도록 만들 수 있다. 그들이 공장에 있든, 사무실에 있든, 집에 있든 말이다.
2. 분석 및 최적화
공장 운영자는 장비 정지를 최소화하기 위해 장비 유지보수를 수행할 적정 시간을 알고 있어야 한다. 유지보수 작업자는 문제가 발생했을 때 장비에 일어난 특정한 성능의 변화를 분석함으로써 부품의 수명이 허용치를 넘어섰는지, 혹은 제 기능을 못하는지 등을 파악하고, 서비스가 필요한지 여부도 신속히 알아낼 수 있다.
센서와 무선 네트워킹 관련 비용이 빠른 속도로 감소하고 있다. 이에 따라 제조장비 설계자들은 다양한 소프트웨어 플랫폼 환경에서 예측정비를 구현하고 실시간 진단을 실현하며 동조제어(Tuning Control)를 구현할 수 있다.
IIoT는 데이터를 활용하여 비용효율적인 장비 분석 및 최적화를 실현할 수 있는 도구다. 생산 중단시간을 극적으로 줄이고, 보다 제한적인 유지보수 자원으로도 작업 및 장비를 최적화할 수 있다. 포괄적이고 자동화된, 그리고 단순하고 직관적인 진단 웹 페이지에 보다 쉽게 접속함으로써 사용자가 보다 장비 및 공정을 쉽게 점검하고, 실시간 네트워크를 구축해 오류 정보를 쉽게 확인하며, 다양한 진단 이벤트를 기록·열람하고, 저 전압 및 고 전압 알람을 도입할 수 있다.
3. 에너지 소비
오늘날에는 센서 기술·무선 기술·마이크로프로세서 기술 관련 비용이 크게 줄어들었다. 이로 인해 설계자들은 제조장비의 에너지 관리를 보다 정확·정밀하고 효율적으로 수행할 수 있게 되었다. 제조장비는 프로그래밍을 통해 자체적인 운영 방식을 학습할 수 있고, 이를 통해 에너지 사용량을 줄일 수 있다.
최적화 알고리즘 및 사용량 감시를 바탕으로 진단 기능 및 제어 기능을 활용하여 장비의 전력 소비량을 관리할 수 있다. 또한 프로그램 논리 및 지능형 시스템을 장비 내에 통합함으로써 장비가 자체적으로 전력량을 조절하거나 필요한 경우 완전히 전원을 내릴 수도 있다.
4. 자산 신뢰성 증가
제조장비의 밸브는 수천 번씩 점화와 소화를 반복하고, 실린더는 수천 차례나 움직이며, 베어링은 수천만 바퀴를 회전한다. IIoT 센서를 탑재하면 이동 및 변화하는 부품들을 경제적으로 관찰할 수 있다. 이러한 정보로 무장하고 있다면 장치가 일반적인 허용오차 내에서 작동하는지, 혹은 성능이 낮아져 실패의 위험이 있는지 등을 확인할 수 있다. 이 기능을 사전 진단(Prognostics, 혹은 ‘예지’)라고 한다.
사전 진단은 예측정비(Predictive Maintenance)를 비용 효율적으로 실현한다. 예측정비는 보다 큰 자산 신뢰성을 해결하는 열쇠다. 설계자들은 장비 성능 및 유지보수와 관련한 요구사항을 예측하는 기능을 구축할 수 있다. 장비가 고장 및 오류를 사전에 경고하고, 부품 교체가 필요할 경우 자동으로 메시지를 제조업체 혹은 공급업체에 메시지를 보내도록 설계할 수 있는 것.
IIoT와 사전 진단 기능은 자산 관리 및 유지보수와 관련한 방식을 극적으로 바꾸어놓는다. 불필요한 예방 점검(Preventative Maintenance)에 노동력과 금전을 지출하거나, 장비가 고장을 일으킬 때까지 불안에 떠는 대신, 장비가 스스로 ‘나 수리가 필요해요’라고 알릴 수 있다. 뿐만 아니라, 머지않은 미래에는 장비가 스스로를 치료할 수 있게 된다. 어떠한 생산 중단도 일어나지 않으며, 유지보수는 정말로 필요한 순간에만 수행하게 될 것이다.
5. 기존 장비의 개조, 무제한에 가까운 수명
장비의 수명주기를 연장하기 위해서는 두 가지 중요한 문제를 해결해야 한다. 첫째, IIoT 기능을 어떻게 활용하여 비용효율적인 방식으로 기존 장비를 갱신할 것인가? 둘째, 어떻게 고객의 요구사항보다 오래 가는 장비를 개발할 것인가?
기존의 장비에 저가의 센서와 소프트웨어 그리고 네트워크 기술을 적용하는 것만으로도 상당한 가치를 창출할 수 있다. OEM 제조업체가 커다란 설치 기반(Installed Base)을 가지고 있는 경우, 장비 기능을 업데이트하고 수명을 늘릴 수 있는 장치 개발을 고려해야 한다.
신제품을 개발할 경우, 수명주기를 극대화하기 위해 IIoT 기술을 도입할 수 있다. IIoT를 도입하면 사용자에게 유연성을 제공하고, 지속적으로, 비용 효율적 방식으로 장비를 업그레이드할 수 있다. 이를 위해서는 하드웨어 측면에서는 향후 소프트웨어 업그레이드 기능을 탑재해야 하며, 플러그 앤 플레이 기능을 통해 네트워크 프로토콜을 비롯한 각종 기술표준들을 적용할 수 있어야 한다.
세 가지 기본 설계 고려사항
제품 내에 IIoT 기능을 성공적으로 구현하기 위해서는 세 가지 사항을 주의깊게 고려해야 한다.
1. 가장 중요한 것은 보안이다. 금융정보 및 개인정보의 도용 및 도난은 단순한 물리적 피해보다 훨씬 심각한 결과를 야기한다. 외부 세력이 제조시설이나 정유시설 혹은 발전소 제어시스템 등을 강탈할 위험이 있기 때문이다.
2. 두 번째로 중요한 것은 상호운용성과 모듈성이다. 부품과 장비가 매끄럽게 연결되어 일원적으로 작업한다는 것이 상호운용성의 기본적인 개념이다. 이를 실현하기 위해서는 장비가 모듈 형식으로 구성되어야 하며, 대규모의 시운전 및 환경설정 없이도 동일한 네트워크 내에서 플러그 앤 플레이 기능을 수행할 수 있어야 한다. 높은 수준의 표준을 바탕으로 한 통합을 통해 장비와 장비가 서로 쉽게 대화할 수 있다.
3. 마지막으로 실시간 기능을 통해 과거에서 벗어나 미래로 한 발짝 다가갈 수 있다. 여기에는 사이드미러를 보며 운전하는 것과 앞 유리를 보며 운전하는 정도의 차이가 있다. 눈앞에 무엇이 있는지 보다 명확하게 볼 수 있음을 의미한다.
IIoT 기술은 사용자에게 오늘 장비에 어떤 일이 있었는지는 물론, 내일 어떤 일이 일어날지에 대한 예보를 제공한다. 생산 장비가 작업자 및 관리자에게 “밸브의 스풀 처리가 계속해서 바뀌고 있어요. 90일 안에 고장을 일으킬 위험이 있어요. 여분의 부품이 필요해요”라고 말하는 것을 생각해보라. IIoT 기술을 활용하면 이러한 기능을 눈앞에 실현할 수 있다.
결론
IIoT 기술은 장비 설계자에게 새로운 가능성을 제시한다. OEM 제품에 중요한 가치를 덧입히고, 경쟁우위를 제공한다. 하지만 이를 위해서는 설계자들이 어떻게 하면 새 장비를 IIoT 세계에 적합하게 설계할 수 있을지 고민해야 한다.
이를 위해서는 눈앞에 놓여있는 향상된 소프트웨어 요구사항을 충족하기 위한 튼튼한 물리장치와 충분한 처리능력 그리고 넉넉한 양의 메모리를 갖추어야 한다. 또한 원활한 관리를 위해 데이터를 상위 단계 네트워크로 전송할 수 있도록 최신 표준을 적용할 수 있어야 한다.
최종사용자는 IIoT를 활용해 낮은 비용으로 쉽고 간단하게 장비를 시운전할 수 있다. 전 공장에 걸친 자산관리를 실현함은 물론, 보다 비용효율적인 관리 역시 누릴 수 있다. 또한 사전 진단 기능을 통해 예방정비를 현실화할 수 있다.
많은 사용자들이 IIoT를 받아들이고 있으며, IIoT라는 이점을 누리기 위해 추가적인 비용을 지불할 준비가 되어있다.
결론
IIoT 기술은 장비 설계자에게 새로운 가능성을 제시한다. OEM 제품에 중요한 가치를 덧입히고, 경쟁우위를 제공한다. 하지만 이를 위해서는 설계자들이 어떻게 하면 새 장비를 IIoT 세계에 적합하게 설계할 수 있을지 고민해야 한다.
이를 위해서는 눈앞에 놓여있는 향상된 소프트웨어 요구사항을 충족하기 위한 튼튼한 물리장치와 충분한 처리능력 그리고 넉넉한 양의 메모리를 갖추어야 한다. 또한 원활한 관리를 위해 데이터를 상위 단계 네트워크로 전송할 수 있도록 최신 표준을 적용할 수 있어야 한다.
최종사용자는 IIoT를 활용해 낮은 비용으로 쉽고 간단하게 장비를 시운전할 수 있다. 전 공장에 걸친 자산관리를 실현함은 물론, 보다 비용효율적인 관리 역시 누릴 수 있다. 또한 사전 진단 기능을 통해 예방정비를 현실화할 수 있다.
많은 사용자들이 IIoT를 받아들이고 있으며, IIoT라는 이점을 누리기 위해 추가적인 비용을 지불할 준비가 되어있다.
저작권자 © MSD(Motion System Design) 무단전재 및 재배포 금지
