커넥티드 인더스트리(CONNECTED INDUSTRY)

인더스트리 4.0은 사이버 물리 시스템을 통해 산업 생산 현장을 급속하게 바꾸고 있다. 그러나 인더스트리 4.0은 사이버 세상과 물리적 세상을 연결해야만 실현될 수 있는데, 이는 숙제이면서 동시에 비전이기도 하다.

안드레아스 후만: Harting 테크놀로지 그룹의 인하우스 전략 컨설턴트

오늘날까지 산업 시스템은 간단한 전략을 추구해왔다. 간단히 말해 자동화 장치를 통해 실행되는 자동화였다. 이런 장치들은 중앙 컨트롤 장치와 연결해야 했고 외부의 뛰어난 컨셉트과 연결할 필요는 없었다. 데이터 네트워크란 산업 이더넷 필드버스의 매개체, 더 간단히 말하자면 연결선일 뿐이었다. 자동화 관점에서 보면 맞는 말이기도 하다.

그러나 인더스트리 4.0으로 인해 데이터 네트워크 기술에 새로운 요건들이 제시되었으며, 그와 더불어 연결 기술에도 새로운 과제들이 주어졌다. 인더스트리 4.0에서 산업 생산은 보다 효율적으로, 보다 유연하게 그리고 보다 우수한 성능을 구현해야 한다. 컨트롤 태스크는 중앙의 컨트롤 장치에서 시스템 자체로 넘어간다. 생산 시스템 구조에 있어서도 이는 급격한 컨셉트 변화를 의미한다. 엄격한 서열 시스템에서 분산 시스템으로 전환되는 것이다. 시스템은 모듈 방식으로 디자인하고, 컨트롤 태스크는 해당 시스템으로 이전된다. 데이터 네트워크는 결정적인 콤포넌트가 되었다.

 

사이버 물리 시스템

인더스트리 4.0에서는 여러 가지를 연결해야 하고, 간단한 plug-and-produce(연결 즉시 생산)은 하나의 인터페이스에, 즉 하나의 플러그 커넥터에 통합되어야 가능하다.
인더스트리 4.0에서는 여러 가지를 연결해야 하고, 간단한 plug-and-produce(연결 즉시 생산)은 하나의 인터페이스에, 즉 하나의 플러그 커넥터에 통합되어야 가능하다.

논리적이고도 간단한 방법은 이러한 기술을 구현함에 있어서 사이버 물리 시스템(CPS)와 물리적인 생산 세계의 통합을 중심에 둔 일련의 조건들을 통합하는 것이다. 인더스트리 4.0은 사이버 물리 시스템을 IT 어플리케이션에 통합하는 것을 특징으로 한다. 이러한 통합은 가능한 유연하게 이루어져야 한다. 더불어 전통적인 생산 시스템의 경직된 연결 방식은 폐기해야 한다. 사이버 물리 시스템을 IT 어플리케이션에 연결하려면, 상호 연결해야 하는 두 영역이 생긴다.

첫 번째 이행에서 독립적인 시스템 모듈 사이에 결정적인 인터페이스가 있다는 점이 있다. 이는 전통적으로 헤드 컨트롤과 분산 I/O로 구성될 수 있으나, CPS로도 구성될 수 있었다. 두드러진 점은 이 모듈이 제조 절차 중 실제 대상에서 완벽한 서비스를 실행한다는 점이다. 모듈 구성도 인더스트리 4.0의 장점을 위협하는 일 없이 종전과 같이 이루어질 수 있다.

모듈은 다양한 위치에서 간단하게 그리고 신속하게 제조 프로세스에 통합되어야 하고, 해당 위치에서 다양한 모듈을 사용할 수 있어야 한다. 이러한 두 가지 핵심 요건 외에 배선은 또 다른 특징을 지닌다. 다양한 위치에서 사용하므로 기본적인 장치이어야 하고, 다양한 모듈과 함께 사용하므로 기본적인 서비스를 해야 한다. 배선은 인프라이다.

인더스트리 4.0의 인프라

스마트 팩토리의 인프라는 정의 단계에 있다. IT 뿐만 아니라 자동화를 위해서도 이더넷은 사용된다. 오피스 빌딩에서는 ISO/IEC 11801에 따른 사용 중립적 배선이 있다. 이 규격은 패시브 데이터 네트워크 인프라를 구성하는 방법을 설명한다.

이런 개념을 제조 시설에 적용하면, 다양한 모듈을 네트워크에 통합해야 한다. 이를 위해 산업 시설의 모든 생명선을 고려해야 한다. 통신, 400V 주전원, 압축 공기, 보조 에너지 및 기타 신호 등이 그것이다. 따라서 여러 가지를 연결해야 하고, 간단한 plug-and-produce은 이들이 하나의 인터페이스에, 즉 하나의 플러그 커넥터에 통합되어야 가능하다. Han-Modular의 플러그 커넥터는 모듈 구조로 모든 생명선을 제공한다. 모듈 인터페이스를 표준화함으로써 결정적인 한 걸음을 내딛게 되었다. 그러나 인프라를 구성하는 데에는 더 많은 요소들이 있다. 제조업의 경우 간단하고도 안전한 운전을 위해 모듈 인터페이스가 다양한 기능들을 제공해야 한다. 모듈 연결 외에 관리 또는 진단, 모듈 식별, 에너지 측정 에너지 연결, 400V 전압 보호, 안전 및 통신도 실시간으로 이루어진다. 이런 기능은 액티브 네트워크 콤포넌트를 통해 보장할 수 있다.

하르팅(Harting)은 이러한 인더스트리 4.0 인프라 개발에 집중하고 있다. 하르팅의 스마트 파워 네트워크 유닛은 통신과 파워 관리를 통합한다. 이 콤포넌트는 라인과 링을 이용하여 산업별 토폴로지를 지원하고, 다양한 제조 모듈을 유연하게 사용할 수 있도록 인프라를 확충한다.