지능형 네트워크

생산 디지털화의 전제조건 중 하나가 바로 구동기술이다. 지능형 드라이브가 문제를 스스로 해결할 수 있기 때문이다. 지능형 네트워킹을 통해 명령을 완벽하게 수행할 수 있다.

Dr. 오마 사디(Dr. Omar Sadi): GetriebebauNORD GmbH & Co. KG 기술담당 임원

NORD Drivesystems는 인더스트리 4.0에 활기를 불어넣는다는 목표로, 구동기술을 생산 디지털화의 전제조건 중 하나로 삼아, 자율적인 구동 솔루션 개발을 위해 메카트로닉스, 전자기술과 전기기술에 관한 자신의 역량을 최대한 활용하고 있다. 이러한 지능형 드라이브는 감속기, 모터, 인버터 조합으로 구성되어 안전한 클라우드 연

버스시스템, 통합 PLC, 안전한 클라우드 연결로 인버터가 지능적으로 데이터를 평가하고 통신할 수 있다.

결을 기본으로 한다.

구동기술과 생산 디지털화는 센서, 버스 시스템, 인터페이스, 지능형 소프트웨어의 상호작용을 전제로 한다. 생산 시스템과 물류 시스템의 기어드 모터는 인버터를 통해 제어된다. 이 인버터는 기본적으로 소비 전류, 전압, 회전 속도, 작동 온도 등 드라이브의 상태 모니터링과 시스템 제어에 사용되는 작동 데이터를 산출한다. 수학적 알고리즘을 기반으로 버추얼 센서장치와 인버터에 내장된 PLC를 통해 측정된 전기적 데이터로 구동출력을 이용하고, 기어오일의 물리적 특성을 조합하여 오일의 수명을 산출한다. 이런 방식으로 기어오일의 활용도와 예상되는 오일 교체주기를 알 수 있다. 드라이브는 통합된 PLC를 이용하여 과제를 해결하고, 국지적인 고장 감지를 위해 신호를 분석한다.

지능형 드라이브는 로컬 드라이브와 통신을 통해 특정문제를 독자적으로 해결할 능력을 가지고 있다. 또한 공급라인에서 바이패스 구간을 연결하고 하드웨어 결함을 감지하여 버스시스템을 통해 중앙 시스템에 메시지를 전달하며, 필요할 경우에는 인터넷 게이트웨이를 통해 직접 통신한다. 드라이브 레벨에 내장된 PLC와 외부환경과의 통신 능력은 인더스트리 4.0이 가능한 드라이브 시스템의 두 가지 전제조건이다.

데이터 연결을 통한 새로운 가능성

지능형 드라이브 그룹을 통해 공장 전체를 통신하는 네트워킹을 할 수 있다. 안전한 클라우드 솔루션에 연결하면 화물 발송센터, 공항, 사내 물류시스템에서 원하는 수와 크기의 드라이브 네트워크를 형성하고 원격으로 모니터링할 수 있다. 예를 들면 유럽에 있는 서비스 담당자가 외국의 시스템 작동상태를 확인할 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 인더스트리 4.0과 클라우드 솔루션이 전세계로 확산하기 위해서는 통일된 보안 표준과 기계 엔지니어링, 전자기술, 정보기술에서 요구하는 표준 아키텍처가 필요하다. 이와 관련하여 레퍼런스 아키텍처 모델 RAMI 4.0과 인더스트리 4.0 컴포넌트의 지속적인 발전이 이루어지고 있다. 개별 드라이브 상호 간 그리고 개별 드라이브와 컨트롤과의 통신을 담당하는 버스 시스템도 마찬가지이다. OPC 유니파이드 아키텍처와 같은 운용표준이 필드센서에서 클라우드에 이르기까지 통신을 위한 통일된 기반을 형성한다. 이러한 표준은 인더스트리 4.0과 사물 인터넷을 위한 기본조건이다.

인터넷 게이트웨이를 통해 각 드라이브의 작동 데이터를 전세계에서 평가하고 분석할 수 있다.

인더스트리 4.0의 완벽한 호환

기본적으로 클라우드 연결은 기존 시스템을 레트로핏(재설정)하여 구현할 수 있다. 모든 드라이브는 고유의 IP 주소를 갖는다. 이를 라우터를 이용하여 드라이브에 접근할 수 있고, 시스템 안에 있는 각 드라이브의 회전 속도, 소비 전류, 변환기 온도는 장치 컨트롤러나 소프트웨어를 통하지 않고 조회할 수 있다. 지능형 드라이브 컴포넌트는 이러한 값을 인터넷 게이트웨이를 통해 안전한 클라우드에 전송하고, 필터와 분석도구를 이용하여 평가를 한다. 클라우드의 데이터태핑(data tapping)과 저장기간을 개별적으로 선택할 수 있다. 기술자가 처리된 데이터를 브라우저 기반의 웹 인터페이스에서 분석하고, 이를 휴대용 단말기를 통해 3D 그래픽으로 확인할 수 있다.

필드 분배기 Nordac Link, 2단 베벨 기어 그리고 IE4 동기식 모터를 포함하는 Logidrive 컨셉트가 물류자동화를 위한 인더스트리 4.0 솔루션을 기반으로 한다.

프로세스에서 솔루션 테스트

NORD Drivesystems는 프로세스를 최적화하고 가치창출을 증대하기 위해 인더스트리 4.0 프로세스를 테스트한다. 당연히 비용과 비교하여 이익이 창출되어야 한다. 수십 년 동안 성장한 생산공장이 그린필드 프로젝트 하나로 최적의 조건과 완벽한 인더스트리 4.0 구조를 갖추기는 불가능하다. 조립 프로세스는 „미래의 작업장“ 프로젝트에서 구체적으로 최적화한다. 이 프로젝트를 통해 직원들은 증강현실과 3D 애니메이션을 이용하여 지원을 받고, 구성품을 음성제어로 서류 없이 피킹할 수 있다. NORD Drivesystems는 서류 없는 생산을 목표로 하고 있다. 계약 체결에서 조립 작업장까지 몇몇 제품은 QR코드나 RFID를 이용하여 제어하고, 전자 생산과 기계적 생산영역에서 자신의 경로를 자율적으로 찾아가고 장애물에 반응하는 자율로봇을 활용한다.

완벽한 보안

인더스트리 4.0의 의미에서 네트워크화된 작업은 보안성과 관련이 깊다. 특히 드라이브가 클라우드와 바로 연결되어 있는 경우 데이터 보안은 조작, 태업, 기술 도난을 예방하기 위해 매우 중요하다. 또한 지능형 드라이브는 안전한 데이터 전송을 보장해야 한다. 한 가지 방법은 Profisafe와 같은 솔루션을 통한 안전한 통신인데, 이 솔루션에서는 데이터 수신자가 송신자의 정보를 이용하여 비트와 바이트의 정확한 수를 비교하고, 송신자와 수신자의 정보가 일치할 경우 계속해서 처리한다. 만일 누군가가 송신자의 경로에서 수신자의 정보를 조작하거나 해킹한다면 사용자는 컨트롤 시스템에 데이터를 저장되기 전에 프로세스를 정지시킬 수 있다. 클라우드 솔루션은 이미 이러한 가능성을 제공하고 있다. 미래에는 더 많은 컨셉트가 나올 것이다. 컨트롤 시스템, PLC, 통신 프로토콜의 조합이 이러한 시나리오에서 작동 데이터를 각각 컨트롤 레벨에 전송한다. ERP 레벨은 필드 데이터를 바탕으로 필드 레벨을 제어한다. 또한 완벽하게 네트워크화되고 가상으로 매핑되는 생산을 위해 RAMI 4.0과 인더스트리 4.0 컴포넌트를 이용하여 필요한 표준을 개발한다.