기계 제조사가 디지털화를 정복하는 방법

인더스트리 4.0으로 진입하는 것은 그리 간단한 일이 아니다. 클라우드 인터페이스를 제공하는 것만으로는 충분하지 않고, OEM이 새로운 서비스로 수익을 얻기 위해서는 어플리케이션과 사업 아이디어가 필요하다. 하드웨어와 소프트웨어 외에 브레인웨어도 이에 포함된다.

얀 베스트외르크 코흐 (Jan Vestbjerg Koch): Lenze SE의 Global head industry sales

산업 자동화는 여러 해 동안 동일한 수단으로 동일한 목표를 추구해왔다. 즉 적은 비용으로 많은 수익을 내는 것이다. 물질을 잘 이용하여 품질을 개선하고 불량을 줄여 자원을 절감하고 것이고, 동시에 작업 흐름을 가속화하고, 다운타임을 최소화하여 생산 수단을 효율적으로 이용하는 것이다. 최근에는 타임 투 마켓의 의미에서 생산을 신속하게 이행하고, 생산 투명성을 높여 높은 수준의 기계 자율성에 이르기까지 유연성과 같은 요구들이 더해지고 있다. 연속적이고 신속한 데이터 전송과 실시간 정보 처리, 광범위한 센서 장치들로 인해 안정된 자동화가 가능해졌다. 자동화가 이루어지지 않은 곳에서 OEE(Overall Equipment Effectiveness, 설비종합효율)는 빠르고 보다 나은 결정에 영향을 주고 있다.

디지털 변환으로 자동화 업체, 기계 제조사, 제조 기업과 그들의 고객들은 완전히 새로운 발전단계에 접어들었다. 인더스트리 4.0은 단계적인 발전 대신 생산성과 수익 면에서 비약적 발전이 가능하다. 이러한 발전을 잘 활용하면 막대한 경쟁 우위를 점하게 된다. 하지만 이러한 기회를 제때 잡지 못하면 시장에서 소외될 수 있다. 이러한 상황을 와해적 순간(disruptive moment)이라고 부른다. Airbnb나 Uber와 같은 사례는 기존의 전통산업이 위협을 받을 수 있다는 사례를 남겼다. 필름회사 코닥은 2012년 파산을 신청할 수 밖에 없었다. 누구든지 지금 자신이 처한 상황을 잘 이용해야 새로운 출발이 가능하다. 한 경제지의 인용문이 이러한 점을 잘 시사하였다. „코닥이 되기 전에 우버가 되자.“ 그렇다면 남은 질문은 무엇인가, 이제 어떻게 대처해야 하는가?

와해성 혁신

기계의 디지털 정보로부터 사용자 별로 꼭 맞는 대시보드가 제공된다.

우리는 개발이 급격하게 변하는 지점에 서 있다. 성능 좋은 제어기술과 산업용 PC, 빠른 산업용 이더넷을 통한 생산시설의 네트워킹과 기계 및 시스템 엔지니어링의 가치창출에서 소프트웨어 비율의 급격한 상승하고 새로운 시대가 열렸고 있다. 이 새로운 시대는 먼저 OT와 IT의 동반 성장을 통해 인지할 수 있다. 질적 도약으로 와해적 순간이 다가 왔다. 가장 눈에 띄는 것은 오늘날 클라우드 컴퓨팅 분야에서 새로 생기는 가능성들이다. 빅데이터 분석에서 패턴 감지와 복잡한 예측을 통해 품질 관리와 예측 정비에서 성공을 이룰 수 있다. 키워드는 통계적 프로세스 제어와 예측 유지보수이다. 발전도 부분적으로는 이미 모습을 드러냈다. 기계 학습과 인공 지능은 더 이상 미래의 꿈이 아니며, 이미 많은 곳에서 사용되고 있다. 이러한 사례는 이미 멀리 나아가고 있으며, 자동화 기술의 진화론적 발전이 생산성 증대로 발현되고 있다. 여기에서 서비스, 고객 프로세스 그리고 전체적인 사업 모델을 형성하기 위한 새로운 가능성이 생긴다.

추가 서비스 제공

이러한 발전이 어떻게 기능할 수 있는지를 보여주는 사례가 바로 예측유지보수이다. 지금까지의 모델인 컨디션 모니터링에서는 측정 데이터를 실시간으로 수집하고, 컨트롤 시스템이 정해진 한계 값을 초과하거나 회귀하지 않도록 관리했다. 예측 유지보수는 상태가 변하거나 허용된 범위를 벗어날 위험이 있는 시간을 산정하기 위해 현재 데이터를 바탕으로 예측할 수 있다. OEM은 자사 고객들에게 수명 연장, 생산성 향상 또는 부가가치를 증대시킴으로써 추가의 서비스를 제공할 수 있다. 생산현장을 IT 시스템과 그 안에 저장된 데이터와 연결하여 또 다른 서비스를 생각해 볼 수 있다.

예측 유지보수에 필요한 인프라는 센서와 네트워크 그리고 어플리케이션을 통해 이뤄진다. Lenze는 이를 위해 자체적인 IIoT 어플리케이션인 Asset Management(자산 관리)를 제공한다. 전체 기계와 모든 관련 컴포넌트(„Assets, 자산“)에 일련 번호, 장치 명칭, 장착 위치, 기능 범위를 자산 관리 소프트웨어에 현장에서 기록한다. 이 데이터 베이스는 납품 시간과 가용성, 정비 주기, 라이프 사이클 그리고 사용 설명서 등의 정보가 더해져 풍성해지고, 다양한 서비스 패키지의 토대로 이용할 수 있는 디지털 트윈이 형성된다. 결정적인 것은 이 어플리케이션이 각기 다른 제조사의 컴포넌트를 포함해 기존 인프라, 즉 브라운 필드에 추가할 수 있고 여기에서 단일 진리점(Single Point of Truth)이 형성된다. 신뢰할 만한 품질과 높은 빈도를 갖고 한 곳에 수집된 모든 관련 데이터는 바로 현장에서 인텔리전스를 위한 토대를 제공한다. 이는 예측유지보수 외에 레트로핏 계획에도 유용하게 사용할 수 있다.

진입 포인트로서 클라우드

디지털 트윈은 다양한 서비스 패키지의 기본으로 이용된다.

Lenze가 자산관리 어플리케이션을 통해 제공하는 또 다른 서비스는 원격 유지보수이다. 문제가 발생한 경우 기술자는 현장에서 스마트폰으로 스캔하거나 디지털 설명서를 이용하여 필요한 정보를 가져올 수 있고, 수리는 장소에 상관없이 스마트 장치와 서비스 앱으로 라이브 영상을 통해 제조사 서비스 센터로 전송하여 해결할 수 있다. 대체 부품이 필요하면 모든 자산정보를 포함하는 서비스 티켓을 작성할 수 있다. 따라서 수동으로 작성할 때와 같은 주문오류는 발생하지 않는다. 또 다른 가능성은 기계 모니터링이다. 여기에는 OEE 값의 묘사와 컴포넌트의 정비 사이클 묘사가 있다. 추가로 어플리케이션에 알람 기능을 연결하고 이를 시각화할 수 있다.

제조사의 관점에서 완벽한 솔루션을 제공하는 것이 중요하고, 고객은 장치 중심으로 생각한다. 제조사는 장치 영역에서는 자체 제품, 드라이브가 다른 납품업체의 넓은 팔레트와 연결하여 사용되기 때문에 양쪽 관점을 염두에 두는 것이 중요하고, 시장의 발전 상황을 따라야 한다. 그에 비해 OEM은 기계 중심으로 움직인다. 기계 컨트롤러의 요건은 드라이브 컨트롤러의 요건과 완전히 다르다. 따라서 Lenze가 제공하는 솔루션은 양쪽의 경우를 고려한다. 장치는 MQTT를 지배하고 따라서 매끈하게 최종 고객의 브라운필드 인프라에 통합되어, 임의의 IIoT 플랫폼 및 클라우드 플랫폼을 이용할 수 있다. OEM이 완벽한 솔루션을 개발할 수 있도록, 제조업체는 협력의 범위에서 OPC UA를 지원하는, Ei3의 안전한 클라우드 게이트웨이를 제공한다. 그에 비해 Lenze는 자체 클라우드를 만들지 않았다. 협력 파트너인 Ei3는 Dekra 인증된 독일 내 자체 데이터 센터에서 솔루션을 제공한다.

하나는 기계에서 사용하기 위해, 다른 하나는 네트워크에 대한 게이트웨이로서 방화벽이 통합되어 있는 Ei3의 연결 박스 (Connectivity Boxes)는 플러그 & 플레이 방법으로 통합할 수 있다. 이 인프라는 예측 유지보수의 토대를 제공한다. 하지만 OEM의 자체 서비스에도 사용할 수 있다. API는 다양한 버전을 허용하고 OEM이 자유롭게 범위를 확장할 수 있다. 자동 대체 부품 주문과 같은 간단한 어플리케이션은 Lenze 자회사인 Logicline의 판촉 부서를 통해 구현될 수 있다. 그러나 OEM은 Lenze 자회사인 Logicline 또는 Encoway와 함께 보다 큰 소프트웨어 프로젝트도 착수할 수 있고, 필요한 자원이 전제가 되면, 클라우드와 통신하는 자체 솔루션을 개발할 수도 있다.

결정적인 토털 패키지

이는 Lenze와 같은 자동화 업체는 적극적으로 스스로 대처하고 있다. 인더스트리 4.0의 전조 아래에서 OEM과 제조기업의 기술적 발전과 요건에만 주시하는 것으로 충분하지 않다. 계속해서 선두를 유지하려면, 적극적으로 아이디어를 개발하고, 서비스를 찾아 새로운 사업 모델을 제시해야 한다. OEM은 더 이상 하드웨어와 소프트웨어보다는 브레인웨어가 더욱 결정적이다. 제품, 기계, 시스템의 디자인을 제공될 컴포넌트에 따라 결정하는 일이 점점 줄어들고 있다. 이 둘이 점점 동화되고 있으며, 한편으로 이 둘은 협력을 위해 반드시 필요한 바탕을 제공한다. 산업 자동화를 위한 포괄적인 하드웨어 포트폴리오는 모듈화를 지원하는 Fast-Toolbox 등의 개발 툴을 포함하는 소프트웨어에 속하기도 한다. 전체 패키지는 마지막에 결정한다. 한 편에는 솔루션의 확장성, 유연성, 단순성이, 다른 한편에는 가치 창출과 수익으로 이어지는 부가가치가 있으며, OEM과 사용자는 이러한 요소들을 이용하여 디지털화라는 도전과제를 정복해야 한다.