국제 기계 공용어, 에스페란토

제조 공장에는 생산 연도와 사양이 제각각인 기계들이 즐비하다. 여기에 IT 시스템, 플랫폼, 데이터 소스도 각각 다르다. 이러한 환경에서 생성되는 정보들은 생산 최적화 예측 유지 보수에 사용하기 위해 통일된 데이터 모델이 필요하다.

정보학 박사 볼프강 슈미트(Wolfgang Schmidt): X-Integrate Software & Consulting GmbH 이사

핵심 내용

  • 제조 산업에는 수많은 데이터 공급자가 있다. 이는 설계에서 시작하여 기계 및 물류 데이터, 빌딩 기술 정보 등 다양하다. 수많은 플랫폼이 있음에도 불구하고 상호 운용까지는 아직 길이 멀다.
  • 시스템 운영자들은 자사의 생산 현황을 잘 이해하고, 최적화를 도출하기 위해 포괄적인 대시보드와 분석법을 추구한다.
  • 이를 위해 통일된 데이터 모델이 필요하고, 이에 기계 제조사들이 동의해야 한다. 중소기업을 위한 프로젝트들이 있으며, VDW가 ‘umati’로 첫 발을 떼었다.

오늘날 제조 공장은 바벨탑을 쌓는 것처럼 숨 가쁘게 돌아가고 있다. 수많은 기계와 사람들이 뒤섞여 작업하고 있으며 돌아가는 컨베이어에서는 다양한 언어와 데이터들이 쏟아져 나오고 있다. 이러한 데이터 홍수에서 의미 있는 것을 끌어내기 위해서는 서로 소통할 수 있어야 한다. 고대 신화에서 그려낸 바벨탑 공사 현장만큼은 아니지만, 오늘날 많은 제조 공장들도 많은 다양성이 지배하고 있다. 인더스트리 4.0 기계들은 다양한 데이터를 출력하고 추가적인 처리를 위해 중앙 인스턴스로 전달한다. 하지만 각 제조사들이 자체적인 플랫폼과 포맷을 사용하기 때문에, 이러한 정보를 가져와 연결하고 이를 이용하여 공장 운영을 최적화하는 것은 그리 쉬운 일이 아니다. 따라서 산업 데이터는 상호 운용성을 높여야 한다.

산업 현장의 데이터는 다양한 출처를 통해 제공된다. 여기에는 PLC의 기계 정보, 물류 데이터, 센서(액추에이터 포함), 데이터 또는 건물 관리 영역의 실내 온도 조절 및 에너지 공급에 대한 정보 등이 포함된다. 인더스트리 4.0 과정에서 많은 데이터 공급자는 Watson IoT, Mindsphere, Predix, Leonardo 또는 Cumulocity와 같은 IoT 플랫폼을 통해 정보를 평가할 수 있다. 하지만 기계 제조업체는 이러한 파트너를 잘 만나야 하고, 여러 제조업체의 기계를 사용하는 공장 운영자는 여러 다른 플랫폼 또는 오픈 소스 구현의 패치워크를 처리할 수 있어야 한다. 따라서 수집된 데이터의 균일한 처리와 바람직한 상호 운용과는 거리가 있다.

기존 시스템의 속을 알 수가 없다

이 문제와 관련하여 ‘브라운 필드’ 문제는 아직 고려되지 않았다. 많은 기존 시스템들은 오래전부터 사용되어 왔으며 연관성은 거의 없다. 심지어 기계에 어떤 부품이 장착되었는지 모르는 경우도 많다. 어떤 시스템들은 매시간 엄청난 양의 데이터를 제공하고, 엔지니어들은 이러한 데이터가 모두 유용할 것이라고 생각하지만 이러한 기계 데이터들을 처리하는 데에는 매우 복잡한 포맷이 필요하다. 이로 인해 수집되는 데이터에 액세스하고 이를 이질적인 IT 환경에 통합하거나 이에 맞는 인터페이스를 생성하기가 어려워, 생산을 최적화하고 시스템 상태를 판단하는 것이 어려워질 수 있다.

따라서 새로운 구조가 필요하다. 시스템 운영자는 생산 현장을 쉽게 이해할 수 있어야 한다. 이를 위해 이상 현상을 신속하게 구별할 수 있는 자동화 또는 대시보드와 분석법이 필요하다. 기계 제조업체는 특정 산업 내에서 표준화와 상호 운용성을 보장해야 한다. 이에 필요한 것은 선삭, 밀링, 연삭 기계 제조업체를 위한 통일되고 실용적인 데이터 모델이다. 시스템 운영자는 이 모델을 이용하여 기계를 통합된 방식으로 운용하고 이를 기반으로 분석법을 만들 수 있다. 이는 바로 기계용 공용어, 에스페란토이다.

생산 설비를 잘 이해할 수 있도록, 이상 징후를 신속하게 식별할 수 있는 대시 보드와 분석이 필요하다. 기계 제조업체는 이를 위해 표준화를 보장해야 한다.

데이터 공급이 해결해야 할 문제

이미 공작기계 분야에는 여러 이니셔티브들이 있다. VDW(독일 공작 기계 제조업체 협회)는 17개 프로젝트 파트너와 함께 umati(universal machine tool interface, 범용 공작 기계 인터페이스)를 개발했다. 이 인터페이스는 공작기계와 시스템을 안전하고 매끄럽게 고객 별, 사용자별, IT 생태계에 통합할 수 있다. 이는 플랫폼 독립적인 표준 OPC UA를 기반으로 하지만, 많은 중형 기계 제조업체 및 시스템 운영자에게는 충분하지 않다. 이유는 많은 기존 시스템이 OPC UA를 지원하지 않고 있으며 이를 위한 현대화 작업도 받아들여지지 않기 때문이다.

상호 운용을 개선하려면 먼저 데이터 품질을 생각해야 한다. 제조 산업에서 데이터는 종종 지하 저장고에 갇히기도 하지만, 심지어 데이터가 원자 상태로 분열되기도 한다. 정보들은 센서 또는 PLC를 공급원으로 제공될 뿐만 아니라, Whatsapp 그룹이나 이메일 채팅을 통해 제공되기도 한다. 이들을 한데 모으고 집계하여 올바른 형식의 데이터가 가치 있게 전달되도록 보장하는 것이 중요하다.

이에 VDMA가 많은 데이터 프로토콜을 정의하였다. 그리고 사물 인터넷은 제품 혁신을 주도하는 데 도움이 되고 있다. 오늘날 사물 인터넷은 소프트웨어에 의해 확장되고 AI를 지원한다. 따라서 초기에 기술을 사용하여 표준을 준수하여 상호 연관될 수 있는 데이터를 생성하는 설계를 수립할 수 있다. 이에 대한 접근 방식은 개방형 표준이 사용되는 소프트웨어 개발이다. 중요한 것은 데이터를 이용하여 고객을 개방형 표준으로 안내하는 데이터 플랫폼을 제공하는 것이다. 예를 들어, VDMA 표준에 해당하는 모든 데이터를 기록하고 이를 개방형 API 형식으로 가져오는 레이어가 필요하다.

중소기업 디지털화를 지원하는 새로운 플랫폼

디지털 경제의 커뮤니티로 간주되는 Cologne Cloud Ecosystem eV의 환경에서 이에 대한 접근 방식이 도출되었다. OIH(Open Integration Hub)는 제조업체 중립적 오픈 소스 프레임 워크로, 기술, 표준 데이터 모델, 규칙 및 커넥터 커뮤니티가 포함된다. 이는 모든 소프트웨어 애플리케이션 간에 데이터 동기화를 간단하게 만들기 위한 것이다. OIH는 독일 경제 에너지부(BMWi)로부터 자금을 지원받았으며, 현재 제조 산업 방향으로의 확장 섹터(OIH plus)는 지난해부터 자금을 지원받고 있다.

OIH plus를 사용하면 DMS의 문서를 허브를 통해 IoT 측에 연결하거나 ERP 또는 MES 시스템 구성 요소를 수직으로 통합할 수 있다. OIH plus는 산업 상호 운용성을 위한 구성 요소로. OIH 프레임 워크를 확장하여 중소기업이 시스템 프로세스를 단순화된 방식으로 디지털화할 수 있다. 또한 중소기업을 위한 IDS 개념을 채용하여, 중소기업은 IDS를 따르지 않는 환경, 즉 다중 레벨 및 하이브리드 시나리오(기계, 라인, 플랜트)에서 IDS 준수 서비스를 사용할 수 있다. 따라서 IDS 원칙을 중소기업에 연결할 수 있다.

X-Integrate Software & Consulting GmbH는 이 프로젝트의 컨소시엄 파트너 가운데 하나이다. 이 회사는 OIH-plus 기능을 사용하여 중소 제조업체를 위한 상태 모니터링 솔루션을 개발하였으며, 이 솔루션에 IoT 데이터에 대한 지능형 분석 방법을 확장하고 있다.