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IoT 인프라의 자동화

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최근 기업들의 경쟁력 유지에 대한 부담감이 가중되면서, 장비 제조 기업과 공장 운용 기업에서는 데이터 잠재력의 극대화가 중대한 사안이 되고 있다. 힐셔의 마레크 마이어 박사(Dr. Marek Meyer)는 “정확성 향상과 생산성 증가가 데이터 활용의 핵심이다”며. “예를 들어, 데이터는 에너지와 자원의 소비, 폐기물 생성의 감소 등에 사용될 수 있다”고 설명했다.

 

힐셔의 관련 분야 전문가에 따르면, 올바른 데이터는 장비 관련 서비스를 제공하거나 IIoT와 인더스트리 4.0의 일부인 신규 사업 모델을 고안하는 데에도 사용될 수 있다. 시스템은 대다수의 제조 기업에서 유용하게 사용하는 데이터보다 훨씬 더 많은 양의 데이터를 생성하는데, 이 데이터는 사용자가 활용할 순간을 위해 대기하고 있다. 마이어 박사는 “하지만 이러한 잠재력을 이익으로 구체화하려면 데이터 수집이 먼저”라며 “네트워크 과부하 없이 짧은 주기로 데이터에 액세스하는 이러한 솔루션을 처음부터 개발하는 것은 상당히 복잡하다”고 강조했다.

 

일단, 데이터에 액세스가 가능하면 개발 단계에 착수할 수 있다. 애플리케이션은 수집한 데이터로부터 얻을 수 있는 이익을 구체화하도록 설계된다. IoT 전문가에 의하면 이 단계는 사용자가 직접 진행하는 것이 가장 좋다고 하는데, 이는 어떤 솔루션이 실제 구체적인 이익으로 이어질지는 장비 제조 기업과 공장 운용 기업이 가장 잘 알고 있기 때문이다.

 

엣지에서 데이터 우선 처리

 

IIoT 프로젝트 개발 시점에 데이터의 수집 규모를 검토하는 것은 중요하다. 힐셔 산업용 IoT 제품 매니저는 “모든 원시 데이터를 인터넷으로 전송하는 것은 의미가 없기 때문이다”라고 강조했는데, “데이터는 엣지에 있는 장비에서 사전에 처리되어야 하고 데이터의 수집과 처리가 엣지에서 수행됨으로써 관련 결과 데이터만 전달되면 된다”고 말했다. 마이어 박사는 이를 두고 데이터가 소프트웨어로 이동하는 것이 아니라 소프트웨어가 데이터로 이동하는 것으로 보며, “각 부문별 업데이트 주기는 매일 다르다”라고 설명했다. 기능 향상 및 버그 수정이나 사이버 보안 개선을 위해 몇 주마다 소프트웨어 업데이트가 실행되고 있다.

 

구성의 변경은 소프트웨어 업데이트를 통해서도 수행된다. 힐셔의 전문가는 “고객은 서비스의 사용 및 해당 서비스의 원격 활성화를 결정할 수 있다”라고 덧붙였다. 그는 기술자가 전 세계에 흩어져 있는 고객사의 장비를 맡기 위해 전부 이동하기를 기대하는 것은 비현실적이므로 “장비는 원격으로 모니터링되고 지속적으로 동작해야 한다”는 견해를 밝혔다.

 

고객이 직접 자신의 데이터를 분석

 

마이어 박사는 “장비 제조 기업과 공장 운용 기업들은 자신의 프로세스를 가장 잘 알고 있기 때문에 자체적으로 데이터 분석을 수행한다”라고 강조했다. 이들은 자체 장비 데이터를 분석함으로써 데이터를 최대한 활용하여 장비와 제조 시스템을 최적화할 수 있다.

 

반면, IoT 인프라는 회사와 애플리케이션이 다르더라도 매우 유사하기 때문에 동일한 방식으로 장비 및 프로세스 데이터에 액세스할 수 있는데, “이를 위해 표준 제품을 사용할 수 있다”라고 첨언했다. 이어 그는 “데이터에 대한 접근은 눈에 띄지 않는 방식으로 이루어져야 하며, 대부분의 데이터 수집 프로세스는 자동화될 수 있다”라고 말했다. 힐셔의 툴박스를 사용하면 장비 및 시스템 데이터가 MQTT를 통해 데이터 브로커로 제공된다.

 

이처럼, 각자의 역할은 다음과 같이 명확하게 정의되어 있다. 표준화된 IoT 인프라는 데이터를 사용 가능하게 해주고 고객은 이 데이터로 자체 프로세스를 최적화한다. 힐셔는 컨테이너 기반 운영 체제, 엣지 관리 플랫폼 및 게이트웨이로 구성된 netFIELD 소프트웨어가 포함된 안정적인 통합형 IoT 인프라를 제공한다. 고객은 단일 소스로 최신 인더스트리 4.0 솔루션의 구현을 위한 검증된 IoT 제품 포트폴리오를 확보하고, netFIELD 기반 IoT 인프라를 통해 IoT 프로젝트의 신속한 착수 및 실행이 가능하다. 마이어 박사는 “이는 사용자의 순조로운 프로젝트 진행이 가능함을 의미한다”라고 부연하며, “사용자는 특별히 엣지 관리 결합형 최적의 솔루션을 턴키(turnkey)로 받고 더불어, 힐셔의 산업용 통신 분야 전문 지식도 함께 활용할 수 있다”라고 언급했다.

 

 

고객은 힐셔의 노하우로 단시간에 데이터를 최대한 활용할 수 있고, netFIELD를 통해 IoT 소프트웨어, 데이터 인텔리전스 및 신규 비즈니스 모델 개발에 주력할 수 있다. 마이어 박사는 “이러한 힐셔 기술을 바탕으로 사용자는 데이터 분석 작업에 집중할 수 있다”라고 말했다. 또한, netFIELD가 다른 조합에도 개방적이라는 점도 언급하고 있는데, 이는 다른 제조 기업의 부품들도 통합이 가능하다는 것을 의미한다.

 

사용자는 netFIELD로 수집된 IoT 데이터를 기반으로 공장의 효율성과 안정성 향상은 물론 운용 및 유지 관리 비용도 함께 줄일 수 있다. 디지털화된 인프라의 자동화 및 전문화에는 IT 보안도 포함된다. 마이어 박사는 “사이버 보안 요구사항이 증가하고 있다. 사이버 보안은 더 이상 선택이 아닌 필수이며 사용자들이 데이터 보안을 관리하지 않음으로써 위험을 감수하고 있다”고 설명했다.

 

엣지 관리와 가용 데이터의 분리

 

엣지 게이트웨이 관리를 실제 사용 가능한 데이터와 분리하는 것은 중요하다. 마이어 박사는 “관련 데이터는 힐셔의 자체 플랫폼을 통해 전달되지 않고 고객의 플랫폼으로 전달된다”며, “제조 기업과 공장 운용 기업은 자체 데이터에 대한 통제권 유지를 원한다”라고 말했다. 여기에는 AWS, Microsoft Azure 또는 자체 서버와 같은 클라우드 플랫폼도 포함될 수 있다.

 

 

마이어 박사는 “힐셔는 엣지 관리, 엣지 게이트웨이의 중앙 집중형 관리, 그리고 여기서 실행되는 소프트웨어와 애플리케이션에 중점을 두고 있다.”라고 설명하며 “이는 힐셔에서 중앙 집중형 관리를 통해 원격으로 구성을 변경하고 소프트웨어 업데이트를 수행할 수 있게 해준다. 또한 특정 속성을 가진 장치가 특정 장치 그룹에 할당되는 전체 장비 관리에도 적용된다”고 덧붙였다. 이를 통해 게이트웨이 및 앱을 포함한 전체 IoT 인프라를 관리할 수 있다.

 

장치 관리는 인더스트리 4.0 프로젝트의 성공과 실패를 결정하는 핵심 요소다. netFIELD 운영 체제를 사용하면 로컬 장치 관리가 가능하다. netFIELD 운영 체제는 검증된 Yocto Linux 운영 체제를 기반으로 하며 가장 높은 보안 요구사항을 충족한다. 원격 장치 관리는 netFIELD.io로 구현된다.

 

컨테이너, 네트워크, 브리지, 방화벽 및 추가 기능에 대한 전체 관리는 강력한 UI를 통해 간단하게 처리된다. 마이어 박사는 “사용자는 컨테이너 런타임 환경에서 자신만의 개별 애플리케이션을 구현한다. “그런 다음 이를 사용하여 장비 데이터에 대한 자체 분석, 전-처리나 수집 등의 작업들을 수행할 수 있다. 하드웨어 상에서 어느 컨테이너화된 애플리케이션을 실행할지는 전적으로 고객의 선택에 달려있다”고 말했다.

 

 

MQTT와 OPC UA를 통한 데이터 전송

 

업계에 알려진 메시징 프로토콜 중에서도 특히 게시-구독(publish-subscribe) 구조의 MQTT는 데이터 전송에 대한 일반 표준으로 확립되었으며 거의 모든 플랫폼에서 지원된다. 마이어 박사는 “우리는 데이터 전송 프로토콜이 매우 유용하다고 생각한다. 이것이 바로 힐셔가 엣지 장치에 MQTT 브로커를 장착하는 이유이다”라고 말하며, “엣지 부품들과 장비 간의 통신 수준은 여전히 OPC UA를 기반으로 두고 있지만, 힐셔에서 적절한 커넥터도 공급하고 있다”라고 부연했다.

 

힐셔는 표준, 그 중에서도 데이터 및 페이로드 구조의 발전을 목표로 하는 오픈 인더스트리 4.0 협회의 창립 멤버이다. 힐셔 산업용 IoT 제품 매니저는 “이를 통해 다양한 제조 기업의 소프트웨어와 장치들이 호환 가능한 데이터를 교환할 수 있다”라고 말했다. OI4(Open Industry 4.0)는 OPC UA에 대한 다양한 컴패니언 사양도 참조하며 OI4협회는 다양한 개발자가 애플리케이션을 제공할 수 있는 공통 앱 스토어를 개발하고 있다. 이 공통 앱 스토어는 오픈 소스와 라이선스 기반 소프트웨어의 혼합형이 될 것이다. 마이어 박사는 “자사 직원 중 일부는 이미 OI4에 깊이 관여하고 있다”라고 밝혔다.

 

마이어 박사는 또한 “필드 수준에서 프로세스 데이터에 접근하려면 표준 이더넷이 필요하거나 자동화 프로토콜과 통합되어야 한다”라고 설명했다. 힐셔는 실시간 이더넷 프로토콜에 액세스하기 위해 자사 엣지 게이트웨이 제품에도 설치되어 있는 핵심 부품인 netX 칩을 제공한다. 그는 “이를 통해 생산 시스템에 영향을 주지 않고 자동화 데이터에 액세스할 수 있다”라고 강조했다. 힐셔의 PROFINET과 EtherCAT Tap 앱과 같은 추가 소프트웨어 커넥터를 사용하면 PLC나 장비의 변경 없이 네트워크에서 정확한 프로세스 데이터의 추출은 물론 사용도 가능하다.

 

힐셔의 제품과 솔루션으로 IoT 인프라의 신속하고 안전한 완전 자동화 설정이 가능하다. 이는 인더스트리 4.0의 구현을 가능하게 해주고, 더불어 힐셔 고객의 업계 신규 진출 및 새로운 비즈니스 모델 출시에 대한 기회를 제공한다.









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