스마트 팩토리 – 개방형 자동화를 기반으로 한 새로운 시대

개방형 자동화는 공장에서 활용하게 설계되었으며, 자유롭게 확장 가능한 클라우드 플랫폼을 통해 디지털화를 쉽게 구현할 수 있는 접근 방식입니다. 스마트 제조를 위한 개방형 프로그래밍 인터페이스를 통합하여 중량 선별, 컨트롤러 기능 또는 품질 관리와 같은 생산 및 계량 기술을 위한 타사 애플리케이션과 호환 가능합니다.

스마트 센서, 로드셀 및 측정 앰프의 사용은 개방형 자동화 구현의 핵심입니다. 효율적이고 표적화된 데이터 처리를 위해서는 "개방형 인터페이스"또는 "에지 컴퓨팅"과 같은 본질적으로 지능적인 구성 요소가 필요합니다. 이번 기사에서는 소프트웨어 통합에 대해 자세히 살펴봅니다.

 

 

프로세스를 최적화하고 비용을 절감하여 매출 증대를 이룹니다.

Industry 4.0 또는 산업 사물 인터넷(Industrial Internet of Things) 출현으로 생산 환경에서 광범위한 새로운 가능성이 만들어졌습니다. 더 나은 공정 제어는 제조된 제품의 수율과 품질을 증가시킵니다. 초기 단계에서 품질 문제를 감지하고 해결하면 비용을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 빠르고 정확한 생산 모니터링을 통해 잠재적인 품질 향상을 보다 쉽게 ​​식별해, 제품 품질을 높게 향상시킬 수 있습니다. 계량 및 포장 어플리케이션에서 생산 시간을 최소화하는 동시에 정확성에 대한 법적 기준을 모니터링하고 문서화할 수 있습니다.

지능형 측정 체인은 개별 기계의 상태에 대한 통찰력을 제공하고 보류중인 중요한 재료 마모를 예측할 수 있습니다. 필요한 부품은 초기 단계에서 주문할 수 있으며, 작업 수행을 위해 짧은 유지 보수 기간을 계획할 수 있으며, 기계 가동 중지 시간 연장을 피할 수 있습니다.

오늘날의 생산 환경에서 PLC 애플리케이션은 점점 더 소프트웨어 또는 클라우드 기반 애플리케이션으로 대체되고 있습니다. 이제 사물 인터넷이 Amazon, eBay, Facebook, Google, Instagram, LinkedIn, Spotify, Twitter 또는 WhatsApp과 같은 플랫폼에 의해 주도되는 것처럼, 플랫폼에 대한 추세는 이제 산업 사물 인터넷(IIoT)을 장악하고 있습니다.

음성 제어, 이메일 프로그램과의 통합, 앱, 기타 자율적이고 혁신적인 솔루션의 예

이러한 새로운 개방성은 음성 및 채팅 제어 또는 이메일 프로그램 통합과 같은 혁신적이고 사용자 친화적인 솔루션을 제공합니다. 개방형 IIoT 플랫폼을 통해 Alexa 또는 Cortana와 같은 음성 및 채팅 컨트롤러는 요청시 프로덕션 시스템의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 정보를 제공하는 Windows를 Outlook 및 기타 이메일 프로그램에 통합하여 생산 상태를 표시하거나 보고서에 직접 액세스할 수도 있습니다. 저장된 한계값을 기반으로하거나 오류 및 가동 중지 시간의 경우에도 경보 알림을 보낼 수 있습니다. 마찬가지로, 공장 앱을 통해 결함 부품 또는 기계 정지와 같은 모든 중요한 이벤트에 대한 실시간 푸시 메시지를 수신할 수 있습니다.

지능형 하드웨어 사용 – 에지 컴퓨팅

최신 테스트 및 측정 장비와 Industry 4.0 Smart Factory의 기본 측면은 센서 또는 측정 앰프와 같은 측정 구성 요소가 본질적으로 지능적이라는 것입니다. 이러한 구성 요소는 이미 데이터를 사전 처리할 수 ​​있습니다.

Industry 4.0 및 IIoT라는 용어는 일반적으로 클라우드 솔루션과 직접적으로 관련되어 있지만 하드웨어를 무시해서는 안됩니다. 최신 솔루션은 사용 편의성에 중점을 둡니다. 예를 들어 최신 장치를 사용하면 작업을 만드는데 더 이상 심층적인 프로그래밍 지식이 필요하지 않지만 쉽게 구현할 수 있습니다. 이러한 변화는 휴대 전화의 변화와 비슷합니다. 처음에는 사용성이 제한적인 특수 기능이 없는 순전히 실용적인 개체부터 직관적이고 쉬운 작동을 제공하는 다재다능한 만능 제품에 이르기까지, 작업 프로그래밍에서 단순한 파라미터로의 또 다른 변환이 진행 중입니다. 이에 대한 예는 HBK의 스마트 측정 앰프 ClipX, DSE-HIE, PMX 및 WTX의 내부 계산 채널 ( "Edge Computing")입니다.이 채널은 사전 구현된 다양한 기능을 갖추고 있습니다. 이를 통해 구현 중에 필요한 시간과 잠재적인 오류 원인을 모두 줄일 수 있습니다.

애플리케이션에 맞는 데이터 처리

기본 원칙은 다음과 같습니다. 데이터는 가장 적합한 곳에서 처리되어야합니다. 스토리지와 컴퓨팅 성능이 모두 필요한 시스템의 장기 분석만 필요한 기록 데이터와 데이터는 클라우드 솔루션으로 처리해야합니다.

그러나 모든 이점에도 불구하고 클라우드가 모든 애플리케이션에 적합한 솔루션은 아닙니다. 특히, 매우 낮은 시스템 대기 시간에 의존하는 시간이 중요한 데이터는 기계 정지 시작과 같은 빠른 응답을 보장하기 위해 로컬에서 처리되어야합니다. 이러한 종류의 솔루션을 "에지 컴퓨팅"이라고하며 클라우드 컴퓨팅과는 뚜렷한 대조를 이룹니다.

적절한 프로토콜을 통해 상호 운용성 보장

적절한 프로토콜을 사용하는 것은 향후 확장하기 쉬운 효율적인 시스템을 만드는데 필수적입니다. 독점적이거나 널리 사용되지 않는 프로토콜을 사용하는 제조업체의 솔루션은 처음에는 저렴할 수 있지만 장기적으로는 효과가 없습니다. 이를 위해 OPC Foundation은 제조업체, 장치의 프로그래밍 언어 및 운영 체제에 관계없이 산업 통신을 위한 데이터 교환을 보장하는 데이터 교환 OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture)를 위한 플랫폼 독립적 표준을 개발했습니다. 이 프로토콜은 또한 기계가 읽을 수있는 의미론적 형태로 교환을 가능하게합니다.


OPC Foundation의 워킹 그룹은 또한 제조 및 공정 산업의 응용 분야에 대한 특수 프로필을 정의합니다. 예를 들어, 법적 사양 뿐만 아니라 특수 요구 사항과 작업 방법을 반영하는 계량 어플리케이션 용 프로파일이 개발되었습니다. 따라서 소프트웨어는 전체 애플리케이션에 최적으로 통합 될 수있는 모듈 식 시스템처럼 작동하여 엄청난 시간을 절약합니다.

사용자 수준 기반 레이어와 액세스 인증 및 암호화 메커니즘은 전송된 데이터를 보호하기 위해 높은 수준의 보안을 제공합니다. 이 프로토콜은 UDP, AMQP 또는 MQTT를 사용하는 다양한 애플리케이션 영역에 대한 게시자-구독자 모델뿐만 아니라 TCP 또는 HTTPS 기반 클라이언트-서버 모델을 제공합니다. 따라서 제조업체는 장치에서 제공하는 데이터의 보안 제공만 보장해야합니다.

개방형 인터페이스를 통해 전체 솔루션 (API 및 드라이버) 가능

IoT의 또 다른 트렌드는 개방형 사용자 프로그래밍 인터페이스(API – 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스)를 사용하여 서로 다른 제조업체의 애플리케이션간에 데이터를 자유롭게 교환하는 것을 목표로하는 미국의 Open API 이니셔티브에 의해 설정되었습니다.

HBK의 산업용 측정 증폭기는 장치에 구현된 개체 디렉토리를 제공합니다. 키 또는 명령 목록을 기반으로 장치의 모든 개체를 읽거나 변경할 수 있습니다 (예 : TCP / IP 소켓 연결 또는 필드 버스 통신을 통해). 이는 통합 웹 서버를 사용하지 않고도 장치의 파라미터 및 전체 원격 제어를 위한 견고한 기반을 제공합니다.

C / C ++ 및 C #과의 통합을 위한 장치 API

개체 디렉토리 (작거나 고객별 소프트웨어 응용 프로그램에 통합 가능)를 기반으로하여 ClipX 측정 앰프용 .dll 파일 형식의 API가 개발되어 앰프를 다음과 같은 새로운 환경에 쉽게 통합할 수 있습니다. 견고한 함수 프레임 워크를 사용하는 C, C ++ 및 C # 애플리케이션. .dll 파일 형식의 Windows와 .so 파일 형식의 특별히 컴파일 된 버전의 Linux 모두 HBK 웹 사이트에서 무료로 제공됩니다. .dll / .so 파일은 C ++ 프로그래밍 언어로 개발되었으므로 C 프로젝트에 통합하려면 포함된 C 인터페이스를 사용해야합니다. 따라서 자체 작성 프로그램에서도 장치에 아무런 노력없이 액세스하고 필요에 따라 제어 할 수 있습니다. 모든 장치 파라미터를 읽거나 변경할 수 있습니다.

적용 사례 : 웹 기반 품질 관리의 로드셀

이 기종 기계를 새로운 IIoT 플랫폼에 최대한 쉽게 연결할 수있는 방법은 무엇입니까? 이것은 공장 관리자에게 중요한 질문입니다. 따라서 플랫폼 공급 업체는 간단한 솔루션을 제공할 수 있어야합니다. 예를 들어, 어댑터를 통한 계획 수준 (ERP)의 네트워킹을 포함하여 파일럿 머신을 연결하는데 3일 이상 걸리지 않아야합니다. 이후 기계의 빅 데이터를 실시간으로 사용 가능한 스마트 데이터로 변환하려면 에지 또는 클라우드 컴퓨팅을 통한 고성능 데이터 처리가 필요합니다. 목표는 생산 관리자와 작업자가 운영 조건을 가상으로 분석하고 최적화 할 수 있도록 작업 현장에 필요한 모든 컴퓨터에 디지털 미러 이미지를 생성하는 것입니다.

HBK도 사내 생산에서 작업 단계를 점점 자동화하고 있습니다. 수동 작업의 지능적인 변환의 예는 링 비틀림(ring-torsion) 로드셀(RTN) 용 특수 퍼니스의 정확한 온도를 보장해야 는 품질 관리에서 찾을 수 있습니다.

 

자동화 이전에는 아날로그 라인 레코더를 사용하여 온도 곡선을 인쇄 한 다음 템플릿을 사용하여 직원이 목표 값으로 조정해야 했습니다. 이 단계를 자동화하고 조정시 인적 오류를 방지하기 위해 퍼니스에는 각각 ClipX에 연결된 5개의 Pt100 온도 센서가 장착되었습니다. 모든 ClipX 앰프는 내부 ClipX 버스를 통해 상호 연결되어 신호 동기화를 보장합니다.

평가 목적으로 데이터는 REST 프로토콜을 사용하여 Bosch Nexeed Production Performance Manager (PPM)로 전송되고 자동으로 목표 곡선과 비교됩니다. 편차가 설정된 델타를 초과하는 경우 알람 신호가 트리거되고 잠재적인 오류를 즉시 수정할 수 있습니다.

결론 – 데이터에서 부가 가치 창출

IIoT를 올바르게 사용하면 기업이 데이터를 최대한 활용할 수 있습니다. 이를 위해서는 네트워크 인프라, 효율적인 데이터 관리 및 클라우드 애플리케이션 지원이 필요합니다. 자동화 산업에서 소프트웨어 애플리케이션의 영향이 증가하고 있습니다. 개방형 자동화 및 개방형 인터페이스는 큰 자유를 가져옵니다. 요청시 프로그래머는 도구 데이터 관리, 품질 보증 또는 예측 유지 보수를위한 애플리케이션과 같은 기존 IT 시스템과 시스템을 완벽하게 통합할 수 있습니다.

이와 같이 통합 된 개방형 인터페이스를 가진 기업은 (다시) 개별 IT 아키텍처의 독립적인 구축자가 됩니다. 소프트웨어 기반 네트워킹, 제어, 분석 및 데이터 처리로 인해 전체 구성 요소가 사용되지 않습니다. 이를 위해서는 소프트웨어 도구와 함께 사용되는 하드웨어의 포괄적인 호환성 및 상호 운용성이 필요합니다. 이러한 Industrial 4.0 구현은 생산 및 교정 프로세스를 보다 안전하게 만들고 공장과 전 세계적으로 인트라넷과 인터넷을 통해 네트워크로 연결할 수 있습니다.

HBK는 하드웨어를 잘 알려진 다양한 소프트웨어 애플리케이션에 직접 DAQ 지원 애플리케이션에 연결하기 위한 다양한 옵션을 제공할 뿐만 아니라 수많은 클라우드 애플리케이션에 개별 통합할 수있는 개방형 인터페이스를 제공합니다. 이들은 다양한 클라우드 애플리케이션에 개별적으로 통합할 수있는 개방형 인터페이스가있는 센서, 로드셀 및 측정 전자 장치입니다. HBK 앰프는 다양한 프로토콜과 호환되므로 기존 네트워크와 새로운 애플리케이션 및 네트워크에 쉽게 통합할 수 있습니다.

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