PMX와 HBM-클라우드-저장으로 생산 공정의 안전과 효율성 제고

HBM은 보다 빠르고 유연하게 각종 기계를 인더스트리 4.0 환경에 통합하고자 합니다. 생산 시설을 개조하여 다운타임을 최소화하고, 서비스 업무를 최적화하는 것이 목표입니다.

HBM 교정 연구실은 1977년 설립 이래 관련 분야에서 세계적인 수준의 효율성을 자랑해 왔습니다. 또한 HBM은 독일교정기구 DKD(Deutscher Kalibrierdienst)에서 인정을 받은 최초의 교정 연구실이기도 합니다. 생산 시설 확충에 지속적으로 투자하여 최고의 정밀도를 보장하고, 점차 까다로워지는 고객의 요구를 최대한 충족하고자 합니다.

HBM의 시스템은 365일 24시간 내내 운영 중이며, 최대한 활용하고 있습니다. 이 시스템은 4.7톤~33톤 또는 최대 100톤(부분 부하)에 이르는 용량을 가진 센서를 시험합니다. 따라서 하중이 달린 330kN의 힘을 측정할 수 있습니다. 효율적이고 안전한 운전을 보장하는 것이 필수적입니다. 기계나 공조 시스템에 결함이 생기면 각종 비용과 다운타임을 초래하므로, 시정 조치가 필요합니다. 이 문제를 해결하기 위해, HBM의 첫 교정 시스템은 클라우드 연결과 HBM의 측정 기술인 PMX를 구비하고 있습니다.

다만 기존의 시스템 제어장치(PLC)를 변경할 수 없고, 새로운 시스템 모니터링 접근법을 구현하는 시간을 최소화해야 한다는 한계가 있습니다.

 

문제점

교정 시스템이 33톤이나 330kN에 달하는 센서를 취급하는 경우, 시험 대상인 부품에 어마어마한 힘이 작용하게 됩니다. 따라서 항상 효율적인 제어와 안전한 운전이 보장되어야 합니다. 또한 클라우드 제어 시스템의 마모나 운전 오류로 기계적 결함이나 고장이 발생하는 경우, 엄청난 비용과 다운타임이 발생합니다. 

해결책

Bosch와 HBM은 상호 협력을 통해 알맞은 하드웨어와 소프트웨어를 물색했습니다. 사내 PMX 증폭기 시스템에서 다량의 공정·센서 데이터를 합치고, 이 데이터를 HBM의 측정 데이터 수집 소프트웨어인 EVIDAS로 전송합니다. 이 소프트웨어는 사물인터넷(IoT) 엣지로 기능하여, 높은 분해능(수 킬로헤르츠)에서 작동합니다. 해당 데이터는 낮은 전송 속도(수 헤르츠)에서 압축된 형태로 HBM의 클라우드 저장소로 이동합니다. 이 솔루션의 가장 큰 장점은 고객이 필요한 수준의 세부사항이 데이터와 함께 제공된다는 점입니다.

결과

부분적으로 이용 가능한 측정 데이터는 인공지능을 이용한 정밀한 분석에 이용됩니다. 압축 데이터는 클라우드를 통해 Nexeed 생산 성능 매니저로 전송됩니다. 이때 해당 정보는 평가 목적의 지시, 경고, 시각화 자료로 변환됩니다. 첫 번째 테스트 스테이션에서 Nexeed 생산 성능 매니저가 최적의 솔루션으로 검증되었습니다. 따라서 HBM은 앞으로 수 개월 동안, 다양한 문제를 해결하기 위해 총 20대의 테스트 시스템을 아우를 수 있도록 시스템을 확장할 계획입니다. HBM과 Bosch는 상호 협력을 통해, HBM 고객사에게 분석·평가 기능이 포함된 혁신적인 시험·측정 기술을 제공하고자 합니다. 또한 복잡한 소프트웨어와 하드웨어 환경에서 가능한 한 짧은 시간 내에 최대한의 성과를 낼 수 있는 기술을 제공하고자 합니다.

3단계로 구성된 플러그 앤 런 과정

첫 번째 단계에서는 시스템의 동작 상태를 분석하고, 기계 모니터링과 관련된 사항을 결정하였습니다. 이후 적절한 센서와 측정 기술을 선택하였습니다. 교정 시스템 상부에 위치한 테스트 챔버에는 센서(힘 트랜스듀서, 로드셀)가 마련되어 있습니다. 온도, 습도, 경사도 센서가 사용됩니다. 시스템 하부에는 교정용 부하를 생성하기 위해 전동모터로 대형 추를 움직일 수 있습니다. 이 기계 공정들은 온도, 진동, 경사도 센서를 이용하여 모니터링합니다.

두 번째 단계에서는, 적절한 측정 기술을 선택하였습니다. PMX는 데이터 수집과 실시간 데이터 처리가 가능한 다중 채널 측정 시스템입니다. 포괄적인 진단이 가능하고, 네트워크와 호환 가능한 웹 서버를 통해 매개변수화됩니다. 측정 데이터는 19.2kHz의 샘플 레이트로 기록되고 평가됩니다. 측정·진단 데이터는 표준 이더넷 인터페이스(TCP/IP)를 통해 IOT 허브로 전송됩니다. 이 허브는 HBM에서 생산하는 EVIDAS DAQ 소프트웨어와 PC로 구성되어 있습니다.

세 번째 단계에서는 적절한 클라우드·평가 소프트웨어를 결정하였습니다. HBM의 클라우드를 사용하는 것보다 더 나은 방법이 또 있을까요? 클라우드 기반 측정 기술이 제공하는 가장 큰 장점은, 데이터의 저장 위치를 계속 바꾸지 않아도 된다는 점입니다. 이 기술은 즉시 사용 가치를 가집니다. 또한 인공지능 이용 시 자동적으로 효용성을 가집니다. HBM 클라우드는 권한 부여 설정에 따라, 전 세계 데이터에 대한 접근 권한을 허용합니다. 다국적 부서의 업무 효율을 개선할 뿐 아니라, 정보의 흐름도 개선할 수 있습니다. 이러한 접근법에서 중요한 점은 “알맞는” 클라우드 파트너를 선택하는 것입니다. HBM은 마이크로소프트 Azure를 선택하였습니다. 세계적으로 수십 개의 데이터 센터를 이용할 수 있기 때문에 신뢰할 수 있는 업체입니다. 해당 회사가 소재한 지역의 법적 요구사항에 따라 데이터를 저장할 수 있습니다.

기계를 인더스트리 4.0에 빠르고 유연하게 연결

Bosch의 생산 성능 매니저 Nexxed를 평가 소프트웨어로 선택하였습니다. 알람 설정, 인공지능(AI) 사용을 위한 서비스 주문 생성·전송 등 다양한 분석과 평가를 수행할 수 있는 강력한 도구입니다. 공장에서 발생하는 결함을 사전에 감지하고 제때 보고하기 위해 자가학습 규칙이 저장되어 있습니다.

탁월한 선택

새로운 기계와 기존 기계를 경제적으로 네트워킹하고, 생산 공정과 제품 품질을 최적화 합니다. 사물인터넷(IoT) 게이트웨이 PMX DAQ 소프트웨어를 이용하면, 인더스트리 4.0 환경과의 연결을 쉽게 구현할 수 있습니다. 자동화 로직을 간섭하지 않습니다. IT 기술 통합을 실현하기 위해 제어 하드웨어와 소프트웨어를 아주 정확하게 매칭하고 결합합니다. 이렇게 결합된 시스템은 센서와 공정 데이터를 수집하고, MES, 클라우드, 기계 상태를 부분적으로 모니터링하는 시스템 등에 해당 데이터를 전송합니다. 이후 공정 데이터 분석을 실시할 수 있습니다.

  • 생산성과 효율성 제고
  • 세 단계로 진행되는 플러그 앤 런
  • 개별 요구사항을 만족시키기 위한 모듈형 시스템
  • 확장성이 우수하고 견고한 측정 하드웨어(PMX)와 소프트웨어 
  • 미래 사용을 보장하는 개방형 소프트웨어 구조와 HBM 클라우드 사용
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