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스마트공장의 연결되지 않는 환경극복을 위한 솔루션

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2018-12-03 (월) 10:07 조회 : 21

스마트공장의 “최대난관”
연결되지 않는 환경을 어떻게 연결할 것인가

 

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스마트팩토리의 기점은 먼저 공장의 여러 데이터를 수집하고 축적하는 일이다. 그러나 실제로 공장 내에 IoT를 활용하려고 하면 그렇게 간단한 것이 아니다. “연결되지 않는다” “데이터를 취하기 어렵다”는 등 난관이 하나 둘 나타나기 시작한다. 공장 내에 네트워크 접속을 상정하지 않고 설계된 오래된 설비가 거의 대부분이며, 또한 설비나 기기 메이커가 서로 다르기 때문에 데이터를 수집하기 어렵다. 네트워크 접속이 가능하더라도 각 설비나 기기의 데이터 취득방법, 포맷, 입도, 타임 스탬프 등이 서로 달라 그 상태로는 데이터를 유효하게 이용할 수 없다.
공장에는 정보시스템 부문이 관리하는 OA시스템과 생산관리시스템이 연결된 네트워크, 그리고생산기술부문이 관리하는 제어계 네트워크가 있다. 대부분의 경우 이들 네트워크는 개별적으로 존재하고 있어 제어계 네트워크는 (정보계 네트워크에 접속되어 있지 않다) 독립되어 있는 경우가 많다. 또한, 생산기술부문이 관리하는 네트워크에는 네트워크 구성도나 접속기기의 자산관리 대장이 없거나 오래된 경우가 많아 전체상을 파악하기 어렵다.
스마트팩토리를 실현하려면 생산설비에서 데이터를 수집하기 위한 네트워크(IoT LAN) 구축과 정보계 네트워크와 상호접속이 필요하다. 그러나, 접속기기나 네트워크 구성이 완전히 파악되지 않는 시스템을 정보시스템 부문이 관리하는 네트워크에의 접속은(특히 보안 관점에서) 위험도가 높아 허용되지 않는 경우가 많다. 스마트팩토리를 실현하기 위해서는 정보시스템 부문과 생산기술부문이 책임분할과 구체적인 접속방식을 하나 하나 확인해 볼 필요가 있다.

 

출처: Monoist
번역: K-Smart Factory

 

연결되지 않는 과제를 어떻게 극복할 것인가

 

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그러면, 이렇게 연결되지 않는 문제를 어떻게 해결할 것 인가. 그 중요한 하나의 포인트는 파트너의 선택이다. IoT나 스마트팩토리는 필요한 기술 영역이 넓어, 1개 공급사에서 전 영역을 대응하기는 매우 어렵다. 따라서 협조영역을 찾아 적극적으로 파트너 쉽을 맺고 활용해 가는 것이 중요하다. 각 설비나 기기 벤더와 파트너 쉽을 맺는 것도 하나의 방법이지만, 각 설비나 기기벤더는 자사 기기의 접속방법에는 정통하지만 자사 이외의 접속방법은 상세히 모르는 경우가 많다. 공장 내 기기가 멀티벤더 환경이라면 IT뿐 아니라 OT에 있어서도 경험이 있어 종합네트워크를 효율적으로 구축할 수 있는 전문기업을 파트너로 하는 것도 또 하나의 방법이다.
먼저 “연결하기”위해 중요한 것은 네트워크의 그라운드 디자인이다. 스마트팩토리를 구축하여 달성하려는 목표를 실현하기 까지는 상당히 긴 기간이 필요하다. 이러한 장기 프로젝트에서 중요한 것은 목표가 흔들리지 않아야 하므로, 처음에 목표로 하는 전체상을 잘 디자인하는 것이 중요하다. 그러나, 네트워크의 그랜드 디자인을 하려면 현실이 그렇게 녹녹치 않다. 예를 들어, 사내의 정보시스템 부문은 제어기술에 관한 전문지식이 없고 생산기술 부문은 정보시스템에 관한 전문지식이 없어 서로간 커뮤니케이션 하는데 갭이 크며, 양 부문이 활용 가능한 표준을 책정하는 것도 어렵다.
네트워크 회사가 공장내 네트워크를 그랜드 디자인할 때 참고로 하는 것은 IEC62443과 같은 국제표준과, 시스코시스템즈가 책정한 공장네트워크 아키텍쳐 <CPwE(Converged Plantwide Ethernet)>이다. <CPwE>는 산업용 인터넷을 활용한 제어시스템 네트워크나 생산설비에서 정보를 수집하는 네트워크를 통합하며 OA계 시스템과 시큐어에 접속하기 위한 구체적인 수법이 기재되어 있다. <CPwE>를 활용하여 현실적으로 견고한 공장네트워크 구축이 가능하다. 스마트팩토리는 장기적인 프로젝트이다. 그리고, 프로젝트가 끝났을 때의 공장환경이 어떻게 변할지는 아무도 모른다. 따라서, 장래의 변화에 유연히 대응할 수 있어야 하는 점 또한 중요하다.

 

PoC로 스케일 업과 실증가능

 

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스마트팩토리에 대한 전체적인 구상을 한 후, 먼저 그랜드 디자인으로 얻을 수 있는 가치를 정말로 얻을 수 있을지 시험해 볼 필요가 있다. 기기 메이커마다 사양이 다르기 때문에 제어장치를 연결하여 제대로 데이터가 얻어지는지 스마트팩토리 랩이나 IIoT실증실험 시설에서 PoC(개념실증)를 실시해 보아야 한다. 과연 사용하고 있는 기기가 정말로 새로운 환경하에서 접속 가능한지, 타 시스템환경과 연계가능한지 실제 환경에 근접한 상황에서 검증해보아야 한다.
실제로 벤더가 개발한 기기나 소프트웨어를 스마트팩토리 랩에 가지고와 시험한 후에야 문제점을 발견하는 경우도 적지 않다. 예를 들어, 산업용 스위치에서 PLC간에 통신이 요구하는 수백 msec 이내의 리던던시 경로 스위칭을 충족하지 못하는 구성으로 되어 있었으며, 제어장치에서는 수십msec 단위의 데이터를 확실히 처리하기 위해서는 중간 게이트웨이를 추가해야만 하는 문제점을 찾아냈다.
본격적인 제어시스템 네트워크 접속은 지금까지 아무도 추진하지 않은 영역으로 표준화조차 되어있지 않아, 개개의 기기가 각 각의 규격에 따라 작동되고 있는 것이 현실이다. 이러한 상황에서 제어장치들이 서로 상호접속하게 되면 네트워크에 미치는 충격과 네트워크에 걸리는 부하를 예측하기 어렵다. 실증시험을 하기 전에는 전혀 생각하지 못했던 문제가 발견된 경우도 많아 발생한다. 때문에 검증이 아주 중요하다.

 

스마트팩토리 실현을 저해하는 「고설비 문제」

 

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지난 주에는 주로 제어 시스템 네트워크 접속 문제 검증에 관한 난관 극복방법을 제시하였다. 그 외에 또 다른 문제점이 나타난다. 예를 들어 공장 내 설비를 네트워크로 연결하는데 있어서 흔히 나타나는 과제가 오래된 기기나 고설비와의 연결일 경우이다. 고설비는 애초 네트워크 기능이 없는 경우가 대부분이며 취할 수 있는 데이터도 한정되어 있다.
이러한 경우 IoT로 데이터를 취득하는 방법은 흔히 설비 중 얻고자 하는 정보발생부위에 센서를 설치하고 통신기기를 설비주변에 부착하는 것이다. 그러나, 이렇게 하여도 데이터를 취할 수 없는 경우가 많다.
이에 대한 대응책으로 스마트팩토리 수요자는 네트워크 업체와 설비나 기기벤더 3자가 모여 협의하여야 한다. 초기 단계에서 공장 내 전체의 설비를 무리해서 모두 연결할 필요는 없다. 연결할 수 있는 설비나 기기를 먼저 선정하여 서두르지 않고 유연하게 대응하여야 한다. 고설비를 네트워크에 접속하려면 전체 시스템구축 난이도와 코스트 부담이 상승된다. 얻을 수 있는 효과대비 투자가 눈에 보이면 다행이지만 그렇지 않은 경우 관계하는 3자가 협의하여 현실적인 답을 찾아가는 것이 현명하다. 스마트팩토리 구현활동에 현장부서도 함께 참석하여 현실적인 목표를 설정하는 것 또한 중요하다. 스마트팩토리 추진과정에서 상상할 수 없는 많은 문제들이 발생한다. 처음부터 높은 목표를 세우면, 해결해야 할 과제는 점점 쌓이고 진척도는 지연되어 중간에 좌절하게 된다. 실현가능한 목표를 세우고 그것을 달성한 후 다음 목표를 설정하는 방법으로 서서히 규모를 확대해 가는 것이 성공의 길이다.

 

1개 회사 단독으로는 불가능, 파트너십으로 대응

 

이상에서 살펴 본 바와 같이 스마트팩토리의 대전제인 「네트워크화」만 보더라도, 제조업이 단독으로 스마트팩토리를 실현하기에는 매우 어렵다. 스마트팩토리화가 점점 관심을 끌고있는 가운데 현실적으로 가치를 얻지 못하고 좌절하는 기업도 나타나기 시작한다. 스마트팩토리 실현과정에서 나타나는 수많은 과제와 문제를 극복하기 위해서는 관계하는 여러 파트너의 도움이 필요하며 그들의 다양한 경험을 참고하여 작게 시작하는 것이 중요하다.


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