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점점 더 복잡해지는 생산 공정을 구현하기 위해 최첨단 제조 시스템의 구축자와 작동자는 새로운 세대의 자동화 솔루션이 필요하다.

새로운 세대는 각종 이질적인 다수의 독점 시스템들을 끊임없는 연결성을 제공하는 단일 솔루션으로 대체할 전망이다.

산업 제조부문은 순수한 대량 생산, 단일 제품 양산을 위해 설계된 전통적인 라인으로는 더 이상 감당할 수 없는 개인화 수준으로 발전하고 있다. 축소된 배치 크기를 경제적으로 관리하기 위해서는 언제든 최소의 노력으로 손쉽게 조정하고 재구성할 수 있는 더 작고 더 많은 모듈형 생산 단위가 요구된다.

이러한 모듈형 생산 단위 내에서도 수행되는 작업이 점차 더 복잡해짐에 따라 더 많은 첨단 컴포넌트들이 필요하다. 이들 컴포넌트는 서로 다른 제조사에서 제작되었음에도 불구하고, 서로 필요한 데이터를 얻기 위해서는 상호간의 통신이 반드시 필요하다.

도약을 위한 핵심 연결고리

공급업체에 얽매이지 않는 ‘벤더-애그노스틱’ 통신으로의 전환은 적응형 제조로 가는 이행 과정에서 중요한 디딤돌이 될 것이다. "대량 맞춤 생산 및 배치-사이즈-원(batch size one) 과 같은 혁신으로 도약하기 위해서는 완전한 상호운용성을 제공하고 산업 제조 표준과 IT 표준을 통합할 수 있는 단일 형식의 실시간 네트워크가 필요합니다" B&R IIoT 네트워크 솔루션 제품 매니저 콘스탄틴 클라인(Konstantin Klein) 씨의 설명이다.

단일 인터페이스

끊임없는 원활한 연결성을 위해서는 실시간 기능을 갖춘 개방형 통신이 필요하다. "기계 제조업체들이 벤더들의 전용 프로토콜을 지키도록 강요받았던 시대는 끝났습니다." 클라인 씨의 말이다. 새로운 세대는 수 많은 서로 다른 전용 시스템을 네트워크의 모든 노드 사이에서 표준화된 데이터를 원활하게 교환하는 단일 솔루션으로 대체할 것이다. 단일 인터페이스만 작동하기 때문에 전체 엔지니어링 프로세스가 획기적으로 간소화된다. 원시 데이터는 시스템, 디바이스 및 변수를 자동 해석할 수 있는 시맨틱 기술을 통해 풍부해진다.

자동화 및 IT 기술 분야의 선도 제조업체들은 TSN을 통한 OPC UA 프로토콜을 적용해 벤더에 얽매이지 않는 벤더-애그노스틱(vendor-agnostic) 통신으로 전환하고 있다. 이제까지, 기계 제조업자들은 다수의 인터페이스를 정의하고 자사의 모든 시스템 정보를 통합하는데 많은 노력과 비용을 들였다. TSN을 통한 OPC UA는 그 모든 부담을 제거해 준다. 원시 데이터만 전송하는 다른 프로토콜과 달리, 이 솔루션은 네트워크 내의 어떤 노드에서도 쉽게 이해할 수 있는 시맨틱을 통해 데이터를 풍부하게 한다. 이로써 모든 유형의 잠재적 오류 발생요인을 제거하고, 유연한 적응형 기계 컨셉을 손쉽게 구현한다.

자동화 및 IT 분야의 선도 제조업체들은 TSN을 통한 OPC UA를 통해 벤더-애그노스틱 통신으로 전환하고 있다. B&R은 TSN을 통한 OPC UA 통신을 지원하는 광범위한 제품 포트폴리오를 제공한다.

플러그 앤 프로듀스(plug-and-produce)

OPC UA 정보 모델은 개별 디바이스에 대한 모든 관련 데이터를 포함하여 생성된다. 예를 들어, 어떤 제조업체에서 입고되었는지에 관계없이 모든 드라이브를 어떤 기계에든 신속하게 설치할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 유지 보수와 업그레이드를 매우 단순화한다.

고속, 마이크로초 미만의 정밀도

그러나 단일화된 인터페이스와 프로토콜은 등식의 절반에 불과하다. 사이클 타임과 대역폭 역시 매우 중요한 역할을 한다. 지능형 트랙 시스템과 로봇을 동기화하는 것과 같은 시간 민감형 어플리케이션은 마이크로초 (μs) 이내의 사이클 다운타임을 기록해야 한다. TSN을 통한 OPC UA는 기존 솔루션보다 18배 높은 성능을 제공한다. "TSN을 통한 OPC UA는 현재와 미래의 모든 어플리케이션을 해결할 수 있는 충분한 성능을 제공합니다." 클라인 씨는 힘주어 말했다.

이러한 성능을 발휘하기 위해, 통신 솔루션의 기반이 되는 이더넷 표준이 TSN(Time Sensitive Networking)을 포함하도록 확장되었다. "TSN 확장은 OT와 IT 시스템 간의 격차를 해소하는 대규모 융합 네트워크에서 결정론적 전송을 보장합니다." 클라인 씨의 말이다. 빠르고 중앙 집중화된 솔루션이든 지능적인 솔루션이든 분산된 드라이브 솔루션은 다른 솔루션보다 TSN을 통한 OPC UA를 통해 어플리케이션의 요구에 더 쉽게 적응할 수 있다. 그 결과 생산성과 제품 품질을 모두 향상시켰다.

TSN을 통한 OPC UA를 통해 제조업체에 관계없이 모든 디바이스를 기계설비에 쉽게 통합할 수 있다.

클라우드를 위한 필드 레벨

TSN을 통한 OPC UA 프로토콜 지원 제품군은 기가비트 이더넷 물리 계층을 기반으로 더 높은 대역폭을 제공한다. 실시간 운영 데이터를 수집하고 상위 시스템과 공유할 수 있다. "필드 레벨에서 클라우드로 원활하게 연결합니다." 클라인 씨의 말이다. 상태 모니터링 및 예측 유지보수와 같은 고급 IIoT (산업 IoT) 솔루션은 실시간 피드백을 활용하여 컴포넌트의 수명을 연장하고 시스템 가용성을 높일 수 있다.

멀티벤더 시스템의 사이버 보안

기계 네트워크를 클라우드에 연결할 때 제기되는 핵심 문제 중 하나는 사이버 보안이다. TSN을 통한 OPC UA는 서로 다른 제조업체들의 장비로 구성된 네트워크 전반에 걸쳐 보안을 보장할 수 있는 가능성을 제공한다. X.509 표준에 기초한 디지털 인증서는 안전성과 신뢰성을 겸비한 데이터 교환을 보장하기 위해 TSN을 통한 OPC UA 시스템에서 사용이 가능하다. "TSN을 통한 OPC UA의 보안 기능은 빌트인 보호기능을 제공합니다." 클라인 씨의 말이다.

B&R은 TSN을 통한 OPC UA를 하드웨어 및 소프트웨어에 완전히 통합했다. 이로써 제조 OEM이 벤더에 얽매이지 않는 상호운용성을 제공하여, 그 어느 때보다 민첩하게 대응한다. 이제 생산자들이 배치-사이즈-원(batch size one) 생산 달성에 필요한 모듈형 솔루션을 만들 수 있게 되었다. "불과 몇 년 전만 해도 꿈처럼 보였던 것이 이제는 현실이 되었습니다." 클라인 씨는 한마디로 선언한다. "(이것이) 끊임없이 원활하게 연결된 제조를 위한 단일 네트워크 케이블입니다.”

저자: 카롤라 쉬방크너 (Carola Schwankner), B&R 기업 커뮤니케이션 에디터

“불과 몇 년 전만 해도 꿈처럼 보였던 것이 이제는 현실이 되었습니다. 그것은 끊임없이 원활하게 연결된 제조를 위한 단일 네트워크 케이블입니다."- B&R 산업용 IoT 네트워크 솔루션 제품 매니저 콘스탄틴 클라인(Konstantin Klein)

통합 포트폴리오

B&R은 TSN을 통한 OPC UA 통신을 지원하는 광범위한 제품 포트폴리오를 제공한다. 여기에는 X20 PLC, TSN을 통한 OPC UA 버스 컨트롤러, TSN 머신 스위치 뿐만 아니라, 산업용 및 패널 PC를 포함한다.

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