모바일 HMI 접속부터 작업현장 데이터를 클라우드로 보내는 쉬운 방법까지, 원격접속 솔루션은 생산성을 향상시키고 다운타임을 줄이는 새로운 방법이 되었다.

옛날에는 사람이 기계 앞에서 직접 결함을 진단하고, 처리량을 극대화하고, 성능데이터를 확인하는 시절이 있었다. 그러나 이러한 것들은 산업네트워크의 출현으로 완전히 바뀌었다. 기계 건축업자나 수리공들은 새로운 기술을 통해 유선 장치에 접속할 수 있게 되었는데, 이는 점대점 (point-to-point) 방식으로 상황에 따른 고장의 수리를 위해 설립된 것이 대부분이었다. 최근에는 특별한 목적을 위해 만들어진 기기와 웹 서비스, 개선된 원격접속은 어디에서나 장비에 접속하고 감시하고 설정하는 것까지 가능하게 만들었다. 이 플랫폼은 데이터를 인사이트로 전환시키면서 모든 수준의 기계 건축업자, 총괄책임자, 공장 직원들이 작업을 간소화하고 생산성을 개선시키도록 빠르고 정확한 결정을 내리는 것을 가능하게 해주었다.

HMIs To Go

원격접속은 먼 거리에서도 산업 유저가 작업장을 감시할 수 있도록 해주었다. 이를 가능하게 해 준 한 가지 방법은 바로 웹 서버 기술인데, 무선 LAN과 결부된 smart HMI는 다수의 유저가 모바일 플랫폼을 통해 접속할 수 있도록 화면을 띄워줄 수 있다. 장치를 사용하는 사람은 HMI에 나타나는 것을 보며 실제로 기계 옆에서 하는 것처럼 기계를 작동 시킬 수 있다.

모바일 HMI를 주로 사용하는 사람은 공장의 다른 편에서 결함이 생겼을 때 오류 코드를 체크할 수 있는 정비사이다. 실제로 아주 가까이에도 생산성을 향상시키는 사례들이 있는데, 예를 들어, 거대한 기계를 세우는 것은 오퍼레이터가 여러 개의 화면을 통해 한도나 체크 설정을 변화시키도록 하는 시간 소모가 큰 일일 수 있다. 그러나 일대다 (one-to-many) 구조를 사용하는 웹 서버 기술을 통해 다수의 사람들이 동시에 함께 접속되어있는 장치를 볼 수 있게 되면, 하나의 오퍼레이터 팀이 각자의 태블릿 PC로 시스템이나 작업 방법 등을 전환하거나 각자가 다른 화면에서 동시에 작업을 할 수 있게 되어 생산성을 높일 수 있다.

오퍼레이터는 잦은 결함을 고칠 때 매뉴얼에 따라 오류 코드를 보고 해결방법에 따라 복구시키곤 한다. 오늘날의 smart HMI는 그 매뉴얼을 화면에 띄울 수 있도록 PDF파일의 형태로 저장시킬 수 있다. 그러나 이 것은 기계의 고장이 30피트 멀리 떨어져 있을 때는 그리 도움이 되지 않지만, 원격 HMI 솔루션은 기계가 고장이 났을 경우 오퍼레이터가 모바일 장치를 이용해 손가락 하나만으로 문제를 해결할 수 있게 도와준다. 결과적으로 빠른 해결, 다운타임의 감소, 직원들의 불만 해소를 가져다 준다.

HMI의 원격 접속은 클린룸에 있는 장비를 오퍼레이터가 밖에서 감시할 수 있게 해주어 오염의 위험성을 줄이고, 직원들의 삶을 편안하게 해준다. 이는 성과지표에서 직원들이 집단 중심이 될 수 있도록 작업현장 Andon 화면에 HMI 정보를 보이게 하는 절차를 간소화시켜 준다

아래는 모바일 HMI가 작동을 능률화하고 생산성을 높일 수 있는 방법들인데, 솔루션이 아래의 항목을 충족시켜야 혜택을 얻을 수 있을 것이다:

• 접근 가능성: 다수의 클라이언트가 동시에 로그인을 하여 각각의 화면에서 같은 HMI를 볼 수 있어야 한다.
• 안전성: 보안 로그인 뿐만 아니라 여러 단계로 된 허가절차를 구비하여 본인에게 권한이 있는 내용만 볼 수 있도록 한다. 예를 들어, 정비공들이 한도를 변경하고 잠재적으로 기계를 재프로그래밍할 때, 오퍼레이터는 그것을 보는 특권만을 갖고 있는 것 등이 있다.
• 유동성: 한 공장에서 출시된 것이라면 모든 유저는 스마트폰과 같은 52인치 플랫 스크린 화면으로 HMI를 접할 수 있다. 모바일 인터페이스는 다른 형식과 치수로 재구성이 가능해야 한다.

클라우드의 작업 현장 데이터

산업용 사물인터넷의 가치는 다방면에서 운영과 관련된 데이터를 얻는다거나 실시간으로 운영, 사업상 결정을 돕기 위한 인사이트를 발생시키는 능력이다. 그러나 데이터는 사람이 접속할 수 있을 때에 비로소 유용해진다. 원격접속 방식을 사용하게 되며 사물인터넷의 게이트웨이 (gateway) 장비는 자산소유가나 기계 건축가 등의 사람들이 외부에서 접속할 수 있도록 네트워킹되어있는 PLC에서 클라우드로 데이터를 복사하는 것을 쉽게 만들었다.

사물인터넷 게이트웨이의 사용으로 OEM은 다른 도시나, 다른 국가에 있어도 언제든지 장비에 접속할 수 있게 되었다. 게다가 기계의 상태를 안전하게 감시할 수 있어 고장을 일으킬 수 있는 이상을 발견할 수도 있게 되었다. 음료 포장 기계를 만들거나 음료를 담는 통을 판매하는 사람들과 같이 대부분의 수익을 소모품에서 창출하는 OEM의 경우, 게이트웨이 덕분에 고객이 언제 상품을 필요로 하는지 공급량을 체크하는 것이 쉬워졌다.

사물인터넷 게이트웨이를 사용하며 제조사들이 작업현장에서 데이터 분석을 위해 MES나 비즈니스 인텔리전스 소프트웨어로 데이터를 보내는 것이 간편해졌다. 그 시점에 그들은 품질을 감시하고, 다운타임을 추적하고, 정비 일정을 잡고, 소모품을 추가 주문할 수 있고, 또한 데이터는 에너지 관리나 OEE 감독과 같은 특정한 목적을 위한 클라우드 기반 맞춤형 대시보드를 구축하는데 사용될 수도 있다.

이 동일한 접속은 반대로 업데이트된 내용을 기업 네트워크에서 기계로 보내는 용도로 쓰일 수도 있다. 특히 생산에 변화가 있을 때 도움이 되는데, 예를 들어 작업 스케줄에 변동이 생기는 새로운 주문이 들어오는 경우, 사물인터넷 게이트웨이를 사용하면 이를 즉각 행동에 옮길 수 있다.

적절한 접속 형성

거의 모든 사람들은 원격접근의 가치와 그것이 가능하게 만드는 인사이트를 인정하지만, 문제는 그것을 효율적이고 효과적으로 실행할 수 있는 방법을 찾는 것이다. 접근법 중의 하나는 셀룰러 접속 (cellular connection)을 통한 VPN 구축인데, 이 방법은 매우 복잡하고 비쌀 수도 있는 것이, 단단한 연결을 만들어내는 것이 전부가 아니라, 기업과 공장 수준에서의 자산이 외부로부터의 습격에 노출되지 않도록 보장해야 하기 때문이다. 사물인터넷 게이트웨이는 보안이 뛰어나고 회복력이 있고 보다 경제적인 솔루션을 제공한다.

사물인터넷 기기는 클라우드에 셀룰러 접속을 기반으로 하며, 링크가 형성되면, 게이트웨이는 연결된 PLC의 데이터를 기록하기 시작한다. 이는 결과물을 클라우드에 업로드 하기 전에 예비 절차를 설정하는 것이라 할 수 있는데, 이러한 패러다임은 다수의 유저가 동시에 자신의 직업 역할에 맞게 사전에 구성된 데이터에 접속할 수 있게 해준다.

원격접속으로 인해 먹이 사슬 안의 모든 사람들은 자신이 원하는 정보를 얻게 되었다. 문제를 해결하는 사람은 알람이 울리기만 하면 즉시 대응을 할 수 있게 된 것이다. 아키텍쳐와 허가, 보안에 대한 적절한 주의만 이루어진다면 이 기술은 운영 장비의 효율성과 전체적인 생산에 막대한 증가를 가져올 것이다.

수단: GOT 모바일

미쓰비시 전기 주식회사 (Mitsubishi Electric)의 GOT 모바일은 오퍼레이터, 정비공, 경영진이 공장 안 어디에서든지 원격으로 GOT2000 그래픽 오퍼레이터 단말기에 접속 할 수 있도록 해준다. 모바일 뷰어는 HMI에 연결하기 위해 웹 서버 기술과 무선 LAN을 이용하며, 접속은 웹브라우저를 열어서 로그인 하는 것만큼 쉬운데, 기능을 개선하고, 다운타임을 줄이고, 셋업 절차를 빠르게 하고, 생산율을 촉진시키며 유지관리를 간소화하는 쉬운 방법을 제공한다.

동일한 GOT2000 또는 태플릿 PC, 스마트폰, 노트북, 컴퓨터, 플랫 패널 디스플레이 등과 같은 다양한 디바이스에서 최대 다섯 명이 동시에 다른 화면을 볼 수 있다. 정교하지만 사용방법은 쉬운 보안과 승인 설정은 유저가 권한이 있는 화면과 행동에만 접속할 수 있도록 제한하며 Lockout 기술은 두 명의 유저가 동시에 같은 화면을 작동시키는 것을 예방한다.

GOT 모바일은 구글 크롬과 사파리를 포함하는 브라우저를 제공하는 애플, 또는 PC기술과 양립한다. GOT 화면 디자인 소프트웨어인 GTWorks3는 디스플레이가 다양한 크기와 요소로 쉽게 재구성되는 것을 가능하게 한다. 게다가, 다수의 GOT2000 상의 각각의 장치 화면은 하나의 유저 PC나 플랫 패널 스크린에 보여질 수 있다.

수단: 게이트웨이를 향한 e-F@ctory

에너지 관리 애플리케이션을 목표로 하는 미쓰비시 전기 주식회사의 e-F@ctory 사물인터넷 게이트웨이는 공장 자산과 클라우드를 연결하는 쉽고 안전한 방법을 제공한다. 매크로프로세싱 (Macro-processing) 능력은 정보를 클라우드로 전송하기 전에 데이터를 유용하게 전환하는 것을 간소화시킨다. 그 단계에 온다면 핵심성과지표를 강조할 수 있게 만드는 맞춤형 대시보드로 리패키지되는데, 활용 데이터로의 빠른 접속은 전체 시설이나 작동과정에서 OEM, 정비공, 시설 매니저가 대상 폐기물, 결함 있는 장비. 절약을 위한 기회를 쉽게 찾을 수 있게 도와준다.

사물인터넷 게이트웨이는 지역 공장을 위한 개별적인 포트와 클라우드에의 접속을 통하여 공장과 네트워크 자산의 보안을 유지하는데, 맞춤형 보안 정책은 유저와 직업 역할 각각에 적합한 수준의 권한을 부과한다.

플랫폼은 확장가능하며 1GB의 데이터 저장공간을 갖추고 있으며 그래픽 구성 도구는 주문 프로그래밍의 필요성을 없애고 다른 공급자로부터의 장비와 SCADA 시스템을 접속시키는 절차를 간소화하였고, 사전 설치 드라이버 옵션은 그 장치를 Honeywell, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens와 같은 벤더의 자동화 제품과 양립하도록 만든다.

솔루션: Secomea를 통한 원격접근

VPN 루터(router)를 사용하는 원격접속을 통해 공장 밖에 있는 엔지니어도 공장 안에 있는 것처럼 장비에 접속하는 것을 가능하게 해주었다. e-F@ctory 연합 멤버인 Secomea는 GateManager, SiteManager, LinkManager로 이루어진 3단계 시스템을 이용하는데, GateManager는 아키텍쳐의 허브이자 제어구조로 고객 작업장의 클라우드나 서버에 위치할 수 있다. 시스템 관리자는 이 허브를 이용하여 접근을 규정하고 승인을 내어주며 멀리 떨어진 유저의 계정을 생성한다. “당신은 관리자 포털을 이용하여, ‘어떤 유저가 어떤 PLC에서 상대방의 4분의 3에 대한 접근 권한이 있다’와 같이 매우 상세한 설정을 할 수 있고, 특정한 공장이나 장치에 접근권을 준다거나, 또는 한 장치에 어떠한 서비스에만 접근할 수 있는 권한을 부여하는 것 등을 할 수 있습니다. 솔루션은 이러한 다차원적인 통신관계에서 인더스트리 4.0이라 불리는 4차 산업혁명의 표준을 온전히 지키기 위하여 브로커와 같은 행동을 취할 수 있어야 합니다. 이것은 완벽하게 제어되어야 하고 중심적으로 관리되어야 하는데, 이것이 바로 점점 더 중요히 여겨져야 하는 부분이라 할 수 있습니다.” 라고 Secomea의 CTO인 Peter Koldig Hansen이 말했다.

공장 측면에서 SiteManager는 유선 접속이나 3G/LTE 셀룰러 네트워크를 통해 중앙 GateManager에 안전하게 연결하며, 시정서비스를 위한 터넬링 접근권을 모두에게 부여하여 산업용 사물인터넷 스마트 구성요소에서 데이터를 얻는 것을 용이하게 한다.

엔지니어가 원격접근을 허가 받으면 GateManager는 LinkManager라는 클라이언트 소프트웨어를 링크를 보내게 되는데, 이를 다운받은 엔지니어는 연관된 장치를 LinkManager에 연결시키면 된다.

이 때 장치들이 연결된 모습은 실제로 공장 안에서 그것들이 존재했을 때와 같은 방법으로 기계에 연결되어있다. 엔지니어들은 기존과 같은 방법으로 고장을 수리하고 분석프로그램을 이용하면 된다.

고객 자산이 연루된다면, 보안 접속은 필수적으로 되는 것과 동시에 제품은 자동화 배급자가 사용하기에 쉽고, 암호화보다 모터나 기어비에 더 초점을 맞추어야 한다. Hansen은 “이러한 맥락에서 보안의 대부분은 유저의 무관심과 잘못된 사용, 또는 지식의 부족으로 인한 위반 행위를 예방할 수 있는 솔루션의 능력에 달려 있습니다. 작동이 쉽게 되어야 하며, 당신이 그것을 잘 작동시킨다면 그것은 안전할 것입니다.”라고 말했다.

솔루션: eWON을 통한 원격 접근

e-F@ctory 연합 멤버인 eWON의 총지배인 Dominique Blanc은 접속이 많은 혜택을 가져다 줄 수 있지만 중요한 것은 고객들이 알맞은 특성을 고려하는 것이라고 말했다. “효과가 있는 것을 찾는 것도 중요하지만, 수백 수천 개의 기계를 배치해야 하는 것도 생각해 봐야 합니다. 당신은 최소 10년에서 15년 동안 기계를 갖고 있을 것이므로 바로 당장이 아닌 미래를 위한 솔루션이 필요하다는 뜻입니다.”

eWON은 Talk2M 이라는 클라우드 기반 접속 허브를 사용한 원격 접근과 감독을 제공한다. 고객은 산업용 VPN 루터를 사용하여 시설의 로컬 데이터를 수집한다. 원격으로 장비에 접근하려는 엔지니어는 웹 기반 인터페이스를 사용하는데, 그들은 다양한 수준에서의 승인 권한을 부여하기 위해 포털 환경을 설정한다. 또한 웹 기반 인터페이스인 M2Web를 사용함으로써 그들의 HMI와 상호작용하고 그들의 데이터를 볼 수 있다. 이 데이터는 VPN 터널을 통해 서비스센터나 데이터센터, 또는 데이터 분석과 보고를 위한 고객 선택의 센터로 안전하게 전송될 수 있다.

보안은 필수적이기 때문에 장비는 공장 네트워크와 일반 인터넷 접근 사이에 여러 겹의 보호막을 제공해야 한다. “우리는 접속이 매우 안전한 채널이란 것을 보장하기 위해 암호화된 접속과 오픈VPN을 사용합니다. 확실하게 알아두어야 하는 것은 멀리 떨어져 있는 사람은 우리의 장치를 통해 연결되어있는 것에만 접근할 수 있다는 것입니다. 즉 그들은 다른 고객 네트워크에 접근할 수 있는 권한이 없다는 뜻이죠.”

중요하게 생각해봐야 할 다른 한가지는 로컬 버퍼 (local buffer)를 갖춘 루터를 살펴보아 전도성 문제로 인한 데이터의 손실이 없어야 한다는 것이다. Blanc은 “통신이 가능해 지는 날에는, 루터가 밀린 일을 다 처리하고 통신을 계속할 수 있을 것입니다. 엔지니어는 데이터 손실에 굉장히 신경 쓰고 있기 때문에 버퍼는 매우 유용하죠.”라고 말했다.


번역 : 황신아 연구원

편집 : 김수진 선임연구원