자동화 투자로부터 최고의 결과를 이끌어 내기위해 준비된 이번 글의 마지막에서는 어떻게 하면 프로젝트를 일관성 있게 유지할 수 있는지에 대한 전문가들의 견해를 들어보고자 한다.

사용자는 공장이 직면한 가장 큰 위험과 잠재적 보상에 대해 이미 파악하고 있을 것이다. 그리고 이 사실들을 토대로 공장의 현대화를 위한 시간과 비용을 할애하고, 예산은 승인이 된다. 그런데, 이는 길에서 강도를 만난 것과 같다.

다양한 산업에서 현대화 프로젝트는 당초 예상했던 것보다 훨씬 많은 비용과 예산이 소요된다. 프로젝트가 커질수록 실패의 리스크가 더 커지는 것으로 보인다.

“오늘 날, 공정산업에서 10억 달러 이상이 소요되는 프로젝트의 65%, 5억 달러 이하가 소요되는 프로젝트의 35%가 실패한다. 여기에서 실패의 기준은 당초 계획보다 25%이상의 예산이 소요되고 50%이상 프로젝트 기간이 지연 되었을 때를 의미한다.”고 에머슨 프로세스 매니지먼트 시스템 & 솔루션 비즈니스 대표 짐 니퀴스트가 말했다. “예산이 늘어났지만, 지출은 그 이상으로 늘어났다. 특히 더 큰 프로젝트일수록 더 심해진다.”

니퀴스트에 따르면 이런 실패의 주된 원인은 프로젝트의 규모와 오늘날 프로젝트의 복잡성, 그리고 도로, 전력, 노동력의 가용성이 진정한 장해물이 되는 외지의 요인까지 다양하게 걸쳐 있다고 한다. 그리고 더 중요한 원인은 프로젝트 도중에 발생하는 변화라고 지적한다.

프로젝트 완성해 가면서 생성되는 변화는 더 예상가능하고 신뢰할 만하다. 여기에는 프로젝트 비용과 복잡성을 줄이기 위한 새로운 프로세스와 기술 그리고 불가피한 변화를 더 잘 수용하는 것을 필요로 한다.

비록 각기 다른 제조업에서의 기록이 적은 예산으로 드라마틱하게 변하지는 않겠지만, 많은 프로젝트들이 작은 이유로 처음의 노선에서 이탈하는 것은 의심할 여지가 없다. 이탈되는 프로젝트의 범위가 정의되지 않은 채 경영진에게 보고가 이루어지기 때문에 프로젝트가 실패하는 것이다. 이는 결과적으로 비현실적인 예산과 일정을 초래한다.

목표에 대해 잘 살펴보아라!

프로젝트 팀이 진행 도중에 정해진 범위의 예산을 초과해 사용해 버리면, 결과적으로 자동화가 비판의 국면에 마주했을 때 예산을 절반이하로 줄여야하는 경우가 생긴다. 이렇게 예산을 줄인다면, 결국 반쪽짜리 엔진으로 경기에 임해야 하는 레이싱 카를 만들 수밖에 없다. 이 말은, 절대로 당초 세웠던 목표에는 도달하지 못 할 것이라는 말이다.

“생산성 목표 달성을 위해 처음 설계된 대로 시스템을 설치하는 것 대신에 프로젝트 매니저들은 가능하면 빠르고, 좀 더 저렴한 비용으로 끝내고자 시도한다.”고 ECS 솔루션스 비즈니스 개발 부사장 랜디 오토가 말했다.

“사업의 민첩성과 생산성 향상을 도울 수 있는 소프트웨어를 개발하는데 있어 일을 대충한다면 이는 최적화 목표와 미래 변화를 쉽게 대응할 수 있는 능력을 상실한다는 의미와 같다. 이 시나리오에서 궁극적인 패자는 기업과 그들의 엔지니어 팀인데, 비용절감과 미래 운영능력 향상이라는 기회를 놓쳐버리기 때문이다.”

현실에 기반 하라

현실적인 예산과 일정 또는 꼭 작업해야 하는 한도 범위를 정하고 시작하는 것은 프로젝트가 방향을 잃지 않게 해준다.

“날조된 숫자들과 일정은 늘 낙관적이다.”고 말리스코 엔지니어링의 대표 스티브 말리스코가 말했다. “우리는 이를 ”임신 신드롬“이라고 부른다. 왜냐하면 이는 세 명의 임신한 여자가 석 달 만에 한 명의 아이를 낳을 수 있다고 주장하는 것과 같기 때문이다.”

현대화에 있어 얼마만큼의 시간을 각 다른 부분에 할애하고 필요하다면 얼마만큼 프로젝트를 진행해야 하는지 현실적인 결정을 해야 한다. 생산 다운타임을 최소화 하기위해서 프로젝트를 시작하기 전에 케이블을 설치하는 것은 좋은 예이다.

MES를 통합하는 데 망설이지 마라

만약 기업이 MES를 다른 장치가 설치 된 후에 추가한다고 한다면 이는 병목 현상을 피할 기회와 가동 전 문제를 파악할 수 있는 기회를 놓치는 것이다.

레드비킹 부사장인 마크 소브코우는 이런 경험을 가지고 있다. 한 자동화기업에서는 클립보드와 스톱와치로 중무장을 한 대규모의 팀을 새로운 생산 라인에 투입했었다. 그런데 팀원이 매뉴얼대로 문제를 해결하려고 할 때 지연이라는 불가피한 문제가 뒤따랐다. 설치 후에 MES를 연결하는 것은 항상 생산을 중단 하고 새로운 부품을 장착해야하는 프로젝트가 되어 버린다.

“경기 침체 이후, 훨씬 간소화된 팀과 함께 기업은 장비가 출하되기 전에 MES가 완벽하게 설치되어야한다고 강조 했다.”고 그는 말했다. “MES는 시작의 가장 중요한 부분이다. 왜냐하면 이 것이 모든 것을 통합하고, 구매한 장비들을 유용하게 만든다. 이렇게 한다면 시작은 훨씬 수월할 것이고, 질적으로 향상 될 것이다. 그 이유는 시작점부터 정확한 정보를 제공 받을 수 있기 때문이다.”

이 접근은 다음을 의미한다고 레드비킹 부사장 랍 에머리는 말한다. “MES는 가장 필요할 때 사이트에 대한 최대의 값을 제공한다. 이는 제약 및 처리량 분석 도구이다. 비용은 출시와 MES 통합 둘 모두에 있어 최소화 된다. 그 이유는 추후 추가 되는 부분이 아니라, 처음부터 기본적으로 설치되기 때문이다.”

시작 전에 모든 물리적 디바이스를 테스트 하는 것은 또 다른 중요한 사례가 된다. 레드비킹의 MES 디렉터 리사 소브코우는 이렇게 말했다. “우리 고객 중 하나는 사전 제작을 할 때 다운타임이 생기는 것을 발견했다. 그리고 그들은 우리들에게 직접 현장에 나가 수동으로 잠제적인 다운타임 이벤트를 테스트해주기를 요청했다. 모든 푸시 버튼, 라이트 스크린, 안전문 등. 이를 통해 우리는 가능한 모든 시스템의 사전 점검을 마칠 수 있었다. 이 것이, 우리 고객사가 더 이상 생산 문제에 대해 해결해 달라고 요청하지 않는 이유이다.”

제어 소프트웨어를 위한 모델 설계

“객체 지향 프로그래밍, 표준 제어 라이브러리, 그리고 미래의 변화와 확장을 수용할 수 있는 아키텍처를 사용하는 소프트웨어 프레임워크는 미래 공장의 유연성과 제어 시스템의 기능을 최적화 하기위한 핵심 요소이다.”라고 패너시어 테크놀로지 부사장 윌 아야가 말했다.

“객체 지향 프로그래밍은 특히 새로운 엔지니어들이나 사용자들에게 있어 제어 시스템 설계의 구조적 프레임워크를 프로그램화 하거나 판독하는 것을 더 쉽게 만들어 준다. 프로그래밍을 위한 표준 라이브러리는 훈련과 사용을 간소화 시키는데, 이는 코드 추적을 더 쉽게 해주기 때문이다. 또한 이는 미래 시스템 확장에도 매우 유용한데, 그 이유는 유연한 설계 구조를 제공하기 때문이다. 클라이언트 서버 아키텍처 또한 매우 필요하다. 보안은 더 쉬워지고, 사용자는 어느 스크린에서나 시스템에 접속할 수 있다. 여러 가지 면에서, 씬 클라이언트는 메인 프레임 컴퓨터 시스템과 함께 작동하는 방법이 유사하다.”

로크웰 오토메이션의 서비스 솔루션 컨설턴트인 스티브 베리거에 따르면 태그 기반 프로그래밍 시스템이 어드레스 기반 프로그램 시스템보다 훨씬 뛰어난 기능을 보여준다고 한다. “가능하다면, I/O 와이어를 따로 두어야 한다. 그러나 현대화 프로그램에서 모든 I/O가 적절히 배선이 되어 있는 것이 매우 중요하다. 그리고 데이터 수집을 하는데 있어 사용자가 별개의 I/O를 가지는지 또는 아날로그 I/O를 가지는지도 중요하다.”

상자 속 트레이너

어떤 현대화 프로젝트이건 간에 현장 작업자들이 훈련을 통해 새로운 제어 시스템과 친숙해 지는 것은 매우 중요하다.

고객들이 시스템의 잠재적 기능에 빠르게 적응하게 하기 위해, ABB는 고객 현장에 시스템을 설치할 전문가가 대동한 소프트웨어와 라이선스 패키지를 설계하였다.

“이 서비스의 가장 중요한 점은 내제된 코칭 세션이다. 이는 새로운 솔루션을 제어할 수 있도록 엔지니어들을 돕는다.”고 ABB 사업 개발 매니저 스티브 버트가 말했다. “비교적 저렴하고 짧은 기간에 제공할 수 있는 이 패키지는 사업의 가치를 즉시 향상시켜줄 것이다.”

연결성을 확인하라

모든 현대화 제어 시스템에서 모든 시스템들이 연결이 되어 있느냐는 매우 중요한 문제이다. “사용자는 계획 단계에서 세밀함을 가져야 한다. 그리고 무슨 시스템을 제어 할 것 인지에도 관심을 가져야 한다.”고 지멘스 로버트 달링이 말했다. “제어 엔지니어들은 주변장치 시스템에 친숙하지 않을 수도 있고, 빨리 일을 끝내려고 할 수도 있다. 그리고 물류와 같은 중요한 연결을 간과 할 수도 있다.”

표준 플랜트 HMI(Human-machine interface)

당신은 플랜트 전반에 걸쳐 있는 표준 휴먼 머신 인터페이스 시스템을 통해 운영자들의 삶을 더 쉽게 만들 수 있다.

“운영자는 때로는 여러 대의 기계를 동시에 운영해야 할 때가 있다. 그래서 스크린 UI, 알람 방식 등 HMI를 위한 표준이 매우 중요하다. 사용자는 또한 PLC 코드를 구조화 하는 것도 필요하다. 그래야 자동적으로 HMI 스크린에 정보가 노출 된다. 스크린 UI는 확실한 구조와 레이아웃을 가지고 있어야 하는데, 그래야 운영자가 어느 머신에 있건 작동을 할 수 있다. 또한 HMI 화면에 진단법을 추가하는 것도 필요하다.“

주목해야하는 것들에 관심을 이끌 수 있도록 색깔을 이용하는 것과 같은 HMI의 고성능 이론을 이해하는 것은 중요하다. “그러나 모델 그래픽 계획의 단점은 너무 단순하거나 지루 할 수 있다는 것이다.”라고 칼콘 시스템 매니저가 말했다. “HMI 설계를 잘하기 위해서는 예술가적인 가교가 요구된다. 여기에는 물론 운영자가 어떻게 반응할 것인지와 실제 프로세스에 대한 이해가 포함되어야 한다. 문제해결을 위해서는 스크린에 과정이 모두 나타나야 한다. 운영자가 실시간으로 이런 정보를 볼 수 있다는 것은 정보에 대한 확신을 심어줄 것이다.”

이는 기술이 아니다. 지식이다.

비록 위대한 기술들이 많이 존재하지만, 운영자가 시스템에 대한 필요한 지식과 기술이 없다면 문제는 언제나 일어나게 되어 있다.

“수많은 통합 업체와 공장 직원들은 기술에 따라가지 못 하고 있다. 보편적인 기술이 가이드라인을 제공하기 위해 존재 하는데도 말이다. 그들은 아마도 시작을 하면 충분히 기술들을 습득할 수 있을 것이라고 생각하는 것 같은데, 이는 재앙을 불러 올 수도 있다.”고 마리스코가 말했다. “고객들은 IT와 OT 사례에서 커다란 혼란을 가지고 있으며, 사무실에서 만들어진 사례를 따르는 것은 공장 현장 운영에 안 좋은 영향을 미칠 수도 있다.”

그는 'Converged Plantwide Ethernet(CPWE)'의 사례를 참고 할 것을 권하고 있으며, 제조 자동화 어플리케이션을 위한 확고한 네트워킹 시스템을 시작 할 것을 추천하였다. 이 매뉴얼은 세분화, 보안, 체계, 그리고 확장성과 같은 네트워크 설계의 핵심에 대한 가이드라인을 제공한다.

추가적으로 필요한 것은 무엇인가?

제어 시스템을 업그레이드하기 전에 확실한 목표를 설정해야 한다. 왜냐하면 그저 현대화 제어 시스템을 설치하는 것으로는 충분하지 못 할 때가 많기 때문이다.

“더 큰 가치를 얻지 못 한다면 이송(migration)은 평가 될 수 없다. 사용자는 현대 제어 플랫폼으로부터 자동적으로 향상될 것들이 무엇인지를 이해하고, 추가해야 할 기능들이 어떤 것들이 있는지에 대해 알 필요가 있다.”고 지멘스 마케팅 매니저 스테판 배너가 말했다. “사용자는 하드웨어, 소프트웨어, 통신과 필드 장비 등 완벽한 시스템을 구축해야 한다. 그리고 보안, 진단, 빠른 전환, 가동 시간등과 같은 현대화에서 추가적으로 얻을 수 있는 것들이 무엇인지 파악해야 한다.

자산을 경영하라

운영의 수월성을 이루기 위해 제어 시스템 내에서 기술의 능력을 활용하는 것은 낮은 유지비용으로 운영 자산의 성능을 최대화 시킬 수 있는 방법이다.

잘 동작하는 자산 최적화 전략은 불필요한 유지와 다운타임, 트랙에서의 불량, 진단오류 등을 줄일 수 있다. 이는 사전에 실패 조건을 감지하는데 도움이 될 수 있고, 매뉴얼 액션을 제거하고, 서류작업 그리고 식별과 해결 사이의 잠복 시간을 줄일 수 있다.

“모터 시작과 운영 시간을 계산하는 것과 같은 간단한 전략은 주기적 유지로부터 조건 기반유지로 전환에 필요한 부스트를 제공 할 수 있다.”고 ABB 운영 매니저 유메시 치트니스가 설명했다. “IT 디바이스(서버, 워크스테이션, 스위치, 전력공급)와 필드 디바이스(변환기, 밸브, 액츄에이터)는 자산상태에 24시간 내내 인사이트를 공급할 수 있다. 이는 자산 유지를 예상 가능하게 해 준다. 유지 경영 시스템과 통합하는 것은 운영과 유지 사이의 간극을 좁혀 준다.

인간적인 요소를 다루어라.

기술 적용의 물리적 측면은 보통은 꽤 간단하다. 그러나 인간이라는 변수를 운영하는 것은 자동화 프로젝트에서도 가장 큰 도전과제가 된다.

“필요한 프로세스 이해의 부족은 특히 드물게 업그레이드를 하는 중간 시장 기업에서 나타나는 경우가 많다.”고 트리고어 대표 데이비드 맥카시가 말했다. “무엇을 가져 올 수 있고 누가 조직에서의 행동을 제어 하는지 이해하는 파트너를 찾을 필요가 있다.”


원문: AutomationWold Tactical Brief, “The right Modernization Strategy” Part 4 Best Practice for implementing Automation
번역: 김수진 선임연구원
편집: 김수진 선임연구원