Executive Roundtable:감지 및 IIoT

제조 산업은 인더스트리 4.0의 채택을 가속화하고 있는 COVID-19 전염병으로 인해 전 세계적으로 디지털 트랜스포메이션을 겪고 있습니다. 디지털로의 이러한 전환은 감지 데이터를 캡처할 뿐만 아니라 해당 데이터를 산업용 사물 인터넷(IIoT) 공간의 다양한 애플리케이션에 대한 실행 가능한 통찰력으로 해석하는 스마트 센서의 발전을 가속화하고 있습니다.

Market Research Future에 따르면 스마트 센서 시장은 예측 기간(2021-2026) 동안 19%의 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다. 스마트 센서에 대한 수요가 급증하는 이유는 무엇이며, 향후 몇 년 동안 센서 기술에 대한 수요가 가장 높을 것으로 예상되는 산업은 무엇입니까? 기술 개요 스마트 센서 및 IIoT의 미래 전망에 대한 견해를 얻기 위해 4명의 업계 전문가에게 질문을 던졌습니다.

원탁 회의 참가자로는 제조 기술 배포 그룹 최고 경영자 겸 사장인 Dean Bartles가 있습니다. , Jeffrey Case, 설계 엔지니어링 이사 및 NPD, PCB Piezotronics, Inc. , Brad Walters, Monnit 설립자 겸 CEO , Aric Prost, OEM, Stratus Technologies 수석 글로벌 이사 .

기술 요약: IIoT 및 Industry 4.0이 제조 분야에서 보다 보편화됨에 따라 "스마트" 센서의 사용이 더욱 보편화되고 있습니다. 제조 개선을 위해 스마트 센서를 어떻게 사용하고 있습니까?

딘 바틀스: 제조를 개선하기 위해 스마트 센서를 사용하는 방법의 좋은 예는 우리 회사가 DOD와 함께 프로토타입 적층 제조 공급망을 구축하는 프로그램입니다. 항공 우주 및 방위 시장에서 금속 적층 제조 부품을 채택하려는 큰 열망이 있습니다. 장점은 설계의 복잡성, 생산 속도, 경량화 등을 포함합니다. 그러나 현재 기계에서 기계로, 심지어 부품에서 부품까지 금속 적층 생산 부품에서 발견되는 가변성은 여전히 ​​채택에 주요 장애물입니다. 센서와 IoT edge device를 이용하여 레이저 에너지, 스캐닝 속도, 해치 간격, 챔버 습도 등 프린팅 공정 중 실시간 공정 데이터를 수집하여 생산된 부품과 함께 고객에게 제공하고 있습니다. 그런 다음 고객은 데이터 파일을 조사하여 모든 매개변수가 빌드 프로세스 전반에 걸쳐 지정된 범위 내에서 유지되었는지 확인함으로써 부품의 무결성에 대해 더 높은 수준의 확신을 제공할 수 있습니다.

제프리 케이스: 스마트 센서는 모든 산업의 제조 시설에 배치되어 올바른 분석을 통해 계획되지 않은 가동 중지 시간(부품 교체 비용, 인력 및 기회 손실 비용)을 줄이거나 제거하는 솔루션을 만들 수 있는 중요한 정보를 수집합니다. 사람의 개입이 필요한 측정을 영구적으로 장착된 센서로 대체하여 안전성을 높입니다. 정밀한 피드백 제어와 생산 공정의 변동 모니터링을 통해 생산성을 향상시켜 제조 안정성을 보장합니다.

브래드 월터스: 효율성을 높이는 것은 스마트 센서 플랫폼을 제조 환경에 통합할 때 얻을 수 있는 최고의 이점입니다. 스마트 센서는 실시간 데이터 기반 통찰력으로 운영의 거의 모든 측면을 모니터링, 제어 및 개선할 수 있는 더 스마트한 공장을 만듭니다. 장비 유지 관리를 예측하고 오작동이나 오류가 발생하기 전에 프로토콜을 신속하게 트리거합니다. 간소화된 추세 분석, 기록 보관 및 규정 준수를 위해 데이터 로깅을 자동화합니다. 환경 및 장비 문제에 대한 경고를 받습니다. 사람, 기계, 장비 및 재고를 IIoT의 역량 강화에 연결하는 센서를 통해 제조업체는 더 높은 투명성, 효율성 및 전반적인 품질로 생산할 수 있습니다.

아릭 프로스트: 무선 기술의 개선과 함께 센서 및 송신기 비용의 상당한 감소로 인해 OEM, 기계 제조업체 및 운영 팀이 이전에는 액세스할 수 없었던 센서를 설치하고 데이터를 수집할 수 있게 되었습니다. 이것은 데이터가 생성되는 산업적 에지이며, 더 많은 프로세스 변수를 더 정확하게 측정할 수 있는 능력은 더 나은 통찰력을 부여하고 IIoT 및 Industry 4.0의 약속을 달성합니다. 기회는 더 높은 품질의 제품, 다운타임 감소 또는 수율 개선과 같은 원하는 결과를 이끌어내기 위한 모니터링 및 제어의 도약입니다.

기술 요약: 센서 데이터 융합은 하나의 애플리케이션에서 서로 다른 센서 기술을 결합할 수 있는 기능을 제공합니다. 수집된 데이터의 증가된 양을 관리하고 효과적으로 사용하는 데 있어 제조업체가 직면한 문제는 무엇입니까?

딘 바틀스: 제조 분야에서 센서의 확산은 Industry 4.0이 약속하는 효율성을 최대한 활용하는 데 매우 중요합니다. 그러나 센서 기술이 모든 제조 현장에서 보편화됨에 따라 다양한 센서의 데이터를 공통 언어 형식으로 조화시킬 수 없다면 생성된 데이터를 최적으로 사용하는 능력이 심각하게 저하될 수 있습니다. 표준은 그러한 조화를 가능하게 하는 열쇠가 될 것입니다. 이미 널리 채택된 표준 중 하나는 MTConnect입니다. 균일한 데이터를 통해 개발자와 통합자는 번역보다 유용하고 생산적인 제조 애플리케이션에 집중할 수 있으며, 이는 성공적인 센서 데이터 융합의 핵심이 될 것입니다.

제프리 케이스: 센서 융합에 대한 과제에는 특히 시간 종속성이 있는 경우 다양한 센서 유형과 센서 시스템을 동기화하고 호환 가능한 통신 네트워크를 보장하는 것이 포함됩니다. 또한, 엣지 컴퓨팅은 수집 및 분석되는 데이터의 양을 최소화하기 위해 센서 수준에서 점점 더 중요해지고 있으며, 이는 처리 능력과 데이터 저장 요구 사항 모두에 영향을 미칩니다.

브래드 월터스: 센서 데이터 융합은 IIoT의 주요 이점입니다. 여러 데이터 포인트에서 내리는 결정이 더 높은 가치의 결정이기 때문입니다. 그러나 제조업체가 다양한 공급업체의 다양한 센서 시스템을 소싱하고 모든 데이터를 자체적으로 집계하는 경우에는 문제가 될 수 있습니다. 에지에서 데이터 집계, 필터링, 융합 알고리즘 및 중복 데이터 중복 제거와 결합된 센서 유형을 통합하는 단일 센서 플랫폼을 사용하여 데이터 볼륨을 효과적으로 관리할 수 있습니다. 가장 가치 있는 데이터 볼륨 감소기는 센서 수준에서 게이트웨이를 통한 에지 처리 및 필터링입니다. 센서가 사소한 데이터를 빈번한 간격으로 지속적으로 보고하는 것보다 사전 구성된 조건을 감지할 때 이벤트 및 임계값 위반을 즉시 보고하는 것이 이상적입니다. 이러한 방식으로 에지 게이트웨이가 있는 센서 시스템은 모든 센서 유형의 관련 데이터를 신속하게 융합하고 강력한 API 세트를 사용하여 다른 분석 시스템의 데이터를 동시에 혼합 및 일치시킬 수 있습니다.

아릭 프로스트: 제조업체는 생성되는 에지 데이터의 양으로 인해 몇 가지 문제에 직면합니다. 첫째, 일반적인 공장이나 시설의 데이터는 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 여러 공급업체에서 제조한 센서에서 가져옵니다. 그 데이터를 수집하고 통합해야 합니다. 둘째, 공장 현장에서도 엣지 로케이션은 클라우드로 전송되는 경우가 훨씬 더 적고 제어실로 전송될 때 대역폭 및 대기 시간 문제에 직면합니다. 이 에지 데이터를 분석하고 통찰력으로 변환하는 기능은 가용성과 안정성에 기반합니다. 예측 분석 또는 AI 애플리케이션은 이러한 전체 데이터 세트에 의존합니다. 데이터 또는 장비 가동 중지 시간의 통신 격차로 인해 이러한 고급 모델이 중단될 수 있습니다. 센서 데이터 융합을 비롯한 이러한 문제를 해결하기 위해 조직은 에지 컴퓨팅을 배포하여 장비와 가까운 곳에서 정보를 수집하고 처리 및 기록을 제공하여 가동 중지 시간과 데이터 손실을 방지합니다.

기술 요약: 시설에서 연결된 여러 센서와 시스템을 사용하는 경우 원치 않는 외부 액세스로부터 보호하기 위해 적절하게 보호되도록 하려면 어떻게 해야 합니까?

딘 바틀스: 원치 않는 외부 액세스로부터 보호하는 가장 안전한 방법은 모든 것을 "에어갭"하는 것입니다. 즉, Wi-Fi 센서의 사용을 피하고 대신 유선 센서와 유선 IoT 에지 장치를 배치하고 모든 데이터가 시설에서 나가는 모든 것을 암호화하고 토큰화하는 사이버 보안 어플라이언스를 통해 라우팅하도록 하십시오. OEM이 계속해서 공급업체의 제조 작업에 "투명성"을 부여함에 따라 기술 솔루션이 무엇보다 중요할 것입니다.

제프리 케이스: 산업 사이버 보안과 관련하여 만병통치약은 없지만 네트워크 세분화는 잠재적인 취약성으로부터 사설 네트워크를 보호하는 초석입니다. 센서 시스템은 내부 시스템과 격리된 네트워크에서 구성해야 하며 센서 시스템 네트워크에 대한 액세스는 필요한 최소 수준으로 제한되어야 합니다. 우리는 모든 IIoT 고객이 업계 표준 기술을 활용하여 내부 센서 시스템 네트워크 및/또는 센서 시스템에서 사이버 보안 모범 사례를 따르도록 권장합니다.

브래드 월터스: 센서, 게이트웨이, 네트워크, 네트워크 컨트롤러 및 클라우드 간의 모든 통신 지점에서 보안이 유지되어야 합니다. 정책을 시행하기 위한 강력한 IoT 장치 및 데이터 보안 거버넌스 이니셔티브는 회사의 센서 네트워크와 데이터를 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 모든 보호 장치를 방화벽과 같은 요새에 둘 수는 없지만 로비의 어항에 있는 온도 센서를 취약한 상태로 둘 수는 없습니다. 하나의 센서 관리 시스템을 사용하는 경우 외부 진입점을 제한합니다. 그럼에도 불구하고 모든 시스템은 개별적으로 보안을 검사한 다음 전체 시스템으로 검사해야 합니다.

아릭 프로스트: 사이버 보안은 운영 기술의 최전선이자 중심이며 더 많은 장비가 연결될수록 에어갭 자산의 개념은 점점 현실적이지 않습니다. 가상화가 내장된 에지 컴퓨팅 플랫폼을 배포함으로써 OT 및 IT 팀은 다른 산업용 소프트웨어 애플리케이션과 함께 중요한 장비에 가까운 사이버 보안 소프트웨어를 실행할 수 있습니다. 이 경우 보안 소프트웨어를 실행하는 에지 컴퓨팅 플랫폼은 센서 또는 PLC와 나머지 네트워크 사이에 위치합니다.

기술 요약: 향후 5년 동안 어떤 산업에서 센서 기술에 대한 수요가 가장 클 것으로 예상하십니까?

딘 바틀스: 항공 우주, 방위, 자동차, 식품, 의료, 화학 가공 등의 대기업은 이미 상당한 진전을 이뤘습니다. 따라서 질문은 "어떤 산업"이 아니라 다양한 산업 내에서 "누가"가 되어야 한다고 생각합니다. 가장 큰 수요를 보게 될 것입니다. 분명히 중소 제조업체("SMM's")는 제조 작업에 센서 기술을 채택함으로써 얻을 수 있는 가장 큰 이점을 가지고 있습니다. 미국 제조업자협회(National Association of Manufacturers)의 제조 리더십 위원회(Manufacturing Leadership Council)에서 최근 실시한 설문 조사에서는 2022년에 두 번째로 중요한 사항으로 "단대단 공급망 가시성, 투명성 및 예측 가능성을 한 단계 끌어올리는 것"을 선정했습니다. 그들이 원하는 공급망의 투명성, 가시성 및 예측 가능성을 확보하기 위해 SMM은 지금까지 보유하고 있는 것보다 훨씬 더 뛰어난 센서 기술을 배포해야 합니다.

제프리 케이스: 감지 기술, 에지 컴퓨팅, 인공 지능의 개선 및 Industrial 4.0 통신 네트워크의 확산으로 센서가 더욱 주류가 됨에 따라 센서 기술에 대한 가장 큰 수요는 거의 모든 시장/산업의 모든 제조 작업에 걸쳐 있을 것입니다. 예방 유지보수 및 공정 자동화 애플리케이션은 모두 산업 제조에서 이 전례 없는 수요를 주도하고 있습니다. 제조 공정에 대한 보다 엄격한 제어를 용이하게 하기 위해 공정 자동화 시장에 다양한 감지 기술이 배포되고 있습니다. 센서는 전통적으로 이러한 애플리케이션에 배치되었지만 인더스트리 4.0은 최소한의 인간 개입으로 확립된 디지털 고속도로를 통해 데이터를 수집, 전송 및 표시할 수 있는 인터넷 연결 센서를 제공합니다. 이 인프라는 회사의 ROI를 쉽게 충족할 수 있으며 향후 5년 이상 동안 센서 판매를 크게 촉진할 것입니다.

브래드 월터스: 거의 모든 산업에서 예측 유지보수, 원격 모니터링 및 제어, 자율 시스템이 스마트 센서 기술의 발전에 계속 크게 의존하게 될 것임을 쉽게 알 수 있습니다. 예를 들어 석유 및 가스, 농업, 에너지 및 전력 생산, 화학 및 광업, 운송 분야의 혁신 기업은 장거리, 저전력 및 긴 배터리 수명을 제공하는 무선 센서의 광범위한 기능에 의존합니다. 제조업체, 건강 관리 및 스마트 도시가 보다 효율적이기 때문에 4G LTE 및 5G 기능을 가속화하고 주파수 간섭을 제거하며 다중 액세스 에지 컴퓨팅을 가능하게 하는 센싱 솔루션은 매우 가치가 있을 것입니다. 스마트 센서를 효과적으로 통합하는 산업은 IIoT 진화를 차세대 산업 혁명으로 이끄는 데 도움이 될 것입니다.

아릭 프로스트: 센서 기술에 대한 가장 큰 수요는 특정 산업이 아니라 자산과 프로세스가 멀리 떨어져 있거나 접근할 수 없고 측정이 중요하고 속도가 빠르며 안전이 중요한 요소인 산업 내 특정 사용 사례에서 비롯됩니다. 이러한 경우 자동화 및 원격 관리를 확장하려면 센서 기술이 필수적입니다. 이산 제조(복잡한 포장 기계, 로봇 공학, 금속 가공)를 포함한 다양한 예가 있습니다. 물 및 폐수 - 원격 및 무인 펌핑 스테이션, 유량계; 발전 – 태양열 어레이, 풍력 발전 단지 및 변전소; 석유 및 가스 — 펌핑 스테이션, 유량 측정 스테이션, 생산 플랫폼 및 기타 여러 분야. 이러한 자산 및 사용 사례의 경우 센서 기술이 풍부하고 연결이 제한되어 있으므로 데이터를 처리 및 저장하고 가동 시간 가용성을 보장하고 사이버 보안 에이전트를 실행하고 잠재적으로 사람의 개입 없이 모니터링 및 제어를 제공할 수 있는 현장의 "두뇌"가 필요합니다. 에지 컴퓨팅 플랫폼은 이러한 기능을 제공하므로 센서 데이터를 활용하여 인더스트리 4.0 기능을 실현할 수 있습니다.

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