현장 데이터 분석 퍼즐 풀기

새로운 작업장 데이터 수집 및 분석 도구는 IoT 시대에 공장 운영을 디지털화하는 부담을 덜어줍니다.

보다 연결된 제조 산업으로의 이동이 추진력을 얻고 제조업체가 공장 현장 데이터를 수집하기 시작함에 따라 빠르고 효율적인 데이터 분석의 필요성이 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다. 데이터 수집 및 분석 도구는 디지털 제조/인더스트리 4.0 시대에 가장 중요하며 제조업체는 다음과 같은 핵심 성과 지표(KPI)를 활용하여 공장 현장 데이터를 보다 효과적으로 수집, 관리 및 분석하는 데 도움이 되는 새로운 솔루션을 준비하고 있습니다. 전반적인 장비 효율성(OEE), 장비 가동 시간, 장비/스핀들 활용도 및 기타 메트릭

많은 제조 데이터 수집 및 기계 모니터링 옵션을 사용할 수 있으며 대부분은 작업 현장 모니터링 패키지 또는 MES(제조 실행 소프트웨어) 시스템에서 최소한 일부 기본 제조 메트릭 분석을 제공합니다. 어떤 경우에는 자동화 공급업체인 ABB Inc.(캐리, 노스캐롤라이나주, 취리히)와 Hewlett Packard Enterprise Co.(HPE, 캘리포니아주 팔로알토)가 최근 발표한 파트너십과 같은 기존 IT 제공업체와 자동화 회사가 협력하고 있습니다. ABB의 산업 자동화 및 운영 기술(OT) 전문 지식을 HPE의 하이브리드 IT 경험 및 소프트웨어 포트폴리오와 결합합니다.

OT와 IT의 협력

2017년 11월에 발표된 ABB/HPE 파트너십에서 ABB의 능력 디지털 제품은 HPE의 하이브리드 IT 솔루션과 결합됩니다. 능력 솔루션은 Microsoft Azure Stack용 HPE ProLiant와 같은 하이브리드 플랫폼에서 실행되며, 성능, 보안 또는 교차 사이트에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 필요에 따라 산업 플랜트 및 데이터 센터의 고객이 선호하는 위치 또는 Microsoft 공용 클라우드에 배포합니다. 협력.

파트너십은 "에지 컴퓨팅"을 사용하여 컴퓨팅 리소스를 필요한 위치에 더 가깝게 이동시킵니다. ABB와 HP는 인프라를 제어하고 모니터링하는 능력 데이터 센터 자동화를 HPE의 IT 인프라 자동화 소프트웨어인 OneView와 통합할 것입니다. “솔직히 우리 혼자서는 할 수 없습니다. 우리는 이 하이브리드를 위한 파트너가 필요하고 OT/IT가 필요합니다.”라고 ABB의 글로벌 데이터 센터 솔루션 책임자이자 그룹 부사장인 Ciaran Flanagan이 말했습니다. 그는 오늘날 대부분 고립되어 있는 IT와 OT를 결합함으로써 "우리는 엄청난 기회가 있다고 생각하며 빠르게 성숙하고 있습니다"라고 덧붙였습니다.

사용자에게 원격 산업 환경을 위한 안전한 에지 데이터 센터를 제공하는 ABB/HPE 파트너십은 ABB의 산업 배전 시스템 및 HPE의 소프트웨어 정의 인프라 및 서비스와 함께 리탈 랙 인프라도 사용합니다. HPE 글로벌 제조 산업 부사장 Volkhard Bregulla는 "프로토콜 계층은 IT와 OT에서 매우 다릅니다. “IT 쪽은 상당히 앞서 있습니다.” ABB-HPE 솔루션은 2018년 상반기에 제공될 예정입니다.

상점 데이터 수집 및 분석

작업 현장에는 데이터 모니터링 및 수집을 위한 많은 옵션이 있으며, 대부분은 최소한 기본적인 기계 분석과 일부 정교한 작업 현장 분석을 제공합니다.

기계를 모니터링할 때 상점 관리자는 먼저 특정 기계가 실행 중인지 또는 다운 또는 오프라인인지 알아야 합니다. Memex Inc.(Burlington, ON)의 사장 겸 CEO인 David McPhail에 따르면 기계가 프로그램 제어 하에 있을 때를 아는 것이 중요합니다. "우리는 당신이 연결하는 방식에 있어서 불가지론적입니다."라고 그는 말했습니다.

Memex의 MERLIN(Manufacturing Execution Real-Time Lean Information Network) Tempus 플랫폼을 통해 프로세스 및 개별 제조업체는 온프레미스 또는 클라우드 환경에서 기계를 연결할 수 있습니다. MERLIN Tempus는 대시보드 기능이 있는 MES 소프트웨어로 FANUC FOCAS, MTConnect, OPC 및 인터넷을 통해 공작 기계를 연결하기 위한 기타 프로토콜을 사용하여 연결할 수 있습니다.

기존의 비지능형 장비를 위해 Memex는 MTConnect 인터페이스를 개발했습니다. McPhail은 "기계에서 16개의 디지털 입력 신호가 있습니다. “3가지 데이터 스트림이 있습니다. 장비에서; 인적 자본에서 인간이 제어할 수 있는 [그리고] 기계가 우리에게 말할 수 없는 것; ERP와 같은 외부 솔루션에서."

사용자는 MOM(Manufacturing Operations Management) 포트폴리오인 Tempus MES를 작업 현장에서 실행하여 기계 상태를 확인할 수 있다고 McPhail은 말했습니다. “보통 직원들은 태블릿에서 소프트웨어를 실행하고 작업장을 돌아다닙니다. 작업자가 부품에 문제가 있다고 가정해 보겠습니다. '내부 고객 지원'이라는 메시지를 받게 됩니다. 그러면 교환원이 반응 모드에서 활성 모드로 바뀝니다.

McPhail은 계속해서 "맞춤형 프로그래밍은 없습니다."라고 말하며 시스템에는 분석 도구가 포함되어 있습니다. “데이터 수집은 기본입니다. 우리가 선택한 비즈니스 사례는 OEE이지만 TPM[Total Predictive Maintenance] 및 기타 여러 항목을 삽입할 수 있습니다. 이는 본질적으로 저조한 성과의 재정적 영향을 계산합니다.”

Memex는 올해 후반에 출시할 FOEE(Financial OEE) 모듈을 개발 중입니다. 이 모듈은 상점에서 최적의 설정보다 낮은 상태에서 장비를 운영하는 비용을 계산합니다. 이 모듈은 상점 관리자에게 "지금 당신은 이 정도의 델타만큼 최고의 성과를 거두지 못하고 있으며, [그 수준에서] 당신이 운영하는 시간마다 그만큼의 비용이 든다"고 말했습니다.

모니터링은 필수이지만 분석 마비는 피하세요

데이터 모니터링/분석을 설정하는 상점에 대한 큰 질문은 얼마나 많은 데이터를 수집해야 하는지입니다. 업계에서는 "빅 데이터" 분석의 필요성을 과장하고 있지만 일반 매장의 경우 더 적을 수 있습니다.

“우리는 방정식을 이해하기 위해 고객과 협력합니다. 방법은 알려진 엔터티입니다. 왜, 그것을 뒷받침하는 비즈니스 사례”가 Memex가 작업하는 것이라고 McPhail이 말했습니다.

일부 회사는 CAE 데이터와 같은 시뮬레이션 환경과 관련된 대규모 빅 데이터 문제를 처리하지만 대부분의 상점에서는 그렇지 않습니다. "빅 데이터, 우리는 그것을 디지털 배기 장치라고 부릅니다."라고 McPhail은 덧붙였습니다. “마작 기계를 가지고 모든 태그를 구독하면 그 [데이터 양]이 압도됩니다. 정말 모든 데이터 포인트를 알아야 합니까?”

Predator Software의 자동화 및 OEM 관계 담당 이사인 Mike Rogers에 따르면 또 다른 개발자인 Predator Software(Portland, OR)는 2인 상점에서 대규모 제조 조직에 이르기까지 모든 분야에서 Predator 작업 현장 모니터링 애플리케이션 제품군을 목표로 하고 있습니다. Rogers는 "Predator MDC[머신 데이터 수집]는 모니터링을 위한 핵심 제품이며 Mori, OPC 및 OPC/UA의 20가지 이상의 다양한 프로토콜을 사용하여 작업 현장의 모든 것을 모니터링할 수 있습니다."라고 말했습니다.

오늘날 상점에서는 데이터 수집 및 분석을 더 많이 수용하고 있습니다. "가장 뜨거운 주제가 될 것입니다."라고 Rogers가 말했습니다. “모든 사람이 그것을 원하지만 모든 사람이 가지고 있는 것은 아닙니다. … 대기업은 빅 데이터를 원합니다. 그 꼬마는 달리기 전에 걷는 법을 배워야 합니다. 그렇지 않으면 압도될 것입니다.”

핵심은 고객이 "기계가 순환할 것인가? 앉아있나요? 실행 중인가요? … 압도적인 과정이 될 수 있습니다.”라고 Rogers는 말했습니다. "제가 겪는 문제 중 하나는 조직 내에서 이를 수행할 챔피언을 찾는 것입니다."

프레데터의 MDC 솔루션은 직관적인 인터페이스를 갖추고 있어 사용자가 쉽게 시작할 수 있다고 Rogers는 말했습니다. “MDC에는 [내장] 차트 작성 및 보고 엔진이 있습니다. 순열을 실행하면 20,000~30,000개의 보고서가 있습니다." MDC는 작업 현장 데이터 수집 및 모니터링, 제어 및 통신을 목표로 하는 Predator의 8가지 핵심 제품 중 하나입니다. 제품은 모두 하나의 데이터베이스에서 작동하며 고객이 MDC를 구입하면 DNC 통신 모듈도 함께 제공됩니다. 프레데터의 소프트웨어는 많은 소규모 상점에서 사용하는 Microsoft의 Access 데이터베이스를 지원하며 Microsoft SQL Express, SQL Server 및 Oracle 데이터베이스도 지원한다고 Rogers는 말했습니다. Predator 소프트웨어는 온프레미스 또는 클라우드에서 작동할 수 있습니다.

OEE 팔로우

크고 작은 작업장 모두 OEE 지표에 세심한 주의를 기울여야 하며, 이를 통해 장비 운영자와 관리자는 효율성을 최적화할 수 있습니다. 프로세스를 시각화하여 매장 직원이 쉽게 변화하는 조건을 보고, 이해하고, 반응할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.

5ME LLC(신시내티)의 부사장 겸 총괄 책임자인 Jeff Price는 "우리는 데이터 수집과 데이터 분석 측면을 모두 제공하며 개별적으로 또는 전체 솔루션으로 제공할 수 있습니다. 5ME의 Freedom 제품군을 통해 사용자는 소프트웨어와 함께 다양한 기계를 연결하고 제어할 수 있는 하드웨어를 얻을 수 있습니다.

"우리 팀은 OT 유형 장치에 대한 오랜 역사를 가지고 있으며 공장의 거의 모든 자산(종종 CNC 컨트롤러)에 대한 인터페이스 또는 어댑터를 보유하고 있습니다."라고 Price가 덧붙였습니다. "레거시 컨트롤러가 있으면 네트워크에 연결할 하드웨어 어플라이언스도 있습니다." 5ME는 Freedom eLog 소프트웨어와 함께 평면 TV에 표시되는 맞춤형 스마트보드로 데이터 시각화를 제공한다고 Price는 말했습니다.

"스마트보드 기술을 사용하면 원형 차트와 막대 차트가 포함된 데이터 모음인 대시렛 또는 마법사가 있어 스마트보드에 저장할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. 스마트보드는 Raspberry Pi 임베디드 시스템을 사용하여 데이터가 가장 필요한 곳에서 처리 속도를 높입니다. Price는 "우리는 스마트보드와 함께 Raspberry Pi를 사용하여 작업 현장에 시각화를 유도하고 있습니다."라고 말했습니다. "자동차 공장에서 몇 년 동안 우리는 Andon 보드를 사용했지만 꽤 단단했습니다."

클라우드 또는 온프레미스에 위치한 Freedom 서버는 데이터 크런칭이 발생하는 곳입니다. 제공되는 연결성을 통해 고객은 린 제조 및 6시그마와 같은 업계에서 이미 달성한 이점을 기반으로 구축할 수 있다고 Price는 말했습니다. "우리는 그 전체 프로세스를 단락시킵니다."라고 그는 덧붙였습니다. “대부분의 고객은 가용성, 성능 및 품질로 구성된 OEE를 통해 최소 20%의 생산성 향상을 경험하게 될 것입니다. 가용성은 [최적의 수준에서] 실행하고 있는지, 성능은 원하는 수준에서 생산하고 있는지, 품질은 순전히 수확량 유형의 상황입니다."

OEE 지표만으로도 매장은 큰 성과를 거둘 수 있다고 그는 말했습니다. “가용성은 큰 이득이 있는 곳입니다. 초기 개선은 30일 이내에 10~20%입니다." Freedom 제품군은 웹을 통한 소프트웨어 설치입니다. “컨트롤러에서 처리 능력을 활용하는 가벼운 IT 풋프린트입니다. 4주 안에 100대의 기계를 만들 수 있습니다.”

Price는 상점에서 가장 중요한 것으로 데이터를 추출해야 한다고 덧붙였습니다. “분석 도구에 따라 다릅니다. 데이터가 풍부하고 정보가 부족한 드립(Drip)이라고 합니다.”라고 그는 말했습니다. "시스템이 올바른 지표를 제공한다면 얻을 수 있는 많은 개선 사항이 있습니다."

첫 번째 데이터 단계 수행

모든 상점, 특히 OT/IT 예산이 많지 않은 소규모 상점에서 공장 데이터 모니터링의 가치를 쉽게 확신하는 것은 아닙니다. Price는 "사람들은 기준선을 이해하려고 노력합니다. “장비가 얼마나 자주 작동합니까? 아직 간극이 있습니다. 우리의 역할은 그 간극을 메우는 것입니다. 그들은 그것을 이해하지 못합니다.” Textron, Bell Helicopter, Caterpillar, Schlumberger 및 Cummins와 같은 5ME 고객은 빅 데이터에 관심이 있지만 모두 빅 데이터에 대한 사용 사례가 있는 것은 아니지만 예측 유지 관리에서 그러한 사용 사례를 보고 있다고 Price는 말했습니다.

Cimco Americas Inc.(Streamwood, IL)의 CEO인 Jody Romanowski는 "데이터 수집 및 분석은 소규모 상점에서 기업 기업에 이르기까지 모든 현대 제조업체에 필수적입니다."라고 말했습니다. “정확한 실시간 데이터는 장비, 프로세스 또는 인력 등 개선할 수 있는 영역을 식별하는 데 도움이 됩니다. 그 데이터는 상당한 개선에 도달하는 데 필요합니다.” Cimco의 현장 제품인 MDC-Max는 구조화되고 자동화된 생산 모니터링을 제공하는 데이터 수집 솔루션입니다. 확장 가능한 MDC-Max는 소규모 상점과 대규모 제조업체 모두에게 혜택을 줄 수 있다고 Romanowski는 말했습니다.

“고객이 실시간 데이터 분석을 고려할 때 전체 데이터 포인트 범위에 압도되는 경우가 많습니다. 우리의 접근 방식은 초기에 프로젝트를 단순하게 유지하고 초기 성공을 보장하기 위해 3~5개의 데이터 포인트를 분석하는 것입니다."라고 그녀는 말했습니다. “제조업체는 추가 데이터 포인트 분석을 점진적으로 시작할 수 있습니다. OEE 맥락에서 모든 제조업체는 품질 매개변수에 대한 완전하고 일관된 분석에 어려움을 겪고 있습니다.

Romanowski는 “머신 데이터 수집에 빅 데이터 접근 방식을 권장하지 않습니다. “우리는 단순하게 유지하고 처음에는 덜 매달린 열매를 거둔 다음 경험과 극복한 도전을 바탕으로 구축하는 것이 좋습니다. 전 세계에서 작업 현장을 운영하는 회사가 사업부 전체를 포함하여 전 세계적으로 일관된 개요를 얻으려고 노력할 때 빅 데이터 관점에서 반드시 그런 것은 아니지만 프로젝트 복잡성이 극적으로 증가합니다. 대신 일반적으로 레거시 기계/시스템 및 다양한 절차 및/또는 문화를 처리하는 과정에서 복잡성이 증가합니다. 이는 첫 번째 단계를 가능한 한 간단하게 운영하는 데 더 중점을 두고 프로젝트의 추가 단계에서 ERP 통합과 같은 전술적 목표에 계속 초점을 맞추는 것입니다.”

데이터를 수집하지만 적절하게 분석하지 않는 상점의 경우 새로운 분석 도구가 우위를 제공할 수 있습니다. "종종 그들의 현재 소프트웨어는 너무 제한적이거나 엄격하거나 복잡합니다."라고 Romanowski가 말했습니다. “MDC-Max는 고객의 미래 요구 사항을 확장하고 충족할 수 있을 만큼 충분히 유연합니다. 데이터는 모든 기기에서 쉽게 액세스할 수 있어야 하며 보고서 및 실시간 대시보드와 같은 의미 있는 방식으로 집계되어야 합니다.”

중국 Tianjin 이외의 Cimco 고객에서 Romanowski는 제조업체가 다른 기계에 영향을 미치는 생산성 병목 현상을 일으키는 핵심 기계를 가지고 있다고 말했습니다. 그녀는 "제한된 수의 데이터 포인트로 간단한 MDC-Max 시스템을 가동하자 제조업체는 특정 기계에서 30% 더 높은 활용률을 경험했습니다. 따라서 특정 병목 현상을 줄이고 다른 모든 기계에서도 생산성이 향상됩니다. 이 경우 투자에 대한 예상 회수 기간은 4개월 미만이었습니다.”