제조 IoT 환경 구축을 위한 설명서

산업 부문은 한 세기 동안 이러한 전환을 위해 노력해 왔습니다. 재료 또는 부품을 제품으로 더 효율적으로 만들 수 있습니다.

제조 부문이 IoT 채택의 선두 주자인 것은 놀라운 일이 아니지만 많은 제조업체가 운영에 IoT를 도입하고 사용하는 방법에 대해 여전히 어려움을 겪고 있습니다.

그렇게 하는 사람들을 위해 제조 IoT 환경을 구축하고 그 과정에서 도움을 줄 수 있는 간단한 레시피가 있습니다. 이 논의에서 우리는 조건을 보고하는 IoT 장치에 대해 "센서"라는 용어를 사용하고, 무언가를 움직이거나 열도록 의도된 IoT 장치 클래스에 대해 "이펙터"라는 용어를, 연결하고 상호 작용하는 IoT 장치에 대해 "컨트롤러"라는 용어를 사용할 것입니다. 센서 및 효과기.

IoT 환경에 대한 대략적인 관점

기업은 IoT 및 공장 자동화를 위해 노력해 왔으며 일부 기업은 상당한 진전을 이루었습니다. IIoT에서 가장 좋은 접근 방식은 IoT 프로젝트를 케이크처럼 3개의 개별 레이어로 나누는 것입니다.

이 구조를 통해 제조업체는 IoT 장치를 제조 프로세스에 연결하고 이러한 프로세스를 공장 워크플로로 통합하고 해당 워크플로를 부품 및 원자재를 획득하고 완제품을 판매하는 비즈니스 애플리케이션과 통합할 수 있습니다.

이 3계층 접근 방식을 통해 IoT 환경 구축자는 비즈니스 목표를 반영하는 IoT 프로세스를 적용할 수 있습니다.

IIoT 프로젝트의 구성요소

프로세스 레이어. 조건을 읽는 센서와 현실 세계에서 사물을 움직이거나 변경하는 "이펙터"로 구축되는 많은 IoT 애플리케이션과 달리, 제조 IoT는 일반적으로 특정 프로세스에서 구축되며, 각 프로세스는 제조 단계를 수행하는 데 필요한 도구로 구성되며 작업자가 필요로 합니다. 이를 실행하기 위해 IoT 장치는 자동화된 제어 봉투에서 프로세스를 래핑해야 했습니다. 이러한 장치에는 IoT 장치를 프로세스 자체의 활성 구성 요소로 변환하는 자체 장치 프로토콜 및 프로그래밍 언어가 있는 로컬 컨트롤러가 포함됩니다. 이 프로세스 레이어 제조 IoT 설계의 기초입니다.

공장 가장자리 레이어. 제조는 프로세스로 시작하지만 모든 프로세스는 응집력 있는 공장 비전으로 수집되어야 합니다. 이것이 케이크의 두 번째 레이어인 공장 가장자리 레이어의 역할입니다. . 프로세스 계층은 일반적으로 장치와 특수 컨트롤러로 구성되지만 공장 에지 계층은 일종의 범용 컴퓨팅 장치가 될 가능성이 점차 높아지고 있는 "임베디드 제어" 또는 "에지 컴퓨팅" 장치로 구성됩니다. 이 계층은 공장 작업이 순서대로 진행되고 작업자와 기계의 공장 현장 안전이 모두 보장되도록 프로세스를 관리합니다.

비즈니스 계층. 상품은 공장에서 마술처럼 나타나거나 사라지지 않습니다. 제조업체는 JIT(Just-In-Time) 제조 또는 재고 최소화를 위한 JIT 납품 일정과 같은 원칙을 기반으로 하는 부품/원재료 납품을 지원하는 소프트웨어 시스템을 보유하고 있습니다. 완제품 재고를 관리하고 판매 채널로 이동시키는 시스템도 있습니다. 이러한 시스템은 비즈니스 계층을 형성합니다. 레거시 애플리케이션이 IoT 및 프로세스 자동화를 만나는 곳입니다.

IIoT 환경 레시피

프로세스 계층은 IIoT의 기반이므로 최적의 전략은 다음과 같이 시작됩니다.

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공장 현장의 각 프로세스 요소에서 출력 API(응용 프로그래밍 인터페이스)의 인벤토리를 가져옵니다. API, 네트워크 요구 사항, 데이터 형식 및 각각을 통해 사용할 수 있는 정보 유형에 유의하십시오. 여러 옵션이 지원되는 경우 각 옵션의 기능이 아닙니다.

각 프로세스 인터페이스가 상위 수준 애플리케이션과 프로세스의 시작 및 완료 단계를 조정하는 수단을 노출하는지 확인합니다. 또한,
필요한 경우 프로세스를 "비상 중지"하는 수단을 식별합니다.

이제 프로세스 계층과 공장 가장자리 계층 간의 관계를 고려하십시오. 프로세스 레이어의 각 공장 프로세스와 공장 엣지 레이어의 엣지 컴퓨터 간에 연결을 설정해야 하므로 이러한 연결에 대해 공통적으로 지원되는 인터페이스가 있어야 합니다.

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각 후보 공장 에지 시스템에 대해 지원되는 모든 API 및 네트워크 인터페이스의 인벤토리를 가져옵니다. 에지 장치에 대한 여러 운영 체제, 미들웨어 또는 애플리케이션 패키지가 있을 수 있으므로 모두 살펴보세요.

사용 가능한 프로세스 계층 인터페이스와 공장 에지 시스템 간의 일치를 찾으십시오. 적절한 일치는 필요한 모든 메시지 교환을 지원합니다. 적합한 일치 항목이 여러 개인 경우 가장 많은 수의 프로세스 계층 요소에 맞는 네트워크/인터페이스 조합을 찾아 공장 에지 처리의 복잡성을 줄이십시오.

가장 좋은 방법은 처리를 수행하기 전에 팩토리 에지 애플리케이션의 모든 프로세스 계층 데이터 스트림을 공통 데이터 메시지 구조로 변환하는 작업을 포함하는 것입니다. 이렇게 하면 개발 및 소프트웨어 유지 관리 노력, 시간, 오류율이 크게 줄어듭니다.

이제 케이크를 얼리십시오. 제조 IoT 케이크의 비즈니스 계층은 부품, 재료 및 완제품을 처리하는 애플리케이션과의 통합을 담당합니다. 또한 제조 IoT가 기업 데이터 센터나 퍼블릭 클라우드 애플리케이션에 연결하기 위해 로컬 공장 환경을 떠나는 곳이기도 합니다.

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대부분의 경우 공장 에지 레이어가 연결할 수 있는 비즈니스 측면에서 사용할 수 있는 인터페이스는 상당히 정적입니다. 이러한 인터페이스의 목록을 만들고 요구 사항과 기능을 문서화하십시오.

팩토리 에지 시스템에서 지원할 수 있는 인터페이스를 목록화하고 비즈니스 계층에 연결하기에 적합한 이러한 인터페이스 중 가장 작은 수를 식별합니다.

이러한 연결은 핵심 비즈니스 애플리케이션 및 데이터베이스에 대한 인터페이스를 노출하므로 보안에 유의하십시오.

IoT 환경 구축에는 마무리 작업이 필요합니다.

IIoT IoT에는 IoT 케이크의 세 계층 모두에 대한 옵션을 탐색할 때 염두에 두어야 하는 몇 가지 일반 규칙이 있습니다.

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많은 사용자가 프로세스-공장-에지 레이어 연결 및 공장-에지-비즈니스 레이어 연결 모두에 이더넷과 같은 유선 연결을 선호합니다. 이렇게 하면 보안과 안정성이 향상됩니다. 차폐 이더넷 케이블을 사용하면 기계의 전기적 간섭 위험을 줄일 수 있습니다.

제조 현장에서 무선 네트워킹을 사용하는 경우 별도의 허브 사용을 고려하고 공장 네트워크를 다른 Wi-Fi 사용과 분리하여 유지합니다. 대규모 배포 또는 다른 사용자가 동일한 Wi-Fi 네트워크를 공유하는 경우 Wi-Fi 6을 필수로 고려하고 Wi-Fi 6 "색상" 기능을 사용하여 중요한 IoT 흐름에 대한 네트워크 용량을 조정합니다. Wi-Fi 6을 최대한 활용하려면 장치와 LAN에서 WiFi-6 호환성이 필요합니다.

안전은 가장 중요한 관심사입니다. 구현에 움직임을 멈추고 작업자와 장비를 보호하기 위한 비상 버튼이 포함되어 있는지 확인하십시오.

IoT 환경 문서화

경험의 주요 규칙은 모든 것을 문서화하는 것입니다. 모든 결정, 모든 구성 매개변수, 모든 소프트웨어 요소 또는 장치는 변경 사항이 적용된 업데이트와 함께 완전히 문서화되어야 하며, 누락된 항목이 없는지 정기적으로 검토해야 합니다. 장치, 연결, 응용 프로그램을 명확하게 문서화하지 못하면 향후 문제의 원인이 될 수 있으며 그 중 일부는 심각할 수 있습니다.