Smart IIoT 커넥티드 팩토리의 다양한 이점

IIoT(산업용 사물 인터넷)는 인더스트리 4.0이라고도 하는 4차 산업 혁명의 잠재력을 계속해서 추진하고 있습니다. 이 산업 시대는 스마트 커넥티드 공장에서 제조 및 생산을 주도하는 임베디드 자동화 기술과 강력한 무선 센서를 특징으로 합니다.

더 많은 자동화를 향한 추세

스마트 공장 자율 시스템의 많은 IIoT 장치는 인공 지능(AI), 모바일 에지 컴퓨팅(MEC) 인프라, 카메라, 제어 시스템, 컴퓨터 비전, 증강 현실(AR), 로봇 공학 및 머신 러닝(ML)과 실시간으로 결합됩니다. , 양방향 데이터 통신. 이러한 혁신적인 자동화 기술은 "과학 소설"에서 대규모 상업적 채택으로 지속적으로 발전하고 있습니다.

디지털 혁신의 이 시대가 진행됨에 따라 IoT, AI, ML 및 스마트 커넥티드 공장의 더 많은 혁신을 기반으로 하는 로봇 공학이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 우리는 단순한 M2M(Machine-to-Machine) 상호 작용을 훨씬 능가하는 연결성, 상호 운용성 및 자동화의 놀라운 시대에 살고 있습니다. 다양한 무선 감지 솔루션 플랫폼의 IoT 데이터는 연결된 공장 운영을 혁신할 수 있습니다.

실시간 결정의 시대

오늘날 연결된 공장 기계는 프로세스를 제어 및 자동화하고 원활하게 생산을 계속 실행하기 위해 자체 IoT-AI-ML 지원 실시간 결정을 내립니다. 동시에 본사와 공장 현장의 경영진은 저전력 장거리 무선 센서로 장비, 작업자 및 기계를 원격으로 모니터링하고 다음을 위해 데이터 기반 의사 결정을 신속하게 내립니다.

• 비용 및 운영 효율성 향상

• 생산 및 제품 안전성 향상

• 기계 및 장비 유지보수 예측

• 비즈니스 프로세스 및 가치 혁신

가치 있는 데이터 통찰력은 연결된 시스템에서 나옵니다.

가동 시간은 제조의 모든 것입니다. 하나의 기계가 오작동하거나 장애가 발생하면 출시 시간이 늘어나 제품 배송 및 고객 서비스에 이르는 가동 중지 시간이 잠재적으로 손상되는 파급 효과가 발생할 수 있습니다.

IIoT의 데이터는 스마트 커넥티드 팩토리의 "통화"입니다. 사람이나 기계가 제어하고, 수정하고, 유지보수를 수행하고, 생산을 간소화하는 방법과 시기에 근본적으로 영향을 미치므로 반응적, 예측적, 심지어 변혁적 가치를 생성합니다. IIoT의 실행 가능한 데이터는 연결된 공장의 주요 이점입니다.

대시보드, 분석 도구 및 운영 관리 시스템을 제공하기 위해 데이터를 사용하면 조직이 더 나은 혁신, 효율성 및 수익성을 얻을 수 있습니다. 무선 센서 데이터는 보다 빠른 시정 대응에서 예측 관리, 혁신적인 비즈니스 혁신에 이르기까지 공장 전반에 걸쳐 IIoT의 가치를 활성화합니다.

공장 센서 데이터 번창에 도움

사람과 기계가 협업하고 정보를 원활하게 공유하여 이상적인 생산 성능을 조정해야 합니다. 거의 모든 자산에 내장되거나 부착된 무선 센서는 관리자가 공장을 계속 운영하고 프로세스를 개선하는 데 필요한 데이터를 제공할 수 있습니다.

제조업체는 다양한 전략을 사용하여 무선 센서 데이터가 연결된 공장에서 최고의 가치를 제공하도록 할 수 있습니다. 다음은 세 가지 중요한 데이터 관리 접근 방식입니다.

• 제어 시스템의 자율 기능을 활용합니다. 연결된 공장에서 많은 중요 자산이 하나의 완벽한 단위로 함께 작동합니다. 그러나 가장 중요한 자산 중 두 가지는 산업 제어 시스템(ICS)과 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)입니다. ICS는 공장 전체에서 데이터, 장치, 시스템, 네트워크 및 제어를 집합적으로 관리하여 산업 프로세스를 실행하고 자동화합니다. 이에 비해 PLC는 센서 데이터 수집 허브로 단독으로 사용하거나 전체 시스템의 중요한 제어 구성 요소로 ICS에 통합할 수 있습니다.

예측 유지보수는 ICS와 PLC에 의존합니다. 센서에서 수신, 처리 및 실행되는 실시간 데이터는 공장을 운영, 유지 관리 및 자동화하는 데 매우 중요합니다.

제조업체는 센서 시스템의 데이터를 사용하여 고급 진단, 분석 및 통찰력을 활용하여 생산성을 높이고 비용을 절감하며 안전을 개선할 수 있습니다. ICS는 이러한 노력의 핵심입니다. ICS에서 시작된 자동화된 프로세스를 통해 IT 및 운영 기술(OT) 전문가는 사후 또는 일상적인 유지 관리 작업에 대해 걱정할 필요 없이 공장을 최적화할 수 있습니다. 공장 관리자는 기계 성능 문제를 사전에 파악하고 반복적이고 예정된 유지보수가 아닌 예측적인 유지보수로 이동할 수 있습니다. ICS를 통해 필터링된 센서 데이터를 통해 기술자는 제어할 기계와 유지 관리가 필요한 시기를 알 수 있습니다.

• 데이터 장벽과 사일로를 제거합니다. 데이터 세트는 개별 부서 내에 있으면 안 됩니다. 정보화 시대가 시작되었을 때 데이터 사일로를 제거하는 것이 필수적이었으며 기계가 서로, 그리고 우리와 대화하기 시작한 이래로 더욱 중요해졌습니다.

IIoT 데이터 마이닝을 통해 획기적인 아이디어와 비즈니스 변화 기회를 얻을 수 있습니다. 이것이 바로 IIoT의 주요 이점 중 하나입니다. 데이터 분석은 개별 기계 성능 분석에서 연결된 공장에 이르기까지 미시적 수준에서 거시적 수준까지 완벽하게 수행되어야 합니다. 생산 라인 유지 관리 관리자에서 비즈니스 분석가, 경영진에 이르기까지 모든 사람의 IIoT 데이터 액세스 및 분석에 대한 장벽이 제거될 때 혁신을 이룰 수 있는 가장 좋은 위치에 있습니다.

• 데이터 공유에 대해 보다 간결한 접근 방식을 취하세요. 글로벌 산업 규모에서 IIoT는 방대한 양의 데이터를 생성합니다. 규모가 훨씬 작아도 공장 관리는 데이터의 속도와 양에 압도될 수 있습니다. 엣지 컴퓨팅은 일선 공장 관리자와 기계에 실행 가능한 센서 데이터를 제공하여 신속하거나 자동화된 실시간 의사 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있습니다. 데이터가 생성된 위치에서 효율적으로 캡처, 저장 및 처리하는 방법인 에지 컴퓨팅을 수행하는 스마트 센서와 게이트웨이를 사용하면 관리자가 조치를 취하기 위해 많은 양의 원시 데이터를 분석할 필요가 없습니다. 또한 데이터가 클라우드로 전송되고, 내보내지고, 매핑되고, 분석되어 에지 장치가 이미 제공한 것과 동일한 결론에 도달할 때까지 기다릴 필요가 없습니다.

데이터 액세스 및 분석을 지속적으로 개선하는 것이 중요하지만 데이터 분석가가 아닌 사람에게 과부하가 걸리지 않도록 하는 것이 중요합니다. 개인의 역할에 적용되는 데이터 경고, 피드 및 보고서를 유지합니다. 중요한 새로운 데이터 통찰력을 얻을 때 주요 이해 관계자가 인식하고 특정 데이터 포인트가 다른 부서에 중요한 이유를 공유하도록 합니다.

무선 센서 플랫폼은 유지 관리 및 비즈니스 최적화를 지원합니다.

공장 자동화에 대해 신중하고 체계적으로 접근하는 것이 중요합니다. 기계가 너무 많이 진동한다는 사실을 인식하지 못한다면 공장이 얼마나 자동화되어 있는지는 중요하지 않을 수 있습니다. 진동하는 기계가 오작동할 준비가 되었음을 의미할 수 있습니다. 결과적으로 이 실패로 인해 자동화된 기계 시스템의 전체 또는 일부가 오프라인 상태가 되어 계획되지 않은 불필요한 가동 중지 시간이 발생할 수 있습니다. 여기서 교훈은 하나의 톱니만 풀려도 자동화가 무너질 수 있다는 것입니다.

공장 전체에 분산된 저전력 장거리 무선 센서 플랫폼은 자동화 시스템과 독립적이지만 보완적으로 실행되는 기본 솔루션인 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이 센서 네트워크는 가속도계, 진동 측정기, 전압 및 전류 감지 및 측정, 기울기, 수동 적외선(PIR) 동작, 온도, 공기 품질, 습도 등으로 구성될 수 있습니다.

주로 배후에서 작동하는 네트워크 무선 센서 플랫폼은 연결된 공장의 주요 성능 및 상태 모니터링이 예측적일 뿐만 아니라 비즈니스 최적화 및 혁신으로 전환되도록 보장합니다.

주요 센서 플랫폼 구성요소

인더스트리 4.0의 진화에 발맞추기 위해 커넥티드 팩토리는 다음을 구현하기 위해 노력합니다.

• 실시간 데이터 전송, 예측 유지보수 및 가동 시간 향상에 중점을 둔 산업용 등급의 ​​무선 저전력 센서 플랫폼에서 작동합니다. 무선 센서 네트워크는 다음과 같이 설계할 수 있습니다.

  • 센서가 통신하는 동안에만 전력을 소비하여 에너지를 절약하고 배터리 수명을 연장합니다.

  • 사전 설정된 매개변수를 초과할 경우 문자, 이메일 또는 음성 통화를 통해 즉각적인 경고 전달

  • 일반적인 통찰력 및 규정 준수 데이터에 대한 추세 데이터 및 데이터 로그 제공

  • 기계를 수동으로 모니터링하고 클립보드 체크리스트에 데이터를 수집하는 대신 센서와 에지 게이트웨이를 사용하여 사전 구성된 알고리즘과 주문형 처리를 통해 데이터 수집, 전송 및 분석을 간소화합니다. 그런 다음 API(응용 프로그래밍 인터페이스), 직렬 Modbus 게이트웨이 및 PLC를 사용하여 제어 시스템을 통해 데이터를 필터링합니다. 실행 가능한 데이터와 센서 경고만 이 실행을 통해 실시간으로 흐르고 원시 데이터는 나중에 분석을 위해 기록하거나 데이터베이스에 저장할 수 있습니다.

  • BACnet™(빌딩 자동화 및 제어 네트워크) 데이터 통신 프로토콜 또는 Modbus TCP/IP를 통해 빌딩 관리 시스템(BMS)과 통합

• 공장 전체의 센서 네트워크에 종단 간 데이터 보안 플랫폼을 추가하여 위험 관리를 강화합니다.

  • Diffie-Hellman 키 교환 알고리즘과 128비트 AES-128(Advanced Encryption Standard) CBC(Cipher Block Chaining) 대칭 키 암호화를 사용한 데이터 암호화를 포함하는 센서 시스템을 사용하여 데이터를 침해로부터 보호합니다.

  • TLS(전송 계층 보안) 암호화로 센서 네트워크에 연결된 웹 서버와 브라우저를 보호합니다.

  • 256비트 SHA-3(Secure Hash Algorithm 3) 인증을 추가하여 생성 시점부터 소비까지 데이터를 보호합니다. 보안 데이터 토큰은 고유한 센서별 비밀 키에 대해 암호화 해시 기능을 통해 평가됩니다.

• 무선 FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum)로 장거리 무선 센서 통신 신뢰성을 증폭합니다. 이 안정적이고 강력한 스펙트럼을 통해 신호는 빠르게 변화하는 무선 주파수 사이에서 확산되고 도약합니다. 이 통신 스펙트럼은 간섭에 매우 강하며 신호가 매우 짧은 간격으로만 전송되기 때문에 신호를 가로채기가 어렵습니다. 이것은 FHSS를 본질적으로 사이버 보안으로 만듭니다. FHSS를 사용하면 무선 센서의 데이터 통신에 다음이 포함됩니다.

  • 물리적 장애물, 외부 무선 무선 주파수 시스템 및 전자기 간섭(EMI)에 대한 강력한 손상 내성

  • 제조 환경에서 최대 1200피트 이상의 연결

• 연결된 공장 관리자는 통합 무선 시스템을 사용하여 공장 운영의 모든 측면을 최적화할 수 있습니다. 예를 들어 유지 관리 및 생산 프로세스를 최적화하는 것과 동시에 자동화 시스템을 구현할 수 있습니다.

  • 재고 선별 및 포장, 자재 취급, 배치 및 배송을 위한 자율 안내 차량을 추가합니다.

  • 산업용 로봇을 사용하여 아크 및 스폿 용접, 기계 손질, 제품 페인트, 리프팅 및 조립, 부품 접착 및 연결 등을 수행하세요.

  • 조립 라인과 로봇 팔에 가속도계를 부착하고, 기계 모터에 진동계를 부착하고, 안전한 기계 작동을 감지하는 기울기 센서를, 전력 소비를 모니터링하는 전류계를 부착합니다.

  • HVAC 시스템, 생산 영역 및 모터에 온도 및 습도 센서를 설치하고 제한 및 생산 제어 영역에 PIR 모션 센서를 설치합니다.

결론

제조업체는 실시간으로 실행 가능한 데이터를 제공하여 기계 가동 중단을 예측하고 운영 효율성을 높이며 수익을 높이고 최신 산업 혁명의 이점을 누릴 수 있는 IIoT 센서 플랫폼을 구현해야 합니다.

이 기사는 Monnit(유타주 사우스 솔트레이크)의 창립자이자 CEO인 Brad Walters가 작성했습니다. 자세한 내용은 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호되는 이메일 주소로 Mr. Walters에게 문의하십시오. 그것을 보려면 JavaScript가 활성화되어 있어야 합니다. 또는 여기를 방문하십시오. .