IIoT: 산업용 버즈워드를 실제 비즈니스 이득으로 전환하다

산업용 사물인터넷이 첨단 제조를 가능하게 하다

제조업에는 수많은 유행어가 있습니다: 산업용 사물인터넷(IIoT), 인더스트리 4.0, 디지털 팩토리. "때로는 많은 버즈워드일 뿐입니다. 때로는 그 뒤에 많은 현실이 있습니다." 지멘스(베를린 및 뮌헨, 독일)의 연구 개발 매니저 로저 하트(Roger Hart)는 말했습니다. "디지털화는 많은 것을 변화시키고 있습니다. 많은 경우 새로운 비즈니스 모델을 주도하고 있습니다." 하트는 말했습니다. "사람들은 제조의 점점 더 많은 부분을 디지털화하면, 수집할 수 있는 데이터와 정보의 점점 더 많은 측면을 수익화할 수 있음을 발견하고 있습니다."

IIoT는 기계로부터 데이터를 생성, 수집, 전송할 수 있는 '연결된' 산업 장비를 지칭합니다. 유지보수는 태블릿 컴퓨터나 스마트폰 같은 장치를 통해 수행될 수 있습니다. 더 많은 데이터가 생성되고 제조 작업 내에서 더 넓게 공유됩니다.

"단순히 '자, 이걸 어떻게 자동화할까?'가 아닙니다." 지멘스 지역 부사장 팀 워무스(Tim Wormus)는 말했습니다. IIoT는 제조업체가 "이 모든 다양한 장치에 연결하여 응집력 있는 전체를 위해 그들을 하나로 모을 수 있게 합니다."라고 그는 말했습니다.

IIoT의 거물들

지멘스와 제너럴 일렉트릭(General Electric Co., 보스턴) 같은 제조업의 거물들이 유행어를 현실로 바꾸기 위해 노력하는 기업들 중에 있습니다.

"GE의 산업용 사물인터넷 분야 노력의 핵심은 우리의 산업 시스템의 디지털 트윈, 즉 디지털 모델을 만드는 작업의 수렴에 있습니다." GE 수석 연구 과학자, 공급망 기술 피터 쿠달(Peter Koudal)은 말했습니다.

"지난 수십 년간 컴퓨팅 파워의 발전으로 우리는 이제 가장 중요한 데이터를 수집하고 분석할 수 있을 뿐만 아니라," 그는 계속했습니다. "더 강력한 디지털 트윈을 만들고 그 트윈을 최대한 활용하기 위해 제어 시스템을 우리 기계에 구축할 수도 있습니다. 이것이 IIoT의 등장이 가능하게 하는 것입니다."

지멘스는 디지털 트윈을 세 영역에서 봅니다. "제품의 디지털 트윈; 생산 계획을 가능하게 하는 생산의 디지털 트윈; 그리고 성능의 디지털 트윈." 지멘스 클라우드 애플리케이션 솔루션 그룹 마케팅 부사장 빌 보스웰(Bill Boswell)은 말했습니다. "IoT 지원 제품이 있다면, 그것을 제품에 엔지니어링해야 합니다. 우리는 그것을 가능하게 하는 도구를 가지고 있습니다."

다른 말로 하면, 디지털 트윈은 "프로세스 또는 시스템의 가상 모델이며, 물리적 세계와 디지털 세계 사이의 다리 역할을 합니다." DMG 모리 소프트웨어 기술 솔루션 USA의 제너럴 매니저 J.J. 추앙(J.J. Chuang)은 말했습니다. DMG 모리 USA(호프만 에스테이츠, IL)의 일부입니다. "가상 세계는 물리적 세계로부터 데이터 집계를 요구하며, IIoT 기반 시스템을 통한 데이터 분석과 시스템 모니터링을 통해 문제가 발생하기 전에 해결하고 시뮬레이션을 사용하여 다운타임을 방지합니다."

DMG 모리는 홍보 자료에서 "2013년부터 셀러스(CELOS) 앱과 사용자 인터페이스로 기계를 디지털화에 적합하게 만들어 왔다"고 말했습니다. 회사는 "지능형 소프트웨어와 연결 하드웨어로 셀러스 서비스 범위를 확장하고 있다"고 말했습니다. DMG 모리는 10,000대 이상의 셀러스 기계가 설치되었다고 말했습니다.

임원들에 따르면, IIoT는 이전보다 훨씬 더 많은 자동화를 가능하게 하고 있습니다.

"IIoT는 더 견고한 전송, 제어, IT[정보 기술]을 하나로 모읍니다." 리트머스 오토메이션(Litmus Automation, 토론토, ON 및 산호세, CA)의 공동 창업자 겸 COO 존 유네스(John Younes)는 말했습니다. "IT는 이제 공장 바닥의 모든 장치에 대해 여러 플랜트에 걸쳐 더 많은 감독을 갖게 될 것입니다."

더욱이 유네스는 "IT는 또한 OT[운영 기술]와 협력하여 더 견고한 자동화 전략을 제공해야 할 것입니다."라고 말했습니다.
제조업체들이 IIoT가 역할을 할 것으로 기대하는 한 영역은 협동 로봇의 배치와 기존 로봇의 성능 개선입니다.

IIoT가 코봇을 촉진하다

협동 로봇, 즉 코봇은 인간과 가까운 거리에서 작업할 수 있습니다. 지금까지 로봇은 인간 작업자와 생산 직원과 분리되어 작업을 수행했습니다.
"IIoT의 '첨단 센서와 스마트 기기 네트워크...'는 공장 바닥에서 협동 로봇을 촉진하고 인간과 로봇이 우리 없는 환경에서 안전하고 효율적으로 함께 일할 수 있게 합니다." DMG 모리의 추앙은 말했습니다. 더 많은 코봇과 함께, "작업자와 로봇이 손상과 부상의 위험 없이 우리 없는 셀에서 효율적으로 함께 일할 것입니다."

GE도 비슷한 의견을 냈습니다.

"이 단계에서 우리는 로봇과 인간이 더 협력적으로 일하는 시기로 진입하고 있습니다." 쿠달은 말했습니다. "이 협력을 더 강하게 만드는 열쇠는 로봇이 두 인간이 서로에게 관련되듯이 본능적으로 인간과 관련되도록 하는 것입니다. 인공지능과 머신러닝의 통합이 이 길을 밀어붙이는 열쇠가 될 것입니다."

로봇 제조사 파나소닉(FANUC Corp., 오시노, 일본 및 호프만 에스테이츠, IL)은 CR-35iA 같은 코봇 모델을 적극적으로 개발해 왔으며, 페이로드 35kg(77lb)입니다. 로봇은 센서가 작업자나 워크셀 내 물체와의 접촉을 감지하면 멈춥니다.

회사에 따르면, IIoT는 일반적으로 로봇을 촉진할 것입니다.

"IIoT는 협동 로봇뿐만 아니라 모든 로봇의 더 큰 사용을 가능하게 할 것입니다." 파나소닉의 협동 로봇 엔지니어 아만다 닉슨(Amanda Nixon)과 협동 로봇 수석 엔지니어 그렉 뷰엘(Greg Buell)은 Manufacturing Engineering의 질문에 대한 답변에서 썼습니다. "IIoT는 어떤 로봇 시스템의 다양한 안전 설정 변화를 감지하고, 계획되지 않은 변화가 발생하면 플랜트에 알림으로써 시스템이 설계된 대로 안전하게 유지되도록 도울 수 있습니다."

또한 그들은 "장기적으로, 전통적 로봇에 대한 IIoT는 비효율과 문제를 더 일찍 감지하여 시간과 비용을 절약하고 품질을 개선하는 것을 의미합니다. 이는 IIoT를 활용하는 플랜트에 배치된 협동 로봇 시스템에도 동일할 것입니다."라고 썼습니다.

사이버 보안 필요성

뉴턴의 제3법칙은 모든 작용에 대해 크기와 방향이 반대인 반작용이 있다는 것입니다. IIoT에서는 기술의 모든 발전에 대해 사이버 보안의 필요성이 더 커지는 것이 이에 해당합니다.
"대부분의 산업용 장치는 개방된 네트워크 링크를 통해 인터넷에 노출되도록 의도되지 않았습니다." 리트머스 오토메이션의 유네스는 말했습니다. "결과적으로, 데이터가 도난당하거나 해킹당하는 것을 보호하기 위한 적절한 보안이 갖추어져 있지 않습니다."

"많은 시스템은 또한 클라우드와 통신하거나 양방향 통신을 지원할 수 없습니다." 그는 계속했습니다. "데이터는 표준화된 엔터프라이즈급 보안 프로토콜과 메커니즘을 사용하여 보호되어야 합니다. OEM과 제조업체는 장치를 인증하고 엔드투엔드 데이터 전송을 암호화해야 합니다."

"IIoT 솔루션을 구축할 때 모든 수준에서 보안이 다루어지는 것이 중요합니다." 파나소닉의 제로 다운 타임 클라우드 시스템 및 애플리케이션 개발 디렉터 조 가짜라토(Joe Gazzarato)는 말했습니다. "솔루션 제공업체와 정보 기술 회사 간의 더 많은 파트너십이 필요합니다."

파나소닉의 경우, 시스코(Cisco)와 제로 다운 타임(Zero Down Time), 즉 ZDT로 알려진 IIoT 애플리케이션의 사이버 보안을 위해 협력했습니다. "시스코 같은 파트너는 플랜트 내 네트워크 아키텍처, 방화벽 구성, 전송 중 및 저장 시 IIoT 데이터 보호 등 모범 사례를 솔루션 제공업체에 도울 수 있습니다." 가짜라토는 말했습니다.

GE의 쿠달도 비슷한 견해를 가집니다.

"간단히 말해, 사이버 보안은 더욱 경계해야 합니다." 그는 말했습니다. "그리고 더 나은 방화벽을 구축하는 일차원적 전략이어서는 안 됩니다. 예를 들어, 우리는 디지털 트윈과 제어의 사용이 주어진 사이버 위협을 막거나 중화하기 위해 행동할 수 있는, 단순한 방패 역할뿐만 아니라 우리 면역 시스템처럼 작동하는 시스템을 가능하게 할 것이라고 믿습니다."

GE는 디지털 고스트(Digital Ghost)라는 사이버 보안 기술을 개발 중인데, 쿠달은 이것이 "세계 최초의 산업용 면역 시스템이 될 것"이라고 말했습니다.

지멘스에서는 "플랜트에서 사이버 보안을 연구하는 1000명 이상의 그룹이 있습니다." 보스웰은 말했습니다. "데이터는 고객의 것입니다. 당신을 능가하려는 사람들을 따라잡아야 합니다."

작은 기업을 위한 자리?

남아 있는 질문 중 하나는 IIoT가 GE와 지멘스 같은 큰 제조 옹호자들을 넘어 확장될 수 있는지입니다. 많은 제조가 여전히 중소 규모의 잡 숍에서 수행되며, 부품과 어셈블리를 생산합니다.

GE에 따르면, IIoT는 소규모 제조업체에게 자연스러운 것입니다.

"어떤 경우에는 중소 규모 숍이 새로운 솔루션을 가장 먼저 개발할 수 있습니다." GE의 쿠달은 말했습니다. "물리적 및 디지털 기술이 수렴되고 IIoT 공간이 등장함에 따라, 우리는 제조의 민주화가 증가하는 것을 보았습니다. 이는 더 많은 기업과 기업가, 크고 작은 기업이 제조 생태계의 일부가 될 수 있게 합니다."
파나소닉도 IIoT를 위해 소규모 고객을 염두에 두고 있습니다.

"'배포하기 쉽고' '보안하기 쉬운' 것은 특히 잡 숍에서 소규모 작업으로 성공적으로 축소하기 위한 모든 IIoT 애플리케이션에 필수적인 두 가지 특성입니다." 가짜라토는 말했습니다. "우리는 올해 초 ZDT를 소규모 고객에게 소개하기 위해 준비하면서 이 필요성에 초점을 맞췄습니다. 시스코와 협력하여 컴퓨팅 역량을 갖춘 그들의 IR809 산업용 라우터를 배포하기 쉽고 안전한 ZDT 데이터 수집기의 플랫폼으로 활용했습니다."

지멘스도 소규모 사용자와 협력합니다. 기술은 "아마 현장에 사람이 오지 않아도 될 정도로 작은 회사가 시작하기 쉽게 만듭니다." 보스웰은 말했습니다. "우리는 산업용 PC를 가지고 있습니다... 네트워크에 꽂기 쉬운 장치입니다. 15분에서 몇 시간 안에 가동되고 실행될 수 있습니다."
IIoT 옹호자들은 이 기술이 공장 바닥에서 추진력을 얻고 있다고 말합니다.

"얻는 것은 특정 제품과 하위 구성 요소 또는 전체 공급망 시스템, 제조 시스템 또는 하위 시스템을 제어하고 최적화하기 위해 실행되는지 여부에 관계없이, 스스로 통찰력을 보고, 생각하고, 행동하는 훨씬 더 큰 두뇌를 가진 제어 및 최적화 시스템입니다." GE의 쿠달은 말했습니다. "디지털 트윈이 지속적으로 학습하고 적응할 수 있기 때문에, 자동화 전략 뒤의 제어 및 최적화 기술은 시간이 지남에 따라 점점 더 가치있게 됩니다."

여전히, 옹호자들조차 일부 제조업체가 주저함을 인정합니다.

"IoT를 어떻게 시작해야 할지 모르는 사람들이 많습니다." 지멘스의 보스웰은 말했습니다. "작은 회사부터 매우 큰 회사까지, 그건 사실이라고 생각합니다." 그의 조언? "시작하기 위해 한 입 크기의 프로젝트를 하세요. 들어가서 시도해 보세요. 당신이 하지 않으면, 당신의 경쟁자가 하고 있을 수 있습니다."