화낙(FANUC), 인더스트리 4.0 대응 로봇 예지보전 소프트웨어 ZDT 출시

화낙(FANUC)은 인더스트리 4.0의 약속 중 하나인 공장 설비 예지보전을 ZDT(Zero Down Time) IoT 솔루션으로 현실화했습니다. ZDT는 화낙의 모든 로봇 팔과 주변 장치에 적용 가능합니다.

공장 내 나머지 자동화를 돕기 위해, 올해 말 로봇 회사는 화낙의 인텔리전트 엣지 링크 앤 드라이브(FIELD) 시스템을 제공할 예정입니다. 이는 서드파티 개발자가 다른 자동화 장비에서 데이터를 수집하고 분석하는 애플리케이션을 작성하는 데 사용할 수 있는 무료 오픈소스 플랫폼입니다.

Smart Manufacturing이 화낙 아메리카의 ZDT 엔지니어링 디렉터 조 가짜라토(Joe Gazzarato)와 만나 더 자세히 알아봤습니다.

조, ZDT는 무엇인가요?

"ZDT"는 "Zero Down Time(제로 다운타임)"을 의미합니다. 제조업체가 수요를 맞추기 위해 이제 24/7/365 가동하면서, 예기치 않은 다운타임은 생산 손실을 초래할 수 있습니다. ZDT로 우리는 로봇의 기계적, 시스템, 공정 건전성을 모니터링하여 예기치 않은 다운타임을 제거합니다.

우리는 16개국 100개 이상의 고객 현장에서 21,000대 이상의 로봇을 ZDT에 연결했습니다.

우리는 해당 로봇들을 모니터링하고, 분석을 통해 문제가 예측되면 ZDT 시스템이 고객과 서비스 팀에 알림을 보내 예기치 않은 다운타임 발생 전에 문제를 해결할 수 있게 합니다. 우리는 이미 예기치 않은 다운타임으로 이어질 것으로 판단되는 문제들을 식별하여 고객 8,500만 달러 이상을 절감했습니다.

어떻게 이를 달성했나요?

우리는 4년 조금 넘게 ZDT를 개발해왔습니다. 처음에는 10개 현장에 각각 50대씩, 총 500대로 시작했습니다.

우리는 중요한 데이터를 담은 메시지를 생성하는 로봇용 소프트웨어를 만들었습니다. 그 로봇들은 메시지를 고객 공장 내 데이터 수집기로 보냅니다. ZDT 데이터 수집기의 역할은 메시지를 암호화하여 클라우드 내 우리 데이터 센터로 아웃바운드 전송하는 것입니다. 거기서 데이터는 저장되고 우리 엔지니어들이 작성한 프로그램에 의해 자동 분석됩니다.

분석 중 하나에서 문제가 감지되면 고객과 서비스 팀에 이메일이 발송되고, 우리 서비스 기술자 중 한 명이 고객에게 전화하여 알림의 의미, 확인 방법, 해결 방법을 이해하도록 돕습니다. 또한 고객이 지원이 필요하면 기술자가 부품이나 지원을 현장에 보내 다운타임 발생 전에 문제를 해결할 수 있도록 준비합니다.

ZDT를 가능하게 하는 구체적 기술은 무엇인가요?

ZDT 데이터 수집기는 매우 낮은 대역폭 요구사항을 가집니다. 빅데이터 관련 다른 구현들은 밀리초 단위로 끊임없이 데이터를 스트리밍합니다. ZDT는 그렇게 설계되지 않았습니다. 우리는 로봇에서 1년에 500메가바이트 미만의 데이터를 수집합니다. 또한 데이터 수집기는 소형 컴퓨터에서 실행될 수 있으며 많은 컴퓨팅 리소스를 필요로 하지 않습니다.

또 다른 핵심은 우리 클라우드 인프라입니다. 분석을 위해 데이터를 수집하고 저장하는 데 사용하는 도구들이 정말 중요합니다. 우리는 데이터가 저장 시 안전하고 분석 프로그램에 의해 효율적으로 사용될 수 있도록 구성되도록 보장합니다.

우리의 분석은 아마도 ZDT에서 가장 중요한 부분이자 지금까지 성공의 열쇠입니다. 분석은 우리 로봇 컨트롤러 소프트웨어를 개발하는 동일한 엔지니어들이 작성합니다. 다년간의 로봇 경험을 가진 화낙 엔지니어들이 우리 로봇이 생성하는 데이터로부터 분석 프로그램을 작성했습니다. 로봇 소프트웨어 작성의 전문성이 그들이 우리 로봇이 생성하는 데이터로부터 분석을 작성하는 데 매우 능숙해지도록 도왔습니다.

ZDT 과정에서 수집된 데이터에 다른 용도가 있나요?

ZDT는 다른 많은 일도 합니다. 우리는 고객이 생산성을 높이고, 유지보수 자원을 최적화하며, 지원 노력을 줄이고, 로봇 수명을 연장하도록 돕는 많은 기능을 만들었습니다.

좋은 예가 프로세스 변경 분석(process change analytic)입니다. 자동화 장비와 일해본 많은 사람들이 공통적으로 겪는 경험은 현장에 가서 시스템이 생산 속도를 내지 못하거나 어제와 다르게 작동하는 것을 발견하는 것입니다. 주변에 물어봐도 똑같은 대답만 돌아옵니다. "안 건드렸어요" 또는 "아무도 아무것도 안 바꿨어요." ZDT 없이는 사람들이 직접 분석을 수행해 무엇이 바뀌었는지 알아내야 합니다.

ZDT로 우리 고객들은 로봇 중 어떤 것이 변경되었는지 확실히 알 수 있습니다. 우리는 로봇으로부터 매일 온갖 데이터를 기록하기 때문입니다. 로봇이 변경되면, 어떤 프로그램이나 설정이 변경되었는지, 날짜와 시간, 원래 값이 무엇인지 정확히 알 수 있습니다. 그래서 누가 변경했는지 아마도 파악할 수 있고, 모든 것을 매우 빠르게 원래대로 돌릴 수 있습니다.

내 데이터는 안전한가요?

ZDT 데이터 수집기는 고객 방화벽에 의해 차단될 수 있으며, 데이터는 우리 데이터 센터로 전송될 때 암호화되며, 아웃바운드 서비스만 제공합니다.

또한 ZDT를 읽기 전용으로 생각하세요. 우리는 로봇이 수집한 정보만 볼 수 있습니다. 아무것도 변경할 수 없습니다.

화낙이 ZDT 사용자가 기업 전체에서 진단 정보에 접근할 수 있다고 할 때, 로봇만을 의미하는지 공장 내 다른 장비도 포함되는지?

일반적으로 그렇지만, 사실 우리는 고객이 일부 주변 장비도 추적할 수 있도록 ZDT를 설계했습니다.

로봇의 드레스 패키지에 엔드 이펙터로 동력을 전달하는 외부 에어 라인과 전기 케이블이 포함된다고 가정해 봅시다. 드레스 패키지의 마모를 로봇 데이터와 연관시킬 수 있습니다. 예를 들어 로봇이 수천 도 움직이거나 손목을 수천 번 비튼 후, ZDT는 조건이 충족되었음을 고객에게 알리고 누군가 나가서 드레스 패키지를 점검하도록 할 수 있습니다.

ZDT 없이는 주기적으로 유지보수를 수행할 수 있지만, ZDT로는 달력이 얼마나 지났느냐가 아니라 로봇이 어떻게 사용되는지에 기반해 점검합니다. 그래서 고객은 유지보수 자원을 최적화하고, 필요할 때 유지보수를 수행하며, 단순히 시간이 지났다는 이유만으로 하지 않습니다.

또한 ZDT는 다른 장비에서 데이터를 수집하지 않지만, 화낙은 정확히 그것을 위해 설계된 기술을 올해 말 출시할 준비를 하고 있습니다.

FIELD 시스템을 어떻게 설명하시겠습니까?

FIELD는 올해 미국에서 출시하는 플랫폼입니다. 로봇, 용접 컨트롤러, PLC, 센서 등 네트워크가 활성화된 모든 구성요소로부터 데이터를 수집하도록 설계되었으며, 반드시 화낙 장비일 필요는 없습니다. 시설 내 모든 네트워크 활성화 장치가 데이터를 FIELD 시스템과 공유할 수 있으며, 이는 플랜트 내부에서 실행됩니다.

화낙은 서드파티가 해당 데이터에 접근하여 고객에게 가치를 제공하는 일을 하는 애플리케이션을 작성할 수 있도록 소프트웨어 개발 키트를 제공합니다. ZDT는 화낙이 이런 유형의 데이터를 활용해 제공하는 가치의 한 예지만, 우리는 사람들이 제조 장비 데이터로 할 수 있는 수백만 가지 가능성이 있다고 생각합니다. FIELD 시스템은 다른 기업이 자체 애플리케이션을 개발하여 제조업체에 판매할 수 있게 설계되었습니다.

FIELD 시스템에는 두 가지 다른 서버가 있습니다. 하나는 FIELD 베이스 프로(Base Pro)로 최대 30개 장치 연결이 가능합니다. 또한 시스코(Cisco)의 통합 컴퓨팅 서버(Unified Computing Server)도 지원하며 최대 150개 장치 연결을 지원합니다. 이들은 함께 연결되어 서버 간 정보 공유가 가능합니다.

많은 다양한 IoT 플랫폼이 있지만, 화낙의 FIELD 시스템은 여러 이점으로 독특합니다.

• 공장 내부에서 실행됩니다. 다른 것들은 ZDT처럼 클라우드에서 실행됩니다. FIELD 애플리케이션이 공장 내부에서 실행되므로 훨씬 더 반응이 빠릅니다. 데이터를 근실시간으로 받아 분석하고 매우 빠르게 의사결정할 수 있습니다. 인터넷 연결에 의존하지도 않습니다.
• 화낙은 FIELD 플랫폼을 완전히 개방했습니다. FIELD 시스템 파트너 협회가 있어 애플리케이션을 작성하거나 FIELD 시스템을 자사 시스템이나 장치와 통합하려는 사람들이 그렇게 할 수 있습니다. 회원 비용은 없습니다.
• 시스템은 모든 네트워크 활성화 장치에 연결 가능합니다. 기존 다른 플랫폼 중 다수는 매우 적은 프로토콜이나 몇 가지 표준 프로토콜만 지원하지만, 화낙은 장치 제조업체가 자체 프로토콜을 작성할 수 있는 기능도 포함합니다. FIELD 시스템에 장치를 연결할 기존 드라이버가 없으면 직접 만들 수 있습니다. 그 개발자 키트는 장치 제조업체에게 무료로 제공됩니다.

이 아이디어는 장치와 애플리케이션 개발자 커뮤니티를 만들어 제조 역량을 더욱 발전시키는 것입니다.