산업 자동화의 진화:유연성과 지속 가능성을 위한 개방형 아키텍처 채택

TL;DR:산업 자동화 아키텍처의 진화

제조업체는 유연성 효율성과 지속 가능성을 개선하기 위해 개방형 산업 자동화 아키텍처로 전환하고 있습니다. 독점 코드 제한 확장성과 상호 운용성을 갖춘 기존 폐쇄형 시스템입니다.

IEC 61499를 기반으로 한 개방형 자동화를 통해 하드웨어에 구애받지 않는 제어 시스템과 기존 기술과 신기술의 원활한 통합이 가능합니다. 이는 더 빠른 소프트웨어 개발 예측 유지 관리와 더 쉬운 데이터 액세스를 지원합니다. 범용 자동화를 통해 제조업체는 다운타임을 줄이고 비용을 절감하고 보다 자유롭게 혁신할 수 있으며 사이버 보안 및 고가용성 아키텍처는 미래에 대비한 운영을 위한 탄력성을 보장합니다.

2025년에 산업 제조업체가 더 적은 비용으로 더 많은 성과를 달성하려고 함에 따라 기업에서는 운영 효율성과 더 넓은 지속가능성 책임의 균형을 맞추기 위해 고급 자동화 아키텍처를 모색하고 있습니다.

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제조업체마다 다르고 디지털화를 활용하여 개별 목표를 달성하지만 확실히 전체 부문에 적용할 수 있는 몇 가지 공유 목표가 있습니다. 즉, 가동 중지 시간을 최소화하고, 운영 효율성을 개선하고, 모든 형태의 폐기물을 줄이고, 제조의 집단적 지속 가능성 여정에 기여합니다.

이러한 목표는 산업 자동화 제어 시스템의 특성을 운영 기술(OT) 수준의 개방형 아키텍처로 변화시키는 과제를 제시합니다. 이러한 발전은 기업과 공급망에 가치를 제공할 수 있습니다.

그렇다면 개방형 자동화의 필요성을 주도한 것은 무엇입니까? 기존 독점 기술이 개별적으로는 잘 작동하지만 이식성이 없는 코드로 잠겨 있고 닫혀 있다는 단점을 극복해야 할 필요성.

제조업체가 고급 버전이 출시되자마자 중요한 자산을 즉시 교체하는 것은 불가능합니다. 이로 인해 맞춤형 소프트웨어, 통신 및 하드웨어가 포함된 레거시 하드웨어가 그대로 유지되어 사용자가 하나의 공급업체에 갇히게 됩니다. 여러 공급업체의 서로 다른 시스템을 사용하는 일반적인 제조업체는 디지털 혁신이 진행됨에 따라 이러한 문제가 더욱 확대되는 것을 보게 될 것입니다.

레거시 하드웨어에서 실행되도록 작성된 코드는 이식성이 없거나 차세대 하드웨어와 호환되지 않기 때문에 많은 최종 사용자에게는 상당한 산업 자동화(IA) 시스템 리엔지니어링이 필요합니다. 이는 영국 제조업의 디지털 혁신을 방해하고 막대한 비용과 시간 투자 뒤에 효율성을 향상시킬 수 있는 역량을 방해합니다.

대답은 IT 세계에서 흔히 볼 수 있듯이 개방형 자동화로 전환하는 것입니다. 제조업체는 소프트웨어 중심적이고 하드웨어에 구애받지 않는 시스템을 요구하므로 애플리케이션 코드는 모든 공급업체의 다양한 하드웨어에서 실행될 수 있도록 이식 가능합니다. 이를 통해 다양한 기계, 장치 및 센서 간의 통신이 가능해지며 운영자는 더 효율적으로 작업하고 더 적은 비용으로 더 많은 것을 달성할 수 있습니다.

이는 실행되는 하드웨어와 독립적인 '플러그 앤 프로덕트' 소프트웨어 구성 요소를 사용하여 분산 애플리케이션을 설계하는 방법을 정의하는 기술 지원 도구인 IEC 61499 범용 자동화 표준을 채택함으로써 달성할 수 있습니다.

이 표준은 비영리 조직인 Universal Automation.Org를 통해 자동화의 판도를 바꾸고자 하는 자동화 사용자, 기술 공급업체 및 학계의 커뮤니티가 주도하고 있습니다.

레거시 시스템을 설계, 연결 및 지원하는 공장 엔지니어, 시스템 통합업체, OEM 또는 제조 공급망에 관련된 모든 사람은 지속적인 개선을 위한 경로를 설정하는 동시에 개별 자산 서비스와 관련된 막대한 비용을 줄일 수 있습니다.

예를 들어, 식품 및 음료 제조와 같은 성숙한 산업 부문에서는 새로운 자산과 기존 자산이 혼합되어 있는 것을 흔히 볼 수 있습니다. 식품 가공업체의 과제는 소비자가 다양한 요인을 토대로 구매 결정을 내리며 빠르게 변화하는 부문에서 항상 다음 제품이나 맛을 찾는다는 것입니다.

제조업체는 시장의 요구에 대응하기 위해 유연하고 확장 가능해야 하지만 독점 시스템과 싸울 때는 불가능해 보일 수 있습니다. 개방형 자동화는 가치를 추가하지 않는 작업에 소요되는 시간을 줄이고 혁신에 더 많은 시간을 투자하여 이러한 수준의 유연성을 제공합니다.

"자동화 아키텍처의 진화로 인해 제조업체는 유연성, 효율성 및 지속 가능성을 지원하는 개방형 소프트웨어 중심 시스템으로 나아가고 있습니다."

이 예는 '디지털화된 산업 자동화의 정량적 비교'라는 제목의 최근 연구 논문에서 볼 수 있듯이 모든 제품을 생산하는 모든 규모의 제조업체에 적용될 수 있습니다. 여기에는 표준 생산 전략에 대한 개방형 자동화를 통해 소프트웨어 엔지니어링을 3배 더 빠르게 제공하고 유연성을 적극적으로 높일 수 있음을 보여주는 현장 테스트 결과가 포함됩니다. 

현재 영국 제조업에서 운영되고 있는 산업 자동화 시스템은 수십 년 전에 도입된 경우가 많습니다. 이제 제조업체는 디지털 혁신의 잠재력과 기술 및 컴퓨팅 성능의 발전을 실현하는 데 방해가 되고 있습니다. 하드웨어에 구애받지 않는 플랫폼을 추구하는 것은 산업화된 PC를 사용하여 운영 애플리케이션 코드를 실행할 수 있는 기회를 제공합니다.

이러한 개발을 통해 소프트 PLC 또는 Edge 컨트롤러의 채택이 가능해지며, 이는 IT와 OT의 융합을 더욱 촉진합니다. 그러나 제조업체가 데이터 수집, 분석, 보고 부담을 처리하기 위해 엣지 컴퓨팅 기술에 투자하더라도 단일 불가지론 플랫폼에서 데이터를 처리할 수 있는 개방형 자동화 접근 방식이 없다면 이점은 제한될 것입니다.

디지털화 산업 자동화 아키텍처

산업 전반에 걸쳐 제조업체에 즉각적인 개선을 제공하는 IIoT(산업 사물 인터넷) 기술이 널리 채택되는 것을 볼 수 있지만 궁극적으로 많은 사람들이 자동화에 전념할 수 없기 때문에 진정한 잠재력을 실현하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

예를 들어 실시간 데이터 수집을 위해 레거시 자산에 센서를 추가하면 사전 유지 관리를 지원하여 가동 중지 시간이 줄어들지만 상호 운용성이 없으면 제한됩니다.

개방형 자동화 플랫폼을 통해 동일한 센서 데이터를 공유하면 시설의 신규 및 기존 소스의 모든 소스에 대한 액세스를 통해 사전 유지 관리 기능이 확장됩니다. 제조업체는 단일 디지털 스레드를 사용하여 새로운 중요 자산에 값비싼 투자를 하지 않고도 가동 시간, 유지 관리 및 에너지 소비를 향상시키기 위한 정보에 입각한 비즈니스 결정을 내릴 수 있습니다.

제조 시설 전체의 데이터 흐름을 잠금 해제함으로써 네트워크 에지에 더 많은 장치가 배포되었습니다. 이는 자산 근처에 처리 능력을 제공하여 탄력성, 가용성 및 유지 관리 가능성을 높이는 분산 아키텍처를 생성합니다.

이에 비해 기존의 대규모 중앙 집중식 제어 아키텍처는 현대 제조 프로세스의 복잡성을 처리하는 능력이 떨어지며, 특히 이러한 기업이 확장성과 유연성을 유지하려고 하기 때문에 더욱 그렇습니다.

이로 인해 데이터 중심의 미래에 대비해야 하는 물리적 I/O에 대한 수요가 증가했습니다. 미래 지향적인 I/O 제품은 개방형 이더넷 프로토콜을 사용하여 다양한 장치 및 아키텍처에 대한 연결을 제공하여 더 나은 성능과 가용성을 제공함으로써 범용 자동화를 지원합니다.

이는 단기적으로 이점을 제공할 뿐만 아니라 모든 자동화를 위한 통합 프레임워크를 생성하여 보편적인 자동화에 대한 약속을 이행합니다. 즉, 오늘날 생성된 아키텍처가 미래 기술로 발전할 수 있으며 다시 한번 제조업체가 디지털 혁신의 모든 요소를 자유롭게 탐색할 수 있도록 지원합니다.

사이버 보안 산업 자동화 아키텍처용

데이터 연결에 의존하는 모든 산업 활동에는 항상 사이버 보안 문제가 수반되며 이는 중요한 인프라에만 국한되지 않습니다. 모든 규모의 기업이 점점 더 표적이 되고 있으며 제조업체가 더욱 복잡한 공급망에 속하게 되면서 공격 표면도 늘어나고 있습니다.

보편적인 자동화가 모든 것을 포괄하는 것처럼 사이버 보안도 사람, 기술, 운영을 통합하는 전략을 통해 이루어져야 합니다. 데이터 흐름이 개방되었다고 해서 활용 가능한 제어 시스템이 있을 수 있는 레거시 자산에도 데이터 보호 격차가 있어야 한다는 의미는 아닙니다.

이로 인해 산업 시스템의 잠재적인 취약성을 보호하는 동시에 모든 수준의 책임에 대한 명확한 지침을 제공하기 위해 IEC62443 사이버 보안 표준에 의해 인증된 솔루션이 필요하게 되었습니다.

보편적인 자동화와 디지털 혁신의 잠재력을 실현한다는 것은 네트워크에 추가되는 모든 자산이나 제품을 포괄하는 프로세스와 절차를 넘어 사이버 보안을 고려해야 함을 의미합니다.

고급 기능을 분산화하고 채택함으로써 제조업체는 사이버 공격이 더욱 복잡해지더라도 위험을 줄이고 전반적인 탄력성을 향상시키는 안전한 데이터 교환을 보게 될 것입니다. 이는 위험을 최소화하면서 보편적인 자동화의 이점을 확인하고 항상 미래의 요구 사항을 고려하면서 즉각적인 이점을 실현하려는 제조업체에게 필수적입니다.

"개방형 자동화 아키텍처는 상호 운용성을 높여 제조업체가 기존 기술과 새로운 기술을 원활하게 통합하여 효율성과 혁신을 높일 수 있도록 해줍니다."

고가용성 아키텍처

예상치 못한 가동 중지 시간은 모든 규모의 제조업체에 막대한 비용을 초래합니다. Performance in Focus 2024 보고서에 따르면 가동 중지 시간의 평균 시간당 비용은 £5,471.95에 달하므로 예측 유지 관리와 이를 가능하게 하는 개방형 자동화의 필요성이 커지고 있습니다.

이러한 문제를 해결하고 다운타임이 허용되지 않는 고가용성 아키텍처를 촉진하기 위해 제조업체는 상시 대기 프로세서, 중복 스위치, 중복 I/O, 중복 전원 공급 장치, 모듈 핫 스와핑, CCOFT(Change-Config-On-The-Fly), FDR(Fast Device 교체) 내장 진단, 링 네트워크 토폴로지 등의 기술을 혼합하여 사용할 수 있습니다.

산업 자동화 아키텍처의 미래

개방형 범용 자동화는 산업 아키텍처의 미래를 나타내며, 2025년에 더 적은 비용으로 더 많은 성과를 달성하려는 제조업체를 지원합니다. 미래 지향적 접근 방식은 모든 규모와 전문 분야의 시설이 지속적으로 혁신하고 최적화할 수 있도록 지원하여 단일 기술 배포를 훨씬 뛰어넘어 디지털 혁신의 잠재력을 최대한 실현할 수 있도록 지원합니다. 범용 자동화는 글로벌 규모에서 경쟁하기 위해 운영을 계속 디지털화함에 따라 영국 제조에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.   

FAQ:산업 자동화 아키텍처

개방형 자동화로 전환하는 원동력은 무엇인가요?
제조업체에는 단일 공급업체에 얽매이지 않는 유연하고 상호 운용 가능한 시스템이 필요합니다

IEC 61499란 무엇인가요?
특정 하드웨어에 관계없이 소프트웨어 구성 요소를 플러그 앤 프로듀싱할 수 있는 표준

개방형 자동화는 디지털 혁신에 어떻게 도움이 되나요?
기존 시스템과 새로운 시스템을 연결하여 더 빠른 업그레이드와 더 큰 혁신을 가능하게 합니다.

제조업체에는 어떤 이점이 있나요?
가동 중지 시간 감소 소프트웨어 개발 속도 향상 확장성 향상 및 효율성 향상

하드웨어에 구애받지 않는 아키텍처가 중요한 이유는 무엇인가요?
동일한 애플리케이션 코드를 다양한 장치에서 실행할 수 있어 유연성이 향상되고 비용이 절감됩니다.

범용 자동화란 무엇인가요?
사용자 및 공급업체로 구성된 글로벌 커뮤니티가 주도하는 개방형 상호 운용 가능 자동화 시스템을 장려하는 운동

개방형 자동화는 예측 유지 관리를 어떻게 지원하나요?
모든 장치에서 실시간 데이터를 잠금 해제하여 사전 유지 관리 결정을 내릴 수 있습니다.

제조업체는 개방형 시스템에서 사이버 보안을 어떻게 보장할 수 있나요?
IEC 62443 인증 기술을 채택하고 인력 프로세스와 자산 전반에 걸쳐 엔드투엔드 사이버 보안 전략을 구축함으로써

현대 아키텍처에서 엣지 컴퓨팅의 역할은 무엇인가요?
자산 근처의 데이터를 처리하여 속도 회복력을 높이고 중앙 집중식 시스템에 대한 의존도를 줄입니다.

개방형 자동화는 다운타임 비용에 어떤 영향을 미치나요?
고가용성 아키텍처와 예측 전략을 통해 비용이 많이 드는 예상치 못한 다운타임을 최소화할 수 있습니다