산업 자동화 시스템 도입의 10가지 핵심 이점

자동화는 인더스트리 4.0의 핵심 개념이며 산업 기업 사이에서 가치가 커지고 있습니다. Fortune Business Insights 간행물에 따르면, 전 세계 산업 자동화 시장은 2018년 1,570억 4천만 달러에 달했으며 2026년에는 2,967억 달러에 도달할 것으로 예상되어 거의 2배 성장할 전망입니다.

조직이 IoT, 인공지능(AI), 블록체인 등 자동화를 촉진하는 기술에 관심을 갖는 것은 이들이 제공하는 이점 때문입니다. 여러 측면에서 탁월한 이점을 제공하지만, 무엇보다 시간과 비용 절약에 있습니다.

이러한 이점을 활용하기 위해 기업은 오늘날 산업 자동화 시스템을 통해 산업 자동화 프로세스를 수행해야 합니다.

산업 자동화 시스템이란?

산업 자동화 시스템은 보통 반복적인 기능이나 작업을 수행하는 프로세스, 기계, 장치를 컴퓨터 방식으로 제어하고 모니터링하는 데 사용되는 시스템입니다. 산업에서 인간의 작업을 줄이고 개선하기 위해 자동으로 작동하도록 설계되었습니다.

이 시스템은 제조 공정에서 주로 한 사람이 수행하는 반복적이고 기계적인 작업과 그가 내리는 결정을 대체합니다. 이는 논리적 프로그래밍 명령과 강력한 기계를 통해 수행됩니다.

산업 자동화 시스템은 조직에 다양한 이점을 제공합니다.

산업 자동화 시스템의 이점

Sure Controls, Big Sky Engineering, 브리태니커 백과사전(자동화의 장단점 기사) 등 다양한 기업에 따르면, 조직이 이러한 특성의 시스템을 구현하는 이유는 다음과 같은 이점 때문입니다:

1. 생산성. 이 시스템은 공장과 산업 공정의 자동화를 가능하게 하여 연속 대량 생산 24/7을 허용합니다. 하루 24시간, 주 7일 가동으로 생산성을 향상시키고 조립 시간을 단축합니다.

2. 품질. 적응형 제어와 여러 단계 및 산업 공정에서의 모니터링을 통해 이 시스템은 인적 오류를 제거하여 제품의 품질과 균질성을 개선하는 데 유용합니다. 장시간 연속 작업 후에도 성능이 저하되지 않습니다.

3. 더 높은 일관성. 기계와 컴퓨터는 일정하고 지속적인 속도로 작동합니다. 따라서 자동화 시스템으로 관리되는 자동화 생산 공정은 더 긴 지속 시간, 안정성, 견고성을 가집니다.

4. 유연성. 기존 생산 라인에 새 작업 구현에는 사용자 교육에 수시간 또는 수일이 소요됩니다. 반면 자동화 시스템에서는 로봇이나 기계 재프로그래밍이 간단하고 빠른 프로세스로 생산 공정의 유연성을 높여줍니다.

5. 더 정확한 정보. 데이터 수집 자동화는 정확도를 높이고 비용을 절감합니다. 이러한 정확도 향상으로 기업 관리자는 더 나은 의사결정을 내릴 수 있습니다.

6. 안전성. 인간에게 위험한 작업 조건의 생산 라인에서 로봇을 사용하는 것이 더 안전합니다. 미국에서는 1970년 산업안전보건법이 제정되어 근무 안전 개선과 직원 보호를 목적으로 했습니다. 제정 이후 미국 공장에서 자동화와 로봇 공학, 자동화 시스템 사용이 촉진되었습니다.

7. 비용 절감. 산업 자동화 시스템에 대한 초기 투자가 상당히 높을 수 있지만, 이 기술 구현은 데이터 분석 비용 절감으로 이어집니다. 또한 자동화된 데이터 분석 덕분에 기계 고장 및 서비스 중단 위험이 최소화됩니다.

8. 근무 조건 개선. 산업 자동화 시스템이 구현된 공장의 근로자는 근무 시간이 줄고 고부가가치 작업에 시간을 씁니다.

9. 부가가치 증대. 자동화 시스템은 직원들이 지루하고 반복적인 기능을 수행할 의무에서 해방시킵니다. 기계와 컴퓨터의 작동이 직원들을 이러한 기능에서 해방시키면, 그들은 회사의 다른 영역에서 더 높은 부가가치를 창출하는 작업을 수행할 수 있습니다.

10. 인간 능력 향상. 기업이 서비스를 자동화하기 위해 구현하는 시스템은 인간이 할 작업을 수행할 뿐만 아니라, 실제 사람의 능력을 초월하는 기능을 수행할 수 있습니다. 크기, 무게, 속도, 내구성 등 여러 특성에서 더 우수합니다.

산업 자동화 시스템의 유형

산업 자동화 프로세스를 시작하려는 기업은 채택 정도, 제품 범위, 생산량에 따라 다양한 유형의 자동화를 이용할 수 있습니다.

하드 자동화 또는 고정 자동화

로봇이나 기계가 특정하고 반복성이 높은 작업과 매우 높은 생산량을 위해 설계된 자동화 공정을 말합니다.

이 공정은 고정되어 있어 변경할 수 없습니다지만, 매우 빠르고 정확하며 안전하고 높은 생산 속도를 가집니다.

이 유형의 자동화가 산업에 제공하는 이점은 대용량, 저작업 변동성 공정에 이상적입니다.

이 유형의 자동화는 가장 경제적입니다.

소프트 자동화

다양한 제품 구성에 적응하도록 설계된 장비와 관련됩니다.

공정은 작동을 다른 제품에 맞게 조정하도록 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터에 의해 제어됩니다.

서로 다른 구성이 필요한 다양한 품목을 제조하는 산업에 매우 유용합니다.

이 유형의 자동화는 하드 자동화보다 비용이 높고 속도가 낮습니다.

한정된 범위의 유사 제품을 배치 단위로 생산하는 시설에 특히 적합합니다.

이 유형은 프로그래머블 자동화와 플렉시블 자동화로 나뉩니다.

프로그래머블 자동화

이 범주에 속하는 자동화 산업 공정은 시스템이 해석할 코드화된 명령어 세트로 구성된 프로그램에 의해 제어됩니다.

시스템이 완전히 유연하므로 새로운 소프트웨어로 새 제품을 생산할 수 있습니다. 소프트웨어와 하드웨어 수준 모두에서 장비를 재구성하고 조정할 가능성이 있습니다.

기계를 새 제품에 맞게 재프로그래밍하는 과정이 복잡하고 특정 시간이 필요하므로 저생산량 산업에 이 유형 사용을 권장합니다. 따라서 공정은 배치 단위로 수행됩니다.

플렉시블 자동화

플렉시블 자동화는 짧은 시간에 새 제품에 맞게 기계를 구성할 수 있게 합니다. 이렇게 하면 한 품목에서 다른 품목으로 구성을 변경하는 데 거의 시간이 소요되지 않습니다.

이 유형에서는 시스템 재프로그래밍이나 기계 물리적 구성 변경에 시간을 낭비하지 않으므로 제품을 별도 배치로 수행할 필요가 없습니다. 중간 생산량에 이 유형 사용을 권장합니다.

플렉시블 자동화 구현 덕분에 생산이 연속적이며 산업 플랜트가 직면하는 다양한 제품 유형에 적응할 수 있습니다.

산업 자동화 시스템

자동화는 공장의 수작업 필요성을 없애지만, 여전히 기계를 모니터링하고 유지보수하는 운영자가 필요합니다. 반면 산업 자동화 시스템은 공정에서 더 이상 인적 개입을 필요로 하지 않습니다.

이 의미에서 기업이 이러한 시스템을 구현하면 전체 생산 공정이 시작부터 끝까지 인력 지원 없이 수행될 수 있습니다.

개발할 기능에 따라 다양한 자동화 시스템을 사용할 수 있습니다:

• 인공 신경망. 신경 연결을 모방하는 수학적 또는 계산 모델로, 생물학적 네트워크처럼 네트워크 구조가 정보에 따라 변화에 적응합니다. 데이터 세트에서 관계를 분류하고 패턴을 식별하는 데 사용됩니다. 응용 분야: 이메일 스팸 필터, 제어 시스템, 시스템 패턴 인식(레이더), 음성/문자 텍스트, 자동 금융 거래 시스템.
• 분산 제어 시스템(DCS). 이 시스템에서는 제어가 중앙 집중화되지 않고 시스템 전체에 분산됩니다. 제어는 모니터링할 시스템 부분에 따라 확장됩니다. 신호등 제어 시스템, 정유소, 발전소에 사용됩니다.
• 휴먼-머신 인터페이스(HMI). 이 시스템은 작동을 위해 인적 개입에 의존합니다. 컴퓨터와 ATM이 HMI 시스템의 예입니다.
• 감시 제어 및 데이터 수집 시스템(SCADA). 이 시스템은 원격 단말 장치(RTU)에 연결된 HMI 등으로 구성될 수 있으며, 센서 신호를 이해 가능한 데이터로 변환합니다. 제조 현장 전체와 심지어 다른 생산 공장을 완전히 제어하는 시스템입니다. 분산 제어 시스템과 매우 유사합니다. 주요 차이점은 SCADA 시스템에서 제어가 실시간으로 이루어지지 않는다는 점이지만, 두 시스템 간 경계는 매우 모호하며 종종 유사한 애플리케이션에 사용됩니다.
• 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC). 실시간으로 작동하며 산업 생산 라인의 기계를 제어하는 시스템입니다. PLC는 소형 프로그래머블 컴퓨터로 실시간으로 공정을 제어하고 자동화합니다. 다중 입출력 신호 제어용으로 설계되었습니다. 이 시스템은 다양한 애플리케이션을 가지며 기계, 플랜트, 산업 공정의 작동 로직을 제어하는 등 다양한 용도로 사용됩니다.

산업 자동화 시스템은 매우 다양하며 서로 다른 니즈에 대응합니다. Nexus Integra의 도움으로 SCADA 같은 다양한 산업 자동화 시스템이 생성하는 데이터를 관리, 운영, 활용할 수 있습니다. Nexus Integra의 경우 이들이 실시간으로 관리되어 기업이 현재 생성하는 대량의 데이터로부터 가치를 창출하고 활용할 수 있습니다.