제조업의 통합 네임스페이스(UNS): 운영 데이터의 단일 진실 공급원

연구 및 모범 사례

7분 | 블로그 | 산업 기술

통합 네임스페이스(UNS)는 전체 제조 기업을 나타내는 단일하고 구조화된 실시간 데이터 모델입니다. 실제로는 운영 데이터의 단일 진실 공급원(Single Source of Truth) 역할을 합니다.

정보는 자산, 프로세스, 비즈니스 컨텍스트별로 구성되어 팀과 관리자가 필요할 때 필요한 데이터를 빠르게 찾을 수 있습니다. UNS를 사용하면 데이터 생산자와 소비자가 분리되어 편향 없는 수집, 큐레이션, 활용이 가능해집니다.

제조 데이터의 양과 종류가 급격히 증가함에 따라 완전한 가시성과 일관성을 보장하기 위해 통합 네임스페이스가 필수적입니다.

여전히 분산된 데이터 접근 방식을 사용 중이신가요? UNS 구축, 구현, 관리에 대해 자세히 알아보세요.

제조 데이터에 새로운 아키텍처가 필요한 이유

제조업은 이중 데이터 관리 문제를 안고 있습니다: 방대한 양의 정보와 수동적인 기계 데이터 수집. 제조 리더십 위원회에 따르면, 기업의 44%가 2년 전보다 2배 많은 데이터를 수집하지만, 70%는 여전히 수동 데이터 수집에 의존합니다.

이 데이터는 상시 연결된 IIoT 센서와 설비, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 제조 실행 시스템(MES), 전산화 유지보수 관리 시스템(CMMS), 전사적 자원 관리(ERP) 도구 등 다양한 소스에서 나옵니다.

한편 수동 프로세스는 데이터 사일로의 지속적인 사용과 취약한 운영 통합에서 기인하는 경우가 많습니다. 예를 들어 유지보수팀과 생산 라인팀은 모범 사례를 위한 유사한 데이터를 활용하지만, 이 목표를 달성하기 위해 서로 다른 시스템을 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 시스템 간 통신을 위해 범용 통합을 사용할 수 있는데, 이는 실질적인 데이터 처리량을 감당할 수 없습니다. 이러한 통합이 실패하면 팀은 수동으로 데이터를 수집하고 처리할 수밖에 없습니다.

이러한 과제를 극복하려면 실시간, 일관된, 전사적 데이터 접근이 필요합니다.

기존 제조 데이터 아키텍처가 부족한 이유

기존 제조 데이터 아키텍처는 포인트 투 포인트(point-to-point) 통합에 의존합니다: 시스템이 직접 연결되어 정보를 교환합니다. 이는 연결된 애플리케이션에 데이터 접근과 통찰력을 제공하지만, 자연스럽게 확장성을 제한하여 제조업의 디지털 전환을 늦춥니다. 인더스트리 4.0 프레임워크가 이제 조직의 최우선 과제가 되었음에도(리더의 92%가 스마트 제조 이니셔티브가 경쟁력 유지에 필수적이라고 응답), 포인트 투 포인트 모델은 따라잡을 수 없습니다.

기존 제조 데이터 아키텍처의 기타 문제점:

• 시스템 간 긴밀한 결합

• 새 애플리케이션 추가 비용 높음

• 일관되지 않은 데이터 정의

• 지연 및 신뢰성 문제

• 맞춤형 통합의 유지보수 부담

통합 네임스페이스의 작동 원리

제조업에서 UNS란 무엇인가? 개념은 단순합니다: 데이터에 대한 단일 접근 및 진실 공급원을 만듭니다.

실제로는 네 가지 구성 요소가 필수적입니다:

• 이벤트 기반 아키텍처(EDA): EDA를 사용하면 변경이나 이벤트 발생 시 애플리케이션이 통신합니다. 이는 데이터가 시의적절하고 관련성이 있도록 보장합니다.

• 발행/구독 모델: 발행/구독 모델에서 데이터 생산자는 UNS의 토픽 채널로 데이터를 푸시하고, 데이터 소비자는 원하는 모델을 구독합니다.

• 계층적 토픽 구조: 정보를 중첩 형식으로 구성함으로써 UNS는 사용자가 필요할 때 원하는 데이터에 온디맨드로 접근할 수 있게 합니다.

• 실시간 데이터 스트리밍: 마지막으로 UNS 데이터는 데이터 생산자로부터 실시간으로 스트리밍되어 소비자가 패턴 변화나 추세를 빠르게 파악할 수 있습니다.

그 결과 데이터 생산자와 소비자가 분리됩니다. 예를 들어, 유지보수 팀이 자산 데이터를 공장 관리자나 운영 리더에게 직접 공유하는 대신, 데이터가 UNS에 발행되어 모든 구독자가 업데이트를 수신합니다. 이를 통해 비즈니스 단위는 자신에게 가장 적합한 데이터 조합을 선택할 수 있습니다.

통합 네임스페이스의 핵심 기술

통합 네임스페이스는 데이터 접근성과 정확성을 제공하기 위해 특정 기술도 필요로 합니다. 주요 기술은 다음과 같습니다:

• MQTT 브로커: 메시지 큐잉 텔레메트리 트랜스포트(MQTT) 브로커는 발행/구독 모델의 기반을 형성합니다.

• 에지 게이트웨이: 에지 게이트웨이는 제조 네트워크의 에지에서 데이터를 저장하고 처리하여 클라우드가 아닌 곳에서 전체 지연 시간을 줄입니다.

• OPC UA 통합: 개방형 플랫폼 통신 통합 아키텍처(OPC UA)는 기계 간 통신을 가능하게 하는 안전하고 개방된 프로토콜입니다.

• 클라우드 및 온프레미스 하이브리드 아키텍처: 클라우드 아키텍처는 대규모 데이터 저장과 심층 분석을 지원하고, 온프레미스 솔루션은 발행된 이벤트에 대한 빠른 대응을 가능하게 합니다.

• API 및 마이크로서비스: 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)와 마이크로서비스는 레거시 및 최신 애플리케이션을 연결하여 시스템 간 데이터 교환 방식을 표준화합니다.

통합 네임스페이스에 저장되는 데이터

제조업체는 UNS에 상주할 데이터 유형을 완전히 통제할 수 있습니다. 따라서 생산, 품질, 출력, 고객 요구에 따라 기업마다 데이터 조합이 다릅니다.

제조업의 표준화된 특성을 고려할 때, 몇 가지 공통 데이터 소스가 있습니다. 첫째는 기계 상태와 센서 데이터입니다. 이 정보를 통해 운영자와 기술자는 현재 운영을 추적하고 잠재적 문제를 발견할 수 있습니다. 유지보수 이벤트와 알람도 포함됩니다. 이 데이터를 통해 팀은 작은 문제가 큰 문제로 커지기 전에 대응할 수 있습니다.

생산 수량과 품질 데이터도 일반적으로 UNS에 발행되며, 공정 변수와 KPI도 포함됩니다. 이를 통해 자산 상태 변화에 대한 예방적, 선제적 대응이 가능해지며, 자산 고장 시에만 시작되는 반응형 유지보수에 의존하지 않게 됩니다.

마지막으로 통합 네임스페이스에는 자산 계층 구조와 메타데이터가 포함되는 경우가 많습니다. 이는 장비와 프로세스가 생산 환경 전반에서 어떻게 상호작용하는지 팀이 볼 수 있게 하여 제조 운영에 컨텍스트를 더해줍니다.

제조업에서 통합 네임스페이스의 이점

통합 네임스페이스 구축은 조직에 여러 이점을 제공합니다:

• 단일 진실 공급원 접근: UNS 데이터를 중앙화하고 표준화함으로써 제조업체는 데이터 신뢰도를 높입니다.

• 실시간 전사 가시성: 자산 및 설비 문제는 언제 어디서나 발생할 수 있습니다. 통합 네임스페이스는 운영에 대한 실시간 가시성을 제공합니다.

• 애플리케이션 배포 가속화: 애플리케이션 배포의 핵심 요소 중 하나는 앱이 환경에 미치는 영향을 이해하는 것입니다. UNS 구현은 가시성을 높여 앱 배포 속도를 개선합니다.

• 통합 복잡성 감소: 여러 제조 시스템 간의 통합은 복잡하고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 특히 애플리케이션이 서로 다른 데이터 형식을 사용하거나 레거시 프레임워크 기반인 경우 더욱 그렇습니다. UNS의 데이터 표준화는 이 복잡성을 줄여줍니다.

• 확장 가능한 디지털 아키텍처: 디지털 전환이 제조업의 최우선 과제가 되면서 확장 가능한 디지털 아키텍처는 필수적입니다. 클라우드 기반 UNS 환경은 확장성을 위한 무대를 마련합니다.

• 스마트 제조를 위한 강력한 기반: 마지막으로 UNS를 사용하면 인공지능(AI)과 머신러닝(ML) 등 스마트 제조 기술의 강력한 기반을 구축할 수 있습니다. 둘 다 완전하고 일관된 데이터 소스에 대한 접근을 필요로 합니다.

통합 네임스페이스와 예측 유지보수

반응형 유지보수는 수리 팀을 불리한 위치에 놓습니다. 자산과 설비가 고장 난 후에야 작업이 시작되기 때문에 기술자는 답을 찾는 매 분마다 비용이 드는 비계획적 다운타임이 발생하는 상황에서 문제를 찾고, 진단하고, 해결해야 하는 엄청난 압박을 받습니다.

반면 UNS 시스템은 기계 가동 시간과 가용성을 개선하는 예측 유지보수 운영을 가능하게 합니다. 이는 중앙화된 자산 상태 데이터에서 시작합니다. 여러 다른 시스템을 사용해 유지보수 데이터를 찾고 추적하는 대신, 산업 데이터옵스 팀은 관련 UNS 채널을 구독하여 데이터를 자동으로 기기에 푸시받을 수 있습니다.

또한 UNS는 센서와 분석의 통합을 촉진하여 지속적인 모니터링과 이상 징후의 빠른 탐지를 가능하게 하고, 이는 CMMS, MES, 분석 도구 간의 조율을 개선합니다. 마지막으로 UNS 프레임워크는 자동화와 예측 유지보수 분석을 지원하는 폐루프 유지보수 워크플로를 가능하게 합니다.

유지보수 팀에게는 정확하고, 관련성 있으며, 시의적절한 접근 가능한 설비 데이터가 제공됩니다.

통합 네임스페이스 구축을 위한 모범 사례

제조업체가 통합 네임스페이스 아키텍처를 구축하는 데 도움이 되는 5가지 모범 사례:

1. 자산 계층 구조로 시작하기

자산 계층 구조 매핑은 효율적인 데이터 분배와 이벤트 채널을 위한 프레임워크를 만듭니다.

2. 일관된 명명 표준 정의하기

표준화된 명명 규칙은 데이터 소스 중복 또는 누락 위험을 줄입니다. UNS 배포 전에 통합 명명 및 통합 번호 체계를 정의하세요.

3. 점진적으로 구축하기

작은 규모로 시작하면 UNS 최초 배포 시 조정과 적응이 용이합니다. 시스템이 개선되면 기업은 속도를 내며 확장할 수 있습니다.

4. IT와 OT 팀 정렬하기

UNS 아키텍처를 최대한 활용하려면 IT와 OT 팀이 협력해야 합니다. 자산, 유지보수, 센서, 리포트 데이터를 운영화하는 데 둘 다 필요합니다.

5. 확장성과 보안을 고려한 설계

앞서 언급했듯 UNS 확장성은 필수적입니다. 마찬가지로 보안도 중요합니다. 시스템은 잠재적 위협 탐지, 핵심 데이터 암호화, 사용자 접근 권한 관리를 위해 설계되어야 합니다.

통합 네임스페이스가 전략적 자산인 이유

UNS는 즉각적인 이점과 장기적 이점을 모두 제공합니다. 단기적으로 통합 네임스페이스는 신뢰성, 가동 시간, 운영 효율성을 개선하는 핵심 디지털 백본을 만드는 데 도움이 됩니다. 산업 IoT 트렌드와 제조 4.0 도입이 가속화됨에 따라 UNS는 AI 기반 및 라이트아웃 제조, 기업 디지털 트윈 개발, 미래 지향적 산업 데이터 아키텍처의 무대를 마련합니다.

UNS 통합은 연결된 제조 데이터의 기반을 만듭니다. 하지만 결과를 극대화하려면 그 데이터가 어떻게 사용되는지에도 집중해야 합니다. ATS는 제조업체가 UNS 시스템의 표준화된 데이터를 활용하여 기계 가동 시간과 가용성을 개선하는 유지보수 및 신뢰성 관행과 전략을 수립하도록 지원합니다.

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