사물인터넷(Internet of Things) 유행의 일부로서 인터넷에 연결된 수십억 개의 기계, 자동화 제어기, 기타 사물들(Things)의 숫자를 들어봤다면, 거의 모든 제조공장이 현재 진행 중인 사물인터넷 프로젝트를 진행 중이라고 볼 수 있다. 결국 제조업은 물건을 만드는 것에 관련된 모든 것이며, 재료를 운반하는 것도 포함된다.
그러나 분석자들과 기술 공급자들은, 특히 공장에서 사물인터넷은 여전히 초기 단계에 머물러 있다는 사실에 의견을 함께하고 있다. 공장 현장의 네트워크의 보안 문제와 어떻게 사물인터넷을 실제로 사용할 것인지에 대한 미흡한 이해가 사물인터넷의 폭넓은 도입의 장애물이 되고 있다.
사물인터넷의 정의는 다양하지만, 결국 센서, 스마트 장비, 프로그래밍 가능한 논리 제어기(PLC), 인터넷을 통한 RFID 데이터를 묶어서 다른 시스템이나 분석 소프트웨어가 이 데이터를 감지하거나 이에 응답하도록 하는 것과 관련돼 있다. 사물인터넷이 보여주는 가장 큰 약속은 현실 세계에서 조건, 이벤트, 자재 이동을 실시간으로 이해하게끔 해 준다는 것이다. 시장조사기관 가트너에 따르면, 2020년에 이르면 260억 ‘사물’이 사물인터넷에 존재할 것이다. 잠재적인 활용법에는 사물인터넷에 연결된 스마트 차량, 스마트 항공기 엔진, 스마트 냉장고 등의 부품 상태가 나빠질 때 통신하는 것을 들 수 있다. 스마트 냉장고는 괜찮은 생각으로 보인다. 하지만 사물인터넷이 공장에서 어떤 역할을 할 수 있겠는가? 더 나은 재료 추적과 장비 가동시간 등을 거론하는 여러 시나리오가 존재한다. 사물인터넷의 전망은 MHI가 ‘미국 자재 관리 및 물류 로드맵’ 보고서에서 10개 거대 트렌드 중 하나로, ‘유비쿼터스 센서와 사물인터넷’이라는 이름으로 확실시됐다.
클렘슨 대학(Clemson University)의 산업 엔지니어링 학부 교수이자 이 로드맵의 공저자인 빌 페럴(Bill Ferrel)은 사물인터넷이 주는 약속된 미래에 대해 “만약 사물인터넷이 사물이 인터넷을 통해 통신하고 제어될 수 있다는 것을 의미한다면, 제조업 변혁의 잠재력을 확보했다는 뜻으로 이해할 수 있다. 창고의 보관상자들이 스스로 보충이 필요하다고 알리고, 재료가 입고되도록 시작하는 일을 자동으로 처리하게 되면, 더 고급 애플리케이션으로 활용할 수 있는 단계에 진입하게 된다.”고 말했다.
사물인터넷에서 등장하는 몇가지 방법들은 장비 최적화와 에너지 효율성, 안전, 자재 추적과 민첩한 제조, 제품 생명주기 추적성과 같은 제조업 공정을 도울 수 있다. ARC 자문 그룹의 해리 포브스(Harry Forbes)는 잠재적 사용처가 존재하지만, 사물인터넷이 바코드 스캐닝과 같은 검증된 기술을 대체하거나 모든 기계들이 클라우드로 데이터를 전송하리라고는 예상하지 않는다. 그는 “우리는 사물인터넷이 가치는 높지만 구현하기 더 어려운 애플리케이션에서부터 시작해서 상대적으로 가치가 낮지만 비용이 하락해서 구현하기 쉬운 영역에 이르기까지 계속해서 성장할 것이라고 생각한다. 주로 원격 감시와 장비 관리와 관련된 분야에서 즉시 응용이 가능하다.”고 설명했다. 1. 장비 최적화 장비를 사물인터넷에 연결함으로써, 상표부착생산자(OEM)나 딜러들은 실질적인 노후화에 기초한 데이터 흐름을 이용해서 예방적 관리 일정을 조정하고 더 나은 가동시간 최적화를 수행할 수 있다. 포브스는 “이것들은 최종 사용자들에게 가치있는 영역이기 때문에 OEM에게 기회가 될 것”이라고 말했다.
사물인터넷에 노력하고 있는 유명 업체의 하나인 GE는 사물인터넷 기능을 항공기 엔진의 연료 사용 최적화를 비롯한 자사의 여러 제품에 이용하고 있다. 밥 게이츠(Bob Gates) GE 지능형 플랫폼 제조 마켓 디렉터는 “자재 관리 장비의 공급자와 사용자들도 비슷하게 사물인터넷을 높은 가용성과 효율성을 위해 이용하고 있다.”고 말했다. 게이츠는 사물인터넷이 적용된 자재 관리 장비들이 잠재적으로 가동 시간에서 유리하기 때문에, 곧 등장할 것이라고 보고 있다. 사물인터넷은 또한 OEM이나 딜러가 손쉽게 서비스를 할 수 있게 한다. 그는 “사물인터넷을 이용하면 장비 공급자는 최종 사용자의 조직에 더 손쉽게 자리잡아서 훨씬 나은 유지보수 프로그램일 뿐만 아니라 비용 효율도 굉장히 높다. 그저 자산을 이용만 하면 되고, 더이상 고장 문제를 걱정하지 않아도 된다고 말할 수 있다.”고 설명했다.
이미, 일부 자재 관리 장비 공급자들은 원격 감시와 진단에 사용하고 있다. 디매틱(Dematic)의 소프트웨어 협력과 클라우드 서비스 매니저인 맷 인바디(Matt Inbody)는 자사의 제어기는 경고 감시 서비스(Alert Monitoring Service)에 원격으로 통신할 수 있다고 말했다. AMS는 디매틱 기술자들에게 어떠한 오류든 알려주며, 이 기술자들이 보안 접속을 통해 해당 기계에 접근해서 고객의 문제를 해결해 줄 수 있다. 현재 AMS는 기계 데이터를 직접적으로 클라우드 기반 분석 소프트웨어로 입력하고 있지는 않지만, 디매틱이 AMS의 구성요소들을 클라우드 기반 관리 소프트웨어에 통합하는 작업을 진행 중이다.
그러나, 기업측 IT의 보안 정책이 공장의 네트워크가 클라우드 기반 원격 접속을 불허하는 경우가 있을 수 있다. 인텔리그레이티드(Intelligrated)의 팰릿화와 로보틱스 시스템 제품 매니저인 얼 월랩(Earl Wohlrab)은 “현재 우리는 웹 기반 감시와 같은 작업을 수행할 수 있는 능력이 있지만, 일반적으로 고객사 측의 IT 전문가들은 여러 이유, 특히 보안상 이유로 자신들의 방화벽을 거쳐 접근하는 것을 원치 않는다.”고 설명했다.
완전한 사물인터넷 지형에서는, 기업과 기계 사이의 연결성은 클라우드 기반으로, 연속에 가까운 데이터가 분석 도구, 이력 소프트웨어, 혹은 기타 그 데이터를 처리할 수 있는 시스템으로 입력된다. 그러나 만약 원격 장비 감시가 목적인데 기업 IT는 방화벽을 통과하도록 허용하지 않는 경우, 사물인터넷을 빼고도 목적을 달성할 수 있는 대안도 존재한다. B&B 일렉트로닉스(Electronics)의 M2M 시스템 개발 엔지니어링 매니저 빌 콘리(Bill Conley)에 따르면, 이런 접근법은 무선 셀룰러 라우터와 모바일 네트워크를 이용해서 PLC나 장비에 연결해서 기기를 감시하는 것이다.
리프트 트럭과 같은 일부 장비의 경우, 사용자들은 무선 네트워크, 실시간 위치추적, 클라우드 기반 도구를 이용한 측정과 이력을 이용해 장비를 최적화하는 방법에 더 적극적이다. 레이먼드(Raymond)의 아이웨어하우스(iWarehouse)는 리프트 트럭 장비관리 솔루션으로서, 생산성을 향상하기 위해 무선으로 리프트 트럭 데이터를 수집하고 분석한다. 이 솔루션은 무선으로 차량 내 컴퓨터에서 데이터를 수집하고, 최종 사용자가 열람할 수 있는 정보를 생성하며, 레이먼드나 딜러측의 사람들이 설계나 서비스를 향상시키기 위해 그 데이터를 이용할 수 있도록 하고 있다. 2. 사일로 효과 제거와 안전 아이웨어하우스(iWarehouse) 사용자들에게 있어서, 리프트 트럭이 정확히 어떻게 이용되고 있는지를 추적하는 능력은, 어떤 트럭이 충분히 활용되고 있는지를 파악하게 함으로써 트럭 편대의 ‘정확한 규모’를 정하는 것을 돕는다고 레이먼드의 아이웨어하우스 게이트웨이(Gateway)의 제품 매니저인 존 로젠버거(John Rosenberger)는 말한다. 트럭에 어떤 작업자가 탑승했는지, 트럭의 운행 패턴은 어떤지를 아는 이 시스템의 능력은 또한 인력 관리 시스템과 통합할 수 있다.
아이웨어하우스의 또 다른 사례 중 하나는, 충돌을 추적하는 것으로, 장소, 시간, 리프트 트럭 작업자에 대한 정보를 포함한다. 아이웨어하우스를 사용하는 한 회사에서, 충돌 데이터는 운영 데이터와 비교하고 있다. 최근 벌어진 일련의 충돌은 도크에서 부적절하게 짐을 내리는 것과 연관될 수 있다는 점을 밝혀냈다. 집결지를 도크에서 몇m 더 가까운 곳으로 이동함으로써 이러한 충돌이 사라졌다.
레이먼드는 또한 이들 시스템의 정보로 부품 고장, 보증, 설계 향상과 같은 트렌드를 파악하고 있다. 예컨대, 어떤 트럭이 냉장 저장지역에서 운영되면 부품이 더 자주 고장날 수 있다는 점을 온도 센서를 통해 수집된 정보를 분석해서 보여줬다. 로젠버거는 “따라서 어떤 부품이 특정 조건에서 노후화되고 있다면, 재설계시에 이러한 점을 고려해서 넣게 된다.”고 말했다.
사물인터넷에서 센서와 스마트 기기의 데이터를 공유함으로써 얻는 많은 이점들은 좁고 폐쇄적인 기능의 경계를 넘어선다. 센서들은 종종 이용되지 않는 매개변수를 갖고 있는데, 이것들은 클라우드를 거쳐 다른 시스템으로 입력될 수 있다. 다양한 자재 관리 공급자들이 SICK 센서를 유도나 충돌 회피 등의 이유로 자동 유도 차량(Automatic Guided Vehicles, AGV)나 리프트 트럭 운전자에게 장애물 경고를 위한 백업 센서로 사용한다. 일반적으로, OEM들은 제한된 목적으로 센서를 사용하지만, 이 센서들은 더 많은 매개변수를 이용하거나 다른 시스템으로 매개변수를 입력해서 다양한 활용이 가능하다.
예컨대, 백업 센서의 이력은 충돌과 안전 기록에 통합돼 안전문제의 트렌드를 정확히 집어내도록 이용할 수 있다. 또는, 바코드를 판독하는 영상 센서의 경우, ‘CS’ 값이라 불리는 품질 매개변수값이 떨어지기 시작하면 상류 프린터로 그 값을 보낼 수 있다. 따라서, 사물인터넷에서 얻는 장점의 일부는 센서 데이터가 좁은 용도 이외에도 다양하게 활용할 수 있다는 것이다. 스테이시 켈리(Stacey Kelly) SICK 세일즈 및 마케팅 디렉터는 “센서들은 주로 기계 내적 목적으로 이용되고 있다. 우리는 여전히 센서에서 얻어지는 데이터의 극히 일부만을 이용하고 있다.”고 강조했다.
시스코 시스템(Cisco Systems)의 산업 개발 선임 매니저인 더글러스 벨린(Douglas Bellin) 또한 사물인터넷은 자기 분야에만 갇힌 사고(사일로 효과)를 깨야 가능하다고 동의한다. 그는 “앞으로 우리가 볼 가장 큰 이점은 일반적으로 함께 다뤄지지 않았고, 서로 참조할 필요가 없다고 여기던 정보들이다. 역사적으로 정보는 한 사일로에 저장됐고, 밖으로 나가기 아주 어려웠다. 이제 우리는 이들 기계들을 연결하고, 데이터를 추출하고, 저장하고, 문제가 발생하는지 알아보기 위해 분석할 수 있게 됐다.”고 말했다.
시스코는 한 식품 제조업체와 함께 제어 시스템, 흐름 시스템, 날씨 시스템, 디지털 미디어 신호(signage), RFID 데이터에서 수집된 데이터를 통합해서 작업자 안전과 생산성을 확보하는 프로젝트를 진행중이다. 이 프로젝트에서 이 회사는 세척과 기타 공정을 위해 파이프 시스템에 암모니아를 사용하고 있다. 흐름 분석 기기는 파이프에서 암모니아가 유출되는 것을 감지하며, 유출시에 경고한다. 건물 밖에서 날씨 감시 장비는 풍향, 온도, 기타 데이터를 추적하며, 동시에 디지털 미디어 신호 시스템은 측정값과 메시지를 작업자에게 전달한다. 작업자들은 RFID 배지를 착용해서 자신들의 위치를 추적한다. 회사는 이 모든 데이터를 종합해서 안전과 작업자 생산성 향상을 동시에 도모할 수 있다. 3. 재공품(WIP)과 민첩성 사물인터넷이 제시하는 미래상에는 손을 덜 쓰고 상품과 진행중인 작업을 추적하게 되는 것도 있다. RFID 태그와 판독기는 자재 위치를 알려주거나 상호 커뮤니케이션을 가능하게 하는 역할을 할 수 있다.
조립공정 중인 차량을 추적하기 위해 능동형 RFID가 부착되는 자동차 산업에서, 다음 단계는 아마도 RFID 기술을 조립 기계에 적용해서 작업 공정의 속도를 높이는 것이 될 것이다. 예컨대, RFID가 적용된 토크 렌치는 앞에 놓인 하위 부품을 ‘감지’할 수 있으며, 즉시 그 작업에 맞도록 눈금을 정렬하고 클라우드 연결을 통해 적절한 작업 명령을 전달할 것이다. 아데바요 오닉밴조(Adebayo Onigbanjo) 지브라 테크놀로지(Zebra Technologies) 제품 마케팅 선임 매니저는 “우리는 사물인터넷에서 RFID를 중요한 도구로 본다.”고 강조했다.
지브라는 기기들을 클라우드에 연결하고 관리하는 ‘자타(Zatar)’라는 사물인터넷 플랫폼을 개발했다. 제조업체는 이 플랫폼을 적절한 백엔드 시스템이나 분석법과 연결함으로써 조립 공정에서 부품들의 체류시간이나 집결위치와 같은 요소에 가시성을 확보할 수 있게 된다. 그는 “이 방안은 고립돼 있던 기존 시스템들을 서로 연결함으로써 우리의 공정을 더 스마트하게 만들고 더 빠르게 정보를 얻을 수 있는지를 알아보는 것으로, 클라우드를 이용한다.”고 말했다.
오닉밴조에 따르면, 자타(Zatar)의 일부 초기 이용 사례 중 하나를 보면, 라벨 프린터를 갖추기를 원치 않는 제조업체에게 클라우드 프린팅을 통해 프린터를 제공하는 경우가 있었다. 4. 손이 필요없는 추적성 사물인터넷과 RFID 리더와 기타 데이터 출처와의 잠재적인 연결에서, 최종사용자 조직은 상품의 이동, 상품에 쓰이는 부품의 수명주기, 그 외 RFID로 기록되는 데이터와 관련된 귀중한 통찰을 얻을 수 있다. 이 데이터의 잠재적 사용처의 하나는 제품의 수명 동안 부속품 수준의 부품 추적성을 제공함으로써 OEM에서 정확한 제품과 서비스 이력을 파악하게끔 하는 것이다. 항공기 산업에서는 RFID를 부품에 사용함으로써 이미 이러한 방향으로 이동하고 있다. 추가적으로, RFID를 이용하면 노동력을 들이지 않고서도 데이터를 자동적으로 수집할 수 있다. 오닉밴조는 “이 발상은 데이터 수집을 자동화해 시스템에 더 많은 정보를 제공하는 것”이라고 말했다.
시스코의 벨린 역시 더 나은 부품 추적성이 사물인터넷의 일부가 될 것이라는 점에 동의한다. 시스코는 RFID 태그를 기판 조립에서 사용하고 있다. 이 회사는 또한 더욱 실시간적인 정보를 제공할 조립 로봇을 사용하는 제조업체와 협력해서 작업 중이다. 그는 “이렇게 되면 평균값이 아니라 실제 값을 추적할 수 있게 되기 때문에, 우리는 특정한 시점에 문제를 발견할 경우 조립을 멈출 수 있게 될 것이다.”라고 말했다.
사물인터넷에는 여러 가능성이 있으며, 이 개념의 지지자들에게서도 더 많은 사례가 검증돼야 한다는 점에는 이견이 없다. 벨린은 “이것들을 한데 모으는 일은 우리가 이제 막 이해하기 시작한 서비스와 기능들을 추가하는 것”이라고 결론지었다.
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