Brownfield Connectivity Service(브라운필ㄷ커넥티비티서비스)라는 솔루션은 신규로 짓는 그린필드 공장이 아닌, 현재 구축되어 있는 공장에 대한 솔루션, 즉 커넥티비티 관련 솔루션이다.

과거 마인드스피어(MindSphere) 등 클라우드 서비스에 대해 어프로치했을 때 다소 어긋난 부분이 있었다. 실제 고객의 필드레벨에 가보면 팩토리 레벨, 즉 샵플로어 레벨의 커넥티비티 장비들이 거의 없었기 때문에, 클라우드 서비스에 대해서 많은 어려움이 있었다. 실제로 신규공장이나 신규 컨트롤러 같은 부분에서는 마인드스피어나 지멘스 클라우드 서비스에 대해서 어프로치할 수 있었지만, 대부분의 공장들이 그 솔루션을 받아들일 수 없는 인터페이스로 구축이 되어 있었다. 그래서 지멘스는 3년 전부터 이에 대한 고민을 하기 시작했고, 지멘스 컨트롤러말고도 외부의 다른 통신을 쓰는 컨트롤러들, 일반 TCP/IP 통신 말고도 외부의 다른 통신을 쓰는 컨트롤러들, OPC UA 통신을 쓰지 않더라도 다른 BUS 통신을 쓰는 타사의 컨트롤러들까지 다 아울러서 커넥티비티를 확보할 수 있는 브라운필드 커넥티비티 솔루션을 내놓았다.

커넥티비티가 확보된 상태에서 데이터를 올릴 수 있는데, 기존에는 이 부분에 대한 준비가 안 되어있었다. 연결성의 이슈는 대단히 중요하다.

 

 

 

 

<그림1> 기존 OT-IT Connection

 

 

기존의 OT-IT 커넥션을 보면, OT 단과 IT 단이 커넥션이 안 됐다. 일반적인 레거시한 컨트롤러들은 자기만의 통신방식을 사용하고, 데이터를 상위 단에 올린다는 생각조차 하지 않았기 때문에 거기에 대한 솔루션이 전무했다. 그런데 스마트 팩토리를 셋업하든 디지털 트윈을 셋업하든, 어떤 특정 클라우드를 셋업하고자 해도 그 인터페이스가 되지 않으면 구현이 되질 않는다. 각 공장 레벨의 특정 서버나 데이터베이스 이런 부분들도 자기들만의 소프트웨어를 썼다. 따라서 충돌이 일어나면 상위 단에 데이터를 올릴 수 있는 기회나 솔루션이 전무한 형편이었다. 그래서 지멘스는 OT와 IT 레벨의 커넥티비티를 브라운필드에도 확보를 해보자 해서 이런 방향으로 어프로치를 하게 된다.

 

 

 

<그림2> Brownfield Connectivity 게이트웨이는 모든 다양한 장비와 연결성을 갖는다. 

 

 

 

 

<그림3> Brownfield Connectivity Gateway

 

 

<그림2>를 보면 우리 클라우드 서비스단과 밑의 브라운필드 커넥티비티 게이트웨이라는 팩토리단과의 사이에 IPC가 있는데, 이 솔루션을 가지고 연결성을 확보하고자 하는 것이다. 과거에는 통신 자체가 각 PLC 모듈이나 CPU에서 해두지 않았기 때문에, 해도 RS232 같은 시리얼 통신이었기 때문에, 스카다 시스템을 구성하기 위한 연결성을 확보해야 됐다. 그때는 하나의 중앙집중식 컴퓨터에 OPC UA같은 클라이언트 서버를 돌리는 하나의 컴퓨터를 두고, 그 컴퓨터가 게이트웨이 역할을 해서 그 모든 데이터를 가져와서 다시 올려주는 방식을 사용했다. 이런 방식에 착안해서 브라운필드 커넥티비티라는 솔루션이 나왔고, 이 솔루션 자체도 지멘스 IPC에 지멘스 브라운필드 커넥티비티 게이트웨이 소프트웨어를 깔아서 그 연결성을 각자 확보를 하게 된다. 굉장히 많은 다양한 장비와 연결성을 확보할 수 있게 되고, 중간에 게이트웨이 서비스를 이용해서 IT 레벨단까지 데이터베이스를 빅데이터로 올릴 수 있게 된다.

<그림3>을 보면 <그림2>와는 다른 부분이 생겼다. 클라우드 레벨, 팩토리 레벨, 필드레벨에서 중간에 브라운필드 커넥티비티 게이트웨이라는 하나의 솔루션을 경유해서, 모든 부분의 커스토머가 가진 서버든 지멘스 클라우드 시스템든, 그 부분까지 데이터 연결성을 확보할 수 있게 된다.

필드레벨에 있는 CNC 머신, 로봇, 각종 장치들은 자기들만의 통신방식을 쓴다. TCP를 쓰는 것도 있고, 모드버스를 쓰는 것도 있고 MT커넥터를 쓰는 것도 있는데, 각자 다른 방식의 프로토콜 통신방식을 하나의 게이트웨이에 취합해서 연결성을 확보해주는 솔루션이 브라운필드 커넥티비티 게이트웨이로, 일종의 소프트웨어 솔루션이으로서, IPC를 지멘스 걸 쓸 수도 있고 다른 걸 쓸 수도 있다.

 

Operational Technology 장비와의 연결, Southbound

 

클라우드와 같은 윗 단계 북쪽의 연결성은 노스본드(Northbound)라고 명명하고, 샵플로어나 밑단 장치레벨의 연결성을 사우스본드(Southbound)로 설명한다.

 

 

 

<그림4> BFC 게이트웨이에서 지원 가능한 사우스본드 컨트롤러 타입과 통신 타입

 

 

BFC(Brownfield Connectivity) 게이트웨이가 사우스본드에서 지원 가능한 컨트롤러 타입과 통신 타입이다. BFC 게이트웨이는 지멘스 CNC인 840D pl 라인이나 840sl, 최신버전인 SINUEMRIK ONE을 비롯해서, OPC UA, MT Connect Agent, Modbus TCP, MQTT, TwinCAT, 그리고 타사 컨트롤러들에 대해서 모든 사우스본드 디바이스 통신을 확보할 수 있다. 일종의 데이터베이스이기 때문에 계속 디벨롭이 되고 있고, 디벨롭 되는 것에 따라서 지원되는 통신방식이나 컨트롤러들은 늘어날 전망이다.

 

 

데이터베이스, 클라우드 연결-Information Technology, Northbound

 

 

<그림5> 데이터베이스, 클라우드에 대한 연결

 

 

 

<그림5>에 보면 데이터베이스와 클라우드 연결도 많은 부분들이 있다. 노스본드에서도 마인드스피어와 다른 솔루션들, MS SQL이라든지 다른 DB들, 그 DB에 액세스할 수 있는 역할을 BFC 게이트웨이에서 진행을 할 수 있게 되고, 그럼으로써 오래된 공장, 즉 지어진 공장에서의 OT레벨의 사우스본드와 IT레벨의 노스본드와의 연결성 즉, 커넥티비티를 확보할 수 있는 것이다. 그린필드는 기본적으로 신형 컨트롤러를 사용할 것이기 때문에 이런 부분에 대한 이슈는 없을 것이지만, 지멘스에는 독일에 암벡과 반노쉬타트 이 두 개의 공장이 있는데, 암벡공장은 그린필드에 차곡차곡 쌓아 올린 공장이라고 하면, 반노쉬타트는 예전부터 모터를 생산하는 공장이었고 각종 오래된 컨트롤러와의 연결을 BFC 솔루션을 이용해서 구현한 것을 볼 수 있다.

엣지컴퓨팅은 하드웨어의 이슈가 아니고, 하드웨어에 들어가는 소프트웨어의 이슈다. 마찬가지로 BFC 게이트웨이도 하나의 소프트웨어이다. BFC 게이트웨이는 하나의 클라우드 서비스처럼 사용자 화면이 관념적으로 잘 나와 있다.

 

 

<그림6> BFC 게이트웨이 사용자 화면

 

 

 

아이콘화 되어 있어서 셋업도 편리하고 어떻게 할지에 대해서 설명하기도 쉽게 되어있다. 기존의 IT 인프라와 통합이 돼서 시스템 상태나 모니터링을 할 수 있는 화면이 있고, 어떤 소스를 가져올 건지, 어떤 통신방식을 쓸 건지, 어떻게 해서 구성을 할 것인지 구성하는 인터페이스가 되어 있다. 그 인터페이스에 따라서 그 데이터가 어떻게 게더링 되는지를 체크할 수 있고, 게이트웨이 구성, 시리얼 데이터를 어떻게 받아들여서 저장을 할 것인지에 대해서 그 리소스를 툴을 보고 셋업할 수 있다.

이 BFC를 왜 써야 되나?

디지털 트윈 솔루션을 쓰든, 클라우드 시스템 솔루션을 쓰든 연결성이 확보돼야 된다. IT가 먼저인지 OT가 먼저인지 묻는다면 가장 좋은 방법은 IT와 OT가 같이 가는 것이다. 신규공장은 이것이 가능하지만, 만약 오래된 공장에 적용을 하려면 가장 먼저 커넥티비티를 확보해야 한다. 왜냐? 커넥티비티가 되지 않는 IT 솔루션은 그냥 IT만의 솔루션이기 때문에, IT와OT의융합 을 가져가고자 하면 오래된 공장에 있어서도 연결성이 확보가 돼야 하기 때문이다. BFC는 거기에 대해서 다양한 장비와 모든 연결성을 확보할 수 있는 솔루션이다. 그 솔루션을 이용해서 지멘스는 빅데이터의 게더링을 하나의 클라우드 시스템에 할 수 있고, 전체 공장에 대한 모니터링을 할 수 있다.

CMVM이라는 지멘스의 가상시운전 툴을 BFC와 연결해서 어떻게 시그널이 왔다 갔다 하고, 어떤 통신을 할 수 있는지에 대해 지멘스 김광해 과장이 데모를 시연했다. 이 데모에서는 기존에 OPC UA 서버에 연결되어진 모든 장비들도 한 번에 묶어서 BFC 게이트웨이에 연결할 수 있다는 것을 보여줬다.

BFC 솔루션은 어떤 필드레벨의 공장에 어프로치했을 때, 마인드스피어나 커넥티비티를 확립하고 싶을 때 생각해볼 수 있는 솔루션이다.