Wienerberger 자회사, Pipelife에서는 다양한 파이프 시스템 전문 기업이다. © Pipelife, Uwe Strasser

 

 

 

 

경쟁이 치열한 전 세계의 제조산업에서는 단 1분, 원자재 1그램, 에너지 1킬로와트 시일지라도 매우 중요하다. Wienerberger Group은 지난 수십년 간 이러한 부분에서 경쟁력을 갖추기 위해 노력해왔다. 세계 1위의 벽돌 생산 기업이자, 전 세계를 선도하는 혁신적 건자재 및 인프라 솔루션 공급기업인 Wienerberger Group은 이러한 목표 달성을 위해 TwinCAT 및 “Data Agent 지원”을 활용하게 되었다. 이 기업에서는 종합적 디지털화 사업의 일환으로 매일 수백만 건의 측정 데이터를 클라우드로 전송하고 있으며, 이를 통해 기업 운영과 관련된 인사이트를 확보하고자 분석을 진행하고 있다. 이는 맞춤형 최적화의 기초를 이루는 조치라고 할 수 있다.

 

 

 

 

클라우드 기반의 정보 포털을 통해 전 세계 29개 국가, 197개의 Wienerberger 생산 시설에서 발생하는 생산 데이터를 일목요연하게 살펴볼 수 있다. © TietoEVRY

 

 

Wienerberger Group의 전문성은 에너지 효율성을 고려한 빌딩, 안전한 하수도 시스템, 매력적인 공적 공간 등 우리 생활 전반에서 찾아볼 수 있다. Vienna 지역 소재의 이 기업은 지난 1819년부터 벽돌과 배관 시스템, 보도블럭 등을 판매해 왔으며, 지난 200년 동안 쌓아온 놀라운 업적들을 바탕으로 더 나은 미래를 만들기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 29개 국가에 총 197개의 생산 시설을 보유하고 있는 Wienerberger Group은 전 세계를 선도하는 건자재 및 인프라 솔루션 공급업체이다. 전 세계적인 치열한 경쟁 속에서, 현재와 같은 선도적 입지를 확고히 하기 위해 종합적인 디지털화 사업에 착수했다. 디지털화 사업에 따라 한 편에서는 수위 및 강수량에 대한 데이터를 모을 수 있는 플라스틱 배관 등의 스마트 제품을 생산하며, 새로운 디지털 비즈니스 모델의 개발을 진행한다. 또한, 전사 생산 시설에 대한 투명성을 높이기 위해 모든 노력을 기울이고 있다.

 

 

 

TwinCAT IoT Data Agent 설정. © Beckhoff

 

 

디지털 트윈에서 운영 혁신(operational excellence)까지

 

Wienerberger 자회사 Pipelife의 제조 혁신 담당 관리자, Roy Sibbald는 다음과 같이 설명했다. “Pipelife의 비전은 모든 생산라인의 디지털 트윈을 개발하는 것입니다. 이를 통해, 프로세스, 기획, 품질 데이터뿐만 아니라 시스템 운영 관리자의 구체적인 교육자료 등 다양한 정보까지 저장 가능하게 하는 것입니다” 궁극적으로, Roy Sibbald는 생산 전 과정에 걸쳐 일어나는 모든 일을 파악하여, 생산 시간이 정말 생산적으로 사용되고 있는 지까지 파악하는 것을 목표로 하고 있다. “생산적으로 사용되지 않는 시간은 비효율적인 시간입니다. 이는 원자재에 있어서도 마찬가지입니다. 우리는 항상 스스로 이러한 질문을 합니다. 과연 우리의 자재가 판매 가치가 있는 제품으로 잘 전환되었는가? 그렇지 않다면, 우리의 자재가 어떻게 사용된 것인지 파악하고 있는가?” 생산 환경의 디지털화 발전에 있어 큰 공헌을 했던 Wienerberger의 IT 전략 및 혁신, 프로젝트 담당 본부장 Manfred Heger는 다음과 같이 설명했다.” 이러한 질문에 대한 해답을 가지고 있다면, 그것은 상당한 가치를 가진 것과 동일합니다”

Pipelife의 Wiener Neudorf 사업장 내 사출 라인 21번과 26번을 검증 테스트 라인으로 선정하여 솔루션 테스트를 진행했다. 해당 솔루션은 Beckhoff와 BSP(Beckhoff Solution Provider)인 TietoEVRY, HEAP Engineering GmbH가 공동으로 개발한 것이었다. 이 라인에서는 특수 품질 요구조건이 적용되는 플라스틱 파이프가 생산되고 있다. TietoEVRY의 선임 비즈니스 컨설턴트, Andreas Roither-Voigt는 다음과 같이 설명한다. “여기서는 벽면 두께, 난형도(ovality), 이심률(eccentricity), 미터 당 킬로그램, 절단 펄스 등 방대한 양의 데이터가 수집될 수 있습니다” 이러한 생산 프로세스에서는 파이프가 치수에 맞게 정확하게 절단되었는지, 그 치수에 1mm의 오차도 없이 정확한지, 시간이 얼마나 소요되었는지 등을 확인해야 한다. 이러한 측정 작업이 가능한 것은 바로 Beckhoff가 공급하는 EtherCAT 터미널 EL1512 및 EL5151 덕분이다. 제어 엔지니어는 다음과 같이 설명했다. “하나의 I/O 터미널로 엔코더와 직접적인 연결이 가능하며, 동시에 전류 카운터 계측 값을 실시간으로 전송해 TwinCAT상에서 파이프의 길이를 계산할 수 있습니다. 이 모든 과정이 엣지 게이트웨이 상에서 실행됩니다”

 

 

초소형 C6030 산업용 PC(좌)는 Beckhoff PS 시리즈 전원 공급 장치(우)를 통해 전원이 공급된다. 이는 엣지 게이트웨이로서 핵심적인 기능을 수행한다. © Beckhoff

 

 

엣지 디바이스로 활용되는 산업용 PC

 

한편, 다양한 Wienerberger Group 플랜트로부터 발생하는 수백만 건의 데이터가 매일 클라우드에 저장되어 분석 목적으로 활용되고 있다. Wienerberger Group에서는 전송된 신호를 명확하게 할당하기 위하여 알기 쉬운 플랜트, 라인, 설비 형식 코드를 사용하고 있다. TietoEVRY의 IoT 및 데이터 컨설턴트, Manuel Hausjell은 다음과 같이 설명한다. “우리는 ‘관련된 모든 데이터를 항상 온라인으로 살펴볼 수 있도록 하는 기술’을 실현 가능케 하는 ‘단일 진실 공급원’(Single Source of Truth)을 만들기 위해 힘을 모았습니다. 이러한 기술의 도입 목적 중 특히 중요한 것은 궁극적으로 모든 사용자가 적절한 정보를 제공 받을 수 있도록 보장하는 것입니다. 해당 데이터에는 데이터 사이언티스트가 머신러닝 모델에 투입하기 위해 로우데이터를 사용하는지, 데이터를 취합하여 기업의 다양한 보고서 작성 툴 용도의 자료로 활용하는지의 여부와는 상관없이 어떠한 누락과 오류도 없어야 합니다”

이에 따라, 개별 설비가 IoT 네트워크에 통합되는 방식 역시 프로젝트 관리자에 의해 표준화 및 명시된다. Beckhoff에서 선보인 초소형 산업용 PC, C6030은 클라우드 내 Azure IoT 허브를 위한 게이트 키퍼로서 핵심적인 역할을 담당한다. 콤팩트한 디자인에 코어 당 3.6 GHz의 강력한 성능을 지닌, 멀티코어 프로세서가 탑재된 디바이스는 최적의 엣지 디바이스라고 할 수 있다. HEAP Engineering의 대표, Lukas Pechhacker는 다음과 같이 설명한다. “본 장비는 PC 기반 제어 기술의 이점을 살린 디바이스로서, 제어 디바이스를 필요에 따라 확장하는 것은 물론, 현장에서 데이터의 전처리가 가능하도록 충분한 여유를 갖추고 있습니다. 예를 들어, 권취기의 경우 샘플링 간격이 밀리초 단위로 구성되어 있습니다. 이 엣지 디바이스를 활용하면 분당 회전수의 분석이 가능하고, 클라우드로 전송되는 정보의 흐름을 감시할 수가 있습니다”

TwinCAT 3 IoT Data Agent가 탑재된 C6030은 일반적으로 다수의 “인터프리터(interpreter)” 기능을 할 수 있다. 한 편에서는 TwinCAT ADS 및 OPC UA를 사용하여 제조사와 연식이 서로 다른 설비 간의 통신 연결을 확보하며, 다른 한 편에서는 클라우드로 이어지는 게이트웨이의 역할을 수행한다. Lukas Pechhacker 대표는 다음과 같이 설명했다. “우리는 전 세계 29개국 총 197개의 생산 시설을 보유하고 있습니다. 때문에 설비 환경이 극도로 다변화되어 있으며, 다양한 프로토콜이 이용되고 있어 이를 공통적으로 관리할 수 있는 방안이 절대적으로 필요합니다. 이를 구현하기 위해 EtherCAT 터미널인 EL6001을 시리얼 RS232 인터페이스로 사용해야 하는 경우도 있으며, 또 다른 경우엔 OPC UA를 통해 작동하는 경우도 있습니다”

 

 

전 세계 29개 국가, 총 197개의 생산 시설로 인해 설비 환경이 극도로 다변화되어 있으며 사용되는 프로토콜도 천차만별이다. 때문에 이를 공통적으로 관리할 수 있는 방안이 반드시 필요하다. © Beckhoff

 

 

완벽한 팀워크

 

Beckhoff Solution Provider인 HEAP Engineering과 TietoEVRY은 PC 및 EtherCAT 기반 제어 기술이 지니는 가능성을 최대한 활용할 수 있는 방법을 완벽히 파악하고 있다. Manfred Heger는 이러한 부분이 매우 긍정적이라며, 다음과 같이 말했다. “TietoEVRY의 프로젝트 팀원 모두는 다른 직원들의 작업 내용을 확실하게 파악하고, 모든 업무에 있어서의 항상 전체 상황을 파악하고 있다는 사실에 대해 신뢰할 수 있습니다” 코로나로 인한 출장 제한으로 스웨덴에 위치한 플랜트와 네덜란드에 위치한 생산 시설이 원격으로 연결된 경우도 있었다. TietoEVRY의 Manuel Hausjell은 완벽한 팀워크에 대해 다음과 같이 설명했다. “로컬 전기 기술자에게 기존의 인프라와 관련된 필수적인 세부 정보를 제공했습니다. 필요한 부품을 Beckhoff로부터 발주하고, HEAP Engineering이 사전 설정 작업을 진행해 현장에서는 단순 플러그 앤 플레이 방식으로 구동할 수 있었습니다. 그다음, HEAP Engineering에서 보안 원격 연결을 통한 최종 설정 작업을 진행하였으며, 클라우드 내에서 적절한 작업을 진행하거나, 데이터 품질 관리 업무를 수행했습니다”

디지털화는 지속적으로 진행되는 과정이라는 점을 강조하며, Roy Sibbald는 다음과 같이 말했다. “플랜트 운영 개선 방식에 대해 끊임없이 새로운 아이디어가 제시되고 있으며, 각 시설 간의 벤치마킹 실시, 품질 개선 도모, 예측형 유지보수 지원 등, 적은 자원을 투입해 더 큰 효과를 거두기 위한 방법을 지속적으로 연구하고 있습니다” 제조 혁신 담당 관리자인 그는 다음과 같이 결론을 내렸다. “시스템을 최대한 간소화하기 위해서 비교 데이터가 반드시 필요합니다. Pipelife의 시스템의 강점 중 하나는 확대 및 확장성이 높다는 점입니다” 뿐만 아니라, 오늘날에는 변압기를 생산 시설 내에 직접 설치하는 비중이 높아지고 있다. 앞서 말했듯이, 단 1분, 원자재 1그램, 에너지 1킬로와트 시까지도 매우 중요하기 때문이다. 이 프로젝트는 단순히 에너지 및 원자재 소비량에 관련 문제들뿐만 아니라, 이산화탄소 배출량 줄이기와 같은 지속가능성을 위한 목표 실현에도 크게 기여할 수 있다. 또한, 뒤이어 시행된 QR 코드 인식 기능 도입으로 기존에 설치된 솔루션의 적응성 역시 검증되었다고 할 수 있다. Beckhoff의 Vienna 영업 사무소 책임자, Balazs Bezeczky는 다음과 같이 말했다. “비전 소프트웨어 라이선스를 IPC에서 활성화 시키고, 이더넷을 통해 카메라를 연결시키면 TwinCAT Vision을 통해 엣지 게이트웨이를 확장할 수 있으며, 실시간으로 이미지 프로세싱이 가능해집니다. 판독된 QR 코드는 TwinCAT IoT Data Agent를 통해 클라우드로 전송되며, MES 및 ERP 시스템에서도 사용할 수 있도록 데이터도 제공됩니다”

 

 

 

링크:

www.wienerberger.com

www.pipelife.com

www.heap-engineering.at

www.tietoevry.com/at

www.beckhoff.com/twincat-iot