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로크웰, 배터리 시장 확대할 핵심 병기 찾았다! 로크웰 오토메이션, ‘인터배터리 2019’에 참가해 지능형 리니어 모션 및 증강현실 기반의 스마트 운영 제조환경 소개 최교식 기자입력 2019-10-21 10:51:44

로크웰오토메이션이 지난 10월 16일부터 18일까지 COEX에서 개최된 ‘인터배터리 2019(InterBattery 2019)’에 참가해 ‘커넥티드 EV 공장’을 구현하기 위한 최신 솔루션과 구체적 방안을 선보였다.
이번 전시에서는 커넥티드 엔터프라이즈를 비전으로 하는 로크웰의 행보를 보여주는 몇 가지 중요한 솔루션이 소개되면서, 제조 자동화 업계의 관심을 집중시켰다.
IoT 플랫폼 및 증강현실을 이용한 생산현장의 혁신과 리니어 모터를 이용한 지능형 컨베이어시스템, 가상 시뮬레이션을 활용한 디지털 트윈 구현, 컨트롤러에 장착되는 AI 모듈이 그것으로, 이 기술들은 모두 IIoT와 인더스트리 4.0의 트렌드를 보여주는 핵심기술에 해당한다.

 

인터배터리에 참가한 로크웰 오토메이션 부스 전경

 

1. 산업용 IoT 플랫폼 및 분석용 BI 툴/ 증강현실 기반으로 작업자와 엔지니어에게 몰입환경 제공하는 스마트 운영/보전 데모

이 부스에서는 가상의 음료공장 포장라인에서 제조 시스템 및 장비에 문제가 발생 했을 때, 증강현실 및 산업용 IoT 플랫폼을 활용해 작업환경을 혁신하는 데모를 소개했다.


실제 생산라인과 보전사무실 또는 컨트롤 룸, 시스템 제어 판넬이 있는 상황 즉, 생산하는 운영관점, 데이터를 관리하고 통합하는 관점, 그리고 팩터를 받았을 때 현장에 가서 유지보수를 하는 유지 보수 관점을 모두 아우르는 상황을 설정했다.


보통 터치형태의 HMI 패널을 보면서 라인을 운전하는데, 현장에 있는 작업자가 HMI를 통해서 볼 수도 있지만, 40~50미터로 구성되는 음료의 물류현장에 가서 AR 마커로 인식을 하면, 여기에서 나오는 부수적인 추가 정보들과 실제 액션을 해야 되는 참조사항들을 볼 수가 있다. 작업자가 운영을 하다가 보전사무실에 들어오게 되면, 통합 IoT 플랫폼을 통해서 전체 공장환경을 모니터링 할 수 있는 것이다.

 

산업용 IoT 플랫폼 및 분석용 BI 툴/ 증강현실 기반으로 작업자와 엔지니어에게 몰입환경을 제공하는 스마트 운영/보전 데모


두 개의 생산라인이 있고, 각각의 라인마다 생산설비가 쭉 나열이 되어있을 때, 여기에 관련된 추가적인 정보를 보고 싶으면, 탭을 클릭해서, 이 설비가 어느 라인에 위치해 있고 내부 관리책임자가 누구인지의 정보들을 볼 수 있고, 데이터 태그값을 연산해서 설비효율이나 MTTR, MTBF 같은 부수적인 정보들과 생산에 관여되는 퍼포먼스 정보들을 볼 수 있다. 또, 별도의 응용프로그램들을 하나의 IoT 플랫폼 안에 임베딩할 수 있어서 그 응용프로그램들과 기존에 가지고 있었던 기반 프로그램들을 같이 화면 안에서 통합해서 보면서 추가적인 정보들을 볼 수 있다.


생산 현황정보들을 이렇게 볼 수 있고, 필요한 정보를 뽑아내서 분석을 한다. 데이터를 연산했을 때 마그네모션 카트가 4일 후에 고장이 날 거라는 마모수명 예측치를 보여준다. 그러면 예측한 것에서 끝나는 게 아니라, MES를 통해서 작업지시를 내려준다. 파트12번이 문제가 있을 수 있으니까 메인터넌스가 필요해라고 워크오더를 생성을 하면, 밑에 태스크 하나가 만들어지고 태스크를 받은 사람이 현장에 가게 된다. 현장에 가서 시스템 판넬을 열어서 보면 몇 가지 기능을 할 수 있다. 현장에 있는 시스템 판넬을 열어서 부착해놨던 마커를 인식한다. IoT 플랫폼에서 MES를 통한 태스크가 나에게 내려왔기 때문에 나는 액션을 하기 위해 현장에 간 것이다. 상단에 장비의 정보, 오른쪽에 모니터링, 왼쪽 하단에 유지보수 내용으로 되어 있는데, 장비정보를 먼저 보면 밑에 PLC, 드라이브 같은 것들이 있고, 컨트롤러를 누르면 컨트롤러 정보들이 뜬다. 카탈로그나 시리얼 넘버, 공장에서 가지고 있는 재고 수, 이런 것들은 IoT에서 캡처한 정보이기 때문에 AR로 전사해주는 형태다. PLC 세팅 매뉴얼을 누르면 외부 작업자나 혹은 내부의 신입사원들이 어떤 형태로 작업을 해야 하는 지에 대한 매뉴얼을 보여주고, 이걸 동영상을 떠놨다가 하이퍼링크처럼 어떤 작업을 해야 한다는 형태로 화면에 뿌려주게 되는 것이다.


또 모니터링 탭을 누르면 각각의 모듈이 정상상태인지 혹은 인버터나 모터들의 RPM이나 온도가 어떤 형태로 나오는지 실시간성 데이터를 그대로 보는 게 가능하고, 앞서 태스크를 받았기 때문에 유지보수 탭을 누르면, 드라이브 I/O들을 교체해라, 드라이브 전원을 오프해라, 밑에 있는 커버를 오픈해라 하는 형태로 각각의 작업시퀀스를 내려주게 된다.
이처럼 AR로 추가적인 정보를 받아서 운전을 하고, IoT 플랫폼에서 관련 생산정보를 보고, 이슈가 있는 경우에는 MES 워크오더를 내려서 태스크를 주고, 태스크를 받은 사람이 현장에 가서 유지보수 가이드를 받아가면서 표준화된 작업절차를 보면서 유지 보수하는 걸 보여주는 부스다.

 

<현장인터뷰①>

“배터리라인 하드웨어 기구설비의 데이터 활용을 좀 더 극대화할 수 있는 매개수단으로 AR 제안”

로크웰오토메이션 최용훈 차장

 

Q. 이 부스에서는 어떤 메시지를 전달하고 있나?
A. 비즈니스 분석과 향상된 비즈니스 의사 결정을 위한 정보를 제공하는 산업용 IoT 플랫폼 및 분석용 BI 툴과 증강현실 기반의 작업자, 엔지니어의 몰입환경 제공 및 스마트 운영/보전을 보여주는 데모다.


증강현실 기반의 작업자, 엔지니어의 몰입환경 제공 및 스마트 운영/보전 데모에서는 제조시스템 및 장비의 문제발생 시 증강현실 및 산업용 IoT 플랫폼을 활용하는 예시를 보여주고 있다.


증강현실을 활용한 부품교환 애니메이션을 제공하여 작업자 실수를 방지할 수 있으며, 필요 작업절차를 통해 표준작업절차 준수 환경을 제공하고, 장비/설비 도면관리 및 작업절차 가이드를 통해 공정환경을 표준화할 수 있다. 또 원격지의 기술지원을 통한 다운타임을 감소시킬 수 있다는 것을 보여주고 있다.

 

스마트 팩토리를 위한 실시가 제어 및 정보 솔루션

 

산업용 IoT 플랫폼 데이터 분석용 BI(Business Intelligence) 툴 데모에서는 가상의 음료공장 포장라인의 예방정비 및 분석환경을 예시하고 있다. 실시간 트렌드 및 변수 인자 조정을 위한 BI 툴을 제공하며, MagnetMotion을 통해 다품종 대량생산의 라인 구축 중 카트의 마모수명(Wear Life) 툴을 예지분석한다. 마모수명이 현저히 떨어진 설비의 데이터 모델을 통해  고장을 예측하고, MES를 통해 작업자에게 태스크 지시 및 작업절차서와 설비 매뉴얼을 제공한다. 이 모든 과정이 산업용 IoT 플랫폼인 ThingWorx에서 호환 및 통합되어 다운타임을 감소시킨다는 메시지를 전달하고 있다.

 

Q. 배터리 분야에서 로크웰의 경쟁력은?
A. AR이라는 신기술이 전통적인 시장에 들어갈 때는 당연히 많은 장벽이나 거부감이 있다. 로크웰이 잘 하고 있는 건 어태치먼트 전략이다. 어태치먼트 전략을 통해 AR에 대한 거부감을 줄일 수 있다. 배터리 제조 물류설비 안에 마그네모션이 이미 적용이 되어있고, 이걸 좀 더 잘 활용할 수 있는 데이터 활용성 측면에서 AR이 전략 중의 하나가 될 수 있다. 배터리라인에 공급하고 있는 하드웨어 기구설비의 데이터 활용을 좀 더 극대화할 수 있는 매개수단으로 AR을 제안하고 있다.

 

2. 지능형 컨베이어 시스템 MagneMotion QuickStick 데모

이번 로크웰 전시부스의 최대 관전 포인트는 지능형 컨베이어 시스템인 ‘MagneMotion QuickStick’이다.  ‘MagneMotion QuickStick’은 일반 컨베이어로는 불가능한 양방향 이동 및 부드러운 가속과 감속, 위치 프로그램이 가능한 LSM(Linear Synchronous Motor 선형동기모터)이다.

 

로크웰 오토메이션 김기훈 차장은 “공장의 물류시스템하면 컨베이어시스템이 대표적인데, ‘MagneMotion QuickStick’은 리니어 모터가 모두 동기화돼서 스트로크의 제한 없이 다닐 수 있는 이송 시스템으로, 기존의 컨베이어 시스템이 갖고 있던 속도와 같은 제약을 해결해준다”고 말했다. 또 “각 대차가 고유ID를 가지고 소프트웨어적으로 다 트래킹이 되기 때문에, 대차가 어느 곳을 거쳐서 어디까지 가 있는지를 다 알 수 있고, 따라서 제조품을 트래킹하기 위한 RFID 바코드 리더가 필요 없어진다”고 설명했다. 또 기본적으로 모션제어이기 때문에 포지션 센서나 스토퍼 같은 게 필요가 없어진다는 것이 김 차장의 설명.


김 차장은 “이 ‘MagneMotion QuickStick’의 또 한 가지 장점은 제조품의 사양 변경이 자주 있는 경우에 손쉽게 대응할 수 있다는 것이다. 팔레트 크기가 바뀌고, 스토퍼 위치가 바뀌고, 센서 위치를 다시 바꾸고 할 때 공수가 어마어마하게 큰데, ‘MagneMotion QuickStick’은 소프트웨어적으로 위치만 티칭해주면 되기 때문에, 그런 것들에 손쉽게 대응할 수 있다”피력했다.


기존 시스템과 간편하게 통합되는 모듈형 설계와 입력과 배전력/통신 케이블 없이 베어링 카트 이동이 가능하다는 것도 이 ‘MagneMotion QuickStick’의 장점이다.

 

<현장 인터뷰②>

“‘MagneMotion QuickStick’은 컨베이어 중간에 끼워서 사용할 수 있어”

로크웰 오토메이션 김기훈 차장

 

Q. ‘MagneMotion QuickStick’의 속도와 정도는 어떻게 되나?
A. 지금 전시에 나와 있는 모델의 경우, 속도는 초당 2.5미터까지 되고, 정도는 공식적으로 100미크론이라고 얘기하는데, LM가이드하고 컨디션이 좋은 상태에서 ±25미크론까지 나온다. 실제로 제품을 사용하고 있는 고객사는 ±50미크론 정도로 상당히 만족하고 있다. 기술로드맵 상 향후에는 1미크론까지의 정도를 계획하고 있다.

 

Q. ‘MagneMotion QuickStick’은 컨베이어 중간에 끼워서 사용할 수 있나? 즉 복합물류가 가능한가?
A. 가능하다. ‘MagneMotion QuickStick’은 컨베이어 중간 중간에 끼울 수가 있다. 예를 들어서 가격적으로 비싸다고 하면 프로세스 라인이 아니기 때문에 중요하지 않은 리턴라인은  일반 컨베이어로 해서 물리적으로 끌고 가는 형태로 디자인 할 수도 있다. 사실 이런 건 기구적인 디자인 문제다.

 

디지털 트윈을 구현하는 시뮬레이션 툴 Emulate3D와 인공지능 모듈 LogixAI

 

Q, 지금 전시에 나와 있는 시스템은 몇 대의 드라이브가 사용이 됐나?
A. 드라이브는 키네틱스 5500 두 대가 구동이 되고 있다. 거기에 GuardLogix를 사용해서 세이프티 인티그레이티드를 했다. LSM을 위해서는 모터와 가드로직스, 파워서플라이 이렇게 3개만 있으면 된다. 이 시스템은 드라이브가 네모난 모터에 다 들어가 있기 때문에 별도의 드라이브가 필요가 없고, 컨피규레이션 자체가 업계에서 가장 단순하다. 네트워크 세이프티를 사용해서 하드와이어가 필요 없이 네트워크로 다 제어를 하고, 특히 멀티 액세스 박스를 사용해 하드 와이어링이 필요가 없다. 네트워크로 파워만 물려주면 끝나기 때문에 상당히 심플하다. 거기다가 모니터링 능력이 훨씬 좋아진다. 그 전에는 모니터링을 하기 위해서 또 다른 접점을 가지고 하드 와이어링을 했어야 했다.

 

Q. 레일은 곡선으로도 디자인이 가능한가? 가반하중은 어떻게 되나?
A. 물론 레일은 곡선으로도 디자인이 가능하다. 모터 자체가 곡선이 아니고, 배치를 곡선으로 하는 것이다. 레일이 곡선이 되면 곡선을 할 수 있고, 최소반경은 700미리 정도, 가반하중은 100Kg까지 가능하다.

 

Q. ‘MagneMotion QuickStick’은 언제부터 국내에서 사업을 시작했나?
A. 마그네모션(MagneMotion)은 로크웰이 3년 전에 인수를 했고, 비즈니스는 7, 8년 전부터 해왔다. 국내에서는 알만한 회사에 MagneMover LTE가 이미 납품이 돼서 적용이 되고 있고, ‘MagneMotion QuickStick’도 이미 많은 실적을 확보하고 있다. 우리로서는 현재 이  ‘MagneMotion QuickStick’이 효자상품에 해당한다. 배터리 업체는 물론 반도체 업체 등에도 공급이 됐다. 전기차나 배터리 시장은 제어보다 이 시장이 훨씬 크다.

 

3. 디지털 트윈 구현을 통해 제조 효율성 및 생산성을 극대화하는 Emulate3D

이번 전시의 또 한 가지 관전 포인트는 로크웰이 시뮬레이션 툴을 확보했다는 점이다. 디지털 트윈을 위해 시뮬레이션의 중요성이 점차 높아지고 있는 가운데, 로크웰은 올해 초 인수를 통해 시뮬레이션소프트웨어인 ‘에뮬레이트3D(Emulate3D)’를 확보했다. 이 Emulate3D는 제품을 생산하기 전에, 기계의 시제품을 만들어서 테스트하고 가상 커미셔닝을 할 수 있도록 해준다.


이 가상 시뮬레이션의 특징은 PLC와 연결해서 동작들을 확인할 수 있다는 점이다. 가상 시뮬레이션을 통해서 사이클타임이나 기계적인 관성 등을 사전에 예측하고, 오동작을 미리 잡아내서, 신규투자를 할 때 기간을 최소화할 수 있도록 지원해주는 소프트웨어다. 


4. ControlLogixAI

이번 전시에서는 로크웰의 컨트롤러 ControlLogix와 함께 적용이 가능한 인공지능 모듈이 전시가 됐다. 머신러닝을 통해 컨트롤로직스의 데이터를 학습하여 설비를 최적화하고, 예지보전을 할 수 있다.


AI기능을 통해 각 태그의 연관성을 분석하여 패턴을 찾아내어 이상현상을 감지하고 가상센서를 구현한다. 또 데이터 분석에 대한 경험이 없는 비IT전문도 기존의 태그를 활용하여 간편하게 데이터 분석을 할 수 있어 시스템 구축 시간 및 비용을 최소화할 수 있다.

 

<현장인터뷰③>

“라인에서 발생하는 데이터에 대한 분석을 통한 예지 보전 및 가상 센서를 통한 생산성 향상을 위한 최적의 솔루션, ControlLogixAI”

로크웰 오토메이션 김경진 차장.

 

Q. ControlLogixAI 데모에서는 무엇을 보여주고 있나?
A. 공장에서 과거에는, 어떤 문제가 발생하거나 불량품이 발생했을 때 담당자의 경험에 의지하는 경우가 많았다. 이로 인하여 분석 데이터의 개량화 및 개선진행 파악이 어려웠다. Logix AI는 분석 대상과 이와 관련된 인자를 지정 후 정상 상황에서 관련 인자 상관관계 파악을 위한 머신 러닝을 진행한다. 이 데이터를 자동화 라인에 적용 후 지속적인 모니터링을 통해 러닝 추이와  상이한 데이터가 발생 시 이를 사용자에게 인지시키게 된다. 이를 통해 사용자는 장비의 점검을 실시하고 장기적으로 개선을 통한 생산성 향상을 도모하게 된다.

 

지능형 컨베이어 시스템 마그네모션

 

Q. 실제 AI모듈에 고객들이 관심을 보이나?
A. 몇몇 고객으로부터 문의가 있었다. 어플리케이션에 대해서 적용하는 방법이 다 다르기 때문에 이와 관련된 협의가 필요하다.

 

Q. PC 베이스 업체들의 경우, 굳이 별도의 하드웨어를 추가로 구입하지 않아도 제품에 소프트웨어적으로 AI기능을 탑재시킬 수 있다고 말하고 있다.
A. PC 베이스 솔루션의 경우 데이터 분석을 위한 상위 레벨로의 전송이 필요하고 분석 결과를 다시 공장단에 반영하는 과정을 반복하여야 한다. 이는 결국 실시간성을 제한하게 되어 생산성을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다. 그러나 AI 모듈의 경우 컨트롤러와 백본을 통한 데이터 교환 및 분석을 통해 실시간성이 향상된다. 기존 시스템에 개별 모듈을 추가하는 방식이므로 보전성 및 확장성에 대한 제한 역시 없다.

 

Q. ControlLogixAI는 어떤 고객에게 필요한가?
A. ControlLogixAI는 공장 전반의 설비에 대한 관리 보다는 운용 연속성이 보장되어야 하는 예를 들면, 셧다운되면 문제가 되는 중요 설비 적용을 위한 솔루션으로 보아야 한다. 현재 모 타이어 업체등과 논의가 진행되고 있다.

 

Q. 로크웰에는 AI 제품으로는 ControlLogixAI만 출시되어 있나?
A. 산업용 IoT 플랫폼 및 분석용 BI 툴 부스에서 소개되고 있는 ‘데이터뷰’와 이  ‘ControlLogixAI’ 두 가지가 출시되어 있다. 데이터뷰는 데이터를 분석해주고, 데이터 간에 어떤 상관관계가 있는지 알려주는 역할을 한다.

 

AI 모듈은 인풋 후 아웃풋에 어떤 영향을 주는지 아웃풋이 정상값인지 아닌지까지 알려주는 역할을 한다. AI 모듈은 여러 가지 태그 중에 최종적인 데이터에 어떤 영향을 주는 지까지 알 수 있고, 전체 공장에 대해서 데이터 분석을 하고 싶으면 데이터 뷰를 통해 구현이 가능하다. 즉, 라인에서 장비 제품의 최종적인 결과물에 대해서 모니터링 하고자 할 때 적합한 것이 AI 모듈이다. 우리 로크웰에서는 고객의 데이터 분석 요구사항을 위하여 다양한 솔루션을 제공하고 있다.

최교식 기자
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