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자동화성공스토리 조력자로서의 보안

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 459회 작성일 22-11-14 16:49

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스마트 매뉴팩처링의 가치는 안전하고, 신뢰할 수 있는 인프라에서 시작된다.

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경쟁력을 갖추려면 모든 것을 연결해야 한다. 전 세계 제조 기업들이 디지털 트랜스포메이션을 통해 스마트 매뉴팩처링으로 전환하고 있는 이유도 이 때문이다.

산업용 사물인터넷(IIoT)을 구성하는 정보기술(IT)과 제조운영기술(OT)을 모두 활용하는 표준 이더넷과 인터넷 프로토콜(IP) 기술을 기반으로 하는 통합 네트워크 아키텍처를 구축함으로써, 기업은 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

•운영에 대한 실시간 가시성 확보  •생산 관리 최적화    •협업과 혁신 개선  •가동 중단 문제 예측
 

인프라 구축

스마트 매뉴팩처링의 진정한 가치는 안전하고 신뢰할 수 있는 정보 인프라가 구축된 경우에만 실현할 수 있다. 연결성이 늘어나면 사이버 위협에 노출될 위험이 커진다. 올바른 집중과 지원을 통해 기업은 정보 인프라를 구축하고 관리하는 동시에, 위험을 관리하고 성능 및 보안 요구사항을 해결할 수 있다.

안전하고 신뢰할 수 있는 현대화된 정보 인프라는 자산, 사람, 정보를 연결해준다. 이는 모든 것의 핵심이며, 운영 성과를 개선할 수 있는 무한한 기회를 제공한다.
 

연결을 향한 여정

연결 수준은 4단계로 구현될 수 있다.

1. 평가 및 계획 : 포괄적인 평가를 통해 인프라를 어느 정도 업그레이드할 수 있는지 또는 교체가 필요한지를 파악한다.

2. 보안 및 업그레이드 : 네트워크와 제어 기능을 안전하게 업그레이드하여 기업의 비즈니스 원동력과 위험 허용도에 맞춰 생산 현장과 엔터프라이즈 시스템 간의 통신을 촉진한다.

3. 관리 및 분석 : 데이터를 정의 및 체계화하고, 보다 쉽게 확인하며, 안전하게 공유할 수 있는 실행 가능한 정보로 변환함으로써 지속적인 운영 개선을 도모한다.

4. 최적화 및 협업 : 팀, 공급업체 및 고객 간의 협업을 촉진하고, 운영을 최적화한다. 요구사항을 충족할 수 있는 안전한 정보 인프라를 구축하는 프로세스는 다음 4단계로 구성된다. 각 기업의 혁신에는 고유한 고려 사항이 존재한다.
 

여정 연결

생산 목표, 연결성 및 보안 요구사항, 사용 중인 생산 인프라에 따라 스마트 매뉴팩처링을 향한 경로가 달라진다. 그러나 계획의 일환으로 다음과 같은 4가지 주요 질문을 해봐야 한다.

1. 어떠한 성과 목표를 달성하길 원하는가?
2. 목표를 달성하는 데 필요한 보안 인프라를 어떻게 평가, 설계 및 구현할 것인가?
3. 어떻게 인프라를 보호하고 유지 관리할 것인가?
4. 인프라가 정해진 성과 목표를 지속적으로 달성하며, 장치 및 시스템의 성능을 개선하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는가?
 
1. 성과 목표는 무엇인가?
생산 목표로 정보 인프라 전략을 지원할 수 있다.
이러한 목표를 달성하려면 다음과 같은 구체적인 운영 개선이 필요할 수 있다.
•KPI 및 자산 성과 등 운영에 대한 실시간 가시성 확보
•자산 활용 및 작업자 생산성 최적화
•공장 간 또는 외부 파트너 간 협업 개선
•안전 또는 산업 기술 격차와 관련된 위험 감소
목표에 따라 요구사항이 결정된다. 생산업체가 향상된 정보 인프라를 통해 기대할 수 있는 성과상의 이점으로는 다분야 애플리케이션 통합과 자산 활용의 향상이 있다. 어떤 목표든 강력하고 안전한 CPwE(공장 전반에 융합된 인터넷) 네트워크 아키텍처에 기반해야 하며, 범위, 일정, 예산 및 관련 보안 고려 사항이 정의된 계획으로 체계화되어야 한다.
 
2. 올바른 인프라를 평가, 설계 및 구현하려면 어떻게 해야 하는가?
목표를 정의했으면 그 목표를 달성하고, ROI를 극대화할 수 있도록 인프라 요구사항을 결정해야 한다.
프로세스는 세 가지 주요 단계로 이루어진다.
1) 평가 : 인프라 평가는 네트워크가 요구사항을 충족하고, 업계 모범 사례에 부합하는지 판단하는 데 도움이 된다. 또한 위험 및 취약점 평가는 보안 격차를 파악하고 필요한 업데이트의 우선순위를 지정하는 데 도움을 주어 보안 태세를 개선하고 위험을 줄일 수 있다.
2) 설계 : 정보 인프라는 최적의 네트워크 성능을 제공하고, 보안 위험을 완화하며, 데이터 가용성 및 활용을 늘리고, 미래의 기술을 위한 토대를 제공하도록 설계되어야 한다. 사전에 엔지니어 링된 솔루션을 사용하면 인프라의 일부 측면에 대한 설계 시간과 위험을 크게 줄일 수 있다. 서비스형 인프라(IaaS)는 완전하게 설치된 시스템으로 공급되어 자본 지출을 줄여준다.
3) 구현 : 구현은 IT 기술과 OT 환경의 요구사항을 충족해야 한다. 또한 인프라 배포를 간소화하고 가속화하는 것을 목표로 삼아야 한다.
•교육 및 인증은 작업자가 네트워크에 연결된 산업 제어 시스템을 구현하는 데 필요한 전문 지식을 갖추는 데 도움을 준다.
•공급업체들은 문서화된 프로세스와 현장 지침을 제공하거나, 업데이트된 시스템의 턴키 배포를 제공할 수 있다.
 
3. 어떻게 인프라를 보호하고 유지 관리할 것인가?
기존 IT 기업이 정보 인프라를 지원하도록 하는 것은 위험할 수 있다. IT 공급업체가 산업 환경이나 공장의 우선순위에 대해 충분한 전문 지식이 없어 가동 중단을 최소화하도록 신속하게 응답하지 못할 수 있기 때문이다. 그러나 OT 환경의 요구사항과 니즈를 이해하는 산업 공급업체의 지원과 자문을 받는 것은 IT/OT 융합 애플리케이션을 지원하는 데 중요한 방법이다.
각 기업에 맞게 보호받을 수 있으며, 특정 요구사항에 따라 지원을 받을 수 있다.
• 사이버 보안 서비스 : 산업 보안 위협의 수가 계속 증가하고 있기 때문에, 환경에 대한 위험을 더욱 면밀히 살펴봐야 한다. 산업 사이버 보안에 대한 선제적 접근 방식은 주요 자산을 파악하고, 잠재적인 위협이 발생하기 전에 이를 방어하는 것에서부터 발생 시기 및 발생 시 탐지, 위협 발생 시 대응 및 복구 계획을 수립하는 것까지 공격과 관련된 모든 문제를 다룬다.
• 위협 감지 및 대응 : 모니터링 외에도, 추가적인 보안 서비스는 비정상적 행동이나 잠재적 위협을 실시간으로 탐지하고, 작업자에게 경고해준다. 중요도에 따라 팀은 대응 계획을 기반으로 위협에 대응하여 비정상적인 행동과 관련된 위험을 완화할 수 있다.
• 원격 지원 및 모니터링 : 공급업체가 귀사의 인프라를 연중무휴 모니터링할 수 있다. 문제를 감지한 경우 사용자에게 알리고, 대응 조치를 제안하거나 원격으로 문제를 직접 해결할 수 있다. 서비스에 응답 시간 보장을 포함시켜 사전에 정의된 시간 내에 조치를 취하도록 할 수 있다.
 
4. 인프라가 자산 및 시스템 성능 개선에 어떤 도움을 줄 수 있는가?
목표를 달성하기 위해 시스템이나 자산 성과 관리와 관련된 새로운 기능을 구현할 수 있다. 안전하고 견고한 정보 인프라를 통해 수익을 높일 수 있는 전략을 실행하는 데 필요한 연결성을 갖추게 되었다. 많은 양의 데이터가 생산 자산 내에 존재하지만, 성과 개선을 위해서는 유용한 정보로 변환해야 한다.
서비스를 혁신하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.
• 자산 안정성 : 산업 전문 지식과 전기 자동화 제어 지식을 지속적인 개선 프로세스, 안정성 기술 및 자산 인텔리전스 시스템과 결합하여 공장의 생산성을 높이고, 장비의 수명주기 동안 자산 안정성을 개선하며, 유지 관리 작업을 간소화해주는 서비스들이 존재한다.
• 예방적 유지 관리 : 서비스 계약을 통해 중요한 자산을 최고의 효율로 운영할 수 있다. 이러한 서비스는 잠재적인 시스템 고장을 파악하는 것에서부터 수리 또는 교체해야 할 부품을 권장하는 것까지, 대부분 시간에 기반하는 예방 유지 관리 프로그램과 관련해 발생하는 불필요한 수리와 관련 비용을 줄이는 데 도움이 된다.
• 원격 모니터링 및 분석 : 모니터링 서비스를 통해 평균 수리 시간(MTTR)을 76% 단축하고, 인프라 관리 비용을 절감할 수 있다. 분석 서비스는 시스템 장애를 예측하고, 평균 고장 간격(MTBF)을 줄이며, 유지 관리 작업을 자동화하여 가동 중단 시간을 최대 30%까지 줄일 수 있도록 지원한다.
또한 이러한 서비스는 일상적인 프로세스 개선과 문제 해결 그 이상의 가치를 제공한다. 인사이트를 활용하면 대규모 운영을 최적화하고, 비즈니스 수행 방식을 혁신하는 것은 물론 가동 중단을 줄이고, 공급망을 통합하도록 돕는다.
 
https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/sp/gmsn-sp005_-en-p.pdf 


구조용 강철 생산의 안정성을 확보한 리버티 프라이머리 스틸(Liberty Primary Steel)

제어 및 인버터 시스템 업그레이드는 생산 중단이 연장될 위험을 완화하고, 건설 프로젝트를 위한 구조용 강철 생산의 미래 경쟁력을 보장해준다.

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호주의 철강 산업은 세계에서 가장 역동적인 산업 중 하나로 연간 약 530만 톤의 강철을 생산하고 있으며, 약 160만 톤의 철강은 구조용 강재로 제조된다. 구조용 강재는 높은 강도와 지속 가능성 때문에 상업 및 산업 건축에서 가장 일반적으로 사용되는 자재 중 하나다.
리버티 프라이머리 스틸 와이앨라(Liberty Primary Steel Whyalla) 제철소는 남호주의 주도인 애들레이드에서 북서쪽으로 약 400km 떨어진 와이앨라에 위치해 있다. 이 시설은 용광로 제강 공정을 사용하여 약 1.2Mtpa의 강철을 생산할 수 있는 종합 제철소이다.
생산된 강철의 약 65%는 열차를 이용해 빌렛 형태로 국내외 시장으로 이송되며, 나머지 강철은 완제품인 구조용강으로 전환되어 와이앨라 구조강 제철소를 거친다.
건설 산업을 위한 안정적인 강철 공급에 대한 강력한 의지를 바탕으로, 이 기업은 공장 기계의 주요 부분인 E&S 교정기를 업그레이드하기 위해 로크웰 오토메이션의 공식 시스템 통합 파트너인 얼라이언스 오토메이션(Alliance Automation)에게 도움을 청했다.
 

가동 중단 방지
건설 분야에 일반적으로 사용되는 직선형 강철 빔은 상업용, 산업용 및 주거용 건물의 기반을 형성한다. 따라서, 리버티 프라이머리 스틸은 다양한 크기의 직선형 강철 빔을 공급하는 것이 주요 우선순위다.
강철 교정 프로세스의 핵심은 1988년에 처음 설치된 E&S 교정 장비로, 이 장비의 주요 기능은 강철 빔을 곧게 펴는 것이다. 최근 들어 교정기의 안정성 문제로 인해 공장 가동이 중단되고, 생산성이 저하되는 일이 자주 발생했다.
얼라이언스 오토메이션은 교정기의 노후화된 자동화 시스템 문제로 인해 리버티 프라이머리 스틸의 생산 중단 시간이 늘어나는 위험을 완화하기 위해 제어 및 인버터 시스템의 업그레이드를 설계했다. 로크웰 오토메이션도 제품 선택과 드라이브 시스템 엔지니어링에 참여했다.
얼라이언스 오토메이션의 선임 엔지니어링 프로젝트 관리자인 배리 가드너(Barry Gardner)는 “교정기는 와이앨라 시설의 중요한 장비로서, 제품의 약 70%가 교정기를 거친다”며 “교정기의 구형 DC 모터는 먼지와 오염물질을 제거하기 위해 매주 상당한 유지 관리 보수 작업이 필요했으며, 이로 인해 생산 중단이 야기되었다. 새 DC 모터를 구입하려면 상당한 비용이 소요되기 때문에, 안정성이 더 높고 유지 관리 비용을 절감할 수 있는 AC 인버터 시스템으로 전환하기로 결정했다”고 설명했다.
 
새로운 제어 및 인버터 시스템
시간이 지남에 따라 크게 발전된 모터 및 인버터 기술은 이제 그 어느 때보다 높은 유연성과 성능을 제공한다. 로크웰 오토메이션과 얼라이언스 오토메이션은 리버티 프라이머리 스틸과 긴밀하게 협력하였고, 교정기에 대한 세부적인 이해를 바탕으로 업그레이드에 가장 적합한 솔루션을 파악했다.
교정기에는 4개의 개별적으로 구동되는 롤이 포함되어 있으며, 스틸 바가 기계에 들어가면 첫 번째 롤러를 통과한 다음, 나머지 3개의 롤러를 순차적으로 통과한다. 기계의 부하 공유와 안전 요구사항을 고려하여, 이더넷을 통한 안전 토크 차단(Safe Torque Off) 기능을 갖춘 Allen BradleyⓇ PowerFlexⓇ 755 인버터를 선택했다.
로크웰 오토메이션의 비즈니스 개발 관리자인 피터 토매직(Peter Tomazic)은 “프로젝트의 성공에 드라이브 제어가 매우 중요했기 때문에 가장 적합한 모터와 인버터 크기를 선택하기 위해 많은 조사를 했다”고 설명했다.
Allen Bradley GuardLogixⓇ 프로그래머블 자동화 컨트롤러는 안전이 통합된 PowerFlex 755 인버터의 안전 토크 차단(Safe Torque Off) 카드와 POINT Guard I/O™ 모듈을 함께 사용해 교정기에 비상 제어 정지(AS 60204) 표준과 최대 SIL3(AS 62061)의 안전 무결성 수준을 충족하는 높은 수준의 제어 역량을 제공하기 때문에 움직이는 모든 장비를 빠르고 안전하게 정지시킬 수 있다. PanelView™ Plus 7 그래픽 터미널과 FactoryTalkⓇ View 머신 에디션은 작업자 인터페이스를 제공하여, 쉽게 통합하고 더 효과적으로 진단할 수 있다.
가드너는 “인버터 시스템 애플리케이션에 대한 지식과 로크웰 오토메이션의 글로벌 솔루션 팀이 제공하는 서비스와 지원은 프로젝트의 성공에 핵심적인 기여를 했다”며 “얼라이언스 오토메이션과 로크웰 오토메이션의 기술들을 공유하는 진정한 협력 관계를 구축할 수 있었다”고 말했다.
새로운 시스템은 시운전 프로세스를 용이하게 하기 위해 외부에서 테스트되었다. 사전 테스트와 철저한 계획을 통해 시스템이 일정보다 빨리 가동을 시작하는 데 도움을 주었다. 부하 공유 애플리케이션을 위한 견고함과 검증된 로크웰 오토메이션의 인버터 시스템 코드 덕분에, 첫 번째 빔이 E&S 장비를 원활하게 통과했다. 시운전은 매우 빠르게 진행되어 무부하 모터 테스트에 1일, 제품 테스트에 1일이 소요되었다. 그리고 3일째 되는 날, 로크웰 오토메이션의 엔지니어가 모니터링하는 가운데 생산이 재개되었다.
 
구조용강 공급 보장
리버티 프라이머리 스틸, 얼라이언스 오토메이션 그리고 로크웰 오토메이션의 협업은 와이앨라 공장에서 교정기의 안정성과 생산성을 크게 개선하는 데 도움을 주었다.
리버티 프라이머리 스틸의 프로젝트 관리자인 앤드루 하딩(Andrew Harding)은 “로크웰 오토메이션과의 협업을 통해 리버티는 즉시 실행 가능한 솔루션을 사용할 수 있겠다는 확신을 갖게 되었다”며 “이러한 신뢰는 최소한의 문제로 원활하게 생산 운영을 전환하고, 통합 및 시운전을 수행하며, 프로젝트를 진행하는 과정에서 생겨났다”고 말했다.
그는 또한 “마찬가지로 얼라이언스는 설치와 통합 작업을 세밀하게 감독함으로써 상당한 수준의 전문성과 공장에 대한 지식을 갖추고 있음을 보여주었다”며 “두 기업과의 협력 덕분에 정해진 ‘셧다운’ 일정 내에서 성공적으로 프로젝트를 완수할 수 있었다”고 덧붙였다.
이 새로운 시스템은 안정적인 고속 작동을 기반으로 생산 용량을 40% 늘릴 수 있다. 또한 교정기의 수명주기는 기계 성능을 향상시키고, 운영 위험을 줄일 수 있도록 최적화되었으며, 개선된 오류 해결 기능은 공장의 가동 중단 시간을 줄이는 데 도움을 주었다.


※본고는 로크웰 오토메이션에서 분기별 발행하는 Automation Today 최신 호(Issue72)의 내용이다.
 

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