완전 통합 자동화란 무엇인가?

스위스의 제약 부문에서 한 회사가 정제 포장을 위한 새로운 라인을 설치했을 때, 최첨단 기계가 포함되었습니다. 독일 제조업체가 개발한 고속 블리스터 포장 기계, 이탈리아 회사가 개발한 카톤 포장 기계, 그리고 지역 통합업체가 제공한 케이스 포장 기계가 원활하게 결합되었습니다. 장비 자체는 뛰어난 효율성으로 작동했습니다. 그럼에도 불구하고 시설의 관리자는 생산 라인의 작동과 관련된 정보를 수집하는 데 어려움을 겪었고, 각 기계에 대해 별도의 제어 플랫폼과 서로 다른 형식으로 제공되는 다양한 유형의 정보만 있었습니다. 모든 기계가 자동화되어 있었지만, 전체 포장 라인은 완전히 통합된 방식으로 작동하지 않았으며, 이는 완전 통합 자동화 문제를 해결하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이는 시스템에 단순한 제품이 아니라 설계 철학과 엔지니어링 플랫폼을 제공하여 컨트롤러, 드라이브, 센서, 에너지 지표 등 생산 시스템의 모든 요소가 공통 정보 및 지식 세트를 기반으로 함께 작동하도록 보장하는 것을 의미합니다.

완전 통합 자동화가 실제로 의미하는 것

지멘스는 완전 통합 자동화(TIA)라는 문구와 가장 일반적으로 연결되는 회사로, 이는 TIA 포털 소프트웨어 플랫폼을 중심으로 한 통합 엔지니어링 프레임워크의 일환으로 개발되었습니다. TIA는 하드웨어, 소프트웨어, 통신 및 데이터 등을 포함하는 체계적이고 포괄적인 산업 자동화 접근 방식을 의미하며, 특정 공급업체에 국한되지 않습니다. TIA는 세 가지 주요 요소를 중심으로 구성됩니다. 첫 번째는 통합된 엔지니어링 환경으로, 자동화 네트워크 내의 각 장치를 구성, 프로그래밍 및 커미셔닝하기 위한 동일한 소프트웨어 플랫폼, 즉 PLC, HMI, 모터, 안전 장치, RFI 및 통신 프로세서를 여러 도구를 사용하지 않고, 정보를 재입력하거나 서로 다른 프로그램의 버전 호환성 문제를 처리하지 않고도 사용할 수 있습니다. 두 번째는 통합된 통신으로, 이 네트워크의 모든 장치가 동일한 언어, 즉 지멘스의 프레임워크 내에서 PROFINET 또는 PROFIBUS를 사용하며, OPC UA 및 MQTT와 같은 다른 개방형 표준도 포함됩니다. 컨트롤러는 모터를 작동시키기 위해 특별한 드라이버가 필요하지 않으며, HMI는 센서에 대한 정보를 얻기 위해 별도의 태그 데이터베이스가 필요하지 않습니다. 세 번째는 통합된 데이터 및 진단으로, 이는 모든 장치가 자신의 작업에 대한 정보를 처리함을 의미하며, 즉 모터 전류, 사이클 수, 고장 코드 및 에너지 소비 등이 포함되지만, 이 정보는 단일 지점에서 제공되며 독점 장치 내부에 갇히지 않습니다.

TIA 포털: 지멘스의 완전 통합 자동화 구현

“완전 통합 자동화”는 주로 Siemens TIA Portal에 관한 것입니다. TIA Portal은 Siemens 자동화 기술의 모든 장치가 독특한 개발 환경의 일부가 되는 소프트웨어 엔지니어링 솔루션입니다. 이전에는 STEP 7을 사용하여 Siemens S7-300 PLC를 프로그래밍하고 WinCC flexible을 사용하여 HMI를 구성하는 개별 유틸리티가 있었습니다. 모든 소프트웨어는 서로 다른 인터페이스, 태그 데이터베이스 및 버전을 가지고 있었습니다. TIA Portal은 모든 것을 간단하고 통합된 방식으로 만들었습니다. 엔지니어는 PLC 프로그램, HMI 화면, 드라이브 데이터 및 안전 논리를 생성하는 모든 유형의 프로젝트를 만들 수 있습니다. PLC에서 한 번 사용된 단일 태그는 HMI에 빠르게 표시됩니다.

TIA Portal과 보다 일반적인 통합 자동화 개념을 구분하는 것이 중요합니다. TIA Portal은 Siemens의 특정 제품인 반면, 통합 자동화는 TIA Portal이 구현하는 개념입니다. 예를 들어, 공장에 Siemens 장치가 하나도 없더라도, 이 공장의 모든 장치가 통신을 위한 표준 프로토콜과 공통 데이터 모델을 사용한다면 통합 자동화가 가능합니다. 반대로, 개별적으로 커미셔닝되고 연결되지 않은 Siemens 장치로 가득 찬 공장이 있을 수도 있습니다. 따라서 도구가 목표가 아니라 모든 장치에 중앙 지점에서 접근하고 제어할 수 있는 생산 시스템이 목표입니다. 데이터는 생산 시스템과 비즈니스 시스템 간에 흐릅니다. 연구 결과 맥킨지앤컴퍼니 디지털 제조에 대한 연구는 생산 데이터를 실시간으로 수집, 맥락화 및 조치할 수 있는 데이터 통합을 Industry 4.0이 약속하는 생산성 및 품질 개선의 가장 중요한 촉진제로 지속적으로 식별합니다.

완전 통합 자동화 아키텍처의 핵심 구성 요소

A 완전 통합 자동화 시스템은 단일 박스가 아닙니다. 각 레이어가 아래 레이어를 기반으로 구축되는 계층형 아키텍처이며, 레이어 간의 통합이 가치를 창출합니다. 아래 표는 통합 전체에서의 핵심 구성 요소와 그 역할을 요약합니다.

완전 통합 자동화가 공장에 제공하는 것

자동화의 완전한 통합의 이점은 단순한 이론적 개념이 아닙니다. 그것들은 실제로 가시적입니다. 매장 바닥, 엔지니어링 부서 및 유지보수 부서와 같은 생산 프로세스에서 자동화의 긍정적인 효과를 볼 수 있습니다. 제조업체가 언급한 고립된 형태에서 통합된 형태로의 전환에서 얻은 주요 이점 중 일부는 다음과 같습니다.

• 엔지니어링 시간 단축. 통합 엔지니어링 환경은 PLC, HMI 및 드라이브 도구에서 데이터를 재생성할 필요성을 제거합니다. 설계의 모든 수정 사항은 직접 전파됩니다. 중간 규모의 자동화 프로젝트는 이 접근 방식을 사용하여 다중 도구, 다중 공급업체 환경에서의 경우보다 엔지니어링 시간을 20-40% 단축합니다.
• 더 빠른 커미셔닝 및 전환. 통합 통신은 원격 I/O 블록, 드라이브 또는 안전 센서와 같은 새로운 장치가 주요 엔지니어링 플랫폼에서 설정되는 동안 컨트롤러에 의해 자동으로 인식되는 상황을 의미합니다. 일반적으로 네트워크 구성 및 태그 매핑에 오랜 시간이 걸리는 과정이 단 몇 시간의 작업으로 줄어듭니다.
• 개선된 진단 및 다운타임 감소. 유지보수 부서는 모든 기계가 결함 및 성능에 대한 정보를 중앙 위치로 전송할 때 장치에 가서 문제를 진단할 필요가 없습니다. 기준 값을 초과하는 전류를 소비하는 서보 드라이브는 고장이 발생하기 전에 유지보수 요청을 촉발할 수 있습니다. 이는 정보가 즉시 제공되기 때문에 평균 수리 시간(MTTR)을 줄이는 데 기여합니다.
• 완전한 추적 가능성과 품질 데이터. 제약, 의료 기기 및 식음료와 같은 규제 산업에 있는 기업에게는 원자재의 출처에서 최종 배송 도크까지 제조 과정 전반에 걸쳐 추적 가능성이 규제 기관에 의해 요구되는 필수 사항입니다. 모든 생산 공정 단계를 고유한 일련 번호에 연결하는 통합 자동화 시스템을 활용하면 정보가 사후에 축적되는 것이 아니라 생산 과정의 부산물로서 추적 가능성을 보장합니다.
• 에너지 투명성과 비용 절감. 장치 단위로 에너지를 모니터링하면 공장 관리자는 소비되는 에너지의 양과 이 활동이 발생하는 장비 및 단계를 정확히 알 수 있습니다. 생산 중 비활성 상태인 장비의 자동 에너지 차단 기능이 있는 제조 라인은 출력 수준에 영향을 주지 않고 에너지 소비를 최대 15%까지 줄일 수 있습니다.

완전 통합 자동화는 모든 제조업체에 적합한가요?

Siemens TIA Portal 또는 대체 개방형 아키텍처 플랫폼을 통해 완전 통합 자동화 정책을 선택하는 것은 흑백의 선택이 아닙니다. 예를 들어, 회사에 수동으로 적재 및 하역되는 기계가 하나만 있다면 전체 엔지니어링 플랫폼이 필요하지 않으며 기본 PLC와 HMI로 충분합니다. 반대로, 복잡한 생산 라인이 여러 기계, 엔지니어링 플랫폼 및 추적 가능성에 대한 규제 기준을 가지고 있다면 통합이 수익성이 있을 것입니다. 상황을 실질적으로 평가할 때 현재 운영 중인 제어 플랫폼의 수와 이를 통합하는 데 소요되는 시간을 파악하고, 기업이 생산 과정의 순서에 대한 정보를 얻을 필요가 있는지 여부를 확인하는 것이 중요합니다. 자동화된 생산 및 테스트 라인과 같은 새로운 제품 라인에 투자하고 있는 기업에게는 전체 시스템의 설계 단계에서 자동화를 선택하는 것이 더 좋습니다. 처음부터 통합 접근 방식을 따르도록 설계된 라인은 PROFINET 또는 OPCUA와 같은 통신 프로토콜을 기반으로 하여 원격 제어, MES에 연결하거나 진행 중에 재구성하기가 더 쉬울 것입니다. 반대로, 이전에 독립적으로 구축된 라인은 운영하기 어려울 것입니다. Benlong의 자동화 라인, 포함하여 MCB 자동 조립 라인 and the AC 접촉기 자동 조립 및 테스트 생산 라인, 현대의 연결된 공장이 요구하는 데이터 가시성과 원격 진단을 지원하는 개방형 통합 제어 아키텍처로 설계되었습니다.

자주 묻는 질문

완전 통합 자동화란 무엇인가요?

완전 통합 자동화 (TIA) 는 PLC, 드라이브, HMI 장치, 안전 장비 및 통신과 같은 산업 자동화 프로세스의 구성 요소가 단일 소프트웨어 플랫폼을 통해 설계되고 제어되는 공통 방식을 갖는 것입니다. 이 개념은 Siemens에서 개발한 TIA 포털과 밀접하게 관련되어 있지만, 통합된 엔드 투 엔드 자동화 아키텍처의 개념은 국제 표준을 준수하는 모든 제조업체와 시스템에 동일하게 적용됩니다.

Siemens 완전 통합 자동화 포털이란 무엇인가요?

Siemens TIA 포털은 Siemens 자동화 제품을 기반으로 한 소프트웨어 엔지니어링 프레임워크를 의미하는 완전 통합 자동화 포털을 나타냅니다. 이는 SIMATIC PLC, SINAMICS 드라이브, SIMATIC 인간-기계 인터페이스 장치 및 SIMATIC 안전과 함께 작동할 수 있음을 의미합니다. 이 소프트웨어 덕분에 엔지니어는 태그 데이터베이스 및 통신 설정과 함께 단일 프로젝트에서 모든 장치를 프로그래밍, 구성 및 시작할 수 있습니다.

통합 자동화란 무엇인가요?

통합 자동화 공장 내 모든 장치와 시스템을 연결하는 광범위한 아이디어입니다. 이는 장치들이 서로 간에 정보를 전송하고, 통일된 프로토콜을 통해 통신하며, 한 곳에서 제어될 수 있음을 의미합니다. 완전 통합 자동화는 이 개념에 해당하며 특정 공급업체가 제공하는 솔루션이지만, 이 개념이 특정 공급업체에 의존하지는 않습니다.

Siemens TIA와 AX의 차이점은 무엇인가요?

Siemens TIA 포털 완전 통합 자동화 포털(TIA 포털)은 Siemens의 SIMATIC PLC, HMI 및 드라이브 계열을 위해 개발된 엔지니어링 플랫폼입니다. AX는 IT-OT 융합, 웹 기반 접근성 및 현대 소프트웨어 개발 관행의 구현을 목표로 하는 Siemens가 만든 새로운 클라우드 네이티브 엔지니어링 플랫폼입니다. AX는 TIA 포털을 대체하지 않으며, 클라우드 연결, 원격 엔지니어링 및 IT 지향 개발이 필요한 애플리케이션을 위한 보완 플랫폼으로 작용합니다.

참고 자료

• Siemens — 완전 통합 자동화 (TIA) 포털. Siemens TIA 포털 엔지니어링 플랫폼의 공식 제품 페이지로, 그 아키텍처, 통합 구성 요소 및 산업 전반에 걸친 응용 프로그램을 설명합니다.
• 맥킨지앤컴퍼니 - 디지털 제조 및 인더스트리 4.0. 디지털 제조의 생산성과 품질 이점을 달성하기 위한 데이터 통합 및 통합 엔지니어링 환경의 중요성에 대한 연구입니다.
• 국제 자동화 협회 (ISA) — ISA‑95 및 자동화 통합 표준. 통합 자동화 아키텍처를 뒷받침하는 데이터 모델 및 통신 인터페이스를 정의하는 기업 및 제어 시스템 통합을 위한 국제 표준입니다.
• Rockwell Automation — 통합 아키텍처 및 연결된 기업. 록웰 오토메이션의 통합 자동화 개념에 해당하며, 통합 엔지니어링 원칙의 공급업체별 구현을 비교할 수 있는 기준점을 제공합니다.

완전 통합 자동화 는 제조업체가 선반에서 구매하는 제품이 아닙니다. 이는 엔지니어링 분야로, 모든 장치, 모든 컨트롤러 및 모든 소프트웨어 도구가 하나의 일관된 데이터 투명한 전체로 함께 작동하도록 생산 시스템을 설계하기로 결정하는 것입니다. 공장 관리자에게 이는 ERP 시스템에 생산 주문이 입력되면 중단이나 지연 없이 직접 공장 바닥으로 전달될 수 있음을 나타냅니다. 이는 생산 라인에서 제품 품질의 결함이 특정 원자재 배치로 추적될 수 있음을 의미합니다. 엔지니어에게 이는 설계에서 이루어진 수정이 파급 효과를 가져오며, 수정된 설계가 모든 곳에 구현될 것임을 의미합니다. 그리고 유지보수 기술자에게 이는 구식 액추에이터가 다시 고장 나기 전에 고장에 대한 경고를 발령하고 다시 서비스가 필요함을 의미합니다. 벤롱 오토메이션의 조립 및 테스트 라인은 개방적이고 연결된 통합 원칙을 기반으로 개발되었으며, 단순히 고립된 시스템이 아니라 더 큰 공장 시스템의 일부로 설계되었습니다.