Leuze SmartID-Edge

디지털화와 네트워킹은 이 시대의 핵심 주제입니다. 산업 환경에서는 인더스트리 4.0, 산업용 사물 인터넷(IIoT) 등의 개념이 구체화됩니다. 네트워크는 오늘날의 생산 및 물류 자동화 시스템에서 특히 중요한 역할을 합니다. 그 목표는 모든 시점의 생산 공정에 대한 정확한 상태를 불러오고 필드 수준에서 생산 관련 데이터의 완벽한 개요를 유지할 수 있게 하는 것입니다. 여기에는 다음과 같은 핵심 질문이 관계됩니다. 사용자가 생산 공정에서 어떻게 효율적으로 최대한의 투명성을 달성할 수 있을까요? 그리고 네트워크 참여자 사이의 통신은 얼마나 안전할까요?

생산 또는 물류 산업에 쓰이는 최신 자동화 시스템에는 다수의 제어 시스템, 센서, 액추에이터가 존재합니다. 이러한 구성 요소는 이더넷 기반 통신 또는 필드버스 시스템을 통해 서로 통신하며 데이터를 교환할 수 있습니다. 센서에서는 이벤트 기반 신호를 생성하여 생산 프로세스를 활성화하거나 올바른 생산 프로세스 및 품질 요건을 모니터링하기 위한 측정값이 제공됩니다. 2D 카메라 시스템, RFID 리더기 등의 AutoID 시스템은 생산 및 자재 흐름에서 물체, 적재 캐리어, 컨테이너를 식별합니다.

현대의 식별 시스템은 일반적으로 식별할 물체에 따라 다양한 양의 데이터와 다양한 코드 시스템을 처리할 수 있어야 합니다. 그러나 국제거래품목식별번호(GTIN)와 같은 표준화된 바코드는 정의되고 변경이 불가능한 다소 작은 양의 데이터만을 제공하므로 기존 1D/2D 코드를 이용하면 이러한 가능성이 제한됩니다. 또한, 바코드는 항상 바코드가 나타내는 완전한 데이터 레코드가 저장된 MES나 ERP와 같은 상위 IT 시스템에 액세스해야 합니다. RFID는 물리적 원리에 의한 다른 이점 외에도 사용하는 데이터 캐리어('태그')의 유연성을 이용합니다. 이러한 시스템에는 일반적으로 자유롭게 프로그래밍할 수 있는 전자식 메모리가 있으며 이는 특정 상황에 필요한 제품 및 공정 데이터를 물체에 직접 저장할 수 있다는 뜻입니다. 그러나 경제적 또는 기술적 이유로 인해 RFID 사용이 항상 실용적이거나 가능한 것은 아닙니다. 바코드에서 RFID까지 매체의 잦은 변경은 자동화 공정 및 데이터 처리를 더 어렵게 만들므로 이는 연속 생산 공정에 바람직하지 않기도 합니다.

Leuze의 SmartID-Edge 개념이 적용되는 곳이 바로 이 지점입니다. 이 개념에서는 기존 광학 바코드 기술을 유지하면서 표준화된 RFID 메커니즘을 사용하여 식별 데이터를 처리 및 저장합니다. 이는 RFID 데이터 구조 및 명령 세트를 표준 바코드 스캐너 및 OPC UA를 데이터 교환 표준 및 완벽하게 통합된 AutoID 컴패니언 사양(Companion Specification)으로 사용하는 카메라 기반 스캐너와 연결함으로써 구현됩니다. 각 물리적 바코드는 가상 RFID 태그에 할당되며 이는 엣지 서버의 데이터베이스에 저장됩니다. 데이터는 바코드 기기와 엣지 서버 사이의 필드 수준에서 독점적으로 교환됩니다. 시스템의 PLC와 같은 제어 시스템은 엣지 서버에 접근할 수 없으며 이들이 RFID 시스템처럼 거동하지만 PLC만 바코드 식별 시스템에 접근할 수 있습니다.

이는 생산 공정에서 물체를 식별할 때 더 많은 데이터를 획득할 전례 없는 가능성을 열어줍니다. 고유 물체 ID 외에 식별 시스템에 관한 상태 정보 및 판독 품질과 기타 공정 및 상태 데이터도 데이터 레코드에 저장할 수 있습니다. 필드 수준에서 실시간으로 직접 이 데이터 레코드에 액세스할 수 있습니다. MES 및 ERP 시스템에 대한 질의가 더 이상 필요치 않으며 이는 네트워크의 데이터 트래픽을 완화하고 IT 수준에서 시스템 자원 소모를 줄입니다. 다수의 로컬 센서 및 AutoID 네트워크는 분산 엣지 서버를 통해 동기화할 수 있습니다. 이는 모든 식별 이벤트를 네트워크를 통해 항상 이용할 수 있다는 뜻입니다. 그러므로 전체 생산 주기에 걸쳐 엣지 데이터베이스에 저장된 정보와 연관된 이러한 로컬 이벤트는 디지털 트윈에 대한 기반을 제공합니다. API가 있고 클라우드가 연결된 엣지 서버를 확장함으로써 다양한 공급업체와 공장이 존재하는 공급망 내에서도 이를 구현할 수 있습니다. 이를 통해 물류를 더 효율적으로 운영하고 수동 데이터 입력을 없애며 비즈니스 소프트웨어(ERP)에서의 복잡한 시스템 전환을 피할 수 있습니다.

안전한 통신을 위한 방안은 네트워크로 연결된 시스템을 문제없이 매끄럽게 사용하는 데 필수적입니다. SmartID-Edge 솔루션은 여러 가지 통합 보안 메커니즘을 제공합니다. ProfiNet, 이더넷/IP 또는 EtherCAT과 같은 이더넷 기반 인터페이스 또는 필드버스를 통해 통신하는 현대의 자동화 구성 요소 및 식별 시스템에는 내장 웹 서버가 있습니다. 웹 서버를 통해 로컬 네트워크에 있는 기기에 편리하게 액세스할 수 있습니다. 적응성, 정밀도 성능에 대한 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 기기 펨웨어의 필요한 업데이트는 빠르고 신뢰할 수 있으며 안전해야 합니다. 따라서 장치를 교체하지 않고도 인식된 기능 개선 사항을 적용하고 새로운 기능을 추가할 수 있습니다. 동시에 승인된 펌웨어만 장치에 로드되고 데이터 전송을 조작할 수 없도록 해야 합니다. 안전한 데이터 전송에 대한 이러한 요건은 특히 EU 사이버복원력법으로 인해 로컬 및 클라우드 시스템을 통해 네트워크에서 통신하는 최신 자동화 시스템의 기본 바탕이 되고 있습니다. 

OPC UA는 통합된 엔드투엔드 암호화를 특징으로 하는 상호 운용 가능한 이더넷 기반 통신 플랫폼을 제공합니다. 또한 OPC UA 장치 인터페이스 규격 파트 100에서는 소프트웨어 업데이트 수행 및 관리를 위한 공급자 독립 절차를 정의합니다. 직접 로딩 절차는 하드웨어 리소스가 제한된 장치에 권장됩니다. 새 소프트웨어는 파일 아카이브로써 전송되며, 그 후 각 파일은 특정 헤더를 통해 확인되고 압축이 풀린 다음 즉시 설치됩니다. 최종 확인 후 장치가 다시 시작됩니다. OPC UA를 통한 모든 통신과 소프트웨어 다운로드는 클라이언트와 서버 사이에 인증서가 교환되어 보안이 유지됩니다. 외부 글로벌 디스커버리 서버(GDS)를 통한 자동화된 인증서 교환되므로 전체 OPC UA 네트워크에서 어플리케이션과 인증서를 중앙에서 관리할 수 있습니다. 따라서 네트워크 참여자 사이의 통신이 가장 높은 다음 보안 요건을 충족합니다. 데이터를 조작할 수 없습니다. 이는 각 장치가 항상 최신 펌웨어로만 작동되며, 무엇보다도 원래 펌웨어로만 작동되도록 보장합니다.

SmartID-Edge는 필드 수준에서 식별 시스템 네트워킹을 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다. 엣지 서버 및 가상 데이터 캐리어를 사용한 데이터 처리 특수 개념은 트랙 앤 트레이스 어플리케이션에 대한 최대한의 투명성을 제공하며 실시간으로 공급망의 모든 지점에서 물체 및 공정 데이터에 효율적으로 접근할 수 있게 해줍니다. 또한, 내장 보안 메커니즘을 통해 사이버 회복탄력성에 대한 엄격한 요구 사항을 충족합니다.