민첩한 안전 기술(Agile safety technology)

하나의 안전 어플리케이션, 셀 수 없이 많은 변형

계열 생산된 기계의 배치 사이즈 원(batch-size-one) 제작이란 모순된 말처럼 들린다. 그러나 모듈형 설계를 이용하면, OEM은 경쟁력 있는 가격으로 고객의 요구에 대해 정확히 맞춤화된 기계를 각 고객에게 제공할 수 있다. 불행하게도 이, 접근방식은 안전 기술이 관련되면 문제가 생기는 것이 확인되었다. 지금까지는 그렇다.

Agile safety technology
Agile safety technology

제품 개성화의 추세는 과거 어느 때보다 더 강력해지고 있다. 자동차 제조업체가 이 길을 앞서가고 있으며, 그들의 고객들로 하여금 고객이 선택한 차량이 실질적으로 세계에서 단 하나밖에 없는 차종이 될 때까지 고객으로 하여금 수 많은 기능과 옵션으로부터 선별과 선택을 허용한다. 식음료 생산자와 스포츠 상품 생산자들이 자체의 맞춤화 옵션을 가지고 그 뒤를 따르고 있다. 이러한 제품들을 생산하려면 새로운 수준의 유연성을 갖춘 기계와 프로세스가 요구되며, 그러한 기계와 프로세스는 하드웨어와 소프트웨어뿐만 아니라 안전 기술에 대한 요구도 한층 더 강력해진다.

가능해진 요인은 모듈화
OEM 업체들은 특수한 요청을 충족시키기 위해 주문되는 모든 기계마다 새로이 설계 작업에 들어갈 여유가 없다. 그 대신에 다양한 옵션의 집합을 갖는 각 기계 계열 제품을 제공함으로써 고객들의 다양한 요구를 충족시킨다. 업체들은 모듈화된 하드웨어와 소프트웨어를 갖는 기계를 설계함으로써 이를 수행할 수 있다.

그러나 안전 관점에서 보면, 이것은 불행하게도 각각의 기계가 반드시 별도로 시험되고, 유지 보수되고, 인증되어야 하는 전혀 독특한 기계가 된다는 것을 의미한다. 이것은 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 긴 시간이 걸린다. 게다가 자동화된 모든 전환 프로세스는 기계에 대해 요구되는 축과 입출력 모듈의 수를 추가하게 된다. “이렇게 하면, 안전 어플리케이션은 점점 더 복잡해집니다.” B&R의 통합 안전 기술 생산 부장인 Franz Kaufleitner은 설명한다. “모든 기계 기능마다 기반이 되는 안전 기능이 있습니다.” 그러므로 기계와 기기 제조업체가 성공을 거두려면 반드시 생산성을 저해하지 않고 안전을 보장하는 방법을 찾아내어야 한다.

B&R의 모듈형 X20 시스템은 셀 수 없을 만큼 많은 옵션과 변형을 갖는 계열 생산된 기계의 제작을 용이하게 한다.
B&R의 모듈형 X20 시스템은 셀 수 없을 만큼 많은 옵션과 변형을 갖는 계열 생산된 기계의 제작을 용이하게 한다.

단 한번에 끝내는(once-and-done) 검증
이것을 달성할 수 있는 유일한 방법은 안전 어플리케이션을 기계 제어 소프트웨어만큼 모듈화하는 것이다. B&R은 정확히 이러한 기능을 수행하는 솔루션을 개발하였다. 이것은 인증된 안전 컴포넌트 집합을 중심으로 하여 구축되었고, 사용자 인터페이스 템플릿과 함께 기능 라이브러리와 서비스를 포함한다. 새로운 기계 시리즈에 대한 안전 솔루션은 B&R의 보편적 엔지니어링 환경인 Automation Studio에서 시작되며, 여기에서 이러한 미리 인증된 컴포넌트들의 집합을 이용하여 기계에 이용되는 모든 옵션을 커버하는 최대 규모의 단일 구성을 프로그램한다. Kaufleitner는 언급한다. “이러한 구성은, 실제로 주어진 기계의 규모는 30개 안전 축과 입출력 모듈을 초과하는 경우가 드문 데도 불구하고, 100개의 안전 노드를 포함할 수 있습니다.”

기계의 가능한 최대 구성에 대응되는 안전 어플리케이션은 단 한 번만 시험하고 검증하면 된다. “이러한 방법으로 생각할 수 있는 모든 기계 변형을 커버합니다.” 종래의 접근 방식에 대한 B&R 솔루션의 핵심적 장점을 강조하면서 Kaufleitner은 이렇게 덧붙인다. “종래의 어플리케이션을 이용하면, 각각의 신형 기계 구성은 반드시 개별적으로 시험하고 검증해야 합니다.” 이의 영향은 복수의 안전 어플리케이션을 유지하는 경우에 특히 심각해진다. “오늘날의 기계에서 제공되는 다양한 옵션으로, 유지보수 비용은 끔찍한 수준까지 빠르게 증가할 수 있습니다.” Kaufleitner는 말한다. 이와 대조적으로, B&R 솔루션은 OEM 업체가 기계 계열 제품 전체에 대해 단 한 건의 안전 어플리케이션만을 유지하면 되도록 한다.

openSAFETY와의 안전 통신

활성화와 불능화가 손쉬운 기계 옵션
그뿐 아니라, 이러한 모듈형 안전 어플리케이션을 이용하는 작업은 대단히 용이하다. 광선 커튼이나 안전 드라이브와 같은 안전 기능을 갖춘 기계 옵션을 기계의 최대 구성을 위해 만들어진 구성 파일에서 간단히 선택하거나 선택을 취소할 수 있다. 이것은 납품 전에 OEM 업체에 의해 수행될 수도 있고, 시운전 중에 HMI 화면 상에서 서비스 엔지니어에 의해 설정될 수도 있다.

Kaufleitner는 설명한다. “우리 고객 중 일부는 이 XML 파일 세대를 그들의 주문 관리 시스템에 통합하였습니다.” 설정 파일이 안전 컨트롤러에 복사될 때, 시스템은 자신이 어느 기계 구성을 다루는지 그리고 어떠한 옵션을 이용할 수 있는지를 즉시 파악한다. 이러한 경우에 현장 서비스 기사가 해야 할 일은 HMI 화면을 통해 구성이 실제 기계와 일치하는지를 확인하는 것뿐이다. “안전 프로그래밍 툴은 더 이상 필요하지 않습니다.” B&R 안전 전문가는 말한다. “이것은 우리 업계에서는 전례 없는 일입니다.”

안전 어플리케이션이 한 번 시험되면, 그 결과는 기계의 모든 변형에 대해 유효하다.
안전 어플리케이션이 한 번 시험되면, 그 결과는 기계의 모든 변형에 대해 유효하다.

이러한 개념의 핵심은 모듈형 기계 구조를 지원하는 안전 프로토콜을 이용할 수 있다는 사실이다. “그러한 이유로 당사의 안전 통신은 실시간 POWERLINK 네트워크에서 운영되는 openSAFETY를 기반으로 합니다.” Kaufleitner는 설명한다. 예를 들어 포장 기계에 팔렛타이저(palletizer) 로봇을 추가하기 위해, SIL3 / PL e / Cat. 4를 제공하는 안전 연결을 만들기 위해 하나의 네트워크 케이블만 요구된다.

글로벌 업그레이드
이 솔루션을 갖추면, 새로운 기계 옵션과 관련 안전 어플리케이션을 세계 어디서든 현장에서 설치할 수 있다. B&R 안전 기능은 TÜV Süd, 미국 Underwriter Laboratories (UL) 및 독일 Lloyd (GL)와 같은 국제적으로 인증된 기관을 통해 인증되었다. 이것은 시운전과 변경 시간을 축소할 뿐만 아니라 기계의 전세계적인 사용을 보다 유연하고 적합하게 한다.

Franz Kaufleitner, Product Manager

서비스 기사가 해야 할 일은 현장에서 새로운 기계 컴포넌트를 설치하고 기계의 HMI 패널을 통해 해당 설정 옵션을 가능화하는 작업뿐이다. 그렇지 않으면, 기계 제조업체가 업데이트된 구성 파일을 작성하고 그것을 기계 컴포넌트들과 함께 플래시 드라이브에 저장하여 고객에게 보내줄 수 있다. 그러면 고객은 단순히 컴포넌트를 설치하고 소프트웨어 업데이트를 실행하면 된다. “독일 기계 제조업체는 현장 기사를 출장 보낼 필요도 없이 안전 기술과 모든 것을 포함하는 새로운 기능을 인도에 설치할 수 있습니다.” Kaufleitner는 설명한다. “이러한 편익을 통해, OEM 업체와 기계 운영자는 B&R 안전 기술이 만사를 훨씬 더 편하고 용이하게 한다는 것을 알게 됩니다.”

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