제조 장비용 5G LPWA(저전력 광역) 기술 NB-IoT 및 LTE-M으로 구현되는 새로운 서비스 | IoT Now 뉴스 및 보고서

제조 장비 연결을 위한 과제와 기회

독일에 위치한 산업용 공기 압축기 제조업체인 ALMiG(또는 자동 공기 펌프, Automatische Luftpumpen) 그룹은 5G LPWA(저전력 광역) 기술 NB-IoT 및 LTE-M을 사용하여 최소한의 투자로 신규 장비와 기존 장비를 모두 연결합니다. 목표는 모든 장치를 지원할 수 있는 저렴한 연결 솔루션을 사용하여 가능한 가장 간단한 방법으로 기계를 클라우드 분석 플랫폼에 연결하는 것입니다. Modbus Cloud Connect를 제품에 통합함으로써 ALMiG는 실제 IoT 데이터로 COMPASS(압축 공기 서비스 솔루션) 디지털 서비스를 강화할 수 있었습니다.

과제 

주요 과제는 이미 서비스 중인 장비에 대한 새로운 기능과 비즈니스 모델을 오랜 시간 소요되는 맞춤형 하드웨어 개발 없이 짧은 시간 내에 개발하는 것이었습니다. 채택된 IoT 솔루션은 기존 기계에 새로 장착하고 새 기계에도 장착할 수 있을 만큼 유연해야 했습니다. 한편 ALMiG는 현장에서 기계 사용에 대한 실제 데이터가 부족한 상황에서 작업해야 했습니다. 또 다른 과제는 다양한 파트너와 공급업체가 잠재적으로 다양한 구성요소를 제공하고 데이터 통신 인프라에 대해 최종 사용자 고객에 대한 잠재적인 의존성을 갖는 IoT 생태계의 복잡성이었습니다.

해법

ALMiG는 신규 및 이미 배포된('브라운필드') 공기 압축기를 모두 연결하기 위해 grandcentrix(Vodafone 회사)에서 제공하는 Modbus Cloud Connect 제품을 선택했습니다. Modbus Cloud Connect는 공기 압축기 내부의 Modbus RTU(원격 터미널 장치) 장치를 감지하고 작동하는 장치와 ALMiG의 클라우드 인프라 사이에 디지털 브리지와 연결을 구축합니다.

영향 및 통계

새로운 솔루션을 통해 ALMiG는 실시간 IoT 데이터를 사용하는 '서비스형' 제안을 포함한 새로운 비즈니스 모델을 제공할 수 있습니다. 고객은 일일 업데이트, 중요한 상태 업데이트에 대한 즉각적인 알림, 예방적 유지 관리를 통한 가동 시간 향상 등의 이점을 누릴 수 있습니다. 또 다른 주요 이점은 실제 배포에서 얻은 IoT 데이터를 사용하여 향후 제품 개발을 향상시킬 수 있는 ALMiG의 잠재력에 있습니다.

더 넓은 의미

광역 5G LPWA(NB-IoT 및 LTE-M) 연결 제품화된 솔루션은 비용 효율적인 방식으로 산업용 장비를 지원하는 IoT에 매우 적합하며 특히 브라운필드 장비의 맥락에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 솔루션은 제조업체와 고객 모두에게 구현이 쉽고 효율적이며 지속 가능하고 저렴할 수 있습니다. Retrofit IoT 솔루션을 사용하면 제조업체는 이미 클라이언트 사이트에 배포된 기존 기계와 관련된 새로운 서비스를 제공하고 이러한 기계를 훨씬 더 효율적으로 만들 수 있습니다. 많은 IoT 솔루션과 마찬가지로 장비 개조는 원격 모니터링을 통해 운영 프로세스를 최적화하는 데 도움이 되며 예측 유지 관리를 통해 장비 고장 위험을 줄여 추가 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

제조 장비 연결을 위한 과제와 기회

경쟁이 치열한 환경에서 장비 공급업체는 최첨단 서비스를 구현하고 경쟁력을 유지하기 위해 최신 기술을 채택해야 합니다. 이상적으로 이러한 서비스에는 판매된 새 장비와 고객 위치에서 잠재적으로 수년 동안 서비스를 제공해 온 장비를 포함하여 고객이 사용하는 모든 장비가 포함됩니다. 그러나 이러한 장비의 사용자는 일반적으로 가동 중지 시간을 감당할 수 없으며 기존 기계 및 장비를 새로운 스마트 장치 및 도구로 교체하는 데 비용이 많이 듭니다. 따라서 제조 장비 공급업체는 신규 자산과 기존('브라운필드') 자산 모두에 통합할 수 있는 '스마트' 솔루션에 중점을 둘 것입니다.

ALMiG 그룹은 다양한 제조 공정의 일부로 사용되는 공기 압축기 공급업체입니다. 이 회사는 기존 Modbus 제어 및 작동 기능을 연결하기 위해 5G LPWA(저전력 광역) 기술 NB-IoT 및 LTE-M을 사용하여 새로운 공기 압축기와 기존 장치 자산을 단일 솔루션으로 연결하는 혁신적인 방법을 찾았습니다. Grandcentrix(Vodafone 회사)와 협력하여 ALMiG는 grandcentrix의 Modbus Cloud Connect 제품을 활용하여 연결된 솔루션을 빠르게 개발할 수 있었습니다.

Modbus Cloud Connect를 장비에 통합함으로써 ALMiG는 제품을 디지털화하고 실시간 IoT 데이터를 사용하여 새로운 COMPASS(압축 공기 서비스 솔루션) 서비스를 더욱 효과적으로 활성화했습니다. COMPASS 서비스와 관련된 중앙 클라우드 소프트웨어는 연결된 모든 기계의 디지털 트윈을 유지하고 정보의 처리, 평가 및 저장을 가능하게 합니다. 사용 가능한 데이터를 사용하여 기존 프로세스를 향상하고 향상된 서비스 모델과 같은 새로운 제안을 지원할 수도 있습니다. Grandcentrix 하드웨어를 사용하고 Vodafone의 셀룰러 통신 플랫폼에서 실행하면 기존 장치와 레거시 장치 모두 표준화된 하드웨어와 사전 구성된 클라우드 어댑터를 사용하여 연결할 수 있습니다.

grandcentrix의 Modbus Cloud Connect 제품에는 네 가지 주요 측면이 있습니다.

• 하드웨어: Modbus Cloud Connect Gateway는 DIN 레일 장착 및 터미널 연결을 위한 폼 팩터인 grandcentrix에서 개발한 온보드 펌웨어가 포함된 CE 인증 하드웨어입니다. 장치에는 연결을 돕기 위해 금속 및 비금속 표면 안테나가 있습니다.
• 연결성: 간단한 모바일 연결 요금제로 지원되는 5G LPWA(NB-IoT 및 LTE-M) 네트워크에 연결할 수 있는 사전 설치된 SIM 칩셋이 포함되어 있습니다.
• 셀프 서비스 포털: 클라우드 적응을 통한 장치 관리 및 사전 구성된 데이터 통합을 위한 포털입니다.
• 지원: 장치 온보딩에 대한 초기 지원은 물론 서비스 데스크 및 문제 티켓 시스템을 포함한 지속적인 운영에 대한 지속적인 지원도 제공됩니다.

연결된 제조 장비의 이점

ALMiG의 경우 이미 클라우드 플랫폼을 운영하고 있고, 새로운 IoT 데이터를 기반으로 새로운 서비스를 비교적 쉽게 추가할 수 있었기 때문에 Modbus Cloud Connect 제품이 특히 유리했습니다. Modbus Cloud Connect를 채택한 이후 ALMiG는 차세대 디지털 서비스를 가능하게 하는 두 번째 클라우드 플랫폼을 출시했습니다.

새로운 IoT 데이터는 고객에게 일일 업데이트 지원, 중요한 상태 업데이트에 대한 즉각적인 알림, 예방적 유지 관리를 통한 가동 시간 향상 등 ALMiG가 새로 출시한 COMPASS 제안의 주요 측면을 지원합니다. 전반적으로 IoT 데이터를 포함함으로써 ALMiG는 사후 지원 제공에서 사전 지원 제공으로 전환할 수 있었습니다.

이 접근 방식에는 고객이 종종 데이터 과학 역량이 부족하고 필요한 데이터 구조, 업데이트 빈도, 가장 많은 통찰력을 얻기 위해 추적해야 하는 데이터 피드 및 상관 관계를 정의하기 위한 지원을 통해 이점을 얻을 수 있는 데이터 관리와 같은 측면이 포함됩니다. 또한 ALMiG는 서비스 활동을 단순화하고 모든 플랜트 관련 활동을 포괄하도록 확장된 새로운 서비스를 제공할 수 있었습니다.

클라이언트에게 제공되는 매크로 수준 정보에는 개별 장치 데이터와 클라이언트의 전 세계 ALMiG 장치 자산에 대한 데이터가 모두 포함된 대시보드가 ​​포함됩니다.

또 다른 주요 이점은 실제 배포에서 얻은 IoT 데이터를 사용하여 향후 제품 개발을 향상시킬 수 있는 ALMiG의 잠재력에 있습니다. 역사적으로 ALMiG는 여러 산업에 압축기를 공급했지만 다양한 고객 부문에서 장치가 어떻게 사용되고 있는지에 대한 데이터나 피드백이 거의 없었습니다. 중기적으로 회사는 필요하지 않은 기능을 생략하고 압축기 기능을 고객 요구에 더 잘 맞출 수 있도록 다양한 고객 유형에 맞게 제품 사양을 최적화할 수 있을 것으로 기대합니다. 이러한 접근 방식을 통해 ALMiG는 진화하는 시장에서 전반적인 압축기 포트폴리오의 경쟁력을 더욱 높일 수 있습니다.

운영 관점에서 볼 때 ALMiG는 사전 유지 관리를 수행하고 현장 서비스에 대한 전반적인 접근 방식을 업그레이드하는 능력의 이점을 누리고 있습니다. 현재 대형 압축기가 고장 나면 현장 엔지니어가 필요한 수리를 수행하기 위해 고객이 있는 곳으로 날아가야 하는 경우가 많습니다. 따라서 일상적인 서비스 유지 관리의 일환으로 사전에 수리를 수행할 수 있는 경우 이동 시간과 비용 측면에서 상당한 이점이 있습니다. 또한 항공 여행 감소와 관련하여 상당한 지속 가능성 이점이 있습니다.

여러 타사 리소스의 비용 및 참여를 줄일 수 있는 가능성

ALMiG가 직면한 과제 중 하나는 고객이 일반적으로 상당한 투자와 수년간의 감가상각 기간을 포함하는 대규모 공장 및 산업 플랜트용 기계를 구입한다는 것입니다.

따라서 ALMiG는 스마트하고 연결된 기계에서 얻은 사용 데이터에 대한 투명하고 신속한 액세스에 대한 고객 요구를 충족하는 동시에 고객이 이미 배포된 기계에서 유사한 서비스를 활성화하여 이전 투자 수익을 극대화할 수 있도록 지원하는 것이 중요합니다.

ALMiG의 경우 Modbus Cloud Connect 배포는 신규 시스템과 기존 시스템을 모두 연결하고 두 시스템과 관련된 서비스를 최적화하는 효과적인 방법이었습니다. Modbus Cloud Connect를 사용하면 압축기를 원격으로 모니터링하고 제어하여 기존 센서와 액추에이터를 사용하는 현장 운영 노력을 줄일 수 있습니다. 이 솔루션은 기존 기계 및 레거시 시스템에 쉽게 장착할 수 있으며 사전 구성된 클라우드 어댑터 및 5G 모바일 통신을 사용하여 연결할 수 있습니다.

5G LPWA 기술 NB-IoT 및 LTE-M과 확립된 Modbus 프로토콜이 결합되어 유연성, 단순성 및 용이한 배포가 가능합니다.

5G LPWA 기술 NB-IoT 및 LTE-M은 ALMiG에 특히 중요했습니다. 압축기는 일반적으로 실내에 위치하며 NB-IoT 및 LTE-M 이외의 광역 셀룰러 연결 기술로는 도달하기 어려운 지역에 있는 경우가 많기 때문입니다. 한편, 압축기에 직접 연결을 제공하면 이러한 연결이 셀룰러 네트워크(ALMiG와 계약을 맺고 ALMiG의 제어를 받음) 이외의 타사 인프라에 의존하지 않기 때문에 이점이 다양합니다. 이와 대조적으로, ALMiG가 단거리 연결 솔루션을 채택했다면 각 압축기의 연결은 고객의 로컬 네트워크에 의존했을 것이며 ALMiG는 해당 네트워크에 액세스하여 압축기를 원격으로 제어할 수 있었을 것입니다. 따라서 5G 기술을 사용하면 ALMiG가 최종 장치에 대한 직접 연결을 제어할 수 있는 반면, 단거리 기술을 기반으로 하는 솔루션은 극도로 분산된 로컬 클라이언트 네트워크에 의존해야 합니다. 결과적으로 5G를 사용하면 ALMiG가 모든 관련 인프라를 엔드 투 엔드로 제어하므로 특정 서비스 수준을 제공하기 위해 노력할 수 있습니다.

ALMiG가 채택한 Modbus Cloud Connect 솔루션의 이점은 다음과 같습니다.

• 유연성: 장치 유형이나 시리즈에 관계없이 현장에서 기존 장치를 개조하고 새 장치에 기존 전자 장치를 장착하는 것을 모두 지원할 수 있는 가능성을 포함합니다. 이를 통해 ALMiG는 고객의 전체 압축기 자산을 스마트 제품으로 전환할 수 있습니다.
• 간단: 5G LPWA 기술인 NB-IoT 및 LTE-M을 사용하면 데이터 통신이 타사 인프라로부터 독립되며 인터페이스가 명확하게 정의됩니다. 이를 통해 장치의 기존 Modbus 지원 기능에 쉽게 연결할 수 있으며 작동 시간 및 조건과 같은 실시간 데이터 수집을 지원하고 장치를 원격으로 제어할 수 있습니다(예: 공기압 설정 조정). 클라우드 인프라에 연결하면 프로젝트를 빠르게 확장할 수 있습니다.
• 배포 용이성: 또 다른 주요 특징은 Modbus Cloud Connect 솔루션이 제품화되었기 때문에 grandcentrix를 제외한 외부 타사 공급업체에 대한 요구 사항이나 의존성 없이 배포할 수 있다는 것입니다. 따라서 외부 당사자의 조정 및 통합으로 인해 발생할 수 있는 노력, 위험 및 비용이 크게 줄어듭니다.

출시 확장 및 새로운 상업적 제안 가능

ALMiG와 grandcentrix의 파트너십은 계속되고 확장될 것입니다. 현재 기존 클라우드 플랫폼을 보완하기 위한 추가 클라우드 플랫폼 개발에 대한 논의가 진행 중이다. 중장기적으로 목표는 고객을 위한 새로운 애플리케이션과 새로운 서비스를 개발하는 것입니다.

ALMiG와 grandcentrix의 파트너십은 계속되고 확장될 것입니다. 현재 기존 클라우드 플랫폼을 보완하기 위한 추가 클라우드 플랫폼 개발에 대한 논의가 진행 중이다. 중장기적으로 목표는 고객을 위한 새로운 애플리케이션과 새로운 서비스를 개발하는 것입니다.

ALMiG는 현재 압축기에서 제공되는 수많은 데이터 포인트를 사용하여 grandcentrix의 데이터 과학 전문가와 협력하여 고객의 장비 사용에 대한 새로운 통찰력을 얻고 새로운 애플리케이션이나 기능을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 맞춤형 및 사용량 기반 알림을 고객에게 제공할 수 있습니다. 또한 이러한 통찰력은 AMiG의 제품 포트폴리오 개발 및 R&D에 반영될 것입니다.

Vodafone/grandcentrix의 Modbus Cloud Connect는 IoT를 간단하게 만들어줍니다.

Modbus Cloud Connect는 Modbus RTU 장치를 LPWA(Narrowband-IoT 및 LTE-M)를 통해 클라우드에 직접 연결하기 위한 "올인원" IoT 제품입니다. 자세한 내용은 https://grandcentrix.net/en/products/modbus/를 참조하세요.

grandcentrix는 Vodafone Germany의 100% 자회사로 기업의 성공적인 IoT 프로젝트 구현을 지원합니다. 여기에는 Modbus Cloud Connect와 같은 IoT 플러그 앤 플레이 제품뿐만 아니라 맞춤형 맞춤형 IoT 솔루션(전문 서비스)도 포함됩니다. 두 비즈니스 원칙 모두 임베디드 엔지니어링, 생산 및 인증, 클라우드 백엔드 및 프런트엔드, 앱, 보안 및 데이터 과학 등 모든 IoT 분야에 대한 전문 지식을 바탕으로 장치를 사물 인터넷에 연결하는 데 중점을 두고 있습니다.

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• 출처: https://www.iot-now.com/2024/01/12/141829-gsma-5g-transformation-hub/