코로나19로 도래한 ‘언택트(Untact·비대면) 시대’는 전례 없이 빠르게 디지털 기술의 도입과 발전을 촉진했다. 이는 수많은 기계와 설비로 가득한 산업 현장에 엄청난 영향을 끼쳤으며, 세대교체, 인력 감축 등의 변화 또한 불가피하게 생기고 있다. 그러나 개인이든 기업이든 시대의 흐름에 맞춰 적응하고 변화해야 살아남을 수 있으므로, 산업 현장의 디지털 기술 적용 및 통합의 중요성이 점차 커지고 있다. 특히 새롭게 도입되는 IT 영역을 장비나 설비 등의 기존 OT(Operation Technology) 영역에 결합함으로써 운영 효율을 높여 생산성을 극대화하고 빠르고 정확한 지식 이전을 가능케 해 사람 대 사람으로 적지 않은 시간과 비용이 소비됐던 인수인계 과정 또한 해결할 수 있게 되었다.

생산 공장에서 디지털 기술의 통합으로 인한 운영 효율 향상을 구현할 방안으로는 여러 가지가 있다. 그중, 장비의 설치부터 시작해서 가동 시에는 운영 상태 점검 및 사전 예방 활동을 수행하고 고장 시에는 수리 및 교체까지 진행하는 ‘유지보수’ 작업의 디지털화 유무가 공장의 운영 효율 개선 정도의 차이를 크게 보여준다. 현재 유지보수 작업은 장비의 전체 수명 주기와 밀접하게 관련된 만큼 방대하고 전문적인 지식을 요구하기에, 과도한 시간과 비용이 소요되는 것이 현실이다. 언택트 시대로 새로운 기술 및 플랫폼의 도입 등이 활발하게 일어나고 있는 지금, 기업은 유지보수 작업의 디지털화를 통해 자원 관리를 최적화하고 작업의 난이도를 낮춰 접근성을 높여 잠재된 효율을 끌어내는 전략이 필요하다.

슈나이더 일렉트릭은 증강현실을 적용해 생산 설비의 유지보수 환경을 용이하게 개선하고 전문 지식도 빠르게 이전할 수 있는 ‘EcoStruxure™ Augmented Operator Advisor(이하 AOA)’ 솔루션을 제공하고 있다. 애플리케이션 형태의 솔루션인 AOA는 공장 장비의 시스템 디자인 및 엔지니어링 단계에서 최적의 정보 제공을 통해 시간과 비용을 최적화하고, 시작 및 운영 단계에서는 공장 전범위의 상시 원격 점검을 통해 효율성과 유연성을 극대화한다. 특히 AOA는 유지보수 및 서비스 단계에서 신속한 오류 탐색과 해결책 제공을 통해 장비의 다운타임을 최소화하고 결과적으로 가용성과 내구성을 크게 향상해주는 이점을 제공한다.

▲ 언택트 시대에 경쟁력을 갖추기 위해서는 장비 디지털화를 통한 공장 운영 효율 극대화 전략이 필요하다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

■ 현실 세계의 한계를 극복해주는 디지털 기술, 증강현실

4차 산업혁명의 핵심 디지털기술 중 하나인 ‘증강현실(Augmented Reality, AR)’은 현실의 이미지나 배경에 3차원의 가상 정보를 겹쳐서 보여주는 것으로 현실과 디지털 세계를 융합하는 기술이라고 할 수 있다. 가상 객체에는 사진이나 영상 같은 멀티미디어가 주로 포함되고, 이들은 3D 모델링, 실시간 트래킹, 지능적 상호작용 등의 기술을 적용해 다양한 방법으로 나타난다. 증강현실은 현실 세계가 제공하는 정보의 한계점을 보완해주며, 궁극적으로는 신속한 이해도 향상과 정확한 문제 해결을 목표로 활용되고 있다. 직접 제품을 뜯어보지 않아도 내용물을 즉각 확인해볼 수 있으며, 훼손된 문화재 등에 완벽하게 복구된 모습의 가상 영상을 겹쳐서 보여주는 것 또한 좋은 사례다.

오늘날 증강현실은 다양한 분야에서 유용하게 활용되고 있는데, 산업 현장에 접목되면 광범위해 한 눈에 볼 수 없던 부분부터 보이지 않는 부분까지 간편하게 확인할 수 있어 불필요한 작업 동선이나 인력 소모를 줄이고 기업은 비즈니스 가치에 더욱 집중할 수 있게 된다. 특히, 공장 장비의 유지보수에 증강현실을 적용하고 클라우드, 인공지능 등의 디지털 기술을 통합하면 공장 전체의 지식 이전 촉진 및 가시성 확보를 통한 운영 효율 극대화가 가능해진다. 실제 유지보수에 드는 시간의 50%가 오류를 파악하고 정보를 찾는 데 사용되는 만큼, 증강현실 기술을 문제 탐색 및 솔루션 제공에 적용하면 유의미한 자원 절약 효과를 누릴 수 있다.

이와 같은 증강현실 기술을 활용한 슈나이더 일렉트릭의 AOA 솔루션은 공장 생산 라인의 유지보수 및 관리 환경을 개선하고 비용과 시간을 단축해준다. 특별한 기기 없이 AOA 애플리케이션을 설치한 스마트 기기로 장비를 촬영하면 직접 열어보지 않아도 화면을 통해 내부 상태가 가상 이미지로 보이며, 가이드 문서나 수리 절차 등 문제 해결을 위한 솔루션 또한 이어서 현실 세계와 융합해 화면에 나타나게 된다. 이에 따라 작업자는 증강현실을 통한 비대면 실시간 데이터 확인이 가능해, 장비의 다운 타임 감소와 더욱 최적화된 작업 과정으로 생산성을 높일 수 있게 된다.

■ 비대면 공장 설비 유지보수에 필수적인 증강현실 기반 솔루션 EcoStruxure™ Augmented Operator Advisor

언택트 시대에 공장 장비 디지털화를 위해 슈나이더 일렉트릭이 제공하는 증강현실 솔루션 EcoStruxure™ Augmented Operator Advisor는 태블릿이나 스마트폰 등의 스마트기기만 있으면 빠르고 손쉬운 유지보수 작업을 수행할 수 있도록 돕는다. AOA 앱이 설치된 기기로 장비를 촬영하면 실시간 데이터와 가상 객체(이하 POI, Point of Interest, 관심 포인트)가 촬영된 장비 사진에 중첩되어 나타나게 된다. 사용자는 간단한 클릭만을 통해 있는 자리에서 필요한 정보를 확인할 수 있는 것이다. 이는 전문 지식이나 현장 경험이 부족해도 활용 가능해 작업에 대한 접근성과 유연성을 높여, 빠르게 변화하는 디지털 시대 속 생산 공장의 효율을 극대화한다.

AOA 솔루션은 공장의 보이지 않는 구역부터 전범위까지의 관리를 가능케해 전체적인 가시성을 확보해준다. 운영자는 각각의 장비나 생산 라인 앞에서는 운영 및 유지보수 관련된 제품 가이드, 설치 지침, 전기 다이어그램 등의 자료와 프로세스 변수 값에 즉시 접근하는 기능을 이용해 신속한 오류 탐색 및 문제 해결이 가능해진다. 특히 위험성이 높은 장비의 앞이나 숨겨진 부분에 대해서는 AOA가 만들어낸 가상 도어를 통해 열어보지 않아도 빠른 진단을 할 수 있어 안정성을 확보해준다. 이렇듯 유연하게 활용 가능한 AOA솔루션은 공급 업체부터 엣지 인프라의 엔드유저(End-User·최종사용자)까지 광범위하게 사용될 수 있다.

AOA 솔루션을 활용하면 사무실에 들를 필요 없이 현장에서 장비 관련 정보에 바로 접근해 빠른 대처가 가능하다. 상시 관리 측면에서도 제어실 외부의 현장에서도 실시간으로 공정 정보를 확인하고 수정할 수 있어 운영 및 유지보수에 드는 시간과 비용을 줄이고 효율을 높일 수 있다. 또한 위탁생산사(OEM) 및 시스템통합업체(SI)에서도 AOA를 업무에 접목하게 되면 고객이 다른 공급 업체에 비해 언택트 시대에 적합한 기술 선도 업체로 인식될 수 있는 차별화 요소를 제공할 수 있다. 여기에 더해 원격으로 엔드유저에게 현장 장비의 중요 정보에 대한 액세스를 제공하는 등, 유지보수를 더욱 효과적으로 지원할 수 있어 경쟁력이 높아진다.

▲ 슈나이더 일렉트릭의 AOA는 즉각적인 오류 탐색과 문제 해결을 도와 유지보수 및 운영 작업의 생산성을 높여준다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

▲ 스마트기기를 통해 장비를 촬영하면 세부적인 데이터를 확인할 수 있는 POI가 화면에 겹쳐서 나타난다. (자료출처 : 슈나이더 일렉트릭)

공장 내 기계나 설비와 같은 OT 영역과 실시간 데이터나 온라인 문서, 디지털 기술과 같은 IT 영역을 통합해 장비 디지털화를 실현하는 AOA 솔루션은 ‘빌더(Builder)’, 런타임(Runtime)’, ‘앱(App)’ 등 세 가지 구성 요소로 이루어져 있다. 빌더는 증강현실 프로젝트를 생성하기 위해 사용되는 1년 갱신형 툴로 온라인 및 오프라인 모두 지원한다. 런타임은 생성된 프로젝트를 실행하기 위한 소프트웨어 구성 요소로, 한번 구매 시 영구적으로 사용 가능하다. 마지막으로 앱은 스마트 기기에서 AOA가 구현되는 애플리케이션으로, iOS, 안드로이드, 윈도우 등 기기의 운영체제에 따라 각각의 스토어에서 무료로 다운받아 사용할 수 있다.

AOA를 현장에 적용하기 위해서는 어느 정도의 구축 단계를 거쳐야 하긴 하나 전혀 복잡하지 않다. 우선, 관리하고자 하는 구역이나 장치 등의 ‘장면(Scene)’ 사진을 최소 3장씩 촬영한 후 빌더를 통한 매핑 및 파일 준비 과정을 거쳐 프로젝트를 생성한다. 완성된 프로젝트를 런타임이 설치된 Harmony HMI G5U22, Pro-face HMI, 산업용PC PS6000등의 하드웨어 서버에 배포하면, 이 서버에서 3G, 4G 또는 와이파이에 연결해 IT 및 OT 영역의 모든 데이터를 수집하게 된다. 최종적으로 통신 테스트나 장면 인식 테스트 등의 현장 시운전을 완료한 후 스마트기기에 AOA 앱을 설치하고 실행하면 공장 내 데이터를 보유하고 있는 서버와 무선 솔루션으로 연결돼 작동된다.

AOA 앱이 설치된 기기로 유지보수 작업이 필요한 구역을 촬영하면 프로젝트에 등록된 장면이나 AOA 태그가 자동으로 인식돼 기기 화면에 가상 이미지인 POI가 말풍선 모양으로 나타나게 된다. AOA 솔루션의 핵심이기도 한 POI는 여러 타입의 정보를 리스트 형식으로 보여주기도 하며, 알람 등의 이미지나 변수값을 표시하기도 하고 패널 이름과 같은 문자열을 나타내기도 한다. 게다가 POI는 배경 및 폰트 색 변경, 깜박이기 및 숨기기 설정이 가능한 트리거 기능을 통해 사용자 편의성까지 높였다. 이렇듯 유지보수 담당자는 현장에서 POI를 통해 장비 관련 문서나 데이터에 곧바로 액세스할 수 있어 작업 효율이 극대화된다.

▲ AOA 솔루션은 ‘빌더’, 런타임’, ‘앱’ 등 세 가지로 구성된다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

▲ '빌더'에서 필요한 프로젝트를 생성하면 '런타임'이 IT 및 OT단을 통합하고 '앱'과 연결해 사용자에게 정보를 보여준다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

AOA 애플리케이션은 POI뿐만 아니라, 공장 장비 유지보수 및 운영에 최적화된 유용한 기능을 다양하게 제공하고 있다. 장비 관련 문서를 열람할 때, 전체 화면 또는 분할된 화면에서 오픈하도록 설정할 수 있는 ‘Embedded Browser(EB)’ 기능은 운영자가 작업 환경에 따라 유연하게 자료 수집을 할 수 있게 돕는다. ‘Subscene Open’ 기능을 통해서는 전기 캐비닛이나 장비의 숨겨진 부분을 가상으로 열어 잠금이나 불필요한 가동 중지를 피하고 빠른 진단을 할 수 있어 생산성이 향상된다. 또한 ‘전체 보기’ 기능은 공장의 외관이나 광범위한 현장을 한눈에 보여주며 중요한 공정 변수나 알람을 표시하고 생산 진행 상황 등의 핵심성과지표(KPI)를 확인할 수 있게 해 가시성을 확보해준다.

작업 수행 중 문제를 식별 및 해결하는 데 어려움이 있는 경우에는 앱 화면의 우측 상단에 위치한 헤드셋 아이콘의 ‘Remote Experts’(전문가 연결) 기능을 사용하면 된다. 이 기능은 앱에 통합된 Microsoft Dynamics 365 Remote Assist를 사용해 양방향 미러링을 제공하는 영상 통화 같은 기능이다. 전문가가 현장에 방문할 필요 없이, 간편하게 원격으로 도움을 줘 현장에서는 고장 수리 시간을 단축하고 다운타임 비용을 감소시킬 수 있다. AOA 초기 구축 과정에서 빌더를 통해 호출할 전문가를 지정할 수 있으며, 전문가는 PC에 Microsoft Teams만 설치하면 원격으로 증강 현실 화상 통화가 가능하다. Remote Experts는 현장의 작업자와 전문가가 앱 화면뿐만 아니라 추가로 기록하는 가상 현실 주석까지 공유할 수 있게 해 효율적인 작업 환경을 선사한다.

생산 공장 내에 구비된 설비 및 기계의 종류와 수는 너무나 다양해 숙련된 전문가조차도 교체나 수리 등에 필요한 매뉴얼을 헷갈리는 경우가 있다. AOA 앱은 사용자가 올바르게 작업을 수행할 수 있도록 안내 문구나 영상을 표시해 도와주는 ‘Procedure(프로시져: 안내)’ 기능을 제공하고 있다. 증강 현실 기술을 사용하는 On-site Procedure와 사용하지 않는 Off-site Procedure로 두 가지 유형이 있다. 유지보수 레벨 1 작업 등에 주로 활용되는 On-site Procedure는 사용자가 앱을 통해 장면을 인식시키면 해당하는 단계를 안내해준다. Off-site Procedure는 주로 일상 및 정기 작업이나 교육 등에 사용되는데, 장면을 인식시킬 필요 없이 안내되는 단계별 지침을 따르기만 하면 된다. 사무실에서 실행해 올바른 도구나 전문 지식을 미리 확인할 수도 있어 생산적인 시간 관리 또한 가능하다는 이점을 제공한다.

▲AOA 애플리케이션은 사용자 편의성을 높이는 유용한 기능을 다양하게 제공한다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

▲AOA 애플리케이션의 Procedure 기능은 작업 과정의 순서나 정확도를 향상해 시간 및 운영자 오류를 단축시킨다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

슈나이더 일렉트릭은 고객에게 AOA 솔루션을 구축할 때 두 가지 비즈니스 모델로 제공하고 있다. 우선, 가장 일반적으로 사용되는 ‘프로젝트 모드’는 구축을 위한 A부터 Z까지 전체 과정을 슈나이더 또는 슈나이더 AR 솔루션 파트너를 통해 진행되는 모델이다. AOA 빌더를 통한 프로젝트 개발부터 런타임 하드웨어 서버 확보, 그리고 성공적으로 AOA 솔루션을 도입하게 되면 향후 연간 계약을 통한 지원 및 유지보수 서비스까지 제공해 고객은 비즈니스 가치에 더욱 집중할 수 있게 된다. 다른 한 가지 모델은 ‘Do It Yourself 모드’로, 기존에 AOA를 사용하고 있던 고객이 동일한 장비에 추가로 적용할 때 적합한 모델이다. 고객은 알맞은 라이선스를 선택해 구매한 후 프로젝트 개발과 시운전 등을 직접 진행하게 된다.

AOA 솔루션의 구성 요소 중 빌더와 런타임은 라이선스가 있어야 하며, 고객의 현장 상황에 따라 유연하게 선택할 수 있도록 다양한 옵션이 존재한다. 1년 갱신형 라이선스인 빌더의 종류로는 ‘Essential offer(에센셜 오퍼)’ 및 ‘Performance offer(퍼포먼스 오퍼)'가 있다. Essential 빌더는 상황별 실시간 데이터 및 설명서가 포함된 증강 현실 서비스를 제공하고, Performance 빌더는 Essential 빌더에 Procedure 기능이 추가된 버전이다. 또한 빌더 자체의 종류도 구축하는 방식에 따라 온라인 버전인 ‘클라우드 빌더’ 및 오프라인 버전인 ‘로컬 빌더’로 나뉜다. 클라우드 빌더는 클라우드에 본인 계정으로 접속해 프로젝트를 작성하는 형식이며, 로컬 빌더는 현장의 PC에 설치해 사용하는 소프트웨어 형식으로 주로 네트워크 연결 상태가 좋지 않거나 보안 등의 이유로 클라우드에 데이터를 보낼 수 없는 경우에 선택된다.

다음으로 런타임은 AOA 솔루션을 적용할 장비가 하나인지 여러 개인지에 따라 ‘Mono-area’ 및 ‘Multi-area’ 라이선스로 나뉜다. Mono-area는 사용할 POI와 Procedure 개수에 따라 Essential/Performance 빌더 라이선스에 또다시 각각 Level 1, 2, 3순으로 분류된다. 예를 들어 하나의 장비에 100개의 POI와 10개의 프로시져를 사용한다면 Performance 빌더 및 Performance Level 3 런타임 라이선스를 선택해야 한다. 반면에 Multi-area는 여러 시스템 또는 생산라인을 포함하는 전체 사이트에 적용할 수 있다. 이렇듯 옵션이 다양해 자칫 복잡해 보일 수 있지만, 빌더에서 프로젝트 작성 완료 후 컴파일할 때 필요한 런타임 라이선스가 무엇인지 확인할 수 있기 때문에 전혀 어려워할 필요가 없다.

▲ '빌더'와 '런타임' 라이선스는 사용자의 작업 환경 및 목표에 따라 유연하게 선택할 수 있도록 다양한 옵션을 제공하고 있다. (자료출처: 슈나이더 일렉트릭)

공장 장비 디지털화를 통해 유지보수 및 운영 작업의 효율을 극대화하는 AOA 솔루션은 불필요한 자원 및 시간을 절감하고, 비즈니스 가치에 집중해 언택트 시대에 더욱 경쟁력을 갖출 기회를 제공한다.

현재 슈나이더 일렉트릭은 AOA 솔루션을 42일간 체험해볼 수 있는 무료 시험판 버전을 공개해, 각자의 환경에서 관련 장비에 직접 증강현실 기술을 테스트할 기회를 제공하고 있다. 정식 버전과 기능이 동일하며, 시험판 버전의 빌더로 생성된 프로젝트는 정식 구독 시 손실 없이 그대로 사용 가능하다.

* 무료 버전 신청:
https://go.schneider-electric.com/WW_202004_Augmented-Operator-Advisor-Gated-Content.01-EcoStruxure-Augmented-Operator-Advisor-Free-Trial-MF-LP.html

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