IoT 센서를 사용하여 제조 생산성 향상

IoT 기기의 가격이 점점 저렴해지고 스마트팩토리 기술에 투자하는 제조업체가 늘어나면서 세계 IoT 시장은 2026년까지 1033억8000만 달러에 이를 것으로 추정된다. 스마트 팩토리의 중요한 구성 요소 중 하나는 센서이다. IoT 센서는 제조 시 분석을 위해 필수 정보를 수집하고 데이터를 클라우드로 전송하는 데 가장 중요하다. 센서에서 수집된 데이터를 분석하여 기업은 생산성을 향상시키고, 비용이 많이 드는 예상치 못한 다운타임을 방지하며, 제조 비용을 절감할 수 있는 솔루션을 만들 수 있습니다.

IoT 센서

IIoT(산업용 사물인터넷)에서는 센서가 다양한 형태의 외부 정보를 감지해 인간과 기계가 이해할 수 있는 신호나 데이터로 번역한다. 데이터는 처리 및 분석을 위해 건물 내 또는 클라우드 내에서 관리되는 데이터베이스에 저장됩니다. IoT 센서는 광학, 열 및 적외선과 같은 다양한 유형의 기술을 사용하여 필요한 정보를 캡처합니다. 센서는 또한 하나 이상의 상이한 유형의 정보를 수집하도록 설계될 수 있다. 일부 용도에는 거리, 수준, 압력, 환경 변화 또는 생산 라인 배치의 이상 징후 측정이 포함됩니다.

IoT 센서 유형

비전 센서 

이미지는 카메라에 의해 캡처되고 부품의 존재, 방향 및 정확도를 결정하는 소프트웨어의 도움으로 처리됩니다. 비전 센서를 사용하면 제품 품질과 배치 전반에 걸쳐 일관성을 보장할 수 있습니다. 시각 센서는 일반적으로 식음료 산업, 자동차 및 일반 제조의 생산 라인에 사용됩니다.

근접 센서

이 센서들은 두 물체 사이의 거리를 측정하는 데 도움을 줄 수 있다. 이것은 기계가 조립 로봇을 위해 제품 또는 측정 사이의 거리를 알아야 하는 제조에 종종 사용된다.

압력 센서

유체나 가스의 압력을 측정하는 것은 산업 환경에서 일반적이다. 올바른 압력을 유지하는 것은 제품 품질 또는 승무원의 안전에 매우 중요할 수 있습니다.

온도 센서

구성 요소의 온도는 고장 또는 과열을 나타낼 수 있습니다. 이를 통해 유지보수 작업자가 값비싼 기계적 고장을 일으키기 전에 마모된 부품을 교체할 시간을 확보할 수 있습니다. 온도 센서는 또한 식품 안전 또는 제품의 품질을 보장하기 위해 주변 온도를 모니터링하는 것을 도울 수 있다. 냉각기가 과도하게 조절되는 것에 대해 즉시 경고를 받는 것은 계획되지 않은 음식물 쓰레기의 비용을 절약할 수 있다.

습도 센서

수분의 양은 제품의 최종 품질에 중요할 수 있습니다. 수분을 모니터링하면 품질 기준을 항상 충족할 수 있습니다. 습도는 또한 일부 장비의 성능을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 습도가 범위를 벗어날 경우 센서를 통해 팀원들에게 경고할 수 있습니다. 항상 최적의 습도를 유지하면 민감한 장비의 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

레벨 센서

액체 또는 고체는 제품의 기계 또는 원재료를 작동시키는 데 사용될 수 있다. 레벨이 낮을 때를 알면 호퍼가 완전히 나오기 전에 가득 차게 되어 생산 시간이 손실되지 않도록 보장할 수 있습니다.

가속도 및 진동 센서

장비의 이동을 모니터링하는 것은 기계의 정확성 또는 유지보수에 중요할 수 있습니다. 과도한 진동은 마모된 베어링, 느슨한 볼트 또는 모터가 곧 고장날 것임을 나타낼 수 있습니다.

사운드 센서

일부 기계의 피치는 효율적으로 작동하는지 여부를 나타낼 수 있다. 피치를 모니터링함으로써 기계가 너무 높거나 너무 낮아서 수리 또는 유지보수가 필요한 경우 유지보수 직원에게 경고할 수 있습니다.

IIoT 기술이 발전함에 따라 주요 산업용 센서 제조업체는 "스마트" 센서를 설계하고 있다. 이러한 센서는 일반적으로 PLC가 데이터 프로토콜을 처리하고 해석해야 하는 아날로그 센서보다 구현하기 쉽습니다. 스마트 센서는 종종 센서 내에서 데이터를 처리하고 관리 플랫폼으로 직접 전송할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 전송이 더욱 다양해지고 필요한 정보만 전송하여 대역폭을 절약할 수 있습니다.

IoT 센서 연결

IIoT 배치는 단일 기계 또는 전체 생산 라인을 모니터링하고 제어하는 몇 개에서 수천 개의 센서로 구성될 수 있습니다. 네트워크 및 클라우드 소프트웨어로 데이터를 다시 전송하려면 센서가 어떤 형태로든 연결되어 있어야 합니다. 이 연결은 유선 또는 무선 중 하나이며, 각 연결 형태에는 장단점이 있습니다.

대부분의 제조 공장은 산업용 이더넷 케이블을 사용하여 IoT 장치를 유선 연결합니다. 유선 연결은 안정적인 연결을 보장할 수 있지만 센서, I/O 블록 및 PLC 사이의 거리에는 제한이 있습니다. 또한 케이블이 손상될 위험이 있고 로봇 팔과 같은 움직이는 부품에 휘어지는 케이블을 정기적으로 교체해야 하는 비용도 있다.

무선 IoT 센서는 무선 기술이 향상되고 신뢰성이 높아짐에 따라 빠르게 인기를 얻고 있다. WSN(무선 센서 네트워크)은 네트워크 케이블보다 센서와 네트워크 장비 사이의 거리가 훨씬 더 멀 수 있습니다. 무선 연결은 배치의 센서 수가 훨씬 더 많을 수 있기 때문에 훨씬 더 확장 가능하다. 예를 들어, 단일 사설 LTE 네트워크는 공장 바닥에서 1,000개 이상의 장치를 무선으로 연결할 수 있습니다.

제조업체는 어떻게 생산성을 향상시키고 있는가?

센서를 IoT 관리 플랫폼과 통합할 때 해결책은 사실상 끝이 없다. 여기 IoT 센서가 제조업체가 비용을 절감하고 생산성을 향상시키는 데 어떻게 역할을 하는지에 대한 몇 가지 예가 있습니다.

제품 품질 개선

이미 클라우드 플랫폼에 연결된 기계를 사용하면 온도 및 압력과 같은 데이터를 디지털 방식으로 생산 일괄 추적하기가 더 쉽습니다. 고해상도 카메라를 통한 기계 비전은 생산 라인을 통한 제품 추적의 또 다른 형태이다. 비전 센서는 소프트웨어와 함께 제품 품질을 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술은 품질이 떨어지는 제품이 브랜드를 위태롭게 할 수 있는 소비자에게 도달하는 것을 줄이는 데 상당한 도움을 줄 수 있다.

예측 유지보수를 통해 계획되지 않은 다운타임 최소화

실시간 데이터 및 클라우드 기반 분석을 통해 엔지니어와 유지보수 직원은 기계의 비효율성을 발견할 수 있습니다. 예정된 유지보수와 달리 프로그램은 센서에서 수집된 데이터를 분석하여 계획되지 않은 고장이 발생할 가능성이 있는지 확인할 수 있습니다. 이를 통해 정비사가 고장 나기 전에 구성품을 교체할 수 있어 비용이 많이 드는 수리나 승무원의 부상을 방지할 수 있습니다.

창고 관리 및 자산 추적

재고의 위치를 파악하고 재고를 이동, 보관 및 선택할 수 있는 효율적인 방법을 갖는 것은 항상 생산성 향상을 위한 필수 경로였습니다. 스마트 웨어하우스에서 IIoT 솔루션은 센서를 사용하여 공장을 통한 자산 흐름을 추적합니다. 자율 로봇은 사람의 상호 작용 없이 제품을 옮기거나 주문을 고르고 포장할 수 있다. 이러한 간단한 작업을 자동화함으로써 직원들은 더 생산적이고 인간적인 통찰력이 필요한 다른 작업에 집중할 수 있다.

조달 및 예측 개선

조달담당자의 경우 생산라인에 설치된 센서가 제품의 조립을 모니터링할 수 있어 원료 사용을 제어하고 폐기물을 줄일 수 있다. 또한 공급이 부족할 때 사용자에게 경고할 수 있습니다. 센서로 이러한 중요한 항목을 모니터링하면 낭비를 크게 줄이고 예측을 개선할 수 있습니다.

제품 개발

제품 개발은 비용이 많이 드는 과정일 수 있지만 모든 제조업체에 필요합니다. 제조업체는 전체 생산에 들어가기 전에 더 나은 결정을 내릴 수 있다. 생산 현장의 센서와 고급 제조 분석을 통해 데이터를 수집함으로써 많은 연구 개발 과정을 시뮬레이션할 수 있다. 제품의 센서를 구현하여 실제 시나리오에서 데이터를 수집할 수도 있습니다. 이 데이터를 실시간으로 수집하면 엔지니어가 보다 효율적인 제품을 신속하게 변경할 수 있습니다.

요약

공장 전체의 일상적인 운영에서 센서가 필수적인 역할을 한다는 것은 의심의 여지가 없다. 데이터 수집은 기업이 보다 효율적인 생산 라인을 개발하고, 안전성을 높이고, 기계를 계속 가동하는 데 도움이 되는 것으로 입증되었습니다. 제조 시설에서 IoT 센서의 전반적인 계획과 구현은 상당할 수 있지만, 투자 수익은 충분히 가치가 있을 수 있다.