스마트 제조의 '빅 4'

ARM, 스마트 제조 혁신 이끄는 '빅 4' 핵심 기술 강조 스마트 제조의 비전이 현실로 다가오고 있습니다. 기술 중심의 산업 사물인터넷(IIoT) 솔루션이 제조업계의 오랜 난제를 해결하며 발전하고 있기 때문입니다. 이러한 스마트 제조 솔루션은 IIoT 환경 내에서 더욱 유연하고 효율적인 생산 및 공급망을 약속합니다. 지능적이고 컴퓨터 기반이며 고도로 적응 가능하여, 별도의 재설비 없이 단일 생산 라인에서 다양한 제품을 생산할 수 있습니다. 이 분야의 기하급수적인 성장은 IIoT 기기의 선택 폭을 넓히고 총소유비용(TCO)을 낮추는 긍정적인 측면이 있습니다. 하지만 IIoT 시장이 포화됨에 따라, 기업들이 현재와 미래의 요구사항을 충족하는 솔루션을 식별하기 어려워질 수 있습니다. ARM은 성공적인 스마트 제조 솔루션이 네 가지 핵심 요소, 즉 성능, 실시간 처리 능력, 보안, 기능 안전에 달려 있다고 믿습니다. ARM은 이 네 가지를 '빅 4'라고 부르며, 미래 IIoT 공급망에서 중요한 역할을 수행한다고 강조합니다. 이들은 이미 공장 자동화부터 기존 시스템 통합, 워크로드 통합, 로봇 공학에 이르기까지 다양한 산업 기능 전반의 발전에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 스마트 제조 기술이 발전함에 따라 그 역할은 더욱 커질 것입니다. 1. 성능: 산업 자동화는 가장 작은 센서부터 가장 복잡한 로봇까지 광범위한 IIoT 장치를 포함합니다. 이는 초저전력 마이크로컨트롤러부터 고성능 서버급 프로세서에 이르는 광범위한 컴퓨팅 성능에 대한 요구를 증대시킵니다. 또한, 터치스크린 디스플레이를 구동하거나 복잡한 가상현실(VR) 또는 증강현실(AR) 환경을 생성하는 등 그래픽 처리를 위한 GPU가 포함될 수 있습니다. CPU 또는 고강도 워크로드를 위한 전용 신경망 처리 장치(NPU)에서 머신러닝(ML) 워크로드를 처리할 수 있는 장치에 대한 요구도 증가하고 있습니다. IIoT의 핵심 트렌드 중 하나는 단일 확장 가능한 아키텍처로 통합하면 전체 총소유비용이 크게 절감된다는 것입니다. 현재 많은 제조 로봇은 분산 제어 시스템 토폴로지를 기반으로 구축됩니다. 이러한 시스템에는 메인 경로 계획, 안전 시스템, 서보 드라이브, 보안 등이 포함됩니다. 이러한 시스템 각각은 종종 다른 CPU 아키텍처를 기반으로 하므로 개발 주기 내에서 재사용성이 거의 없어 상당한 엔지니어링 투자가 필요합니다. 이러한 다양한 시스템 유형을 단일 아키텍처로 통합하면 엔지니어링 비용이 크게 절감되는 동시에 공급망 전반에 걸쳐 이점을 제공합니다. ARM의 IP 포트폴리오는 Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A CPU를 통해 산업 자동화 계층의 상단부터 하단까지 진정으로 확장 가능한 아키텍처로 이러한 요구를 충족합니다. 2. 실시간 처리 능력: 제조 환경에서 실시간 결정성은 매우 중요합니다. 모든 생산 라인에는 수천 개의 모터, 서보, 액추에이터가 포함되어 있으며, 제품 생산 주기 동안 동기적으로 제어되어야 합니다. 이러한 요소의 제어는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), I/O 모듈, 모터 드라이브와 같은 장치를 통해 수행됩니다. 이러한 장치의 성능은 '사이클 시간'으로 측정되며, 이는 주어진 시간 간격(일반적으로 밀리초 또는 마이크로초) 동안 제어할 수 있는 채널 수를 나타냅니다. 이러한 사이클 시간은 기본 제어 전자 장치에 엄격한 실시간 요구 사항을 부과합니다. 이러한 시스템은 단 한 번의 오류도 없이 매우 결정론적인 방식으로 기능을 수행할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 생산 라인에서 차량 차체를 용접하는 다축 로봇을 상상해 보십시오. 제어 시스템이 단 한 번의 사이클을 놓치면 로봇 팔이 올바른 위치로 이동하지 못하고 용접이 누락되어 잠재적으로 위험한 품질 문제가 발생할 수 있습니다. 실시간 성능은 자율 주행 차량, 산업용 로봇, 자동화 장비 제어를 포함한 많은 미션 크리티컬 스마트 제조 애플리케이션 및 IIoT 장치에 필수적이며, 이는 즉각적이고 정확한 기계적 응답을 요구합니다. Cortex-R 제품군과 같은 실시간 프로세서는 항상 주어진 시간 프레임 또는 마감일 내에 응답하도록 설계되었습니다. 애플리케이션이 점점 더 높은 컴퓨팅 성능을 요구함에 따라 관련 실시간 처리 능력에 대한 필요성도 증가하고 있습니다. 이는 이러한 근본적인 요구를 해결하는 혁신으로 이어지고 있습니다. 3. 보안: 보안은 스마트 제조 공급망의 모든 지점에 영향을 미치며, 산업 시스템의 다양한 취약점 및 위협 모델로부터 보호하는 데 매우 중요합니다. 공장은 영업 비밀을 보호하고, 생산에 대한 원격 간섭을 방지하며, 위조 및 복제로부터 제품을 방어해야 합니다. 운영 기술(OT)과 정보 기술(IT) 네트워크가 융합됨에 따라 공장 외부의 공격 표면이 더 넓어질 가능성이 있습니다. 이는 하드웨어 및 해당 하드웨어에서 실행되는 소프트웨어 모두에서 각 IIoT 장치에 추가적인 보안 요구 사항을 부과합니다. ARM은 TrustZone 및 CryptoCell과 같은 기술을 포함하여 진정한 엔드투엔드 보안을 지원하는 많은 자산을 보유하고 있으며, 이는 PSA Certified(ARM이 공동 설립)에서 제시하는 최소 보안 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다. IEC62443 산업 자동화 사이버 보안 표준이 추진력을 얻으면서 PSA Certified 설립자들은 이 중요성이 커지는 표준에 PSA Certified 프레임워크를 매핑하는 데도 투자하고 있으며, 이는 규정 준수 장비에 대한 공급망 전반에 걸쳐 안심을 제공할 것입니다. 4. 기능 안전: 기능 안전은 공장 내 및 그 외의 많은 시스템에 배포되는 중요한 고려 사항입니다. 이는 시스템이 모든 결함 발생을 감지, 진단 및 안전하게 완화하여 사람과 환경에 대한 피해를 방지하는 능력입니다. 통합된 기능 안전 기능을 갖춘 모든 장비는 IEC61508 산업 안전 표준을 준수해야 합니다. 이 표준은 시스템이 올바르게 작동해야 하며, 잠재적으로 안전하지 않은 결함은 위험을 방지하기 위해 감지 및 제어되어야 함을 규정합니다. 잠재적인 고장 모드 식별은 철저한 분석을 통해 수행됩니다. IEC61508은 무작위 결함과 체계적 결함이라는 두 가지 특정 유형의 결함을 인식합니다. 무작위 결함은 마모로 인한 기계적 고장과 같이 예상치 못한 장비 고장으로 인해 발생합니다. 체계적 결함은 장비 설계에 내재된 것으로, 장치 소프트웨어의 버그와 같이 수정하려면 설계 변경이 필요한 결함입니다. 안전 기능을 갖춘 모든 장비는 공장 바닥에 배포되기 전에 독립적인 평가 기관의 인증을 받아야 합니다. ARM Safety Ready 제품은 산업 애플리케이션에 대한 IEC61508 표준을 충족하며, ARM 라이선스 사용자가 IIoT를 위한 기능적으로 안전한 장치를 구축할 수 있도록 지원 자료를 제공합니다. 기능 안전에 대한 이러한 약속은 안전 제품의 개발, 인증 및 배포를 가속화합니다. 생산성 향상과 대량 맞춤화로 인해 공장 내 자동화 수준이 증가함에 따라 안전 수준을 높여야 하는 압력도 커지고 있습니다. 이는 PLC, 로봇 시스템, 모션 제어와 같은 안전 기능이 강화된 장비에 대한 필요성을 증대시킵니다. 이는 우리 없는 로봇 배치에서 강조됩니다. 전통적으로 로봇 메커니즘의 안전한 기능을 보장하는 유일한 방법은 우리로 둘러싸는 것이었습니다. 이는 공장 바닥 공간을 매우 비효율적으로 사용하는 것이었습니다. 그러나 핵심 안전 기술을 구현함으로써 로봇을 우리 없이 배치할 수 있게 되어, 협동 로봇 또는 "코봇"이 생산 라인에서 인간과 효과적으로 협력할 수 있게 되었습니다. 이는 또한 공장 환경에 광범위하게 배치되어 원자재 및 하위 조립품을 생산 스테이션에 이상적인 시간에 효율적으로 전달하는 데 사용되는 새로운 자율 이동 로봇에도 적용됩니다. 코봇에 대한 자세한 내용은 "산업에서의 기능 안전: 우리 밖에서 생각하기"를 참조하십시오. 상하 표준화된 아키텍처: 산업 공급망 전반에 걸쳐 ARM은 상하 표준화된 단일 IIoT 아키텍처에 대한 실제적인 열기를 보고 있습니다. 이는 총소유비용을 절감하고 OEM이 하드웨어 및 소프트웨어 관점에서 진정으로 확장할 수 있도록 할 것입니다. '빅 4'는 스마트 제조가 현실이 되도록 보장하는 데 필요한 IIoT 기술의 기본 전제 조건입니다. ARM의 공장 자동화 분야에서의 강력한 배경은 검증된 보안 기술 및 실시간 처리 능력과 결합된 강력한 기능 안전을 제공하는, 다양한 스마트 제조 애플리케이션에 적합한 기술을 제공할 수 있게 합니다. 제조 및 산업 부문에 대한 오랜 기간의 헌신적인 파트너로서 ARM은 실리콘 파트너, OEM 및 시스템 통합업체와 지속적으로 협력하고 혁신하며 진화하는 시장 요구 사항을 이해하고 업계가 스마트 제조 과제에 부응할 수 있도록 확장 가능한 엔드투엔드 솔루션을 개발하고 있습니다. ARM의 산업 솔루션에 대해 자세히 알아보십시오.