엣지 컴퓨팅으로 스마트 CNC 기계 디지털화 가능

엣지 장치는 컨트롤러 작동에 영향을 주지 않고 스마트 CNC 기계를 향상시켜 기계 성능과 생산성을 보장합니다.

스마트 CNC 기계 엣지 컴퓨팅 장치는 산업/제조 환경에서 실행되도록 설계된 견고한 산업용 PC입니다. 엣지 장치 소프트웨어는 작업 현장의 기계에서 데이터를 소비하고, 해당 데이터를 처리하고, 귀중한 통찰력이나 정보를 기계, 상위 시스템, 서버 또는 데이터 레이크에 직접 제공합니다. “엣지 컴퓨팅 장치는 실제 기계와 분리되어 있기 때문입니다. 컨트롤러를 사용하면 생산성에 영향을 미칠 수 있는 기계를 생산 중단하지 않고도 이러한 장치를 즉시 관리하고 업데이트할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 기계 성능에 영향을 주지 않고 새로운 사용 사례를 처리할 수 있습니다.”라고 Siemens의 솔루션 컨설턴트인 Gus Gremillion은 말했습니다.

에지 장치의 기본 연결은 표준 산업용 이더넷을 사용하여 Siemens가 사우스바운드 및 노스바운드 연결이라고 부르는 것과 통신합니다(그림 1). 사우스바운드 연결은 스위치를 통해 에지 장치를 시스템에 연결합니다. 스위치를 통한 노스바운드 연결을 통해 사용자는 엣지 컴퓨팅 장치에서 데이터를 수집하고 상호 작용할 수 있습니다.

엣지 컴퓨팅 장치에서 고급 애플리케이션을 실행하면 CNC 컨트롤러의 컴퓨팅 부담이 크게 줄어듭니다. 예를 들어, 충돌 회피에는 상당한 양의 계산 오버헤드가 필요합니다. Gremillion은 "우리의 엣지 장치를 사용하면 계산 측면에서 CNC에 추가 부하가 거의 발생하지 않습니다."라고 설명했습니다. "그래서 [엣지 장치]는 작업 현장의 기존 기계에 매우 적합합니다." "엣지 장치는 기계 CPU에 5% 미만의 부하를 가합니다."라고 Gremillion은 덧붙였습니다. 그는 일부 사용자가 기존 시스템에 엣지 장치를 설치하면 시스템 성능이나 동작에 영향을 미칠 것이라고 우려하고 있다고 말했습니다. “CNC에 부하를 주지 않기 때문에 그러한 우려를 해소할 수 있습니다. 모든 계산은 엣지 디바이스에서 처리됩니다.”

실행 중인 CNC는 엣지 장치가 캡처할 수 있는 기계의 가까운 미래 경로에 대한 "미래 예측" 값을 생성합니다. 미리보기 값은 엣지 장치에 로드된 고정 장치 및 공작물을 포함한 기계 공간의 3D 모델과 실시간 작업을 비교하여 충돌 방지를 용이하게 합니다. 기계를 달리거나 조깅하는 동안에도 몇 밀리초가 소요됩니다.”라고 Gremillion은 설명했습니다. "기계가 공작물, 고정 장치 또는 테이블에 충돌할 경우 기계가 실제로 충돌하기 전에 엣지 장치가 기계에서 E-stop[비상 정지]을 트리거합니다." "충돌 방지 기능이 엣지에서 실행되기 때문입니다. Gremillion은 계속 말했습니다. “우리는 기계, 고정 장치, 부품은 물론 부품에서 제거된 재료까지 모델링할 수 있습니다. 사용자는 정확한 SINUMERIK 기계 공간 설정을 즉시 확인할 수 있기 때문에 3D 시뮬레이션과 충돌 방지 기능을 얻을 수 있습니다.” 디지털 트윈을 엣지 장치로 가져올 수 있습니다. 이는 모델링과 충돌 회피를 모두 촉진하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 기계 제작자는 자신의 기계를 잘 알고 있기 때문에 디지털 트윈을 구축합니다. 그들은 기계의 3D CAD 파일을 가지고 있습니다. 그들은 디지털 트윈을 자주 사용하여 기계 시운전 및 엔지니어링을 돕습니다. 그런 다음 모델 파일을 에지 장치로 내보낼 수 있습니다.

엣지 장치는 가공 프로세스를 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, Siemens에는 기록 데이터를 기반으로 프로세스가 명목적인지 여부를 나타내는 피드백을 기계에 모니터링하고 제공하는 애플리케이션이 있습니다. 가공 공정 중에 스핀들 부하의 급증이나 하드 스팟과 같은 이상이 발생하는 경우(그림 2), 제어 장치에 대한 피드백이 기계의 피드 홀드를 트리거하거나 작업자에게 메시지 또는 알람을 보내거나 서브루틴을 트리거할 수 있습니다.

엣지 장치는 CNC 기계의 데이터를 분석하는 역할을 합니다. Gremillion은 “시설에서 일부 기계는 다르게 작동하고 서로 다른 '개성'을 갖고 있습니다. “[각 기계에서] 데이터를 수집함으로써 사용자는 기계 간을 비교하여 차이를 식별할 수 있습니다. 해당 데이터를 기반으로 특정 기계를 다시 조정하거나 기계 구성 요소를 교체하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.”Gremillion은 때때로 사용자가 기계에 "문제가 있는" 기계를 보고할 수 있다고 말했습니다. “데이터를 수집하면 사용자는 특정 기계가 왜 문제가 되는지 알아볼 수 있습니다. 이를 통해 비교를 통해 프로세스를 더 잘 이해하고 최적화할 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다.