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산업을 혁신하는 AI 예지보전 솔루션

일반 리포트 2024년 11월 14일
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목차

  1. 요약
  2. AI 기반 예지보전 시스템의 필요성과 발전
  3. 선박 운전 최적화 시스템과 AI 적용
  4. HL만도의 PHM 플랫폼과 예지보전 기술
  5. 원프레딕트의 가디원 솔루션
  6. 한국지멘스의 센서아이 솔루션
  7. 예지보전 기술의 미래와 방향
  8. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 AI 기술이 기반이 된 예지보전 시스템의 최근 발전 동향과 그 영향력을 다루고 있습니다. 특히, 현대중공업의 선박운전최적화 시스템, HL만도의 PHM 플랫폼, 원프레딕트의 가디원 그리고 한국지멘스의 센서아이(Senseye) 솔루션 등을 사례로 제시하며, 이들 기술이 어떻게 산업 및 제조 분야에서 활용되고 있는지를 분석합니다. 예를 들어, 현대중공업의 시스템은 연료 절감을 통해 운항 효율을 높였고, PHM 플랫폼은 고장 예측을 통해 생산성을 개선하며, 원프레딕트의 가디원은 실시간 설비 상태 진단을 지원합니다. 또한, 센서아이 솔루션은 다양한 장비 데이터를 활용하여 예지보전의 정확성을 높였습니다. 리포트는 AI와 IoT, 빅데이터 기술이 접목된 예지보전 시스템이 제조업체의 경쟁력을 어떻게 강화할 수 있는지를 보여줍니다.

2. AI 기반 예지보전 시스템의 필요성과 발전

  • 2-1. 예지보전의 정의와 중요성

  • 예지보전은 설비의 상태를 예측하고 고장 발생을 사전에 예방하는 기술로, 제조업에서 필수적인 전략으로 자리잡고 있습니다. 예를 들어, HL만도가 개발한 PHM 플랫폼은 설비의 건전성을 확인하고, 결함이나 고장 발생을 예측하여 미리 대응할 수 있는 시스템입니다. 이 과정에서 센서 데이터, 운용 데이터, 환경 데이터를 활용해 분석하며, 이를 통해 고장이 발생하기 전에 문제를 진단하고 예방하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 예지보전 기술은 제조업체의 비용 절감과 생산성 향상에 크게 기여하고 있습니다.

  • 2-2. AI 기술의 발전과 산업 응용

  • AI 기술의 발전은 예지보전 시스템의 혁신을 이끌고 있습니다. 예를 들어, 현대중공업이 개발한 선박운전최적화 시스템은 AI를 통해 연료비를 10% 절감하는 효과를 얻었습니다. 이 시스템은 선박 내 기자재의 가동정보를 실시간으로 모니터링하고, AI가 종합 분석하여 최적의 연비 운전을 지원합니다. 또한, 원프레딕트의 산업AI 기반 예지보전 솔루션인 '가디원'은 설치된 데이터가 부족해도 고장을 진단할 수 있는 방법론을 제공하고 있으며, 이를 통해 비용 절감 및 생산성 향상을 도모하고 있습니다. 이러한 기술들은 스마트 제조 환경을 구축하고, 전체 산업의 경쟁력을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

3. 선박 운전 최적화 시스템과 AI 적용

  • 3-1. 현대중공업의 선박 운전 최적화 시스템

  • 현대중공업은 최근 독자모델 엔진인 힘센엔진이 적용된 선박운전최적화 시스템을 개발하였습니다. 이 시스템은 운항 중인 선박 내 기자재의 가동정보를 실시간으로 확인하고, 최적의 경제운전을 지원하는 지능형 선박기자재관리솔루션(HiEMS, Hyundai Intelligent Equipment Management Solution)을 활용합니다. 이를 통해 AI는 축적된 빅데이터 및 실시간 정보를 종합 분석하여 최적의 연비를 도출하고, 운항 중인 선박에 명령을 내리는 기능을 제공합니다. 현대중공업은 또한 디지털관제센터를 통해 원격 모니터링 및 부품정비와 연계된 예방진단 서비스를 제공하며, 스마트 엔진사업의 확장을 위해 노력하고 있습니다.

  • 3-2. 힘센 엔진의 연료 절감 효과

  • 현대중공업의 힘센엔진이 적용된 선박운전 최적화 시스템은 연료비를 10% 절감하는 효과를 나타냈습니다. 이는 디지털 대전환 시대에 발맞춰 첨단기술을 활용한 스마트선박 고도화를 통해 이루어진 성과이며, 이러한 기술 우위를 기반으로 중국과 일본 조선업계의 경쟁을 따돌리고 있습니다.

4. HL만도의 PHM 플랫폼과 예지보전 기술

  • 4-1. PHM 플랫폼의 기능과 효과

  • HL만도의 PHM 플랫폼은 효율적인 설비 관리를 위한 혁신적인 시스템으로, 고장이 발생하기 전 설비 상태를 예측하고 필요한 조치를 취하는 예지보전 기술을 적용한 것입니다. 예지보전은 제조업체가 직면한 비용 절감과 생산성 향상에 기여하며, 설비의 건전성을 확인하고 결함이나 고장 발생을 미리 진단 및 예측하여 대비할 수 있게 합니다. PHM 플랫폼은 센서 데이터, 운용 데이터, 환경 데이터 등을 활용하여 분석하고, 데이터 기반의 진단 및 예측 모델로 설비의 상태를 평가합니다. 이를 통해 기업은 예기치 않은 설비 고장으로 인한 생산 중단을 방지하고, 생산 효율성을 높이며, 치밀한 생산 계획 수립이 가능해집니다.

  • 4-2. 예지보전의 필요성과 산업적 이점

  • 예지보전 기술의 필요성은 날로 증가하고 있으며, 이는 단순히 기계의 수명을 연장하는 것을 넘어, 제조업체가 직면하고 있는 비용과 효율성 문제를 근본적으로 해결해 줍니다. 예지보전의 도입을 통해 기업은 갑작스러운 설비 고장으로 인한 손실을 줄일 수 있으며, 정밀한 데이터 분석을 통해 설비 상태를 지속적으로 모니터링하고 있습니다. 이는 생산 계획 및 제품 품질 유지에 상당한 기여를 합니다. 최근에는 AI, IoT, 빅데이터와 같은 신기술과 결합하여 예지보전의 효과적인 분석과 예측이 가능해졌습니다. 이러한 개선된 기술을 바탕으로 제조업 현장에서는 스마트 제조 환경을 구축하여 시장에서의 경쟁력을 유지하고 있습니다.

5. 원프레딕트의 가디원 솔루션

  • 5-1. 가디원 솔루션의 기능과 특징

  • 원프레딕트의 가디원 솔루션은 공장 내 실시간으로 설비 상태를 감시하여 예지보전에 기반한 설비 진단을 수행합니다. 이 솔루션은 전통的인 정기 예방 정비 방식에서 벗어나, 실시간 데이터 분석을 통해 설비의 이상 징후를 조기에 감지하여 다운타임을 최소화합니다. 특히, 모터와 펌프와 같은 회전기기에서 발생할 수 있는 불균형 마찰, 베어링 결함, 축 정렬 오류 등을 감지할 수 있는 기능을 제공합니다. 가디원 솔루션은 진동 및 노이즈 데이터를 분석하여 이상 예측을 수행하고, 이를 효과적으로 모니터링하는 두 가지 주요 구성 요소인 온 엣지 AI 게이트웨이와 클라우드 모니터링 소프트웨어를 포함하고 있습니다. 이 솔루션은 제조 공장 내 필수적인 설비로 간주되는 회전기기의 안정성을 높이기 위해 설계되었습니다.

  • 5-2. 설비 고장 예측 및 관리의 중요성

  • 설비 고장 예측 및 관리는 산업 현장에서 매우 중요한 요소로 작용하고 있습니다. 예를 들어, 공장 내 회전기기의 고장은 생산 운영 중단 및 대규모 손실로 이어질 수 있기 때문에, 이를 사전에 예방하는 것이 필수적입니다. 신뢰성 중심 유지보수(RCM) 접근법이 도입된 배경에는 과거 항공기 사고가 있습니다. 1960년대 비행기 추락률이 높아짐에 따라 항공 산업에서는 기존의 시간 기반 정비에서 오류 가능성을 사전 파악할 수 있는 보다 전략적인 방법론의 필요성이 대두되었습니다. 이를 통해, 유지보수가 기술적 시점에서 효율적으로 변경되었으며, 상황에 맞는 적시 정비가 가능해졌습니다. 원프레딕트의 가디원 솔루션은 이러한 필요를 충족시키기 위해 설계되었으며, 설비의 상태를 면밀히 분석하고, 고장을 미리 예측함으로써 비용을 절감하고 효율성을 극대화할 수 있도록 돕습니다.

6. 한국지멘스의 센서아이 솔루션

  • 6-1. 센서아이 솔루션의 개요

  • 한국지멘스는 엔터프라이즈 규모의 예지보전 솔루션인 센서아이(Senseye)를 출시하였습니다. 이 솔루션은 산업 및 제조 기업이 운영 및 유지보수 노력을 집중할 수 있는 풍부한 정보를 제공하여 생산성, 지속 가능성, 효율성을 높이고 비용 절감을 지원합니다. 센서아이는 100대에서 10,000대 이상의 장비를 대상으로 설계되었으며, 빅데이터 매니징과 높은 확장성을 통해 기업의 자산 가치를 더하는 데 기여합니다. 클라우드 기반의 서비스형 소프트웨어(SaaS)로 제공되며, AI를 활용하여 기계와 유지보수 담당자의 행동을 학습하여 모니터링, 진단, 처방적 유지보수에 대한 인사이트를 제공합니다. 또한, 센서아이는 여러 자산, 시스템 및 기존 데이터 소스와 통합될 수 있으며, 보안 문제로부터 자유롭다는 특징이 있습니다.

  • 6-2. 산업 데이터 분석 및 예지보전의 통합

  • 센서아이 솔루션은 운영 중에 발생할 수 있는 문제를 예측하는 데 중점을 둡니다. 과거에는 공장의 이상을 발견하는 것이 주된 기능이었으나, 센서아이는 문제 상황이 발생하기 이전부터 예측하는 기능을 통해 진정한 의미의 예방적 유지보수를 실현합니다. 한국 시장에서 AI와 접목한 빅데이터 매니징 솔루션의 필요성이 대두되는 가운데, 센서아이 솔루션은 기기와 장비의 모듈에서 정보를 수집하여 문제를 파악하고 분석하는 온클라우드 서비스로 자리 잡았습니다. 이를 통해 해당 솔루션은 유지보수 담당자가 주의해야 할 사항과 진단 결과를 효과적으로 제공하며, 현장 및 원격 전문가들이 성공적인 비즈니스 결과를 도출할 수 있도록 지원합니다.

7. 예지보전 기술의 미래와 방향

  • 7-1. 산업 AI와 예지보전의 융합

  • AI 기반의 예지보전 기술은 최근 산업 현장에서 점점 더 널리 활용되고 있는 추세입니다. 특히, 회전기기 설비의 AI 이상 감지 솔루션인 ‘레이판(RayPANN)’의 출시는 이러한 기술의 발전을 보여주는 대표적인 사례입니다. 스피랩에서 개발한 레이판은 온 엣지 AI 게이트웨이와 클라우드 모니터링 소프트웨어로 구성되어 있으며, 실시간으로 설비 상태를 감시하여 이상을 조기에 감지합니다. 이 과정에서 기계적 관점의 진동 신호 분석뿐만 아니라 전기적 관점에서의 신호 분석도 병행되어 각종 결함 특성을 파악하는 데 도움을 줍니다. 이러한 기술은 과거의 정기적 예방 정비 방식을 대체하며, 다운타임을 최소화하는데 기여하고 있습니다. 또한, AI 솔루션의 발전으로 인해 고장 예측의 정확성이 향상되었으며, 유지보수 비용을 절감하고 생산 가동률을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

  • 7-2. 스마트 제조 환경에서의 활용 사례

  • 스마트 제조 환경에서 예지보전 기술은 제조 데이터의 통합 모니터링 및 분석 플랫폼으로 발전하고 있습니다. 다양한 데이터가 ERP, MES, CMMS, SCM 등의 제조 인프라 시스템과 연결하여 생산과 품질 문제를 파악하는 데 활용되고 있습니다. 예를 들어, 제조회사에서는 온도, 습도, 진동, 전력 사용량 등의 데이터를 수집하여 설비의 신뢰성을 높이고, 불필요한 유지보수 비용을 절감하고 있습니다. 특히, 진동 데이터는 설비의 예지보전에서 중요한 지표로 작용하고 있으며, 여러 산업에서 자동화 설비의 고장을 사전에 인지하고 예방하기 위한 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 이러한 데이터 기반의 접근은 기업이 경쟁력을 강화할 수 있도록 돕고 있으며, 스마트공장의 구축 및 관리 효율성을 높이는 데 중추적인 요소로 자리잡고 있습니다.

결론

  • 본 리포트는 AI 기반 예지보전 기술이 제조업계에서 어떻게 중요한 역할을 하고 있는지를 명확히 제시합니다. 주요 사례들은 예지보전이 단순히 기계 고장을 예방하는 것에 그치지 않고, 제조업체의 효율성 향상과 비용 절감에도 큰 기여를 한다는 점을 강조합니다. 특히, PHM 플랫폼과 가디원 솔루션은 실시간 모니터링과 분석을 통해 설비의 가동 시간을 극대화하고 있습니다. 센서아이와 같은 솔루션은 클라우드 기반의 종합 진단 플랫폼을 제공하여 유지보수의 효율성을 높입니다. 그러나 이러한 시스템이 모든 종류의 설비에 동일한 효과를 보장할 수는 없기 때문에, 각 산업의 특성에 맞춘 커스터마이징이 필요합니다. 미래에는 AI와 IoT, 빅데이터의 융합을 통해 예지보전 기술이 더욱 정교해지고 스마트 제조 환경 구축의 핵심으로 자리 잡을 것으로 기대되며, 이로 인해 전체 산업의 경쟁력을 향상시킬 것입니다.

용어집

  • PHM 플랫폼 [기술]: PHM(Prognostics and Health Management) 플랫폼은 산업 설비의 건전성을 확인하고, 결함이나 고장 발생을 진단 및 예측해 미리 대비하는 기술입니다. 제조업체가 직면한 비용과 효율성 문제를 해결하기 위해 AI 및 데이터를 활용하여 설비의 상태를 지속적으로 모니터링하고, 고장을 예방하는 데 중점을 두고 있습니다.
  • 가디원 솔루션 [제품]: 원프레딕트에서 개발한 가디원 솔루션은 산업 AI를 적용하여 설비 데이터를 분석하고, 설비의 고장 예측 및 관리에 중점을 두고 있습니다. 이 솔루션은 다양한 산업 분야에서 적용되어 설비 가동률을 높이고, 유지보수 비용을 절감하는 데 기여하고 있습니다.
  • 센서아이(Senseye) [제품]: 한국지멘스의 센서아이 솔루션은 엔터프라이즈 규모의 예지보전 솔루션으로, AI를 통해 기계와 유지보수 담당자의 행동을 자동으로 학습하여 생산성과 효율성을 높이고 비용 절감을 실현하는 데 도움을 주는 클라우드 기반의 서비스형 소프트웨어입니다.

출처 문서