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Solutions - Historian

What is a Historian?

OPC, Historian & MES

Kepware Historian

Canary Labs Historian
 

What is a Historian?

다양한 데이터 Source
제어 현장에는 InTouch, iFIX, FactoryTalk View, WinCC, Cimon 등 다양한 HMI (Human Machine Interface) 제품들과 수백 여종이 넘는 OPC Server 등이 있으며, 사무 환경에는 SQL Server Oracle 등의 RDB (Relational Database, 관계형 DB) 가 존재한다.  이들 데이터 Source들은 상호 유기적으로 연결되어 있어 단독으로 시스템을 구성하는 경우가 현저히 줄어들고 있다.

Historian (RTDB) 이란?
대부분의 HMI 시스템에도 과거 데이터를 기록하는 기능 (Historical Data Logging)이 있다.  그러나, 그 기능은 제한적이어서,

  • 체로 수천 포인트 내에서
  • 단위 이상으로 데이터를 수집하며
  • 여러 시스템을 동시에 관리하기가 힘들다는 단점이 있다.

또한 이들 데이터를 RDB 에 저장할 경우에도,

  • 저장 공간을 많이 차지하며 (Historian 대비 10여배)
  • 이터를 불러오는 시간이 상대적으로 길고
  • 하는 데이터 형태로 장기간의 데이터를 불러올 때, (예를 들어, 특정 Tag의 지난 1년간의 Average, Standard Deviation, Maximum/Minimum 값 및 그 시간대) 복잡한 Query를 사용해야 하는 단점이 있다.

이런 단점을 극복하기 위해 Historian (RTDB라고도 함) 이 도입되었다.  Historian

  • 대량의 데이터를 (최소 100 태그에서 수백만 태그까지)
  • 빠른 주기로 (1초에 수만 Tag 이상 처리 가능)
  • 실제 설비 및 생산라인에서 사용하는 Tag Name 단위로 수집하여
  • 적은 HDD 공간에 장기간 저장할 수 있으며 (RDB 대비 1/10 정도의 저장 공간 사용)
  • 복잡한 Query 없이 빠르게 원하는 데이터를 불러올 수 있으며
  • 데이터 관리가 편리하고 구축 기간을 단축시킬수 있다는 장점이 있디.

Historian이 주목 받는 이유
MES를 도입하거나, (
다수의) 공장 또는 제어현장 전체에 대한 주요성과지수(KPI)를 분석하여 생산성 향상, 원가 절감 등에 필요한 의사결정을 하기 위해서는, 모든 데이터 Source로부터 데이터를 취득하여 장기간 축적할 필요가 있다.  또한 PL (Product Liability) 법 도입으로 제조업체는 출하된 제품의 결함에 대한 법적 책임을 요구 받고 있으며, 소비자의 Recall 요구 또는 소송이 제기되면, 생산시점의 데이터를 분석하여 원인 및 책임소재를 밝혀야 한다.  이를 위해서는 Historian을 구축하는 것이 가장 효율적이다.

Historian 에는 어떤 제품이 있나?
FactoryTalk Histiroan, OSI PI, Proficy Historian
등과 같이 자체적인 DB를 가지고 있는 제품과, Wonderware Historian, Honeywell PHD RDB 기반의 제품이 있으며, 현재 널리 알려진 Historian은 다음과 같은 제품이 있다.

제품명

제조사

Enterprise Historian                    (자세히)

Canary Labs

Proficy Historian (iHistorian)        (자세히)

GE (GE Fanuc)

FactoryTalk Historian                  (자세히)

Rockwell Automation

Wonderware Historian (InSQL)

Wonderware

PI                                             

OSIsoft

InfoPlus.21

AspenTech

PHD

Honeywell

Historian은 어떻게 작동하나?
Historian
Server Data Collector 두 부분으로 나뉘어진다. Server Historian Data를 저장하는 핵심 Component 이며, Data Collector는 주로 OPC DA (data Access)라는 표준 Interface를 통해 OPC Server 또는 HMI Server에서 Data를 수집하여 Server 로 보내주는 역할을 한다.  Historian  Server를 방송사 News Center라고 가정하면, Data Collector는 각국에 파견된 기자 또는 특파원 정도에 비유될 수 있다.  Data Collector는 제조사마다 명칭을 달리하는데, FactoryTalk Histiroan OSI PI 에서는 Interface Node (또는 Buffer Node), Trend Historian에서는 Canary Logger, Proficy Historian 에서는 Data Collector, PHD 에서는 RDI(Real-time Data Interface) 라 부른다. 

Server Data Collector를 한 PC에 설치할 수도 있지만, 대개는 별개의 PC에 설치한다.   그 이유는 Data를 수집해야 할 PC (OPC Server 또는 HMI Server) 가 원격지에 있을수 있고, 그 수도 많기 때문이다. Server Data Collector를 별도의 PC에 설치했을 경우, 양자간의 통신이 두절된 경우 데이터 손실이 발생할 우려가 있다.  이것을 방지하기 위해 저장후 전송 (Store & Forward) 또는 Data Buffering 기술이 사용된다.  Data Collector가 수집한 데이터를 HDD 또는 메모리에 일정기간 저장후 (Store) Network 상태에 따라 Server 에 전송 (Forward) 하는 방식을 채택함으로써, 데이터 손실을 방지할수 있는 것이다. 

Historian은 또한 Data를 저장할 때, RDB에서처럼 매 주기마다 무조건 저장하는 방식을 채택하지 않고, 예측 가능한 패턴을 벗어난 (즉, 예외가 발생한) 값만 선택적으로 저장함으로써, RDB에 비해 10여배 이상의 디스크 저장공간 효율성을 가지며, 장기간의 데이터에 대한 Query에도 신속하게 응답한다. 

Historian 데이터는 어떻게 활용되나?
Historian
데이터는 Trend Tool, Excel 또는 HMI 등과 같은 다양한 Client와 연계되어 Trend를 통한 공정데이터 분석, Web Report, KPI Dashboard 제작 등에 활용된다. 

Historian업체마다 자사의 Historian 제품에 대한 전용의 Client Tool을  제공하고 있지만 Rockwell VantagePoint Canary Labs Trend Link 처럼 여러 Historian과 함께 사용할 수 있는 범용의 Client 도 있다.
아래 표는 제조사별 Historian Client Tool 일람표이다

Historian

Client Tools

Enterprise Historian

AxiomTrend (자세히)
AxiomView


Proficy Historian (iHistorian)

Proficy Real-time Information Portal
iFIX (자세히)
Proficy Historian Analysis


FactoryTalk Historian

FactoryTalk VantagePoint (자세히)
FactoryTalk View
(자세히)
ProcessBook & Data Link

OSI PI

ProcessBook & Data Link

Wonderware Historian (InSQL)

Active Factory

위의 표에서 각 회사별로 나온 Historian은 같은 회사의 Client Tool에 대해서는 자체적인 Data Connector를 제공되지만, 대부분의 경우 3rd Party Client에 대한 Connector는 제공되지 않는다.  제조사와 관계 없이, Historian Client Tool간의 상호호환성 (Inter-operability)를 위해 OPC HDA (Historical Data Access) 표준이 사용된다.  위의 표에서는 Canary Labs Trend Historian 만이 OPC HDA를 기본적으로 제공하며, 다른 Historian Matrikon 등에서 제공하는 Add-on 제품을 구매하여야 한다.

KPI(Key Performance Indicator) ?
Historian으로 수집된 데이터는 다양한 Client 툴에서 주요성과지수(KPI)를 추출하는데 사용된다.  KPI는 담당자의 업무별, 직급별, 회사별, 개인별로 다를 수 있다.  아래 표는 일반적인 KPI의 예이다.  

담당 또는 직급

KPI

생산부문 임원

  • 각 공장별 생산효율
  • 공장별 비용 대비 생산총량
  • 공장별 불량 및 Recall에 따른 총비용

생산관리자

생산담당자

  • 제품별 생산 목표 대비 실적
  • 시간당 또는 일일 생산 목표 대비 실적
  • 계획시간내 생산 목표 달성도
  • 라인별 생산 효율
  • 전체설비가동효율(Overall Equipment Effectiveness , OEE)
  • 운영비용중 재작업 비용 Percentage

품질담당자

  • 불량률
  • First-Pass Rate
  • 주요 불량 원인
  • 재작업 횟수 및 소요 시간

보전담당자

  • 설비수리작업지시 대비 완료된 작업 수
  • 예방정비 스케줄 대비 처리된 건수
  • 설비가동(Uptime) 및 가동정지(Downtime) 횟수 및 지속시간
  • 설비별 다운타임 10대 원인

 

     

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