산업 4.0 스마트 팩토리 네트워킹 솔루션: 연결된 제조 현장 구축

4차 산업 혁명은 제조업을 변화시키고 있으며, 산업 네트워킹 인프라에 전례 없는 요구를 하고 있습니다. 기존 시스템은 최신 스마트 팩토리에 필요한 데이터 볼륨, 지연 시간 민감도 및 안정성을 따라가지 못합니다. 이 솔루션은 Mellanox(현재 NVIDIA의 일부) 기술이 Industry 4.0 성공을 위한 강력하고 고성능의 기반을 어떻게 제공하는지 설명합니다.

새로운 산업 환경: 데이터 기반 제조

Industry 4.0은 운영 기술(OT)과 정보 기술(IT)의 융합으로 특징지어집니다. 스마트 센서, 자율 로봇, 머신 비전을 통한 실시간 품질 관리 및 디지털 트윈은 방대한 데이터 스트림을 생성합니다. 이러한 융합은 단순한 유틸리티가 아닌, 예측 유지 보수, 공급망 민첩성 및 맞춤형 대량 생산을 위한 핵심적인 전략적 자산인 네트워크를 요구합니다. 산업 네트워킹에 대한 기존의 분리된 접근 방식은 혁신과 효율성을 저해하는 데이터 사일로와 병목 현상을 만듭니다.

현대 산업 네트워킹의 주요 과제

제조업체는 스마트 팩토리 모델로 업그레이드할 때 다음과 같은 중요한 기술적 과제에 직면합니다.

• 결정적 지연 시간: 로봇 공학 및 제어 시스템은 안전하고 정확하게 작동하기 위해 마이크로초 수준의 예측 가능한 지연 시간을 필요로 합니다. 표준 이더넷은 이러한 애플리케이션에 허용될 수 없는 가변 지터를 도입합니다.
• 네트워크 융합: 머신 제어, 비디오 감시, 센서 데이터 및 비즈니스 트래픽을 간섭 없이 단일 네트워크로 통합하는 것은 주요 과제입니다.
• 안정성 및 가동 시간: 공장 현장은 열악한 환경입니다. 네트워크는 전자기 간섭(EMI), 진동 및 극한 온도에 강해야 하며, 중요한 작업에 대해 다운타임이 없어야 합니다.
• 보안: 연결된 공장은 공격 표면을 확장합니다. 네트워크는 이전에 에어 갭 처리되었던 OT 자산에 대한 강력한 세분화 및 보호 기능을 제공해야 합니다.
• 확장성: 네트워크는 전체적인 개편 없이 수천 개의 추가 IoT 장치와 새로운 생산 라인을 지원하도록 원활하게 확장되어야 합니다.

Mellanox 스마트 팩토리 네트워킹 솔루션

Mellanox는 Spectrum 시리즈 이더넷 스위치를 중심으로 구축된 포괄적이고 고성능의 산업 네트워킹 아키텍처로 이러한 과제를 해결합니다.

핵심 기술: Mellanox Spectrum 스위치

이 솔루션은 고처리량, 저지연 환경을 위해 특별히 설계된 Mellanox 스위치 포트폴리오를 기반으로 합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

• 시간 민감형 네트워킹(TSN): Mellanox Spectrum-2 및 Spectrum-3 스위치는 TSN 표준을 지원하여 표준 이더넷을 통해 결정적 지연 시간을 가능하게 합니다. 이를 통해 중요한 제어 트래픽과 최선형 데이터 트래픽이 동일한 인프라에서 공존할 수 있습니다.
• 초저지연: 컷스루 스위칭 아키텍처는 300나노초의 포트 간 지연 시간을 제공하여 자동 유도 차량(AGV) 및 로봇 팔에 대한 실시간 응답성을 보장합니다.
• 강력한 하드웨어: 많은 스위치는 산업 환경에 적합한 강화된 디자인으로 제공되며, 확장된 온도 범위와 향상된 내구성을 갖추고 있습니다.
• Advanced RoCE(Converged Ethernet over RDMA): 이 기술을 통해 GPU 기반 머신 비전 시스템은 CPU 오버헤드를 최소화하면서 고해상도 이미지를 서버 메모리로 직접 스트리밍하고 처리하여 검사 주기를 대폭 가속화할 수 있습니다.

아키텍처 구현

스마트 팩토리에 대한 제안된 아키텍처는 Mellanox 스위치를 사용하는 리프-스파인 설계를 포함합니다.

• 엣지(리프): Mellanox SN2000 시리즈 스위치는 공장 엣지에서 머신, 로봇 및 IoT 센서에 연결되어 결정적 트래픽을 위한 TSN 기능을 제공합니다.
• 패브릭(스파인): Mellanox SN3000/4000 시리즈 스위치는 최소한의 지연 시간으로 모든 연결을 보장하는 논블로킹, 고대역폭 백본을 형성합니다.
• 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN): Mellanox의 솔루션은 SDN 컨트롤러와 통합되어 자동 프로비저닝, 네트워크 세분화 및 중앙 집중식 보안 정책 관리를 가능하게 합니다.

정량화 가능한 결과 및 비즈니스 성과

Mellanox 기반 산업 네트워킹 솔루션을 구현하면 주요 성과 지표에서 측정 가능한 개선이 이루어집니다.

이러한 기술적 개선은 운영 비용 절감, 생산량 증가, 시장 출시 시간 단축, 새로운 제조 패러다임에 적응할 수 있는 민첩성과 같은 비즈니스 가치로 직접적으로 연결됩니다.

결론: 미래 보장형 스마트 팩토리 구축

Industry 4.0으로의 전환은 경쟁력 있는 필수 사항입니다. 강력하고 고성능이며 결정적인 산업 네트워킹 인프라는 보조적인 역할이 아니라 성공적인 스마트 팩토리의 중추 신경계입니다. Mellanox 스위치 포트폴리오는 업계 최고의 지연 시간, TSN 지원 및 복원력을 통해 이러한 변환을 위한 입증된 기반을 제공합니다.

Mellanox 네트워킹 솔루션을 특정 제조 과제에 맞게 조정하는 방법과 자세한 기술 사양 및 사례 연구에 액세스하는 방법에 대한 자세한 내용은 지금 NVIDIA 네트워킹 솔루션 페이지를 방문하여 전문가와 상담하십시오.