제약산업에 최적화된 자동 광학검사 시스템

PC 기반 이미지 프로세싱 솔루션의 최고 표준을 충족시키다

품질관리에 사용되는 이미지 처리 시스템은 단순히 이미지를 생성하고 저장하는 것 이상의 작업을 해야 한다. 광학 분석 및 후속 아카이빙의 추적 기능은 시스템의 중심적인 구성 요소이다. PC 기반 시스템이야말로 이처럼 높은 요구조건을 충족시키기에 가장 적합하다.

제조공정에서의 추적기능은 재료 또는 생산결함으로 인해 생명이 위협받을 수 있기 때문에 점점 더 많은 산업 분야에서 법으로 규정되고 있다. 특히 의약품 생산 분야에서는, 의약품 자체의 제조와 관련해서 뿐 아니라 생산 이후의 추적을 위한 제품식별을 위해서도 제조공정에 대한 완전한 문서화를 요구하는 엄격한 기준이 존재한다. 해당되는 식별기준이 결여될 시에는 법적인 책임을 지게될 뿐 아니라, 환자들이 입은 손해에 대해 거액의 보상청구로 이어질 수 있다. 그 결과 의약품의 생산과 포장시에 적절한 제품 식별과 문서화가 이뤄지는지 까다로운 감시가 이뤄지고 있다. 이에 독일의 i-mation사는 제약업계의 높은 기준을 충족시키는 시스템을 개발했다.

이미지 처리 시스템 분야가 전문인 시스템 통합 및 서비스 공급 업체 i-mation사는 프랑스와 스위스 국경에 인접한 독일 남서부 로트바일에 본사를 두고 있다. 이미지 처리를 위한 표준 및 맞춤형 시스템 솔루션들은 이곳에서 설계하고 개발된다. 이미지 분석을 위해 자체 마이크로 컨트롤러가 내장된 지능형 카메라 시스템 또는 산업용 카메라와 산업용 PC로 구성된 PC 카메라 시스템이 필요에 따라 사용되고 있다.

i-mation의 시스템은 통합된 데이터베이스 기능을 통해 로컬 데이터베이스 또는 심지어 제조업체의 데이터베이스에도 쓰기 작업을 할 수 있어 제약산업에서 Audit Trail을 위한 중요한 기준을 완벽히 충족시키는 솔루션으로 인정받고 있다.

활용성 높은 PC 기반 솔루션

지멘스의 견고한 임베디드 산업용 PC는 컴퓨터 프로세싱 유닛으로, 또는 카메라 연결 목적으로 사용된다. 최적의 인텔 고성능 CPU가 탑재된 SIMATIC Microbox IPC427C는 높은 처리속도를 자랑할 뿐 아니라 냉각팬 없이 24시간 365일 가동이 가능하다.

i-mation사는 대량 저장매체로 카드를 사용하기 때문에 전체 컨트롤러 유닛은 유지보수가 불필요하다. 뿐만 아니라, 1~15g의 높은 진동 및 충격 부하를 견딜 수 있는 콤팩트한 프리미엄 Microbox PC는 가동 중인 기계 위에 놓고 곧장 사용할 수 있도록 설계됐다. 55°C의 높은 온도 한계는 이 컴퓨터가 산업용으로 적합함을 보여주는 또 다른 증거다. 게다가, 이 산업용 PC의 프로세서는 높은 온도 환경에서도 전혀 성능에 제약을 받지 않는다. 프로세서의 최고 성능은 55°C에서도 그대로 유지된다.

콤팩트한 공간절약형 디자인은 또한 대형 제어 캐비닛에 제어 컴포넌트를 보관하지 않는 슬림한 시스템을 구축할 때 이점으로 작용한다. DIN 레일, 벽면, 직립형 조립 방식 등의 다양한 설치 옵션이 주어지기 때문에 Microbox PC는 아주 작은 빈 공간에서도 손쉽게 조립할 수 있다.

메인 컴퓨터 메모리로 4GB의 DDR3-RAM이 제공되지만, 대부분의 i-mation 애플리케이션은 사실 카메라에서 이미지 데이터를 캡처하고 이미지 처리 기능을 이용해 이를 분석하는 데 2GB 메모리 용량이면 충분하다.

IPC는 두 개의 내장형 기가비트 이더넷 인터페이스를 표준으로 가지고 있어 외부 세계에 인터페이스를 제공한다. 이 빠르고 신뢰성 있는 인터페이스는 최신 GigE 카메라를 연결하는 용도로도 사용되기에, 카메라용 프레임 그래버 카드를 사용할 필요가 없다.

선택 사양으로서 컴퓨터는 Profibus 또는 Profinet 연결로 구성할 수 있다. 따라서 OPC 프로토콜과 함께 기존의 솔루션을 활용할 수 있으므로 어떤 산업 환경에서든 무제한으로 통합과 통신이 가능하다.

또한, Microbox PC를 플랜트 네트워크에 통합시키면 원격 유지보수 기능을 통한 액세스가 가능하다. 컴퓨터는 SIMATIC PC DiagMonitor 진단 소프트웨어가 모니터링하는데, 이 소프트웨어는 CPU 온도값을 캡처하고 오류가 발생할 시에 경보 신호를 보내는 등의 역할을 수행한다. 진단 데이터는 OPC를 통해 다른 애플리케이션, 이를 테면 플랜트 시각화 시스템 등에 통합시킬 수 있다.

분야별 소프트웨어 솔루션

i-mation사는 산업용 이미지 처리 애플리케이션 분야의 최대 업체인 코그넥스사의 이미지 처리 소프트웨어 VisionPro에 기반해 다양한 분야를 위한 PC 기반 솔루션을 구축하고 있다. 코그넥스의 최대의 시스템 통합 업체 가운데 하나인 i-mation사는 VisionPro 소프트웨어에 고객맞춤식 요소들을 도구로 통합시켜 VisionPro 소프트웨어의 기능을 향상시킨다. 여기에는 OPC 도구, TCP 도구, 데이터베이스 도구 등이 포함되며, 이들은 모듈형 원칙을 가지고 하나의 완전한 프로젝트에 병합시킬 수 있다.

모든 솔루션에 사용되는 플랫폼은 i-mation사의 통합형 SQL 데이터베이스를 가진 i-check-DB 소프트웨어로, 멀티코어 운영에 최적화됐고 VisionPro의 기능을 이용할 수 있을 뿐 아니라 개별 애플리케이션을 위한 추가적인 특수 기능도 가지고 있다. 예를 들면 제약 부분과 태양열산업 부문을 위한 표준적인 솔루션들이 있다.

이들은 산업 분야별 이미지 처리를 위한 요구를 충족시킬 뿐 아니라 관련된 법적 요건 또한 준수한다. 이를 테면, 제약산업의 경우 일련화, 운송추적 및 품질 모니터링에 관한 GS1 표준이 있다. 일례로, 직원들이 Microbox PC에 접속한 로그 기록은 그들이 프로그램 시퀀스에 가한 변경 사항과 함께 기록돼야 한다.

생산성 향상 위한 높은 통과율

제약산업에서 제품 라벨링 작업을 모니터링하는 솔루션에는 일반적으로 4개의 GigE 카메라가 있다. Microbox PC는 상위 레벨의 ERP 시스템에서 의약품에 대한 배치 번호 또는 일련번호 같은 설정값을 불러 온다. 그러면 카메라가 컨베이어 벨트를 통과하는 제품들을 녹화한다. 이미지는 임베디드 산업용 PC에 전송되고 그곳에서 VisionPro 소프트웨어가 이미지를 분석한다.

이를 가지고 i-check DB는 판독된 데이터와 데이터베이스에 등록된 숫자가 일치하도록 조정하고 거기에 맞게 데이터베이스를 업데이트 한다. 이런 종류의 시스템에서 일반적인 통과속도는 초당 최대 10개 정도이다. 이 시간 안에 개별 아이템의 특성이 신뢰성 있게 탐지돼야 한다.

EAN 코드 뿐 아니라, 그 밖의 보안 특성이나 제품 특성, 예를 들면, 포장손상과 같은 특성도 점검이 가능하다. 일단 전체 테스트 사이클이 완료되면 처리된 데이터는 제약 회사의 ERP 시스템으로 전송된다. 테스트를 거친 제품은 용도에 따라 포장 및 배송된다. 다음으로는, 포장작업에 필요한 추가적인 인쇄를 위해 각 Microbox PC에 하부 프린터를 연결할 지에 대한 선택 옵션이 제시된다.

발전과 장기적 가용성은 양립 가능하다

컴퓨터의 CPU는 작업을 수행할 때 일반적으로 처리 용량의 30% 정도만을 사용한다. 그러므로 시스템 확장을 통해 추가적인 애플리케이션을 감당할 수 있는 적절한 예비용량이 존재한다.

i-mation사의 새로운 개념 중에 하나는 SIMATIC WinAC RTX 소프트웨어 PLC를 사용해 산업용 PC에 보조적인 제어기능들을 제공하는 것이다. 예를 들면 매번 다른 색상 스펙트럼을 캡처하는 카메라는 SIMATIC WinAC RTX 소프트웨어 PLC를 통해 관련 조명과 동기화할 수 있다. 이 기능 시퀀스는 제품의 컬러코드에도 적용 가능하다.

위에서 언급한 것처럼 i-mation사는 저장매체로 콤팩트플래시 카드에 의지하고 있다. 이것은 Microbox PC의 견고성을 향상시킬 뿐 아니라 추가적인 이점이 있다. 일반적으로 5년이 넘는 시스템의 수명 주기 동안 고객들이 시스템에 새로운 기능을 통합하고자 원하는 것은 드문 일이 아니다.

i-mation사는 현재의 시스템에 대한 백업을 생성하고, 고객이 요청하는 기능을 추가한 다음에 이를 부가 CF 카드로 옮긴 후에 고객에게 제공할 수 있다. 고객은 시스템의 CF 카드를 교체하기만 하면 된다. CF 카드는 외부에서 접근할 수 있는 CF 슬롯에 있기 때문에 교체 방법도 아주 간단하다. 그런 다음 고객은 새로운 카드로 시스템을 운영하면 된다. 신중하게 주의했음에도 불구하고 새로운 기능을 실행할 때 고장이 발생한다면 그냥 예전 카드를 다시 끼우고 고장 문제를 해결할 동안 예전처럼 시스템을 계속 운영할 수 있다.

지멘스는 SIMATIC IPC 제품들이 시스템의 긴 수명주기 동안 아무런 탈 없이 가동할 수 있도록 지원한다. 우선, 장시간의 MTBF를 가지는 고도의 품질 기준에 의해 선정된 부품구성을 포함하는 모든 컴퓨터를 독일 내에서 직접 개발 및 생산하고 있으며, 초기 고장요소를 사전 식별해 제거할 수 있도록 40°C의 가열 챔버에서 36시간 동안 Burn In 테스트를 거쳐 출고한다.

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