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Machbase의 Edge computing 전략

IoT(Internet of Things) 환경이 확산되고 여러 분야에서 사용하게 되면서 네트워크에 연결된 다양한 IoT 디바이스들에서 생성되는 데이터의 양이 기하급수적으로 늘어나고 있습니다. 기존의 RDBMS 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 중앙집중식(Centralized)은 데이터 발생 기기와 클라우드 간의 거리에 따라 처리 지연 시간이 발생될 수 있기 때문에 빠르게 증가되는 IoT 데이터를 처리하기에 역부족입니다. 때문에 모든 데이터를 중앙으로 보내지 않고 데이터가 발생한 현장에서 처리, 분석하는 시계열 데이터베이스를 활용한 Edge Computing이 주목을 받고 있습니다.



개요

Machbase는 실시간 시계열 DBMS인 Machbase Timeseries DBMS와 함께, 에지 컴퓨팅 환경을 지원하여, 스마트 팩토리 설비용 데이터를 빠르게 수집하고 분석하고, 가시화하는 제품인 EdgeMaster제품을 출시하였습니다.

이 문서에서 Machbase는 어떤 시장의 요구에 의해서 Edgemaster를 개발하였고, Edgemaster 1.5 제품의 출시에 있어서 어떤 기능이 추가되었는지  확인해 보도록 하겠습니다.



시장 요구

저희 Machbase에서 시계열 데이터베이스를 스마트 팩토리등의 현장에 적용하려고 할 때, 저희 제품이 커버하지 못하는 다양한 시장의 요구가 있었습니다.

  • 먼저, OPC/UA, Modbus 등의 생산설비 센서 데이터 프로토콜을 지원하지 못해서 사용자는 직접 데이터를 해석하여 시계열 DBMS에 입력하는 응용프로그램을 작성해야 했습니다.
  • Machbase 시계열 DBMS는 낮은 사양의 HW에서도 잘 동작하지만,  다수의 설비와 대량의 센서를 위해서 이러한 응용프로그램을 수행할 서버를 구매해야 하고, 하드웨어, SW 비용이 과다하게 소요되었습니다.
  • 센서 데이터 변환도중 센서 오류값을 사전에 필터링하거나 이상치가 입력될 경우 DBMS에 입력후 검색을 통하는 일반적인 과정을 거치지 않고, 데이터 확인 후 처리가 가능해야 했습니다.

이런 요구사항을 만족하는 방법이 바로 에지 컴퓨팅이었습니다.



에지 컴퓨팅만으로 충분한가

에지 컴퓨팅은 Cisco에서 IoT Gateway장비가 갖고 있는 컴퓨팅 파워를 이용하여 단순 네트워크 담당을 떠나, IoT 센서에서 발생하는 데이터를 선처리하고 가능하면 이후의 클라우드, 서버 등의 레이어에서 데이터 처리를 기다리지 않고 자체적인 상황 처리를 하도록 제안한 컴퓨팅 기법입니다. 이 에지 컴퓨팅은 에지 클라우드라는 이름으로 Google, Microsoft, Amazon을 비롯한 업체들에서 서비스를 진행하고 있습니다. 이러한 에지 클라우드는 아직 플랫폼 형태의 레이아웃만 있고 실제 현장에서 바로 적용이 가능한 솔루현 형태의 제품은 아닙니다. 그외에 Foghorn등의 상대적으로 작은 업체들은 솔루션을 제공하고 있기는 합니다.

마크베이스는 에지마스터 제품을 출시하여 산업 생산 장비의 센서 데이터 처리에 특화된 에지 컴퓨팅 모델을 제시하였습니다.

이 제품은 국내/외 유수 기업에서 호평을 받아 다양한 분야의 제조 현장에 적용 중에 있습니다.

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Machbase의 EdgeMaster는 다음의 컴포넌트들로 구성된 에지 컴퓨팅 솔루션입니다.

  • 센서 데이터 변환, 경계값 검측, 알람 생성, 데이터 전송등 다양한 기능을 모듈화 해주는 Taglet. Taglet은 마크베이스의 Edge장비의 기능 확장을 구현하는 모듈입니다. 이 Taglet구조를 이용해서 Machbase Edge는 OPC, Modbus, Melsec, PLC등의 다양한 센서 장비, 프로토콜을 지원할 수 있습니다.
  • Taglet을 실행하고 관리하며 내장 시계열 데이터베이스를 이용하여 데이터 저장을 수행하는 EdgeMaster Client(EMC). 마크베이스의 EMC는 라즈베리파이부터 인텔 Xeon까지 여러 종류의 CPU와 응용체제에서 동작합니다.
  • Edge에서 전송된 데이터를 수집하고, 다수의 Edge를 관리하는 EdgeMaster Server (EMS).  Web ui를 통하여 다수의 에지들을 관리할 수 있고, 수집한 대량의 센서 데이터를 시각화할 수 있습니다. 이 EdgeMaster Server 또한 Windows, Linux OS를 지원합니다.

이 제품을 저희가 시장에 소개하고, 실제 적용단계에 들어가 보니 시장의 요구사항은 추가로 더 있었습니다.

EMS-EMC 구조의 client-server구조보다 적은 양의 센서데이터를 다루는 경우, 단일 장비를 이용하여 EMS+EMC의 기능을 통합하여 사용하는 것입니다. 최근의 컴퓨터 하드웨어의 발전으로 인해서 비싸지 않은 Edge급 장비에서도 과거의 대규모 서버의 컴퓨팅 파워를 얻을 수 있게 되었고, (라즈베리파이와 같은 SBC는 시험 외 실제 사용용도로는 잘 사용하지 않습니다.)  각 장비마다 설치된 에지에 센서 관리, 시각화, 시계열 DBMS운용등의 EMS기능을 요청하게 되었습니다. 그래서 마크베이스는 EdgeMaster 1.5버전에서는  보다 강력한 Edge 장비를 위한 EdgeMaster Unity 제품을 추가로 제공합니다.



결론 및 향후 발전 계획

이 글에서 에지컴퓨팅의 간단한 소개와 스마트 팩토리(스마트 공장) 고도화를 위한 마크베이스가 제공하는 스마트-x용 에지 솔루션인 EdgeMaster에 대해서 소개했습니다.

세계 1위 속도의 시계열 데이터베이스 마크베이스에서는 수집한 센서 데이터를 딥러닝을 비롯한 AI (인공지능) 기능을 이용하여 학습, 분석후 이상 징후를 판단하는 기능을 에지마스터 1.5에서 제공할 예정입니다. 그리고 Edge장비만 설치하면 Cloud를 이용하여 전체 공장 혹은 전사적인 센서 데이터의 수집, 저장 분석이 가능한 클라우드 서비스의 출시를 준비하고 있습니다. 이는 스마트 공장의 데이터를 분석하여 설비의 이상 상태를 발견하고, 고장진단 더불어 예지보전을 가능케 할 것입니다.

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