표준기반 스마트공장 공정모델 및 시사점 차석근

표준기반 스마트공장 공정모델 및

시사점

차석근 (ACS, 공정모델분과 위원장 ) 2016. 04. 01

I.사업 소개

II.사업 목표 및 범위

III.사업 추진 전략

IV.사업 주요 내용

V.시사점

CONTENTS

Ⅰ. 사업 소개

사업의 목표

II. 사업 목표 및 범위

사업의 범위 (Overview)


사업의 범위 ( 최상위 모델 )


사업의 범위 ( 운영지원 시스템 모델 )


생산형태와 중점관리항목

III. 사업추진전략

추진 방향과 공정모델

III. 사업추진전략공정모델 국제 표준화 현황 (ISO TC 184 SC 5: Interoperability, integration, and architectures for enter-prise systems and automation applications)

IV. 사업 주요내용공정모델 20 대 표준화 주요기술 후보 도출

소비자 맞춤형 가상제조 지원과 제조공정 간

연동제어 기술

실시간 생산정보 기반 4M1E 데이터 분석 및

제어기술제품 설계정보 기반 동적

생산계획 및 스케줄링 기술

고객 주문형 제조공정 서비스화 기술

실시간 데이터 연계 공정 -레이아웃 - 라인 밸런싱

통합설계 기술

수직통합 및 수평통합을 위한 생산관리 시스템

통합 연동기술

클라우드 기반 IoS 기술

실시간 데이터 기반 출하 후 예측 기반 품질 및 제품

관리 기술

설비상태 기반 품질 예측 및 공정설비 운영과

피드백 제어기술작업자 이상 , 유해상황 감지 및 사전 대응기술

가상 / 증강현실 기반 공정 데이터 연계형 작업자 지원

기술

가치사슬 연계 물류흐름 추적관리 및 공급망

리스크 관리기술

실시간 데이터 기반 지능형 창고운영기술

공정 4M1E 모델링 및 공정 시뮬레이션 기술

설비 자산 건정성 통합관리 및 설비보전

지식화 기술생산프로세스 마이닝 기술

제조설비의 공정 프로파일과 유틸리티 공급시스템 동기화를

동한 에너지 점감 기술 등…

IV. 사업 주요내용공정모델 20 대 표준화 주요기술 평가

IV. 사업 주요내용도출 기술과 연계된 국제 표준화 항목 도출

ISO 55000/ISO 18435Asset Management

IEC 62832Digital Factory

ISO/IEC 20547Big data Reference architec-

ture

ISO 18828Reference process for seamless production

planningIEC 63890

Life Cycle & Value Stream

ISO/IEC 177826 ISO/IEC 17826

Cloud computing reference architecture

ISO 19439Framework for enterprise

modeling

IEC 62264/IEC 61512Enterprise Control Integra-

tion

IV. 사업 주요내용핵심주력 제품 / 서비스 도출

제조실행시스템(MES)

공정모델링 및 시뮬레이션

시스템자산관리시스템

(EAM)설비상태

예지보전 시스템(EAM)

제조 클라우드 서비스

생산지원 연동 브로커 시스템 동적계획시스템

(APS)

작업자 안전관리시스템

전사적 자원관리(ERP)

공급사슬관리시스템

(SCM)

IV. 사업 주요내용기술연관도 ( 전체 구성도 )

IV. 사업 주요내용공정 모델 연계도

IV. 사업 주요내용도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

IV. 사업 주요내용표준화 기반 R&D 발전 시나리오 ( 전체 )

IV. 사업 주요내용표준화 기반 R&D 발전 시나리오 ( 공정모델 )

V. 시사점RAMI 4.0 모델과 공정모델의 연계성

ㅊㅍ

V. 시사점R&D 전략

- 생산 지원 시스템들은 제 각각 관련 표준들을 부분적 구현 사례가 많고 , 연관된 시스템들 간 표준 기 상호 연동이 안됨

- 생산관리 기능 구조는 IEC 62264 표준에서 기업 - 제어 시스템 통합으로 규정 , 시시각각 변동되는 생산자원 4M1E 를 IEC 61512 생산방식 참조모델을 통하여 요구에 대응할 수 있도록 개발

- 응용 소프트웨어들 간에 상호운용성을 지원하는 ISO 16100 및 ISO 16300 제조 상호운용성 국제표준을 준용한 개발과 생산공정 , 에너지 절감 , 작업계획과 일정 , 가시화 , 프로세스 마이닝 등 연동 대상 기능에 대한 상호운용성이 지원을 위한 ISO 13584 및 IEC 61360 국제표준 정보 스키마 개발 - 자산관리 및 유지관리용 EAM (Enterprise Asset Management) 과 CBM (Condition-based

Maintenance) 시스템에 공정 설비 상태를 추적 관리로 설비 상태 변화에 따른 설비운용을 예측을 지원하고 시스템 구조는 ISO 55000 및 ISO 18435 기반 개발

- 조달 , 재고관리 , 판매 , 영업 , 품질관리 , 자산관리 , 유지보수 등 중소기업들은 각 기능들을 위한 관리 시스템을 구축 · 운영을 서비스의 형태로 구성하여 클라우드 환경 서비스 지향 구조로 개발

- 소비자 맞춤형 가상제조 지원과 제조공정 간 연동 제어 기술은 CPS 기술에 기반하여 가상 제조 기반 제품 설계와 실제 제조 공정 간의 연동을 지원하는 기술임 . 국내에서는 다수의 MES 공급 기업들이 있으므로 CPS 관련 기술을 보유하고 있는 업체들과의 협력과 함께 운용 기술을 개발

- 작업자에 대한 위험 상황을 모델링하고 , 부합하는 정보 수집 센서의 설치로 데이터 수집 및 상황 분석을 통해 실시간 위험 대응 기술 개발

시사점R&D 표준화 연계전략

- 기술개발과 표준화는 항상 연계되어 개발하고 , 기술개발은 표준화를 통해 상호운용성 확보뿐만 아니라 이해당사자들을 확대시켜 시장 확대

- IEC 62264 및 IEC 61512 요구사항을 바탕으로 4M1E 데이터 분석 모델을 국내 및 국제표준으로 추진 생산 지원 시스템들 간에 교환해야 할 정보에 대한 공통된 정보모델을 바탕으로 ISO 13584, IEC 61360 등에 대한 표준 확장 , 개정 또는 부속서 개발 표준화 대응이 가능

- ISO 16300 제조 상호운용성 국제표준은 현재 개발 중에 있으므로 기술 개발 내용을 국제표준화에 반영

- 생산 프로세스 마이닝 요구에 맞춘 데이터 모델 표준을 개발하여 정보를 로그 데이터로 축적하고 , 대량의 로그 데이터를 빅데이터 참조모델을 바탕으로 개발하며 , 데이터 분석 과정에 생산 프로세스를 구분하고 프로세스로 구조화 하도록 표준 개발

- 설비 상태 정보를 분석하여 자산 건전성을 파악하는 기술에 대한 표준 개발을 진행하고 , 상태 변화에 따라 설비 보전 관리 정책을 수립하는 지식화 기술을 표준화 추진

- 제조 현장에서의 다양한 상태와 조건에 따라 작업자 위험을 판단할 수 있는 모델을 만들고 , 데이터 수집과 분석을 위한 정보모델을 만들고 , 작업자 위험에 대한 관리 수준 , 절차 , 범위 , 대응 당사자 등에 대한 관리 정책을 개발하여 표준화 추진

V. 시사점4M1E Integration 예

정보원 내용

기계동작횟수가동시간고장원인

설비전압 , 전류유량 , 압력전력량

제품위치 , 특성성능 , 치수제품명

작업자Lot 번호시작 / 종료시각뷸량코드비가동 사유

에너지사용량시간

생산자원 4M1E

유선 센서 네트워크

제어기기RFID

PLC

기계

무선 M2M Device

DABOMGateway

ERP/SCM/PLM제조 애플리케이션

프로토콜 프로세서 I/O 센서 I/O

무선 센서 네트워크

RFID/USN 터치스크린 모바일

MES Server

유선 M2M 디바이스

유선 M2M 디바이스

센서

시켄서

Access Point

바코드리더

KISOK

ISO 22400

ISO 20140ISO/IEC JTC 1 SN

자동수집방식

반 자동수집

방식

수동수집방식

IEC 62264IEC 61512

국제표준 (ISO/IEC) 준수 실시간 4M1E 통합화 구현- 제어기기 – 국제 표준 통신 프로토콜 ( 예 : OPC: OLE for Process Control), OSA: Open System Alliance)- 시켄서 – 프로세서 입출력 ( 디지털 전원 5V DC , 24V DC, 220V AC 등 )- 센서 – 센서 출력 (4-20mA 전류 , 전압 , 트랜스튜서 입출력 등 )- 무선 네트워크 – 무선랜 , 지그비 , IP-USN: Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network, ISA100 등 )- 수동입력 – 터치스크린 , 스마트 모바일 장치 ( 예 : 산업용 전용 터미널 , 스마트 폰 , 바코드 리더 , RFID 등

V. 시사점뿌리산업 제조 혁신을 위한 표준기반 모바일 플랫폼 운용 방안 - 예

V. 시사점

공정모델 참여 전문위원

소 속 성 명 직 위 E-mail 비 고

산업계 ㈜에이시에스 차석근 부사장 [email protected] 위원장

연구소 한국전자통신연구원 김용운 실장 [email protected] 위원

학계 포항공대 조현보 교수 [email protected] 위원

학계 울산과기대 손흥선 교수 [email protected] 위원

연구소 한국기계연구원 김동훈 수석 [email protected] 위원

산업계 엑센솔루션 오세곡 대표[email protected]

co.kr위원

산업계 콘웰 김기태 대표 [email protected] 위원

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