IoT-Based Device Utilization Technology for Big Data Collection in Foundry

With the advent of the fourth industrial revolution, the interest in the internet of things (IoT) in manufacturing is growing, even at foundries. There are several types of process data that can be automatically collected at a foundry, but considerable amounts of process data are still managed based on handwriting for reasons such as the limited functions of outdated production facilities and process design based on operator know-how. In particular, despite recognizing the importance of converting process data into big data, many companies have difficulty adopting these steps willingly due to the burden of system construction costs. In this study, the field applicability of IoT-based devices was examined by manufacturing devices and applying them directly to the site of a centrifugal foundry. For the centrifugal casting process, the temperature and humidity of the working site, the molten metal temperature, and mold rotation speed were selected as process parameters to be collected. The sensors were selected in consideration of the detailed product specifications and cost required for each process parameter, and the circuit was configured using a NodeMCU board capable of wireless communication for IoT-based devices. After designing the circuit, PCB boards were prepared for each parameter, and each device was installed on site considering the working environment. After the on-site installation process, it was confirmed that the level of satisfaction with the safety of the workers and the efficiency of process management increased. Also, it is expected that it will be possible to link process data and quality data in the future, if process parameters are continuously collected. The IoT-based device designed in this study has adequate reliability at a low cast, meaning that the application of this technique can be considered as a cornerstone of data collecting at foundries.

주물공장의 빅데이터 수집을 위한 IoT 기반 디바이스 활용 기술

4차 산업혁명의 도래에 따라 주물공장에서도 사물인터넷(Internet of things, IoT) 기반의 공정 스마트화에 대한 관심이 높아지고 있다. 주물공장에서 자동 수집 되고 있는 공정데이터들도 일부 있으나 노후된 생산설비의 제한된 기능, 작업자 노하우 기반의 공정 설계 등의 이유로 여전히 많은 공정데이터가 수기로 관리되고 있다. 특히, 공정데이터의 빅데이터화에 대한 중요도를 인지함에도 불구하고 시스템 구축 비용 부담으로 인해 선뜻 도입을 어려워하는 기업들이 많다. 본 연구에서는 IoT 기반 디바이스를 제작하고 원심주조공정 현장에 직접 적용함으로써 제작 디바이스의 현장 활용성을 살펴보았다. 원심주조공정에 대해 취득하고자 하는 공정 인자로 작업현장의 온도 및 습도, 용탕 온도, 금형 회전속도를 선정하였다. 데이터 취득 인자별로 요구되는 상세 제품규격과 비용을 고려하여 센서를 선정하였으며, IoT 기반 디바이스 제작을 위해 무선통신이 가능한 NodeMCU 보드를 활용하여 회로를 구성하였다. 구성한 회로는 PCB 기판으로 제작하여 각 공정 인자별 디바이스의 설치 환경을 고려하여 작업 현장에 설치하였으며, 현장 실증을 통해 적용 가능성을 확인하였다. 현장 적용 이후, 작업자의 안전에 대한 만족도가 상승하였으며, 공정 관리 측면에서 효율성이 증가했음이 확인되었다. 더불어 지속적으로 데이터를 수집하면 추후 공정데이터-품질데이터의 연계가 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서 제작한 IoT 디바이스는 데이터 수집에 대한 적절한 신뢰도를 확보하면서도 비용이 저렴하여, 주물공장별로 현장 상황을 고려하여 도입 여부를 검토해볼 수 있을 것으로 생각된다.