본 논문에서는 스마트팩토리 기반의 CPPS(Cyber Physical Production System) 및 VR(Virtual Reality) 기술을 활용한 스마트팩토리 통합 기술 교육 플랫폼 개발과 플랫폼을 활용한 교육 방법들을 제안하였다. 3D 디지털 트윈과 연동이 가능하며 BOP(Bill of Process) 기반의 제조 공정을 통합하는 방법을 학습할 수 있도록 플랫폼을 개발하였다. 또한 디지털 트윈은 OPC-UA 서버를 통해 메카니컬 시스템과 디지털 트윈 뿐만 아니라 가상 현실까지 연계하여 통합 스마트팩토리 기반의 교육 플랫폼을 구축하였다. 이러한 플랫폼을 기반으로 스마트팩토리 통합 플랫폼은 BOP 기반 디지털 트윈 시뮬레이션, OPC-UA 통합, MES 시스템, SCADA 시스템, VR 연동으로 스마트팩토리 통합 플랫폼의 개별 요소들을 가지도록 제안하였다.
본 논문은 생산 현장에서 필요로 하는 다양한 스마트팩토리 서비스를 현장 근로자가 직접 기획, 설계, 구현 및 적용 가능한 서비스 플랫폼을 제안한다. 이를 위하여 오픈 하드웨어 개발 도구 등을 활용한 IoT 기반 제조데이터 수집과 이를 활용하여 서비스 화면을 구성할 수 있는 개발도구를 설계하고 구현하였으며, 구현된 프로그램으로부터 제조데이터 기반의 다양한 현장 서비스를 근로자가 직접 만들고 배포할 수 있다.
본 연구에서는 스마트 팩토리에서의 AR 기반 원격 협업을 위한 CMS 플랫폼을 제안한다. 스마트 팩토리 현장에서는 시간과 비용 절감을 위해 다양한 형태의 AR 기술을 활용하고 있다. 스마트 팩토리 수준이 높아짐에 따라 사람 중심의 작업에서 기계장치 설비 같은 시스템 중심의 작업이 이루어진다. 따라서 기계장치 설비의 고장 시 작업자가 현장에서 즉시 수리하거나 필요시 도움을 받을 수 있는 시스템이 필요하다. 원격 협업 CMS 플랫폼은 현장의 작업자와 원격지의 시스템 전문가가 필요시 텍스트, 2D 3D 콘텐츠와 스마트 팩토리 사업을 통해 구축된 ERP, MES/POP, PLM 시스템의 DATABASE와 연동하여 기계장치 설비의 상태, 관리 및 수리방법, 매뉴얼 등의 정보를 공유하여 신속하게 수리 관리하여 시간과 비용을 절감하는데 본 연구의 의의가 있다.
4차 산업혁명과 함께 ICT(정보통신기술)와 제조업이 융합된 스마트 제조업 시대로 변화하고 있다. 과거의 제조업은 생산효율 증진을 위한 단순 목적으로 공업적인 기술 혁신을 추구했다면, 스마트 제조업에서는 ICT와 융합된 스마트팩토리 구축을 통해 제조 공정과 서비스 형태가 융·복합 플랫폼 형태로 변모하고 있다. 스마트팩토리 구현 기업들은 ICT의 장점을 활용한 이점과 함께, 개방화/융합화/정보화에 따라 발생하게 되는 보안 이슈를 동시에 접하게 된다. 스마트팩토리에서는 ICT를 기반으로 모든 기계와 설비 등이 연결되어 기존에 생각하지 못했던 융·복합적 보안 위협요인에 노출되고 상시적으로 다양한 사이버 위협이 발생할 수 있음으로 보안이 더욱 강화되어야 한다. 보안사고의 위험을 줄이고 스마트팩토리를 성공적으로 도입하기 위해서는, ICT 기술들이 적용되고 있는 스마트팩토리 산업 현장의 특성을 감안하여 우선적으로 적용되어야 할 주요 보안요인들을 도출할 필요가 있다. 본 연구에서는 스마트팩토리 구축 시 적용해야 할 보안요인들의 중요도를 파악하기 위해 단말/네트워크/플랫폼·서비스 범주를 포괄한 '스마트팩토리 보안요인의 계층적 분류 모델'을 제시하고, 스마트팩토리 및 보안 관련 전문가 그룹(기술위원, 사업전문가, 보안전문가)을 대상으로 중요도 평가 분석을 수행하였다. 본 연구에서는 AHP 기법을 활용하여 다양한 보안 위협으로부터 안전한 스마트팩토리 구현에 필요한 보안요인들의 상대적 중요도를 도출하고 이를 기반으로 스마트팩토리 보안요인간의 우선순위를 제시하였다. 본 연구 결과를 통해, 앞으로 더욱 확산될 스마트팩토리가 보다 안전하게 구축·운용될 수 있도록 스마트 제조업 시대에 필요한 정보보안 확보에 기여할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 ICT(Information Communication Technology) 기술을 이용하여 스마트팩토리 기반 CPPS(Cyber Pysical Production System)를 활용한 Digital-Twin 플랫폼 개발과 관련된 연구를 제안한다. 본 연구를 통해 개발된 플랫폼은 선행 제조 공정 계획 단계부터 BOP(Bill of Process) 관리 기능을 포함하여 P3R(Product, Process, Plant, Resource)을 연계한 3D Model 시뮬레이션 기능을 수행한다. 또한 생산 공정, 설비, 레이아웃, 생산량 예측이 가능한 Digital Twin 플랫폼을 제안한다. 본 논문을 통해 제안된 플랫폼은 초기 계획 설계 단계에서부터 제조, 생산, 운영 및 유지보수 단계까지의 전체 스마트팩토리 제조 공정을 관리할 수 있는 특징을 제안하였다.
최근 모바일, 클라우드, 그리고 사물인터넷의 융합으로 다양한 스마트팩토리 서비스가 제공되고, 많은 기업에서도 관심을 가지고 있다. 그러나 대부분의 시스템은 근로자 관점에서 구현되지 않았기 때문에 근로자로부터 외면 받고 있다. 이에 본 논문은 스마트공장 서비스를 수요자들이 정의하여 사용할 수 있도록 서비스 제작을 현장 근로자가 직접할 수 있는 개발도구를 구현하였다. 서비스에 사용되는 제조데이터는 제조설비와 연결된 센서로부터 실시간으로 수집하여 스마트팩토리 플랫폼 내에 저장된다. 그리고 플랫폼에 저장된 제조데이터로부터 설비 모니터링, 공정상태분석, 설비 제어 등 다양한 스마트 공장 서비스를 근로자가 직접 드래그앤드롭 방식으로 매우 쉽게 만들 수 있다. 구현된 시스템은 특히 소규모 제조 기업에서 기업의 특정 목적에 맞게 수시로 서비스를 변경해야하는 환경에서 더욱더 큰 효과를 낼 것으로 예상된다. 또한, 현장 근로자의 스마트팩토리 운용 및 활용 능력 향상은 물론 중소기업의 스마트팩토리 인재 양성에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.
정부의 한국판 그린뉴딜 정책 발표와 함께 주요 과제 중 하나인 그린 스마트 스쿨의 관심도가 점점 커지고 있다. 이에 따라 성공적인 그린 스마트 스쿨 구축을 위한 솔루션이 필요해지고 있다. 본 논문은 체계화 되지 않은 그린 스마트 스쿨의 전체 시스템 관점에서 문제를 해결하기 위한 Cloud-Edge와 AI를 적용한 그린 스마트 스쿨 통합 플랫폼을 제안한다.
본 연구는 중소벤처기업의 스마트팩토리 기술적용이 품질과 혁신성과에 미치는 영향력을 밝히는데 목적을 갖고 실증분석 하였다. 연구 결과 중소벤처기업에서의 스마트팩토리 기술적용이 품질과 혁신성과에 미치는 영향에서 유의적인 영향을 미치는 것으로 나타나 가설은 부분 채택되었다. 스마트팩토리 기술로서의 디바이스와 어플리케이션 기술이 정보품질과 시스템품질에 긍정적인 영향을 미치는 반면, 플랫폼 기술은 정보품질과 시스템품질에 유의하지 않아 기각되었다. 또한, 스마트팩토리 기술이 혁신성과에 미치는 영향에서도 디바이스 기술은 유의한 영향을 미치는 반면, 플랫폼과 애플리케이션은 유의하지 않아 기각되었다. 시스템품질은 혁신성과에 유의하지만 정보품질은 혁신성과에 유의하지 않은 영향을 미쳤다. 스마트팩토리의 디바이스 기술이 혁신성과에 미치는 영향에서 품질은 부분 매개효과를 보이는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 중소벤처기업의 4차 혁명시대 스마트팩토리의 핵심으로서의 상호 연결을 통해 수준 높은 정보 품질관리를 구현해야 한다. 또한, 제조설계에서부터 실행, 분석에 이르기까지 상호 컴포넌트 연동과 중소벤처기업의 필요에 따라 디바이스로부터 수집된 체계적인 정보를 통합 관리함으로서 기업의 성과를 높일 수 있음을 시사한 것으로 평가할 수 있다.
스마트 팩토리는 시시각각 변화하는 생산현장의 생산정보 4M1E(Man, Machine, Material, Method, Energy)생산 자원을 실시간으로 통합하여 생산 관리를 무대기시간, 무재고, 무고장, 무불량일 발생할 수 있는 핵심성과지표(KPI: Key Performance Indication)를 통하여 생산현장을 연속개선을 추진하는 것이 핵심이다. 본고에서는 스마트 제조업에 필요한 IT융합 국제표준화 동향으로 사이버 보안기술, Object Process Methodology기반 생산자원 통합기술, 실시간 이벤트기반 구조화 기술, 공통 생산정보화 플랫폼 서비스기술, 생산정보화 표준기능 및 국제표준동향과 한국형 중소제조업 스마트공장 적용 참조 모델에 대하여 알아본다.
본 논문은 스마트 팩토리(Smart Factory) 디지털 트윈(Digital Twin) 구축을 위해서 다양한 산업용 센서(IoT/비 IoT)로부터 센서데이터를 획득하기 위한 표준 노드(Node)를 생성하고 그룹별/공정별 존(Zone)을 연동하여 상호호환적인 데이터의 교환 기능을 제공함으로써 데이터의 안정성을 확보하고 스마트 팩토리의 디지털 트윈(Digital Twin)을 위한 효과적인 존 마스터(Zone Master) 플랫폼 구축 방안을 제시하였다. 존 마스터(Zone Master) 플랫폼의 Process는 독립된 시스템 간의 센서 객체 및 센서 상호작용이 어떻게 수행하는지를 정의해 주기 위한 인터페이스 명세를 포함하고 있으며 고유의 데이터 교환 규칙에 대한 개별 정책들을 수행하고 있다. 존 마스터 플랫폼 프로세서의 실행 통제를 위한 인터페이스는 시스템관리, 자료교환의 협상(publish-subscribe)을 위한 선언 관리, 센서 객체의 등록 및 상태 정보를 통신하기 위한 객체 관리, 속성 소유권 공유를 위한 소유권 관리, 데이터 동기화를 위한 시간 관리, 데이터 교환에 대한 Route 정보를 위한 자료 분배 관리를 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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