반도체 제조와 같은 대량 생산 시스템에서 제품 검사는 매우 중요란 단계 중의 하나이다. 반도체 제조 공정 내에서의 시각 검사는 현재 사람의 육안에 주로 의존하고 있으나, 회로가 점점 복잡해지고 작아지는 추세에 비추어 볼 때 사람에 의한 시각 검사는 한계에 이를 것으로 보인다. 본 연구에서는 웨이퍼상의 결함을 자동으로 검출하고 검출된 길함을 분류하는 자동시각검사 시스템을 설계 구현하였다.
제조업체의 품질관리 및 공정에 대한 개선을 위하여 현장에서 생산되는 데이터를 수집 및 분석하여 작업자 또는 경영자에게 의미 있는 의사결정을 할 수 있는 정보 제공이 필요하다. 본 논문에서는 제조 공정 개선을 위한 데이터 수집 및 분석 시스템을 제안한다. 이를 통해서 소규모 제조 현장에서 원자재 배합의 정확도 향상과 작업시간 단축을 가능하게 해 주고, 건당 처리시간의 감소로 인한 생산 납품시간 단축, 불량률 감소 등에 따른 원가 절감을 가져올 수 있다.
현재 기업의 정보시스템으로 각광 받고 있는 ERP 시스템은 인사, 회계, 물류, 제조, 서비스 등 기업 활동의 전 부분을 효과적으로 관리하고 통제하기 위한 통합 정보시스템으로 ERP 패키지를 이용하여 최신의 정보기술을 지원하는 비즈니스 시스템을 말한다. 기존의 정보시스템 개발에서는 명확한 사용자 요구사항을 기반으로 하지만 ERP 패키지 개발에서는 사용자 요구사항을 정의하는데 어려움이 많다. 따라서 기존의 시스템에 적용되는 방법론과는 달리 ERP 패키지 개발을 위한 방법론이 필요하다. 본 논문에서는 고품질의 ERP 패키지를 효율적으로 설계할 수 있도록 마르미-II에 기반한 ERP 패키지 개발 프로세스를 제안한다.
본 연구에서는 정보시스템을 보유하고 있는 제조업체를 위하여 인터넷 접근이 가능하도록 모바일 기반의 ERP 시스템 프로세스를 설계하였다. 휴대용 단말기를 이용하여 작업 현장에서 직접 ERP 시스템에 접근하여 정보 서비스를 받을 수 있으며, 구매정보 또는 협력업체와 인터넷을 이용하여 구매정보를 실시간으로 전달하고 각종 납품 실적을 협력업체에서 확인할 수 있는 시스템이다. 본 시스템은 모바일을 기반으로 한 ERP 시스템으로 업무 리드타임을 단축시키고 생산성의 극대화를 꾀하며 사용의 편의성과 이동성 제공으로 인해 사용자 만족도 또한 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본고에서는 스마트제조 기술의 일반 소개와 함께 핵심 기술 중 하나인 사이버물리시스템(Cyber Physical System, CPS)기술에 대해 알아본다. 스마트팩토리 CPPS(Cyber Physical Production System)는 IIoT기반으로 제조 현장 빅데이터를 수집하고, 이를 데이터 애널리틱스를 통해 실시간으로 분석, 현장과 동기화된 사이버모델을 구성, 활용하여 제조시스템의 효율적인 설계, 운영을 수행하는 체계이며, 이를 통해 주문 변경, 공정 이상, 설비 고장 등의 상황 변경에 자율적으로 인지, 판단, 대응할 수 있다.
본 연구는 컴퓨터 지원 제조시스템 (CIM)의 특징 및 의사결정시 고려되어야 할 사항들이 서술되었다. CIM의 복잡성을 표현하기 위해서 목적지향시스템 및 인공지능의 개념·구조가 상세히 설명되었다. CIM하에서 독립적 시스템을 통합하는데 발생되는 통신정보를 표현하기 위해서 목적지향시스템 및 인공지능 기법이 이용되었다.
제조 클라우드는 여러 공장이 연결되어 단일 공장처럼 구성되어 사용자의 요구사항에 유연하게 대처할 수 있는 새로운 제조 패러다임이다. 이러한 기능을 제공하는 제조 클라우드 시스템은 클라우드 컴퓨팅, 사물인터넷, 인공지능과 같은 컴퓨팅 기술을 활용하여 분산되어 있는 제조 시설 간의 협업을 통한 유연 생산에서 안정성, 고신뢰성, 연동성 등을 제공하는 일종의 대규모 CPS이다. 제조 클라우드 CPS는 많은 수와 다양한 종류의 이기종 서브시스템들로 구성되어 있는데 이 때문에 서브시스템 간 연동, 데이터 교환, 시스템 통합 등에 문제가 발생할 수 있어 대규모의 제조 클라우드 CPS을 구성하는데 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 이러한 어려움을 극복하기 위하여 제조 클라우드를 체계적으로 분석하고 분석 결과를 바탕으로 제조 클라우드 CPS를 효과적으로 지원할 수 있는 플랫폼 참조 모델을 제안한다. CPS 분석 방법론인 CPS 프레임워크를 활용하여 제조 클라우드 CPS의 기능적, 인간적, 신뢰성, 시간적, 데이터 및 구성의 측면에서 사용자 요구사항을 도출하고 이들을 분석하여 확장성, 구성성, 상호 작용성, 신뢰성, 시간성, 상호 운용성, 지능성의 영역에서 시스템 요구사항을 정의한다. 정의된 제조 클라우드 CPS 시스템 요구사항을 바탕으로 플랫폼을 구성하기 위하여 IoT 플랫폼 표준인 oneM2M의 요구사항에 매핑하고 oneM2M 구현물인 Mobius를 통하여 요구사항 지원성 검증 실험을 수행하였다. 수행 결과를 분석하여 현재 사물인터넷 플랫폼의 제조 클라우드 CPS 지원성을 확인하고 이를 확장하여 대규모 제조 클라우드 생산을 지원하는 플랫폼 참조 모델을 제안한다.
본 연구에서는 정보기술 및 시스템이 제조기업의 경영성과에 미치는 영향을 평가하기 위해 사전평가, 과정평가, 사후평가의 3단계 성과평가모델을 제안하고 특히, 사후평가에서는 BSC(Balanced Scorecard)의 4가지 관점인 재무, 내부 프로세스 평가영역에 대해 구매, 설계, 생산, 물류, 판매, 서비스, 연구/개발, 환경의 8가지 핵심 업무 영역으로 구분하고, 조직(학습 및 성장), 고객 평가영역에 대해서는 기업전체 또는 각 단위 사업부문별 평가를 바탕으로 각 영역별 KPI(Key Performance Index)와 KPI 영향도를 측정한다. 이러한 평가모델을 통해 시스템 도입과 활용의 전 과정을 고려하여 시스템이 업무 영역간의 재무적, 비재무적 성과에 미치는 영향을 분석할 수 있다.
제조 생산 기업에서 도입하고 있는 MES (제조실행시스템: Manufacturing Execution System) 역시 이러한 시장 변화에 부응하기 위해 스마트화 및 IT융합화를 실현해야하는 현실에 놓여있다. 더욱이 최근 비즈니스 환경이 글로벌화(globalization) 됨에 따라 지역적으로 하나의 공장에서 제한적으로 생산되는 제품들이 다국적이고 분산적으로 생산하게 된다. 따라서 하나의 공장 운용 시스템을 관장하던 로컬(local) MES가 글로벌(global) MES 솔루션으로 확장되는 동시에, 로컬 MES간 생산 자원(production resource)을 상호 공유하는 시스템으로 변화되어야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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