International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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제14권3호
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pp.91-100
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2022
Major developed countries are seriously considering smart factories to increase their manufacturing competitiveness. Smart factory is a customized factory that incorporates ICT in the entire process from product planning to design, distribution and sales. This can reduce production costs and respond flexibly to the consumer market. The smart factory converts physical signals into digital signals, connects machines, parts, factories, manufacturing processes, people, and supply chain partners in the factory to each other, and uses the collected data to enable the smart factory platform to operate intelligently. Enhancing personalized value is the key. Therefore, it can be said that the success or failure of a smart factory depends on whether big data is secured and utilized. Standardized communication and collaboration are required to smoothly acquire big data inside and outside the factory in the smart factory, and the use of big data can be maximized through big data analysis. This study examines big data analysis and standardization in smart factory. Manufacturing innovation by country, smart factory construction framework, smart factory implementation key elements, big data analysis and visualization, etc. will be reviewed first. Through this, we propose services such as big data infrastructure construction process, big data platform components, big data modeling, big data quality management components, big data standardization, and big data implementation consulting that can be suggested when building big data infrastructure in smart factories. It is expected that this proposal can be a guide for building big data infrastructure for companies that want to introduce a smart factory.
정보통신(ICT)의 발달은 제조업에 있어 큰 변화를 가져왔으며 제조공정에는 사물인터넷, 증강현실, 빅데이터와 같은 최신 정보기술이 적용되어 스마트공장이라는 이름으로 진화하고 있다. 이에 미국, 독일, 일본 등 선진국들은 전기전자, 자동차, 기계 등의 제조업에서 스마트공장을 활발히 도입함에 따라 기존의 제조기업들의 생산품질을 높이고, 생산 환경은 유연한 체제로 변화시키면서 미래 제조업을 앞당기고 있다. 이러한 변화는 국내 제조업에까지 영향을 미치게 되었으며 대기업 중심으로 스마트공장이 이루어지고 있다. 그러나 중소기업들은 기술적, 재무적 어려움으로 인해 스마트공장을 적극적으로 도입하고 있지 못하다. 이같은 배경 속에서 본 논문은 스마트공장의 표준화가 중소기업들의 스마트공장의 활용에 큰 기여를 할 것으로 전제하고 우리나라 중소기업들의 스마트공장의 표준화 전략 및 확산 방안을 도출하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 이론분석을 통하여 스마트공장의 확산에 영향을 미치는 요소를 기술적 요인, 조직적 요인, 산업적 요인, 정책적 요인으로 도출 분류하고 사례분석을 실시하였다. 실증분석 대상은 우리나라 제조업의 핵심이 되고 있는 뿌리산업이며, 특히 금형분야의 두 기업을 대상으로 실시하였다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 향후 뿌리산업 중소기업들에게 스마트공장 구축을 위한 표준화 전략 4가지, 즉 국제 표준화, 정부주도 표준화, 기업주도 표준화, 비표준화 추진 등을 도출 및 제안하였다.
스마트제조는 제품기획, 설계, 생산, 품질, 재고, 조달 등 스마트공장 내 제조 프로세스의 정보화, 최적화 및 생산 시스템의 자동화를 ICT기반 스마트 기술로 실현하는 제조 공정으로 정의된다. 본 논문에서는 스마트공장과 스마트제조 시스템의 운영시 발생하는 제조 데이터와 관련된 국내 표준화 동향에 대해 소개한다. 표준화의 범위가 매우 넓기 때문에 스마트공장 및 제조 ICT시스템과 관련된 일반적인 표준화 내용 및 제조 데이터를 거래시 필요한 표준에 관련된 사항을 다룬다. 이를 기반으로 하여 제조 데이터의 활용을 위해 필요한 사항에 대해 논의한다.
This study is to develop a diagnostic model for the effective introduction of smart factories in the manufacturing industry, to diagnose SMEs that have difficulties in building their own smart factory compared to large enterprise, to identify the current level and to present directions for implementation. IT, AT, and OT experts diagnosed 18 SMEs using the "Smart Factory Capacity Diagnosis Tool" developed for smart factory level assessment of companies. They analyzed the results and assessed the level by smart factory diagnosis categories. Companies' smart factory diagnostic mean score is 322 out of 1000 points, between 1 level (check) and 2 level (monitoring). According to diagnosis category, Factory Field Basic, R&D, Production/Logistics/Quality Control, Supply Chain Management and Reference Information Standardization are high but Strategy, Facility Automation, Equipment Control, Data/Information System and Effect Analysis are low. There was little difference in smart factory level depending on whether IT system was built or not. Also, Companies with large sales amount were not necessarily advantageous to smart factories. This study will help SMEs who are interested in smart factory. In order to build smart factory, it is necessary to analyze the market trends, SW/ICT and establish a smart factory strategy suitable for the company considering the characteristics of industry and business environment.
Purpose: Korea's construction industry has faced declining productivity and quality issues due to labor-intensive onsite construction and variables like weather, material price fluctuations, and labor shortages. The modular housing industry, introduced in Korea in 2003, offered benefits like reduced construction time and enhanced productivity through offsite manufacturing. However, its adoption remains limited due to high costs, quality concerns, and low consumer acceptance. Research Design, Data, and Methodology: This study explores the feasibility and impact of implementing smart factory technologies in the modular housing industry to overcome these barriers. Using survey data from 179 construction industry experts, the study employs frequency and regression analysis to identify key factors influencing the adoption of modular housing and the effectiveness of smart factories. Findings suggest that government-led educational programs and strong policy support are essential for successful implementation, enhancing productivity, reducing costs, and improving quality. Conclusions: The study emphasizes the need for standardization of modular housing, deregulation of relevant laws, and increased public awareness to stimulate market growth and innovation. Policy recommendations include financial support for modular manufacturers transitioning to smart factories, ensuring stable supply volumes, and promoting the benefits of modular housing to consumers. Integrating smart factory technologies can lead to significant advancements in the modular housing industry, contributing to the sustainable development and modernization of Korea's construction sector.
4차 산업혁명은 제조업을 시작으로 전 산업의 환경을 빠르게 변화시키고 있으며, 4차 산업혁명에 포함된 신기술이 이러한 변화를 주도하고 있다. 국내 중소기업은 4차 산업혁명에 따른 변화가 필요하며, 특히 스마트 공장의 도입이 필요한 시기이다. 본 연구는 스마트 공장 도입에 대해 중소기업의 현황을 SWOT 분석을 통해 성공적인 도입을 위한 전략을 제언하였다. 강점 활용 전략으로 첫째 우수한 경쟁력을 통한 활성화, 둘째 우수한 기술력과 정보화를 이용, 셋째 세계적인 네트워크 기반의 환경을 활용을 제언하였으며, 약점 보완 전략으로는 첫째 정보보안에 대한 인식 제고, 둘째 기술 표준화 수립을 위한 평가 체계 확립, 셋째 전문 인력 확보를 위한 인력 양성 추진으로 제언하였다. 본 연구의 시사점은 중소기업에 효과적인 전략과 4차 산업 혁명에 따른 다양한 외부의 전략을 이해하고 대비할 수 있도록 스마트 공장의 필요성에 대한 제언을 하였다.
근래에 와서 유틸리티들을 무선으로 원격제어 하는 스마트 팩토리 무선 이동 통신 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network) 얼라이언스에서는 EEE802.15.4g/e에 기반한 새로운 무선 통신 표준화 규격으로 스마트팩토리와 같은 플랫폼 구축에 적합한 Wi-SUN 프로토콜 구조를 제시하였다. IEEE802.15.4e의 CSL(Coordinated Sampled Listening) 모드 MAC(Media Access Control)의 지연시간 측면의 성능을 분석하고 효율적 운용을 위한 고려 사항을 살펴본다.
본 논문에서는 스마트 팩토리 구축을 위한 프로토콜을 제안한다. 제안하는 스마트 팩토리 구축을 위한 프로토콜은 OPC UA Server/Client, TSN 실시간 통신 기술, NTP & PTP 시간 동기화 프로토콜, 필드버스(Field Bus) 프로토콜 및 컨버젼 모듈, 데이터 전송지연에 대한 저장기술 및 동기화 프로토콜로 구성된다. OPC UA Server/Client 는 산업용 하드웨어 디바이스와 인터페이스 하기 위한 시스템 통합 프로토콜로써 플랫폼에 의존적이지 않고 다방면에서 사용할 수 있는 표준을 지원한다. TSN 실시간 통신 기술은 고속 네트워크 환경에서 디바이스들 간 정확한 시간을 공유함으로써 생산라인 등의 정밀한 시간관리 및 제어기술을 제공한다. NTP & PTP 시간 동기화 프로토콜은 IEEE1588 표준화 기술을 제공한다. 필드버스 프로토콜 및 컨버젼 모듈은 산업에서 주로 사용하는 프로토콜을 OPC로 변환하여 연결의 확장성을 제공한다. 데이터 전송 지연에 대한 저장기술 및 동기화 프로토콜은 데이터 전송 지연과 데이터의 손실에 대한 해결 기능을 제공한다. 제안된 스마트 팩토리 구축을 위한 프로토콜의 성능을 평가하기 위하여 시험기관에서 실험한 결과 응답시간은 0.1367ms, 동기시간은 0.404ms, 동시접속 수는 100개, 프로토콜의 연동개수 5개, 데이터 저장 및 동기화는 1,000노드로 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다.
근래에 와서 유틸리티들을 무선으로 원격제어 하는 스마트 팩토리 무선 이동 통신 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network) 얼라이언스에서는 EEE802.15.4g/e에 기반한 새로운 무선통신 표준화 규격으로 스마트팩토리와 같은 플랫폼 구축에 적합한 Wi-SUN 프로토콜 구조를 제시하였다. IEEE802.15.4e의 CSL(Coordinated Sampled Listening) 모드 MAC(Media Access Control)의 전력소모 측면의 성능을 분석하고 효율적 운용을 위한 고려 사항을 살펴본다. CSL-MAC은 비동기 방식으로 수신단에서 전력소모를 획기적으로 줄일 수는 있지만 송신단에서는 과도한 웨이크업시퀀스로 전력소모가 발생하는 단점을 가지는 것을 알 수 있었다.
근래에 와서 유틸리티들을 무선으로 원격제어 하는 스마트 팩토리 무선 이동 통신 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network) 얼라이언스에서는 EEE802.15.4g/e에 기반한 새로운 무선통신 표준화 규격으로 스마트팩토리와 같은 플랫폼 구축에 적합한 Wi-SUN 프로토콜 구조를 제시하였다. IEEE802.15.4e의 RIT(Receiver Initiated Transmission) 모드 MAC(Media Access Control)의 throughput 및 지연시간 측면의 성능을 분석하고 효율적 운용을 위한 고려 사항을 살펴본다. RIT 모드는 체크 인터벌이 길어질수록 지연시간과 throughput이 떨어짐을 볼 수 있다. 트래픽 부하가 커질수록 RIT 체크 인터벌을 짧게 운용하면 지연시간도 짧아지면서 throughput을 높일수 있음을 보였다. RIT 모드는 전력소모가 작은 장점을 가지고 있으면서 지연시간이나 throughput 측면에서 IEEE802.15.4와 CSL 모드 사이의 중립적 특징을 가지는 것을 볼 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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