KR101724557B1 - 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 OPC 서버로 로봇, PLC를 포함하는 PLC 의존성 디바이스와 센서, 카메라를 포함하는 PLC 비의존성 디바이스의 데이터의 일원화시킴으로써 OPC 서버를 통해 생산 공장의 모든 디바이스에 대해 데이터를 취합할 수 있도록 하고, 미들웨어와 데이터 저장서버를 이용하여 취합된 데이터를 실시간으로 감시 및 추적하여 데이터 저장서버에 기 저장된 생산품 및 공정 데이터와 비교하여 해당 공정에 대한 디바이스를 자동으로 제어할 수 있으며, 웹서버를 통해 서비스되어 단말장치에 구현되는 모듈로 사용자의 다양한 제어 명령을 전달받아 해당 공정을 제어하여 자동으로 생산 완성품을 만들어내고, 각 공정에 대한 결과를 제공받을 수 있는 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 센서, 카메라를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 비의존성 디바이스, 및 로봇, PLC를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 의존성 디바이스를 포함하는 디바이스부; PLC 비의존성 디바이스로부터 데이터를 전송받아 PLC 기능을 대신 수행하고, 비표준 통신방식으로 통신하는 데이터를 전송받아 OPC 통신이 가능하도록 중계하는 디바이스 서버, PLC 비의존성 디바이스에 대해 OPC 통신을 가능하게 하는 디바이스 서버를 통해 전송된 데이터와 PLC 의존성 디바이스에서 전송된 데이터를 일원화하여 관리하는 OPC 서버, OPC 서버로부터 디바이스의 데이터 변경을 감지하여 디바이스를 제어하는 미들웨어, 미들웨어로부터 변경된 데이터를 전송받아 저장하고, 생산 공정에 따른 제어 수치를 포함하는 공정 데이터가 저장된 데이터 저장서버, 데이터 저장서버로 저장된 데이터를 전송받아 웹 환경에서 서비스할 수 있도록 하는 웹서버를 포함하는 서비스부; 및 서비스부의 웹서버로 접속하여 전송된 공정 데이터를 기반으로 실시간 공정을 모니터링하여 생산 제품의 공정을 추적할 수 있고, 공정별로 제어 값을 입력하여 디바이스를 제어할 수 있는 컴퓨터, 모바일 기기를 포함하는 단말장치를 포함하는 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 센서, 카메라를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 비의존성 디바이스, 및 로봇, PLC를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 의존성 디바이스를 포함하는 디바이스부; PLC 비의존성 디바이스로부터 데이터를 전송받아 PLC 기능을 대신 수행하고, 비표준 통신방식으로 통신하는 데이터를 전송받아 OPC 통신이 가능하도록 중계하는 디바이스 서버, PLC 비의존성 디바이스에 대해 OPC 통신을 가능하게 하는 디바이스 서버를 통해 전송된 데이터와 PLC 의존성 디바이스에서 전송된 데이터를 일원화하여 관리하는 OPC 서버, OPC 서버로부터 디바이스의 데이터 변경을 감지하여 디바이스를 제어하는 미들웨어, 미들웨어로부터 변경된 데이터를 전송받아 저장하고, 생산 공정에 따른 제어 수치를 포함하는 공정 데이터가 저장된 데이터 저장서버, 데이터 저장서버로 저장된 데이터를 전송받아 웹 환경에서 서비스할 수 있도록 하는 웹서버를 포함하는 서비스부; 및 서비스부의 웹서버로 접속하여 전송된 공정 데이터를 기반으로 실시간 공정을 모니터링하여 생산 제품의 공정을 추적할 수 있고, 공정별로 제어 값을 입력하여 디바이스를 제어할 수 있는 컴퓨터, 모바일 기기를 포함하는 단말장치를 포함하는 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 OPC 서버로 로봇, PLC를 포함하는 PLC 의존성 디바이스와 센서, 카메라를 포함하는 PLC 비의존성 디바이스의 데이터의 일원화시킴으로써 OPC 서버를 통해 생산 공장의 모든 디바이스에 대해 데이터를 취합할 수 있도록 하고, 미들웨어와 데이터 저장서버를 이용하여 취합된 데이터를 실시간으로 감시 및 추적하여 데이터 저장서버에 기 저장된 생산품 및 공정 데이터와 비교하여 해당 공정에 대한 디바이스를 자동으로 제어할 수 있으며, 웹서버를 통해 서비스되어 단말장치에 구현되는 모듈로 사용자의 다양한 제어 명령을 전달받아 해당 공정을 제어하여 자동으로 생산 완성품을 만들어내고, 각 공정에 대한 결과를 제공받을 수 있는 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템에 관한 것이다.
MES(Manufacturing Execution System)는 제조공정의 실시간 모니터링과 제어, 물류 및 작업 내역의 추적 관리, 제품 상태 파악 및 불량 관리 등을 위한 통합 생산관리 시스템이다.
MES 시스템의 기능을 살펴보면, 공정진행 정보 Monitoring 및 Control, 설비제어 및 Monitoring, 품질정보 Tracking 및 Control, 실적정보 집계, 창고운영 관리, 자재투입 관리, 인력 관리, 공무관리 등 생산 현장에서 발생할 수 있는 모든 정보를 통합 관리한다고 할 수 있다.
또한, MES 서버는 생산계획 데이터 정보를 생성하여 제조공정에서 사용되는 각종 설비 및 장치로 전송하게 된다.
여기서, 제조공정에서 사용되는 각종 설비 및 장치는 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 제어되어 자동화되긴 하나, PLC 벤더에서 제공하는 protocol(프로토콜)은 비표준이고, 특화된 통신 방식에 맞게 일일이 설정해야 하며, 전체 시스템 구축에 있어 시간 및 비용이 많이 들뿐만 아니라 전문적인 기술이 필요하며, 자동화되는 기기의 대상이 PLC에 국한되어있어, PLC 뿐만 아니라 센서를 포함하는 공장에서 사용되는 모든 기기의 데이터는 습득할 수 없기에 경영자가 생산계획을 구상하는데 데이터 부족으로 인한 효율적인 시스템 구축에 어려움이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
선행기술문헌 : 대한민국 등록특허공보 제0817489호(2008.3.21.등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제조공정에 사용되는 PLC(Programmable Logic Controller)뿐만 아니라 센서, 카메라를 포함하는 모든 장치에 대해 제어 및 통신할 수 있으며, PLC 및 그 외 장치에서 제공하는 비표준 통신규약을 일원화하여 관리할 수 있고, 시스템을 구축하는데 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 공장에서 사용되는 모든 장치의 데이터를 습득할 수 있어 생산계획을 구상하는 데 도움을 주는 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템은 센서, 카메라를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 비의존성 디바이스, 및 로봇, PLC를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 의존성 디바이스를 포함하는 디바이스부; PLC 비의존성 디바이스로부터 데이터를 전송받아 PLC 기능을 대신 수행하고, 비표준 통신방식으로 통신하는 데이터를 전송받아 OPC 통신이 가능하도록 중계하는 디바이스 서버, PLC 비의존성 디바이스에 대해 OPC 통신을 가능하게 하는 디바이스 서버를 통해 전송된 데이터와 PLC 의존성 디바이스에서 전송된 데이터를 일원화하여 관리하는 OPC 서버, OPC 서버로부터 디바이스의 데이터 변경을 감지하여 디바이스를 제어하는 미들웨어, 미들웨어로부터 변경된 데이터를 전송받아 저장하고, 생산 공정에 따른 제어 수치를 포함하는 공정 데이터가 저장된 데이터 저장서버, 데이터 저장서버로 저장된 데이터를 전송받아 웹 환경에서 서비스할 수 있도록 하는 웹서버를 포함하는 서비스부; 및 서비스부의 웹서버로 접속하여 전송된 공정 데이터를 기반으로 실시간 공정을 모니터링하여 생산 제품의 공정을 추적할 수 있고, 공정별로 제어 값을 입력하여 디바이스를 제어할 수 있는 컴퓨터, 모바일 기기를 포함하는 단말장치를 포함할 수 있다.
또한, 서비스부의 미들웨어는 OPC 서버로부터 전송된 디바이스부의 데이터 변경을 감지하여 해당 디바이스의 데이터와 해당 디바이스의 공정에서 발생하는 온도, 압력, 중량을 포함하는 공정데이터를 데이터 저장서버에 기록 및 저장하고, 데이터 저장서버에 기 저장된 각 공정에 따른 제품 데이터 및 공정 데이터와 매칭하여 생산제품의 현재 공정을 추적할 수 있고, 현재 공정에 적용해야 하는 제어명령을 OPC 서버로 실시간으로 전달하여 디바이스부의 해당 디바이스를 제어할 수 있다.
또한, 단말장치는 생산 공정별 제품 번호, 제품 종류, 거래처, 수량을 포함하는 제품 정보를 리스트로 제공하는 공정제어 및 현황 모듈; 공정제어 및 현황모듈로 제공된 리스트의 제품에 따른 순차적인 공정 명과 공정 시작시각 및 완료시간, 제품의 원재료 중량, 시점을 포함하는 공정 정보를 표시하는 생산 정보 추적 모듈; 첫 회차에 각 생산 공정별 제어에 필요한 수치를 입력할 수 있고, 이후에는 기 입력된 수치로 공정별 자동으로 적용하는 공정 수기 입력 모듈; 생산 공정에 부합되는 생산 설비 운전시간을 제공하여 생산 공정 장비의 교체 시기를 예측하고, 생산 공정 중 생산 장비에서 발생한 알람 및 메시지를 기록하여 조회할 수 있어 문제가 발생한 부분에 관해 확인하여 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 설비 현황 모듈; 각 생산 제품별로 부합되는 품명, 제품번호, 작업자 이름, 사용처, 수량, 포장 여부, 작업 시간, 납품기일을 포함하는 작업 내역을 입력받아 화면에 표시 및 출력을 제공하고, 특정 공정에 대해 업무 지시 및 전달사항을 입력할 수 있는 화면을 제공하여 인수인계를 가능하게 하는 작업 내역 출력 모듈; 생산 공정별로 생산되는 제품에 따라 치수, 무게를 포함하는 검사 결과를 제공하여 불량이 발생한 제품 추적을 가능하게 하는 검사 결과 제공 모듈; 작업자의 이름, 작업장, 작업 시작시각 및 종료시각을 포함하는 근무일지를 입력받아 화면에 출력하고 특정 시점의 작업자를 구분할 수 있는 작업자 근무시간 관리 모듈; 생산 제품에 따른 생산 공정 데이터를 생산 공정별, 원료 사용별, 생산량을 포함하는 부문 중 어느 특정 부문과 다른 부문과의 관계를 도식화하여 그래프를 포함하는 형태로 스마트기기에 제공되는 통계 모듈; 생산 제품의 품목을 추가, 삭제, 및 수정을 할 수 있고, 생산 공정과정이 생산 제품마다 상이한 부분을 입력할 수 있고, 입력된 공정과정으로 인한 생산품의 공정 위치로의 이동을 제어하는 생산 모델 관리 모듈; 및 프로그램에 접속 가능한 사용자 계정을 관리하고, 로그인 내역 및 데이터 수정 내역을 제공하는 시스템 관리 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 OPC 서버로 PLC 의존성 디바이스와 PLC 비의존성 디바이스의 데이터를 일원화시킴으로써 종래의 PLC로 구성된 자동화 시스템에서 벗어나 센서, 카메라를 포함하는 PLC 비의존성 디바이스의 데이터까지 모두 공정데이터로 활용하여 공정을 확인할 수 있고, 물류를 제어할 수 있어 생산 계획 수립 시, 종래보다 많은 공정데이터를 참조할 수 있어 보다 효율적인 생산이 가능하도록 하는데 그 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 디바이스 컨트롤러가 PLC 비의존성 디바이스와 OPC 서버의 통신을 중계함으로써, OPC 서버의 부하를 분산시켜 원활한 작동을 할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 미들웨어와 데이터 저장서버를 구비함으로써, OPC 서버로부터 전송된 디바이스부의 데이터 변경을 감지하여 해당 디바이스의 데이터와 해당 디바이스의 공정에서 발생하는 온도, 압력, 중량을 포함하는 공정데이터를 데이터 저장서버에 기록 및 저장하고, 데이터 저장서버에 기 저장된 각 공정에 따른 제품 데이터 및 공정 데이터와 매칭하여 생산제품의 현재 공정을 저장된 데이터를 기반으로 신속, 정확하게 추적 및 제어할 수 있는 데 그 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템의 단말장치 내 구성도,
도 3은 공정제어 및 현황 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 4 내지 도 7은 생산 정보 추적 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 공정 수기 입력 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 9 내지 도 10은 설비 현황 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 11은 작업 내역 출력 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 12는 검사 결과 제공 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 13은 작업자 근무시간 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 14 내지 도 16은 통계 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 17은 생산 모델 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면, 및
도 18은 시스템 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템의 단말장치 내 구성도,
도 3은 공정제어 및 현황 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 4 내지 도 7은 생산 정보 추적 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 공정 수기 입력 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 9 내지 도 10은 설비 현황 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 11은 작업 내역 출력 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 12는 검사 결과 제공 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 13은 작업자 근무시간 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 14 내지 도 16은 통계 모듈의 실시예를 나타낸 도면,
도 17은 생산 모델 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면, 및
도 18은 시스템 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템의 단말장치 내 구성도이며, 도 3은 공정제어 및 현황 모듈의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4 내지 도 7은 생산 정보 추적 모듈의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 8은 공정 수기 입력 모듈의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 9 내지 도 10은 설비 현황 모듈의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 11은 작업 내역 출력 모듈의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 12는 검사 결과 제공 모듈의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 13은 작업자 근무시간 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 14 내지 도 16은 통계 모듈의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 17은 생산 모델 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 18은 시스템 관리 모듈의 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템은, 도 1을 참조하면, 디바이스부(10), 서비스부(20), 및 단말장치(30)를 포함하여 구성된다.
이하, 디바이스부(10)부터 설명하기로 한다.
디바이스부(10)는 PLC 비의존성 디바이스(11), PLC 의존성 디바이스(12)로 구성된다.
PLC 비의존성 디바이스(11)는 센서, 카메라를 포함하여 산업현장에서 쓰이는 기기로 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신한다.
여기서, 센서는 온도센서, 습도센서, 가스센서 등이 사용될 수 있으며, 카메라는 T-code Reader 등이 사용될 수 있다.
또한, PLC 비의존성 디바이스(11) 중 특정 디바이스는 OPC 서버(22)로 직접 통신이 가능하도록 하는 디바이스 컨트롤러(Device Controller)가 각 디바이스 주변에 더 구비될 수 있다.
PLC 의존성 디바이스(12)는 로봇, PLC를 포함하여 산업현장에서 쓰이는 기기로 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신한다.
여기서, 로봇은 PLC를 통해 로봇을 제어하거나, 근거리통신(Ethernet)으로 로봇을 제어할 수 있기에 PLC를 통하지 않는 로봇에 대해서는 로봇 컨트롤러(Robot Controller)를 구비하여 OPC 서버(22)와 통신하도록 중계할 수 있다.
또한, 현장에서는 적게는 10개 미만에서 많게는 수백 개의 다양한 디바이스가 구비될 수 있다.
서비스부(20)는 디바이스 서버(21), OPC 서버(22), 미들웨어(23), 데이터 저장서버(24), 및 웹서버(25)를 포함하여 구성된다.
이하, 디바이스 서버(21)부터 설명하기로 한다.
디바이스 서버(21)는 PLC 비의존성 디바이스(11)로부터 데이터를 전송받아 PLC 기능을 대신 수행하고, 비표준 통신방식으로 통신하는 데이터를 전송받아 OPC 통신이 가능하도록 중계한다.
또한, 디바이스 서버(21)는 구성된 PLC 비의존성 디바이스(11)의 개수가 많아짐에 따라 PLC 비의존성 디바이스(11)나 디바이스 컨트롤러와 계속적으로 데이터 통신이 이루어지며, PLC 비의존성 디바이스(11)의 데이터를 취합하여 OPC 서버(22)로 전송하는 중계서버로 OPC 서버(22)의 부하를 분산시키는 역할도 한다.
OPC 서버(22)는 PLC 비의존성 디바이스(11)에 대해 OPC 통신을 가능하게 하는 디바이스 서버(21)를 통해 전송된 데이터와 PLC 의존성 디바이스(12)에서 전송된 데이터를 일원화하여 관리한다.
또한, OPC(OLE for Process Control)는 애플리케이션 인터페이스의 전 세계 표준으로 다양한 기기와 컨트롤러에서도 OPC 기반의 인터페이스를 사용하면 수정 없이 동일한 애플리케이션을 사용할 수 있도록 하고, http, XML로 접근 가능하여 XML 처리가 가능한 모든 단말장치(30)는 OPC를 통해 데이터 통신이 가능하다.
미들웨어(23)는 OPC 서버(22)로부터 디바이스부(10)의 데이터 변경을 감지하여 디바이스를 제어한다.
또한, 미들웨어(23)는 OPC 서버(22)로부터 전송된 디바이스부(10)의 데이터 변경을 감지하여 해당 디바이스의 데이터와 해당 디바이스의 공정에서 발생하는 온도, 압력, 중량을 포함하는 공정데이터를 데이터 저장서버(24)에 기록 및 저장하고, 데이터 저장서버(24)에 기 저장된 각 공정에 따른 제품 데이터 및 공정 데이터와 매칭하여 생산제품의 현재 공정을 추적할 수 있고, 현재 공정에 적용해야 하는 제어명령을 OPC 서버(22)로 실시간으로 전달하여 디바이스부(10)의 해당 디바이스를 제어한다.
또한, 현장에서는 적게는 10개 미만에서 많게는 수백 개의 다양한 디바이스가 구비될 수 있고, 이 중에서도 특정 디바이스 1에서 발생한 신호를 특정 디바이스 2에 데이터를 기록하여 디바이스 2를 제어할 수 있다.
일례로, 일렬로 된 컨베이어 벨트 1과 2를 디바이스 1과 2로 가정하면, 생산품이 디바이스 1에서 2로 이동하여 계속적인 작동을 해야할 때, 디바이스 1에서 생산품이 올려져 디바이스 2로 향하는 데이터 신호를 발생시키고, 이를 미들웨어(23)가 감지하여 디바이스 2에 기록하며, OPC 서버(22)를 통해 디바이스 2를 작동시켜 생산품이 디바이스 1에서 2로 거치도록 제어할 수 있다.
또한, 일례로, 100번 생산품이 A공정과 B공정의 분기점에 있을 때, 미들웨어(23)는 데이터 저장서버(24)와 통신하여 100번 생산품의 기 저장된 정보에 따라 현재 공정에 적용해야 하는 제어명령을 OPC 서버(22)로 실시간으로 전달하여 100번 생산품이 지나고 있는 디바이스부(10)의 해당 디바이스를 제어한다.
데이터 저장서버(24)는 미들웨어(23)로부터 변경된 데이터를 전송받아 저장하고, 생산 공정에 따른 제어 수치를 포함하는 공정 데이터가 저장된다.
웹서버(25)는 데이터 저장서버(24)로 저장된 데이터를 전송받아 웹 환경에서 RESTful(http web service)방식으로 서비스할 수 있도록 한다.
또한, 데이터 저장서버(24)에 저장된 데이터를 단말장치(30)에서 접근할 수 있도록 서비스 제공하며, 접속자 증가 및 무정지 서비스를 위한 서비스 및 서버 확장이 가능함은 물론이다.
또한, Redis(cache)를 두어 데이터 저장서버(24)의 데이터 처리 부하를 감소시킴이 바람직하다.
단말장치(30)는 서비스부(20)의 웹서버(25)로 접속하여 전송된 공정 데이터를 기반으로 실시간 공정을 모니터링하여 생산 제품의 공정을 추적할 수 있고, 공정별로 제어 값을 입력하여 디바이스를 제어할 수 있는 컴퓨터, 모바일 기기를 포함한다.
보다 상세하게는, 단말장치(30)로는 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북, 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰 및 스마트폰 등이 가능하며, 서비스를 제공하는 애플리케이션을 다운로드 받아서 사용하거나 내장된 애플리케이션을 구동시켜 사용할 수 있다.
또한, 단말장치(30)는 RESTful(http web service)방식으로 방화벽에 제한이 없어 사외에서라도 인증된 접속자라면 데이터를 확인 및 대처를 할 수 있고, 내부 보안을 위한 접속자 관리 기능으로 검색, 조회, 수정을 포함하는 기록을 보존할 수 있으며, 다양한 접속방식을 제공하여 PC 의 Window, Linux, Max OS 등과 관계없이, 스마트폰의 iPhone, Android 등과 관계없이, 접속 브라우저의 IE, Firefox, Chrome 등과 관계없이 서비스를 제공한다.
또한, Redis(cache)로 웹 서버 부하 분산으로 단말장치(30)의 응답 속도를 증대시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 단말장치(30)는 공정제어 및 현황 모듈(31), 생산 정보 추적 모듈(32), 공정 수기 입력 모듈(33), 설비 현황 모듈(34), 작업 내역 출력 모듈(35), 검사 결과 제공 모듈(36), 작업자 근무시간 관리 모듈(37), 통계 모듈(38), 생산 모델 관리 모듈(39), 및 시스템 관리 모듈(40)을 포함한다.
상기의 모듈들은 단말장치(30)에 애플리케이션으로 구현된다.
이하, 공정제어 및 현황모듈부터 설명하기로 한다.
공정제어 및 현황 모듈(31)은 생산 공정별 제품 번호, 제품 종류, 거래처, 수량을 포함하는 제품 정보를 리스트로 제공한다.
일례로, 도 3을 참조하면, 공정제어 및 현황 모듈(31)은 총 공정 중인 팔레트(pallet) 수와 제품 수량을 확인할 수 있고, 공정별로 팔레트 번호와 제품 종류, 수량 등의 정보를 리스트로 확인할 수 있고, 이를 차트화시켜 가시적으로 제공한다.
생산 정보 추적 모듈(32)은 공정제어 및 현황모듈로 제공된 리스트의 제품에 따른 순차적인 공정 명과 공정 시작시각 및 완료시간, 제품의 원재료 중량, 시점을 포함하는 공정 정보를 표시한다.
일례로, 도 4를 참조하면, 생산 정보 추적 모듈(32)은 사용자가 원하는 기간 내의 팔레트를 검색하여 공정 데이터를 확인할 수 있고, 공정 시작 전, 진행 및 완료에 따른 팔레트 목록을 확인할 수 있어 생산 목록을 제공하며, 각 생산 목록에 따른 공정 단계와 공정 시간을 확인할 수 있음은 물론, 혼련, 성형, 건조를 포함하는 공정 명과 관련된 공정 데이터를 차트 및 표로 확인할 수 있다.
일례로, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 생산 정보 추적 모듈(32)은 제품 고유번호(Lot)를 입력하여 제품 정보 추적이 가능한데, 완료된 제품의 고유번호(Lot)인 96387을 입력하면, 해당 제품에 적용된 원재료 중량, 시점을 포함하는 공정 데이터를 리스트로 제공하거나, 그래프 및 차트로 도식화하여 제공한다.
공정 수기 입력 모듈(33)은 첫 회차에 각 생산 공정별 제어에 필요한 수치를 입력할 수 있고, 이후에는 기 입력된 수치로 공정별 자동으로 적용한다.
일례로, 도 8을 참조하면, 공정 수기 입력 모듈(33)을 통해 공정 중 작업자에 의한 수기 입력으로 공정을 제어해야 하는 부분을 입력할 수 있어, 생산품이 기 입력된 공정에 해당하면 입력된 값으로 적용되어 동작한다.
설비 현황 모듈(34)은 생산 공정에 부합되는 생산 설비 운전시간을 제공하여 생산 공정 장비의 교체 시기를 예측하고, 생산 공정 중 생산 장비에서 발생한 알람 및 메시지를 기록하여 조회할 수 있어 문제가 발생한 부분에 관해 확인하여 후속 조치를 취할 수 있도록 한다.
일례로, 도 9 내지 도 10을 참조하면, 설비 현황 모듈(34)은 공정에 사용되는 장비의 운전 시간(uptime, downtime)을 확인할 수 있어, 공정 장비의 교체 시기를 예측하고, 공정마다 소요되는 시간을 확인하여 개선점을 찾을 수 있도록 하며, 공정 중 장비에서 발생한 알람 메시지를 기록하여 조회할 수 있어 문제가 발생한 부분에 관해 추후에도 확인할 수 있으며, 후속 조치를 취할 수 있도록 한다.
도 11을 참조하면, 작업 내역 출력 모듈(35)은 각 생산 제품별로 부합되는 품명, 제품번호, 작업자 이름, 사용처, 수량, 포장 여부, 작업 시간, 납품기일을 포함하는 작업 내역을 입력받아 화면에 표시 및 출력을 제공하고, 특정 공정에 대해 업무 지시 및 전달사항을 입력할 수 있는 화면을 제공하여 인수인계를 가능하게 한다.
도 12를 참조하면, 검사 결과 제공 모듈(36)은 생산 공정별로 생산되는 제품에 따라 치수, 무게를 포함하는 검사 결과를 제공하여 불량이 발생한 제품 추적을 가능하게 한다.
도 13을 참조하면, 작업자 근무시간 관리 모듈(37)은 작업자의 이름, 작업장, 작업 시작시각 및 종료시각을 포함하는 근무일지를 입력받아 화면에 출력하고 특정 시점의 작업자를 구분할 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 통계 모듈(38)은 생산 제품에 따른 생산 공정 데이터를 생산 공정별, 원료 사용별, 생산량을 포함하는 부문 중 어느 특정 부문과 다른 부문과의 관계를 도식화하여 그래프를 포함하는 형태로 단말장치(30)에 제공한다.
생산 모델 관리 모듈(39)은 생산 제품의 품목을 추가, 삭제, 및 수정을 할 수 있고, 생산 공정과정이 생산 제품마다 상이한 부분을 입력할 수 있고, 입력된 공정과정으로 인한 생산품의 공정 위치로의 이동을 제어한다.
일례로, 도 17를 참조하면, 생산 모델 관리 모듈(39)은 생산 제품의 종류 및 품목을 추가, 삭제, 수정할 수 있으며, 특정 공정 진행 여부를 포함하는 생산 제품에 대해 해당 공정을 입력해두면, 공정의 분기점에서 입력된 공정으로 진행을 제어할 수 있다.
시스템 관리 모듈(40)은 프로그램에 접속 가능한 사용자 계정을 관리하고, 로그인 내역 및 데이터 수정 내역을 제공한다.
일례로, 도 18을 참조하면, 시스템 관리 모듈(40)의 사용을 위해서는 로그인을 하여 프로그램에 접속할 수 있으며, 데이터 수정을 한 사용자를 추적할 수 있고, 사용자의 주체에 따라 일반 사용자나 관리자로 나누어 특정 권한을 부여할 수 있다.
- 활용 예 -
본 발명을 활용 예를 내화물 제조 공장의 일부 공정을 통해 설명하기로 한다.
내화물 제조 공장의 일부 공정은 혼련 및 믹서, 배토 보관, 성형, 제품의 데이터 베이스화, 팔레트 처리, 핫밴드 이후 추적, Lot 번호 마킹으로 가정한다.
우선, 혼련 및 믹서 공정에서 OPC 서버(22)를 통해 전송받은 해당 디바이스부(10)의 혼련(합성수지, 고무와 같은 고분자 재료에 화학 재료를 넣고 열과 기계를 이용하여 고르게 섞어 이기는 작업)관련 공정 데이터를 데이터 저장 서버에 기록되고, 공정 데이터에 따라 혼련 및 믹서 공정이 진행된다.
다음, 배토 보관 공정은 믹서의 마지막 단계의 공정데이터와 현재 공정인 배토 보관 공정의 새로운 데이터와 연결하고, 배토 보관 정보(ex. 시간, 중량, 이름 등)에 따라 배토가 보관되며 배토 보관 정보를 통해 추적할 수 있음은 물론이다.
다음, 성형 공정에서는 보관되었던 배토가 배토 보관실에서 나와 성형하는 디바이스(ex.프레스기)를 통과하면 배토가 성형되었다고 판단하고, 성형품은 배토 보관용 통으로 이송된다.
다음, 제품의 데이터 베이스화 공정에서는 디바이스(ex. 로봇)가 성형품을 잡게잡게잡게과 진행되었던 성형 공정을 데이터 저장서버(24)에 등록한다.
다음, 팔레트 처리 공정에서는 디바이스(ex. 로봇)에 의해 성형품이 적재된 팔레트(운반대)에 부착된 코드(ex.T-code)를 디바이스(ex. T-code Reader)로 촬영하게 된다. 이로써, 해당 생산품의 위치, 진행 공정 종류 등을 추적할 수 있다.
다음, 핫밴드 공정은 생산품이 팔레트에서 분리된 상태이므로, 디바이스(ex. 로봇)가 제품을 파지했다는 정보를 통해 해당 생산품의 위치, 진행 공정 종류 등을 추적할 수 있다.
다음, Lot 번호 마킹 공정에서는 생산품에 고유번호를 제품에 마킹하여 MES 프로그램을 통해 제품의 공정과정을 추적할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 디바이스부 11 - PLC 비의존성 디바이스
12 - PLC 의존성 디바이스 20 - 서비스부
21 - 디바이스 서버 22 - OPC 서버
23 - 미들웨어 24 - 데이터 저장서버
25 - 웹서버 30 - 단말장치
31 - 공정제어 및 현황 모듈 32 - 생산 정보 추적 모듈
33 - 공정 수기 입력 모듈 34 - 설비 현황 모듈
35 - 작업 내역 출력 모듈 36 - 검사 결과 제공 모듈
37 - 작업자 근무시간 관리 모듈 38 - 통계 모듈
39 - 생산 모델 관리 모듈 40 -시스템 관리 모듈
12 - PLC 의존성 디바이스 20 - 서비스부
21 - 디바이스 서버 22 - OPC 서버
23 - 미들웨어 24 - 데이터 저장서버
25 - 웹서버 30 - 단말장치
31 - 공정제어 및 현황 모듈 32 - 생산 정보 추적 모듈
33 - 공정 수기 입력 모듈 34 - 설비 현황 모듈
35 - 작업 내역 출력 모듈 36 - 검사 결과 제공 모듈
37 - 작업자 근무시간 관리 모듈 38 - 통계 모듈
39 - 생산 모델 관리 모듈 40 -시스템 관리 모듈
Claims (3)
- 센서, 카메라를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 비의존성 디바이스,
PLC 비의존성 디바이스 중 특정 PLC 비의존성 디바이스에 대한 데이터를 송수신하는 디바이스 컨트롤러,
로봇, PLC를 포함하여 산업현장에서 데이터를 생성하고, 각 상이한 통신 규약에 의해 데이터를 송수신하는 PLC 의존성 디바이스, 및
PLC 의존성 디바이스 중 PLC를 통하지 않는 로봇에 대해 통신을 중계하는 로봇 컨트롤러
를 포함하는 디바이스부;
PLC 비의존성 디바이스로부터 데이터를 전송받아 PLC 기능을 대신 수행하고, 비표준 통신방식으로 통신하는 데이터를 전송받아 OPC 통신이 가능하도록 중계하는 디바이스 서버,
PLC 비의존성 디바이스에 대해 OPC 통신을 가능하게 하는 디바이스 서버와 디바이스 컨트롤러를 통해 전송된 데이터와 PLC 의존성 디바이스와 로봇 컨트롤러에서 전송된 데이터를 일원화하여 관리하는 OPC 서버,
OPC 서버로부터 디바이스의 데이터 변경을 감지하여 디바이스를 제어하는 미들웨어,
미들웨어로부터 변경된 데이터를 전송받아 저장하고, 생산 공정에 따른 제어 수치를 포함하는 공정 데이터가 저장된 데이터 저장서버, 및
데이터 저장서버로 저장된 데이터를 전송받아 웹 환경에서 서비스할 수 있도록 하는 웹서버
를 포함하는 서비스부; 및
서비스부의 웹서버로 접속하여 전송된 공정 데이터를 기반으로 실시간 공정을 모니터링하여 생산 제품의 공정을 추적할 수 있고, 공정별로 제어 값을 입력하여 디바이스를 제어할 수 있는 컴퓨터, 모바일 기기를 포함하는 단말장치
를 포함하고,
디바이스부의 디바이스 컨트롤러는
PLC 비의존성 디바이스와 OPC 서버의 통신을 중계함으로써, OPC 서버의 부하를 분산시키는 것
을 특징으로 하며,
디바이스부는
PLC 비의존성 디바이스와 PLC 의존성 디바이스를 포함하는 특정 디바이스에서 발생한 신호를 타 디바이스에 데이터를 기록하여 제어하는 것
을 특징으로 하고,
서비스부의 미들웨어는
OPC 서버로부터 전송된 디바이스부의 데이터 변경을 감지하여 해당 디바이스의 데이터와 해당 디바이스의 공정에서 발생하는 온도, 압력, 중량을 포함하는 공정데이터를 데이터 저장서버에 기록 및 저장하고, 데이터 저장서버에 기 저장된 각 공정에 따른 제품 데이터 및 공정 데이터와 매칭하여 생산제품의 현재 공정을 추적할 수 있고, 현재 공정에 적용해야 하는 제어명령을 OPC 서버로 실시간으로 전달하여 디바이스부의 해당 디바이스를 제어하는 공정데이터 추적이 가능한 것과
데이터 저장서버와 통신하여 생산품의 정보에 따라 현재 공정에 적용해야 하는 제어명령을 OPC 서버로 실시간으로 전달하여 생산품이 지나고 있는 디바이스부의 해당 디바이스를 제어하는 것
을 특징으로 하며,
단말장치는
생산 공정별 제품 번호, 제품 종류, 거래처, 수량을 포함하는 제품 정보를 리스트로 제공하는 공정제어 및 현황 모듈;
공정제어 및 현황모듈로 제공된 리스트의 제품에 따른 순차적인 공정 명과 공정 시작시각 및 완료시간, 제품의 원재료 중량, 시점을 포함하는 공정 정보를 표시하는 생산 정보 추적 모듈;
첫 회차에 각 생산 공정별 제어에 필요한 수치를 입력할 수 있고, 이후에는 기 입력된 수치로 공정별 자동으로 적용하는 공정 수기 입력 모듈;
생산 공정에 부합되는 생산 설비 운전시간을 제공하여 생산 공정 장비의 교체 시기를 예측하고, 생산 공정 중 생산 장비에서 발생한 알람 및 메시지를 기록하여 조회할 수 있어 문제가 발생한 부분에 관해 확인하여 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 설비 현황 모듈;
각 생산 제품별로 부합되는 품명, 제품번호, 작업자 이름, 사용처, 수량, 포장 여부, 작업 시간, 납품기일을 포함하는 작업 내역을 입력받아 화면에 표시 및 출력을 제공하고, 특정 공정에 대해 업무 지시 및 전달사항을 입력할 수 있는 화면을 제공하여 인수인계를 가능하게 하는 작업 내역 출력 모듈;
생산 공정별로 생산되는 제품에 따라 치수, 무게를 포함하는 검사 결과를 제공하여 불량이 발생한 제품 추적을 가능하게 하는 검사 결과 제공 모듈;
작업자의 이름, 작업장, 작업 시작시각 및 종료시각을 포함하는 근무일지를 입력받아 화면에 출력하고 특정 시점의 작업자를 구분할 수 있는 작업자 근무시간 관리 모듈;
생산 제품에 따른 생산 공정 데이터를 생산 공정별, 원료 사용별, 생산량을 포함하는 부문 중 어느 특정 부문과 다른 부문과의 관계를 도식화하여 그래프를 포함하는 형태로 스마트기기에 제공되는 통계 모듈;
생산 제품의 품목을 추가, 삭제, 및 수정을 할 수 있고, 생산 공정과정이 생산 제품마다 상이한 부분을 입력할 수 있고, 입력된 공정과정으로 인한 생산품의 공정 위치로의 이동을 제어하는 생산 모델 관리 모듈; 및
프로그램에 접속 가능한 사용자 계정을 관리하고, 로그인 내역 및 데이터 수정 내역을 제공하는 시스템 관리 모듈
을 포함하는 공정데이터 추적이 가능한 미들웨어를 이용한 공정관리 시스템.
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