KR102106373B1 - 블록체인 연동형 스마트 팩토리 생산 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트 팩토리를 구축한 업체의 원자재 투입에서 설계 및 개발, 제조 유통 등 생산 활동의 최적화를 위한 제반 활동을 지원하는 MES(공정관리시스템, Manufacturing Execution System)에 있어서, 수주/발주, 독립된 공정 과정, 품질 평가/인증 및 출하/판매 등 다수의 독립된 제반 과정에서 실시간으로 발생하는 제조 공정 정보에 대해 블록체인 관리 서버를 각 단계에 두어 다른 서버들 간에 블록체인을 형성하여 데이터를 분산 스토리지에 저장하고 연동할 수 있도록 함으로써 정보의 손실이나 위변조를 방지하고, 정보 관리의 투명성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 함을 특징으로 하는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES에 관한 것이다.
상기 블록체인 관리 서버는 데이터 접근의 무결성을 보장하는 보안 모듈, 데이터의 신뢰성 평가를 실시하고 블록체인 연동에 합의하기 위한 데이터 감사 모듈, MES에서 제공되는 데이터에 대하여 블록체인을 형성하고 스토리지에 분산 등록하기 위한 데이터 관리 모듈, 오픈 분산 저장 기반 블록체인 연동 인터페이스를 포함하는 데이터 저장 모듈, 외부의 데이터 접근과 탐색 요청시 데이터에 접근하기 위한 모니터링 데이터 처리 모듈을 구성 요소로 포함하여 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES를 실현함을 특징으로 한다. 또한 상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템은 모바일 단말기를 포함한 온라인 사용자 단말과 연동되고, 상기 모바일 단말기 및 사용자 단말을 위한 모니터링 앱을 구비함을 특징으로 한다.
상기 블록체인 관리 서버는 데이터 접근의 무결성을 보장하는 보안 모듈, 데이터의 신뢰성 평가를 실시하고 블록체인 연동에 합의하기 위한 데이터 감사 모듈, MES에서 제공되는 데이터에 대하여 블록체인을 형성하고 스토리지에 분산 등록하기 위한 데이터 관리 모듈, 오픈 분산 저장 기반 블록체인 연동 인터페이스를 포함하는 데이터 저장 모듈, 외부의 데이터 접근과 탐색 요청시 데이터에 접근하기 위한 모니터링 데이터 처리 모듈을 구성 요소로 포함하여 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES를 실현함을 특징으로 한다. 또한 상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템은 모바일 단말기를 포함한 온라인 사용자 단말과 연동되고, 상기 모바일 단말기 및 사용자 단말을 위한 모니터링 앱을 구비함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 블록체인 연동형 스마트 팩토리 생산 관리 시스템(MES; Manufacturing Execution System 이하 MES)에 관한 것으로, 설계 및 개발, 제조 유통 등의 생산 과정에 디지털 자동화를 도입한 스마트 팩토리에서 각 공정 및 출하 과정에서 발생하는 공정 데이터를 블록체인을 형성하여 분산 저장하도록 함으로써 생산 관리 정보 및 데이터를 투명하고 및 신뢰성 있게 관리하기 위한 시스템이다.
제조 산업은 원재료를 이용하여 제품을 제조하는 산업으로, 여러 공정들이 연속적으로 수행되고, 각 공정의 산출물들이 서로 혼합되거나 특정 공정의 산출물의 상태가 변화하여 후속 공정으로 공급되는 연속 공정 과정을 거치게 된다.
최근 IT 기술이 발전함에 따라 인공지능과 빅데이터 등을 활용하여 원하는 제품을 분석한 후 고객 맞춤형 제품을 기획/설계하고, IoT, 자동화 로봇 등을 통해 최적화된 공정으로 제품을 자동 생산하여 실시간으로 제품의 수주와 발주를 통제하는 스마트 팩토리(Smart Factory) 기술이 등장하게 되었으며, 스마트 팩토리는 설계·개발, 제조 및 유통·물류 등 생산 과정에 정보통신기술(ICT) 기반 디지털 자동화 솔루션을 적용한 지능형 생산 공장으로 생산성, 품질, 고객만족도를 향상시킬 수 있는 다양한 기술을 포함한다.(선행 기술 특허문헌 1과 3은 그 일례이다.)
MES(Manufacturing Execution System 이하 MES)란 스마트 팩토리에서 제품 주문에 의한 착수에서 완성품의 품질 검사 및 출하와 판매까지 전 생산 활동을 관리하는 시스템을 말하는 것으로, 생산 현장의 각종 정보, 즉 생산 실적, 작업자 활동, 설비 가동, 제품 품질 정보 등을 실시간으로 수집하여 집계/분석/모니터링 및 생산 공정을 제어함으로써 고품질의 수익 지향적 생산체제를 갖추게 하는 통합 생산 관리 시스템이다. 즉, 생산 현장에서의 제품의 수주로부터, 생산 계획, 설계, 제품 생산에 관련한 모든 공정의 실행 상태 및 자재 상태, 출하 및 품질 관리를 IoT 기반 디지털 데이터화 하여 실시간으로 정확하게 관리함으로써 생산성을 향상시키고 품질 향상을 기대하는 고객의 요구에 객관적 향상의 지표를 제공할 수 있다.
특허 문헌 1은 스마트 팩토리 디바이스들 간의 연동 규약 문서인 XML 문서를 저장하고 관리하는 서비스 레파지토리; XML 문서를 기반으로 스마트 팩토리 디바이스들 간에 연동될 수 있는 실행 코드를 생성하고, 실행 코드에 상응하는 스마트 팩토리 디바이스에 실행 코드를 전달하는 코드 생성부; 및 스마트 팩토리 디바이스들 중에서 서비스 프로바이더가 제공하는 제어 서비스 정보를 등록 받고, 스마트 팩토리 디바이스들 중에서 서비스 클라이언트의 요청에 상응하는 제어 서비스 정보를 제공하는 서비스 디렉토리;를 포함하는, 스마트 팩토리 디바이스 간 자동연동 지원장치이고,
특허 문헌 2는 데이터 수집 장치로부터 수집된 수집데이터를 전처리하는 미들웨어 시스템; 전처리된 수집데이터에 수집데이터가 발생된 공정의 공정 식별자를 매핑하여 매핑 데이터를 생성하고, 생성된 매핑 데이터를 미리 정해진 기준에 따라 정렬하여 정렬 데이터를 생성하는 분산병렬처리시스템; 및 빅데이터 분석모델을 이용하여 정렬데이터를 분석하는 고속 빅데이터 분석 시스템을 포함하고, 고속 빅데이터 분석 시스템은, 정렬 데이터가 인스턴스 내에 바이너리 형태로 저장되는 제1 빅데이터 저장부; 제1 빅데이터 저장부에 저장된 정렬 데이터가 디스크 내에 파일로 저장되는 제2 빅데이터 저장부; 및 제1 빅데이터 저장부에 저장된 정렬 데이터를 실시간성 빅데이터 분석모델을 이용하여 분석하고, 제2빅데이터 저장부에 저장된 정렬 데이터를 비실시간성 빅데이터 분석모델을 이용하여 분석하는 분석장치를 포함하는 고속 빅데이터 분석을 수행하는 스마트 팩토리 시스템이고,
특허 문헌 3은 데이터 수집 장치로부터 수집된 수집데이터를 전처리하는 미들웨어 시스템; 전처리된 수집데이터에 수집데이터가 발생된 공정의 공정 식별자를 매핑하여 매핑 데이터를 생성하고, 생성된 매핑 데이터를 미리 정해진 기준에 따라 정렬하여 정렬 데이터를 생성하는 분산병렬처리시스템; 빅데이터 분석모델을 이용하여 정렬데이터를 분석하는 빅데이터 분석 시스템; 및 미들웨어 시스템, 분산병렬처리시스템, 및 빅데이터 분석 시스템 중 적어도 하나에 접속하기 위한 API(Application Programming Interface)를 실행하여 해당 시스템에 접속하고, 리퀘스터(Requester)로부터 수신된 이벤트에 대한 실행결과를 해당 시스템으로부터 획득하여 리퀘스터로 제공하는 API 서버를 포함하는 API 서비스 기반의 스마트 팩토리 시스템이다.
이와 같이 종래의 스마트 팩토리 MES는 전체 제조 공정을 자동화함에 따라 공정을 단순화시키고 작업 환경을 개선함으로써 제품의 품질을 높일 수 있는 장점이 있으나, 이렇게 만들어진 제품의 제조 공정 중 이루어지는 제조 과정 정보는 내부 시스템에 의해 폐쇄적으로 관리되어 외부에서 그 신뢰성을 투명하게 확인할 수 없는 문제가 있다. 더구나 제조 공정 중의 결함이나 작업 과정에서의 실수를 작업자가 속이기 위해 정보를 조작할 가능성, 서로 이해 관계가 상충하는 독립된 공정 과정에서 제품 생산에 문제가 발생할 경우 작업자의 의도적인 정보 위변조 등에 취약할 수 있으며, 특히 여러 단계의 하청을 거쳐 벤더(Vender)들의 이해 관계가 복잡해질 경우 제품의 결함을 발견하였을 때 정보의 투명성과 신뢰성을 보장하지 못하여 정확한 결함 원인을 찾아내지 못할 가능성이 존재한다.
또한, 종래의 스마트 팩토리 MES는 공정 각 단계의 기능 부분에만 데이터 관리를 집중하고 있어 보안 문제에 대한 접근이 미비한 실정으로, 이러한 보안의 취약성으로 인하여 해킹이나 바이러스 침입, 제품 설계 정보 유출이나 소비자 개인 정보 유출은 물론 생산 라인의 마비를 초래할 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 스마트 팩토리를 구축한 업체의 원자재 투입에서 설계 및 개발, 제조 유통 등 생산 활동의 최적화를 위한 제반 활동을 수행하는 과정에서 발생하는 정보를 블록체인에 연동하여 제조 공정을 투명하게 관리하고 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있는 블록 체인 연동형 스마트 팩토리 MES 및 방법을 제공하고자 함이다.
또한, 본 발명의 목적은 MES를 통해 수집되는 설비 연동 실시간 실적 처리 정보, 모니터링 정보, 설비 점검 정보, 시험성적서 또는 품질인증서 정보 등을 블록체인에 저장하고 블록체인에 기록된 공정 정보를 이용자가 조회할 수 있도록 블록 탐색 기능을 제공하여 생산 명령, 공정 데이터 진위 확인 과정의 보안과 안정성, 신뢰성을 확보하고 검증할 수 있도록 하고자 함이다.
또한, 본 발명의 목적은 블록체인 기술을 스마트 팩토리에 적용함으로써 스마트 팩토리에서 발생하는 정보를 네트워크 상의 분산된 스토리지에 저장해 각 공정 별로 기록하고 관리할 수 있게 함에 따라 제조 환경에서 공정 데이터의 신뢰성과 투명성을 높일 수 있음은 물론 위변조 또는 해킹이 불가능하며 데이터의 무결성을 보장할 수 있는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES를 제공하고자 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES는 공장에서의 작업 일정, 작업 지시, 품질 관리, 작업 실적 집계 등 제반 활동을 지원하기 위한 MES(생산관리시스템, Manufacturing Execution System)을 구비한 스마트 팩토리에 있어서, 상기 MES에서 각 공정 별로 발생되는 정보와, 제품 생산과 관련된 문서를 실시간으로 수신하여 블록체인을 형성하여 다수의 저장 장치에 분산 기록하여 연동시킴으로써 정보의 손실이나 위변조를 방지할 수 있게 한 블록체인 관리 서버를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 블록체인 관리 서버는 블록체인에 저장하고자 하는 MES 데이터를 블록체인 외부로부터 안전하게 블록체인에 접근하도록 하기 위해 보안 및 합의 프로토콜을 수행함으로써 데이터 접근의 무결성을 보장하는 보안 모듈(Security Module)과, 다수의 정보 제공자로부터 제공되는 정보에 대하여 데이터의 신뢰성 평가를 실시하고 블록체인 연동에 합의하기 위한 데이터 감사 모듈(Data Source Audit Module)과, MES에서 제공되는 블록체인 데이터의 신뢰성과 익명화를 보장하기 위한 데이터 비식별화부 및 암호/복호화를 수행하고, 블록체인을 형성하고 스토리지에 분산 등록하기 위해 합의 프로세스를 수행하고 이력과 이벤트를 기록/관리하는 데이터 관리 모듈(Data Management Module), 외부에서 정보 접근을 위해 오픈 분산 저장 기반 블록체인 연동 인터페이스를 포함하는 데이터 저장 모듈(Data Storage Module), 외부의 데이터 접근과 탐색 요청시 사용자 및 데이터 접근 권한을 인증하고 요청된 데이터에 접근하기 위해 블록 데이터를 수집하고 이벤트를 관리하는 기능을 포함하는 모니터링 데이터 처리 모듈(Monitoring Data Processing Module)을 구성 요소로 포함하여 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 실현함을 특징으로 한다.
또한 상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템은 모바일 단말기를 포함한 온라인 사용자 단말과 연동되고, 상기 모바일 단말기 및 사용자 단말을 위한 모니터링 앱을 구비함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES는 제조업체 간의 투명한 제조 공정 데이터 및 품질 관련 정보 공유 기술로 활용하여 건전한 산업생태계를 조성할 수 있는 효과가 있다.
즉, 블록체인 기술 도입을 통해 다수의 독립된 공정 또는 여러 하청 업체에서 나오는 스마트 팩토리 공정 데이터를 하나의 블록체인을 형성하여 분산 저장하고 관리할 수 있으며, 이는 곧 스마트 팩토리 빅데이터로 활용이 가능하며, 스마트팩토리 빅데이터를 활용하여, 공장의 재난 예측, 예지 정비 등의 고도화 기술 개발에 활용할 수 있으며, 현재 새롭게 떠오르고 있는 사이버 물리 시스템(CPS)의 바탕이 되는 데이터로도 활용이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 별도의 보안 솔루션을 도입하지 않고 MES의 각 공정 사이트에 자체적으로 운용되는 블록체인을 활용함으로써 블록체인 기술이 갖고 있는 데이터의 무결성 확보, 암호화, 위변조 불가 등의 특성에 따라 데이터의 신뢰성 및 투명성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각 업체 간 생산 과정에 대한 물류 및 유통 분야에서 각 단계상에서의 정보에 대한 실시간 가시성을 제고함으로써 서류나 행정 처리 비용과 처리 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES를 구성하는 블록체인 관리 서버의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 블록체인 관리 서버에서 데이터 저장 모듈의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 블록체인 관리 서버에서 모니터링 데이터 처리 모듈의 구성도
도 5는 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES에서 블록체인을 형성하고 모니터링 데이터를 처리하기 위한 프로세스의 데이터 처리 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES의 일 실시예
도 2는 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES를 구성하는 블록체인 관리 서버의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 블록체인 관리 서버에서 데이터 저장 모듈의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 블록체인 관리 서버에서 모니터링 데이터 처리 모듈의 구성도
도 5는 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES에서 블록체인을 형성하고 모니터링 데이터를 처리하기 위한 프로세스의 데이터 처리 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES의 일 실시예
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 스마트 팩토리를 구축한 업체의 원자재 투입에서 설계 및 개발, 제조 유통 등 생산 활동의 최적화를 위한 제반 활동을 지원하는 MES(10, 공정관리시스템, Manufacturing Execution System)에 있어서,
수주/발주, 독립된 공정 과정, 품질 평가/인증 및 출하/판매 등 다수의 독립된 제반 과정에서 실시간으로 발생하는 제조 공정 정보에 대해 블록체인 관리 서버를 각 단계에 두어 다른 서버들 간에 블록체인을 형성하여 데이터를 분산 스토리지에 저장하고 연동할 수 있도록 함으로써 정보의 손실이나 위변조를 방지하고, 정보 관리의 투명성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 함을 특징으로 하는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES(도 1)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES는 도 1에 도시한 바와 같이 제품의 수주/발주, 공장에서의 각 공정 일정, 작업 지시, 실적 집계 등의 생산에 관련한 제반 활동 및 품질 관리, 출하/판매에 이르기까지 제품 생산을 지원하기 위한 MES(생산관리시스템, Manufacturing Execution System)(100)을 구비한 스마트 팩토리 시스템에 있어서, 상기 MES(100)에서 각 공정별로 발생되는 정보(102, 103)와, 제품 생산 과정 별 각 단계에 관련된 문서를 실시간으로 수신하여(101~10n) 다수의 블록체인 저장 스토리지(111~11n)에 분산 기록하여 연동시킴으로써 정보의 손실이나 위변조를 방지할 수 있게 한 블록체인 관리 서버(100)를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 MES(100)는 통상적으로 스마트 팩토리에 구비된 생산관리시스템으로, 생산운영관리시스템이라고도 불리며, 원자재 투입에서 제품 출하에 이르기까지 생산현장에서 발생하는 생산 활동의 최적화를 위한 작업 지시, 작업 실적 관리, 품질 정보 관리, 설비 상태 정보 관리 등의 제반 활동을 관리한다. 본 발명은 이러한 MES으로부터 생산되는 정보를 블록체인을 형성하여 분산된 스토리지에 연동하여 관리할 수 있도록 함으로써 제조 공정 정보를 투명하고 및 신뢰성 있도록 관리할 수 있는 장점을 가진다.
이를 위해 상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES(100)는 도 2에 도시한 바와 같이 블록체인 관리서버(200, 201~20n)를 구비하고 있으며, 상기 블록체인 관리서버(200, 201~20n)는 도 블록체인에 저장하고자 하는 MES 데이터를 블록체인 외부로부터 안전하게 블록체인에 접근하도록 하기 위해 보안 및 합의 프로토콜을 수행함으로써 데이터 접근의 무결성을 보장하는 보안 모듈(Security Module)(210),
다수의 정보 제공자로부터 제공되는 정보에 대하여 데이터의 신뢰성 평가를 실시하고 블록체인 연동에 합의하기 위한 데이터 감사 모듈(Data Source Audit Module)(220),
MES에서 제공되는 블록체인 데이터의 신뢰성과 익명화를 보장하기 위한 데이터 비식별화부 및 암호/복호화를 수행하고, 블록체인을 형성하고 스토리지에 분산 등록하기 위해 합의 프로세스를 수행하고 이력과 이벤트를 기록/관리하는 데이터 관리 모듈(230),
외부에서 정보 접근을 위해 오픈 분산 저장 기반 블록체인 연동 인터페이스를 포함하는 데이터 저장 모듈(Data Storage Module)(240),
외부의 데이터 접근과 탐색 요청시 사용자 및 데이터 접근 권한을 인증하고 요청된 데이터에 접근하기 위해 블록 데이터를 수집하고 이벤트를 관리하는 기능을 포함하는 모니터링 데이터 처리 모듈(250)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보안 모듈(210)은 각 공정 단계에서 생성되어 블록 체인에 연동하고자 하는 MES 데이터나 블록 체인에 분산 저장된 정보가 불의로 외부에 유출되지 않게 하기 위한 것으로, 별도의 보안 솔루션을 사용하지 않고 블록 체인 고유 특성에 의한 보안성이 유지되게 하였으며, 이를 위해 미리 접근 조건을 등록하고 이를 만족시키면 블록 체인 연동 계약 체결이 이루어질 수 있게 하는 스마트 컨트랙트(Smart Contract) 계층을 프로토콜의 형태로 구현한다.
상기 보안 모듈(210)은 도 2에 도시한 바와 같이, 입력된 데이터 해석을 위한 MES 데이터 PARSER(211), 블록 정보를 외부에 반출하거나 도입하기 위한 외부 접근용 RESTFulAPI(212), 형성된 블록 정보를 블록체인에 등록하기 위한 BFT 합의 기반 알고리즘(213), 각 단계간 데이터 공유를 위한 MES 블록 데이터 연동 프로토콜(214)로 이루어질 수 있다.
상기 데이터 감사 모듈(Data Source Audit Module)(220)은 정보에 대한 신뢰성을 확인하기 위한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이, HTTPS 인증서 기반(221), Whois 정보 기반(222), Node Vote 기반(223) 등의 다수의 신뢰성 판단 모델을 구비하여 다양한 통신 프로토콜에 대응할 수 있게 하였다. 데이터의 신뢰성 판단 모델은 본 발명의 범위가 아니며, 알려진 신뢰성 판단 모델 들이 독립된 프로그램 기능 모듈의 형태로 첨삭될 수 있다.
상기 데이터 관리 모듈(230)은 MES로부터 생성된 정보가 블록체인으로의 접근을 요청할 때 요청된 데이터로 블록을 구성하고 블록체인을 형성하여 스토리지에 분산 등록하기 위한 합의 프로세스를 수행하고 이력과 이벤트를 기록/관리하기 위한 모듈로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 분산된 블록체인으로부터 데이터를 수집하여 추출하기 위한 데이터 수집 스케줄러(231), 데이터의 익명성을 보장하고 수행된 계약의 이력과 이벤트를 기록/관리하기 위한 데이터 비식별화 모듈(232), 문서 보안을 위한 암호화 및 복호화 모듈(233)을 구비함을 구성 상의 특징으로 한다.
상기 데이터 저장 모듈(240)는 MES 정보를 분산하여 블록체인을 형성하기 위한 분산형 저장 장치로서 보안 모듈(210)을 구성하는 RESTFul API(212)을 통해 요청(Request)을 받은 후 발주서, 작업지시서, 품질인증서 등의 문서 데이터 또는 대용량 장부 등의 MES 데이터를 블록체인과 연동하기 위한 기능을 수행한다.
상기 데이터 저장 모듈(240)은 도 3과 같이 스토리지와 제어부로 구성되어 분산 저장 기반의 블록체인(IPFS)을 형성한다. 데이터 저장 모듈(240)은 보안 모듈의 RESTFul API(212)를 통해 블록 형성과 저장이 요청된 MES 데이터에 대하여 적절한 카테고리(241)를 선택한 후 파일 인덱스트리(244, File index tree)에서 인덱싱(indexing)을 거치고, 이 내용을 P2P 브로드캐스터 & 리커버부(243)를 통해 다른 노드와 공유한 뒤 저장수단(Storage, 245)에 기록한다. 물론, 다른 연관 노드의 저장 수단(Storage)에도 데이터 관리 모듈에서 합의된 프로토콜에 의해 같은 기록을 유지한다.
블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES는 도 4에 도시한 바와 같이 모바일 단말기를 포함하는 온라인 사용자를 위한 단말 모니터링 앱(256)을 구비한 것을 특징으로 하고, 상기 도 2에 도시한 바와 같이 블록체인 관리 서버(200)는 단말 사용자 앱으로부터 요청된 모니터링 데이터 처리 프로세스 수행을 위하여 모니터링 데이터 처리 모듈(250)을 구성한다.
상기 모니터링 데이터 처리 모듈(250)을 도 4에 보다 상세하게 도시하였다.
상기 모니터링 데이터 처리 모듈(250)은 도 4에 도시된 바와 같이 요청된 모니터링 데이터 처리 프로세스 수행을 위하여 관리자와 사용자를 위한 유저인터페이스(UI)(251a, 251b)를 구현하는 프론트 앱(251),
MES 정보를 수신하기 위한 인터페이스(252a)를 구현하는 MES 정보 수신부(252),
모니터링이 요청된 MES 정보의 신뢰성을 평가하는 신뢰성 평가부(253a), MES 블록체인과 연동하기 위한 API를 형성하는 RESTful API부(253b) 및 블록체인에 데이터 사용을 요청하고 이벤트를 기록하기 위한 MES 연동부(253c)로 구성된 백엔드 로직(Backend Logic)(253),
모니터링 요청된 데이터가 블록체인 상에서 탐색되고 저장되기 위해 스마트 컨트랙트를 체결하는 관리자용 스마트 컨트랙트부(254a)와 MES 데이터 스마트 컨트랙트부(254b)를 포함하도록 스마트 컨트랙트 계층부(254)로 구성되어 블록체인 메인넷(255)과 연동됨을 특징으로 한다.
상기 모바일 단말기를 포함한 온라인 사용자 단말의 사용자 앱(256)은 도 1, 도 4에 도시한 바와 같이 각 생산 단계의 블록체인 관리 서버의 구성에 대응되게 구성되어 있어 서버에서 제공하는 정보를 실시간에 조회할 수 있도록 한다.
상기 블록체인 관리 서버는 도 5의 흐름도와 같이 절차가 수행된다.
즉, 블록체인 관리서버의 프로세스는 크게 블록체인 생성 프로세스(510)와 모니터링 데이터 처리 프로세스(520)로 분리되되, 각기 독립적으로 수행된다.
블록체인 생성 프로세스(510)는 블록체인 MES 데이터 발생시 입력되는 MES 데이터에 대하여 MES 데이터의 신뢰도 파악을 위하여 신뢰도 파악 알고리즘을 수행한 후(511, 512), 신뢰할 수 있는 데이터에 대하여 MES 데이터에 대한 블록체인을 형성하고(513), MES 스마트 컨트랙트 과정을 수행하여 블록체인 연동을 위한 데이터 저장 합의 과정을 실시하고(514), 종료된 데이터를 해당 데이터 스토리지에 저장하고 이벤트로 기록(515)하며,
모니터링 데이터 처리 프로세스(520)는 MES 데이터 사용이나 이력 조회, 추적 등의 정보 접근 또는 관리 요구 사항같은 모니터링 데이터 처리가 사용자로부터 요청된 경우 사용자 인증(521)과 데이터 접근 권한 인증(522) 과정을 거쳐, 해당 정보를 스마트 모니터링 컨트랙트 계층으로 전달하여(523) 블록체인에 데이터 사용을 요청하고 해당 정보를 탐색하고 추적하여 그 결과를 사용자 앱을 통해 사용자에게 전달하고(524), 데이터 접근에 대한 이벤트 기록을 익명화하여 기록한다(525).
상기와 같이 구성된 본 발명의 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES는 각 생산 단계의 MES 정보를 블록체인을 형성하여 각 단계별 스토리지에 분산하여 저장함에 따라 생산 단계의 여러 공정에서 발생하는 MES 정보를 위조 또는 변조하지 못하게 할 수 있다. 즉, 정보를 항공기의 블랙박스와 같은 기능으로 저장함에 따라 스마트 팩토리를 운영하는 조직이나 벤더들 간, 또는 발주사에 제공하는 정보를 수정하거나 가공할 수 없어 신뢰성을 제공할 수 있다.
또한, 제품의 문제 발생 시 작업자의 실수 또는 작업 환경에 이상 혹은 작업지시 또는 발주서의 문제가 발생할 경우, 기존 데이터에 대해 수정이 불가능함으로 상호 신뢰를 형성할 수 있다.
또한, 블록체인에 담긴 정보는 각 공정에서 발생되는 정보를 포함하고 있고, 이 정보는 위변조가 불가능함에 따라 완제품의 원자재부터 출하까지 전체 공정에서 발생한 정보로부터 제품의 오류 원인을 쉽게 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES의 일 실시 예시도로, 자동차 조립 공장의 일 례이다.
도시한 바와 같이, 조립 공장(101) 및 각 벤더(102~10n)는 블록체인에 연계되어 있고, 벤더를 포함하는 조립 공장에서 이루어지는 개별 생산 공정은 물론 조립 공정의 정보(130)가 블록체인(121~12n)에 연동되어 있어 완성된 차량에 불량이 발생하였을 때 그 원인이 벤더에 있는지 조립 공장에 있는지 쉽게 확인할 수 있다.
또한 앞선 도 1에 도시한 바와 같이 공정별 정보가 블록체인에 연동되어 있으므로 어느 한 공장에서 이루어지는 제조 공정 상의 정보에 쉽게 접근할 수 있고, 해당 공장에서 만들어진 제품에 오류가 발생하였을 때 어느 공정의 오류에 의해 불량품이 만들어졌는지도 쉽게 확인할 수 있는 것이다.
즉, 각 생산 단계나 공정별 정보가 블록체인에 연동되어 있고, 완제품의 원자재 입고에서 출하까지 전체 공정에서 발생한 정보를 블록체인 상에서 추적하여 전체 이력 데이터를 제공함에 따라 이상이 발생한 공정을 쉽게 찾아낼 수 있음에 따라 생산 라인의 유지 보수도 투명하고 신뢰성있게 성취할 수 있는 것이다.
조립 공장(101)
벤더(102~10n)
블록체인 관리서버(200, 201~20n)
보안 모듈(Security Module)(210)
MES 데이터 PARSER(211)
외부 접근용 RESTFulAPI(212)
BFT 합의 기반 알고리즘(213)
MES 블록 데이터 연동 프로토콜(214)
데이터 감사 모듈(Data Source Audit Module)(220)
HTTPS 인증서 기반(221)
Whois 정보 기반(222)
Node Vote 기반(223)
데이터 관리 모듈(230)
데이터 수집 스케줄러(231)
데이터 비식별화 모듈(232)
암호화 및 복호화 모듈(233)
데이터 저장 모듈(Data Storage Module)(240)
P2P 브로드캐스터 & 리커버부(243)
저장수단(Storage, 245)
모니터링 데이터 처리 모듈(250)
벤더(102~10n)
블록체인 관리서버(200, 201~20n)
보안 모듈(Security Module)(210)
MES 데이터 PARSER(211)
외부 접근용 RESTFulAPI(212)
BFT 합의 기반 알고리즘(213)
MES 블록 데이터 연동 프로토콜(214)
데이터 감사 모듈(Data Source Audit Module)(220)
HTTPS 인증서 기반(221)
Whois 정보 기반(222)
Node Vote 기반(223)
데이터 관리 모듈(230)
데이터 수집 스케줄러(231)
데이터 비식별화 모듈(232)
암호화 및 복호화 모듈(233)
데이터 저장 모듈(Data Storage Module)(240)
P2P 브로드캐스터 & 리커버부(243)
저장수단(Storage, 245)
모니터링 데이터 처리 모듈(250)
Claims (4)
- 삭제
- 스마트 팩토리를 구축한 업체의 원자재 투입에서 설계 및 개발, 제조 유통 등 생산 활동의 최적화를 위한 제반 활동을 지원하는 MES(공정관리시스템, Manufacturing Execution System)의 수주/발주, 독립된 공정 과정, 품질평가/인증 및 출하/판매 등 다수의 독립된 제반 과정에서 실시간으로 발생하는 제조 공정 정보에 대해 블록체인 관리 서버(200)를 각 단계에 두어 다른 서버들 간에 블록체인을 형성하여 데이터를 분산 스토리지에 저장하고 연동할 수 있도록 함으로써 정보의 손실이나 위변조를 방지하고, 정보 관리의 투명성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 함을 특징으로 하는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템에 있어서.
상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 구성하는 블록체인 관리 서버는 블록체인에 저장하고자 하는 MES 데이터를 블록체인 외부로부터 안전하게 블록체인에 접근하도록 하기 위해 보안 및 합의 프로토콜을 수행함으로써 데이터 접근의 무결성을 보장하는 보안 모듈(210)을 두되,
상기 보안 모듈(210)은 입력된 데이터 해석을 위한 MES 데이터 PARSER(211),
블록 정보를 외부에 반출하거나 도입하기 위한 외부 접근용 인터페이스로서 RESTFulAPI(212),
형성된 블록 정보를 블록체인에 등록하기 위한 BFT 합의 기반 알고리즘(213) 및,
각 단계간 데이터 공유를 위한 MES 블록 데이터 연동 프로토콜(214) 스택으로 구성되고,
상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 구성하는 블록체인 관리 서버는 다수의 정보 제공자로부터 제공되는 정보에 대하여 데이터의 신뢰성 평가를 실시하고 블록체인 연동에 합의하기 위한 데이터 감사 모듈(220)을 두되,
상기 데이터 감사 모듈(220)은 HTTPS 인증서 기반 신뢰성 판단 모델(221),
Whois 정보 기반 신뢰성 판단 모델(222) 및, Node Vote 기반 신뢰성 판단 모델(223)을 독립적인 서브 모듈로 구성함으로써 다양한 통신 프로토콜에 각각 대응할 수 있도록 하며,
상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 구성하는 블록체인 관리 서버는 MES에서 제공되는 블록체인 데이터의 신뢰성과 익명화를 보장하기 위한 데이터 비식별화부 및 암호/복호화를 수행하고, 블록체인을 형성하고 스토리지에 분산 등록하기 위해 합의 프로세스를 수행하고 이력과 이벤트를 기록/관리하는 데이터 관리 모듈(230)을 두되,
상기 데이터 관리 모듈(230)은 분산된 블록체인으로부터 데이터를 수집하여 추출하기 위한 데이터 수집 스케줄러(231),
데이터의 익명성을 보장하고 수행된 계약의 이력과 이벤트를 기록/관리하기 위한 데이터 비식별화 모듈(232), 및
문서 보안을 위한 암호화 및 복호화 모듈(233)로 구성되고,
상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 구성하는 블록체인 관리 서버는 외부에서 정보 접근을 위해 오픈 분산 저장 기반 블록체인 연동 인터페이스를 포함하는 데이터 저장 모듈(240)을 두되,
상기 데이터 저장 모듈(240)은 스토리지와 제어부로 구성되어 분산 저장 기반의 블록체인(IPFS)을 형성하며,
보안 모듈의 RESTFul API(212)를 통해 블록 형성과 저장이 요청된 MES 데이터에 대하여 적절한 카테고리를 선택하기 위한 카테고리 구분자(241),
파일 인덱스트리(244, File index tree)에 인덱싱(indexing)하기 위한 RESTFul API 액세스 포인트 & 컨트롤러(242), 및
인덱싱된 내용을 다른 노드와 공유한 뒤 저장수단(Storage, 245)에 기록하기 위한 P2P 브로드캐스터 & 리커버부(243)로 구성되고,
상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 구성하는 블록체인 관리 서버는 외부의 데이터 접근과 탐색 요청시 사용자 및 데이터 접근 권한을 인증하고 요청된 데이터에 접근하기 위해 블록 데이터를 수집하고 이벤트를 관리하는 기능을 포함하는 모니터링 데이터 처리 모듈(250)을 두되,
상기 모니터링 데이터 처리 모듈(250)은 요청된 모니터링 데이터 처리 프로세스 수행을 위하여 관리자와 사용자를 위한 유저인터페이스(UI)(251a, 251b)를 구현하는 프론트 로직 인터페이스(251),
MES 정보를 수신하기 위한 인터페이스(252a)를 구현하는 MES 정보 수신부(252),
MES 블록체인과 연동하기 위한 API를 형성하는 RESTful API부(253a), 모니터링이 요청된 MES 정보의 신뢰성을 평가하는 신뢰성 평가부(253b), 블록체인에 데이터 사용을 요청하고 이벤트를 기록하기 위한 MES 연동부(253c)로 구성된 백엔드 로직(Backend Logic)(253), 및
모니터링 요청된 데이터가 블록체인 상에서 탐색되고 저장되기 위해 스마트 컨트랙트를 체결하는 관리자용 스마트 컨트랙트부(254a)와 MES 데이터 스마트 컨트랙트부(254b)를 포함하는 스마트 컨트랙트 계층부(254)로 구성함을 특징으로 하는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템을 구성하는 블록체인 관리 서버의 스마트 컨트랙트 계층부(254)는
MES 데이터 발생시 이를 블록체인으로 형성하는 MES 데이터 블록체인 형성 프로세스(510)와
MES 데이터 사용이나 이력 조회, 추적 등의 정보 접근 또는 관리 요구 사항이 사용자로부터 요청된 경우 이를 처리하는 MES 모니터링 데이터 처리 프로세스(520)로 분리하여 처리하고,
MES 데이터 블록체인 생성 프로세스(510)는
MES 데이터 발생시 입력되는 MES 데이터의 보안 인증 과정(511),
MES 데이터의 신뢰성 인증 과정(512)을 수행한 후,
신뢰할 수 있는 데이터에 대하여 MES 데이터에 대한 블록체인 형성 과정(513),
해당 데이터 스토리지 모듈에 합의 프로세스 후 저장 과정(514)을 수행한 후,
상기 내용을 데이터 처리 이벤트로 기록하는 과정(515)를 거쳐 MES 데이터에 대한 블록 체인 연동을 완료하고,
MES 모니터링 데이터 처리 프로세스(520)는
사용자 인증 과정(521),
블록체인에 데이터 사용을 요청한 사용자에 대한 데이터 접근 권한 인증 과정(522)을 수행한 후,
해당 정보를 스마트 모니터링 컨트랙트 계층으로 전달하는 과정(523),
해당 정보를 탐색하고 추적하여 그 결과를 사용자 앱을 통해 사용자에게 전달하는 정보 접근 및 관리 과정(524),
데이터 접근에 대한 이벤트 기록을 익명화하여 기록하는 데이터 사용 이력 및 이벤트 기록 과정(525)을 수행한 후,
MES 데이터에 대한 수동 업데이트가 필요한 경우 상기 MES 데이터 블록체인 형성 프로세스에 이를 요청하는 과정(526)을 거쳐 수행됨을 특징으로 하는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템.
- 제2항에 있어서
블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템은 모바일 단말기를 포함하는 온라인 사용자를 위한 단말 모니터링 앱(256)을 구비하되,
상기 단말 모니터링 앱은 블록체인 관리 서버의 모니터링 데이터 처리 모듈(250)과 인터페이스 하여 요청된 모니터링 데이터 처리 프로세스를 수행하고,
블록체인 관리 서버의 모니터링 데이터 처리 모듈은(250) 관리자와 사용자를 위한 사용자 인터페이스(UI)를 구현하는 프론트 앱(251),
MES 정보를 수신하기 위한 인터페이스를 구현하는 MES 정보 수신부(252),
요청된 데이터의 신뢰성을 평가하는 신뢰성 평가 모듈과 블록체인 연동을 위한 API부, 블록체인에 데이터 사용을 요청하고 이벤트를 기록하기 위한 MES 연동 모듈로 구성된 백엔드 로직(Backend Logic)(253),
해당 정보를 탐색하고 추적하여 그 결과를 사용자 앱을 통해 사용자에게 전달하고 데이터 접근에 대한 이벤트 기록을 익명화하여 기록함을 특징으로 하는 모니터링 스마트 컨트랙트 계층부(254)로 구성되어 블록체인 메인넷과 연동됨을 특징으로 하는 블록체인 연동형 스마트 팩토리 MES 시스템.
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