KR102111854B1 - 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템 및 이 시스템의 모니터링 방법에 관한 것으로, 공정설비를 관리하는 생산설비 관리 시스템에 있어서, 상기 공정설비에 설치되는 온도센서, 카운터 센서 및 압력센서를 구비한 센서노드; 상기 센서노드로부터 수신되는 센싱신호와, 상기 공정설비에 구비된 전력선 통신(PLC)의 통신신호를 수신하여 표시하거나 전송하는 센서 게이트웨이 장치; 및 상기 센싱신호를 수신하여 상기 공정설비의 상태 및 생산량을 통계적으로 분석하여 사용자 단말로 전송하는 서버를 포함하는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 모니터링 하는 방법에 있어서, 공정설비를 가동하는 단계; 상기 공정설비에 구비된 센서노드의 센싱 신호와, 전력선 통신(PLC)의 통신 신호를 수집하는 단계; 상기 수집된 센싱 신호 및 통신 신호를 센서 게이트웨이 장치로 전송하여 표기하는 단계; 상기 센서 게이트웨이 장치에 전달된 센싱 신호 및 통신 신호를 서버로 전송하는 단계 및 사용자 단말로 상기 서버에 접속하여 센싱 신호 또는 통신 신호를 감지하여 이상여부를 확인하는 단계를 포함하며, 상기 센서노드의 센싱 신호가 유해성 기준치 초과에 대한 반복적 센싱 신호일 시에는 상기 서버는 그 센싱 신호를 감독자 단말로 알림과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한할 수 있다.
또한, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 모니터링 하는 방법에 있어서, 공정설비를 가동하는 단계; 상기 공정설비에 구비된 센서노드의 센싱 신호와, 전력선 통신(PLC)의 통신 신호를 수집하는 단계; 상기 수집된 센싱 신호 및 통신 신호를 센서 게이트웨이 장치로 전송하여 표기하는 단계; 상기 센서 게이트웨이 장치에 전달된 센싱 신호 및 통신 신호를 서버로 전송하는 단계 및 사용자 단말로 상기 서버에 접속하여 센싱 신호 또는 통신 신호를 감지하여 이상여부를 확인하는 단계를 포함하며, 상기 센서노드의 센싱 신호가 유해성 기준치 초과에 대한 반복적 센싱 신호일 시에는 상기 서버는 그 센싱 신호를 감독자 단말로 알림과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한할 수 있다.
Description
본 발명은 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템 및 이 시스템의 모니터링 방법에 관한 것으로, 각 공정장치 또는 공정설비에 설치된 적어도 하나의 센서로부터 입력된 신호를 수집하여 서버에 전송하며, 전송된 신호를 통해 공정장치 또는 공정설비의 상태를 확인함과 더불어, 생산관리를 할 수 있는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템에 관한 것이다.
종래의 생산관리는 영업부문에서 작성한 예상판매수량에 따라, 필요한 자재를 구입하여, 정해진 시간 내에 원하는 수량만큼의 제품을 생산하도록 생산공정 및 생산기계들을 관리하는 것에 한정되어 있었다.
최근 통신시스템의 발달로 인하여, 서버를 이용한 생산관리 시스템이 개발되고 있다.
생산관리 관련 행위 및 절차들의 많은 부분이 컴퓨터 네트워크의 발달과 함께 온라인 상에서 이루어지고 있으나, 그 역할이 종래의 오프라인 상에서 문서로 전달되고 집계되던 것들이 온라인으로 전달되고 컴퓨터 프로그램을 이용하여 집계되는 수준에 그치고 있다.
따라서, 생산현장의 실제로 생산되는 제품의 종류 및 생산량과 실제 시장의 요구에 따라 출하되어야 할 제품 사이에는 시간적 차이가 발생하여 시장의 변화에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있으며, 제품의 옵션사양, 필요수량, 재고현황, 생산현황 등을 수동으로 입력하는 과정에서 발생 가능한 입력오류로 인하여 물량 및 내용의 불일치가 발생하는 문제점도 있다.
또한 생산관리시스템은 서버-클라이언트 개념의 생산관리 시스템으로 전용선을 이용하므로 생산관리 시스템을 구축하기 위해서는 별도의 전용선을 구축하고 별도의 프로그램을 각각의 사무실, 생산현장 등에 설치하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정장치 또는 공정설비에 설치된 적어도 하나의 센서로부터 입력된 신호를 수집하여 서버에 전송하고, 전송된 신호를 통해 장치 또는 설비의 상태를 확인하며, 더불어 생산관리를 할 수 있는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템 및 이 시스템의 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템은, 공정설비를 관리하는 생산설비 관리 시스템에 있어서, 상기 공정설비에 설치되는 온도센서, 카운터 센서 및 압력센서를 구비한 센서노드; 상기 센서노드로부터 수신되는 센싱신호와, 상기 공정설비에 구비된 전력선 통신(PLC)의 통신신호를 수신하여 표시하거나 전송하는 센서 게이트웨이 장치; 및 상기 센싱신호를 수신하여 상기 공정설비의 상태 및 생산량을 통계적으로 분석하여 사용자 단말로 전송하는 서버를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압력센서는, 상기 공정설비 내에 설치되거나, 상기 공정설비의 압축 작업을 수행하는 압축 실린더 또는 유압장치측에 설치되어, 상기 공정설비의 작업 시 압력 또는 투입되는 압력을 측정하고, 상기 공정설비에 장착된 HMI에 구비되어, HMI의 압력감지와 공정설비의 작동여부를 판단하여 공정설비의 상태를 분석할 수 있다.
또한, 상기 센서 게이트웨이 장치는, 상기 센서노드로부터 입력되는 센싱신호들을 수신하는 센서인터페이스부; 상기 서버에 상기 센싱신호를 전송하는 통신부; 상기 센서노드에서 수신된 정보를 표시하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부 상에 형성되어 사용자가 조작하도록 설치된 사용자인터페이스부; 및 상기 센싱신호를 수신하여, 상기 센서에 부여된 번호정보, 상기 센서의 상태정보, 상기 센서에서 측정한 측정정보를 변환하고, 변환된 신호들을 상기 통신부 및 상기 디스플레이부에 제공하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 전송 받는 데이터가 일정량 이상 축적되면, 백업 및 압축을 수행 후 암호화하여 공간확보 및 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말 또는 센서 게이트웨이 장치를 통해 각 센서 상태에 대한 모니터링이 가능하되, 상기 센서노드는, 상기 공정설비의 부품에 대향되도록 설치되는 홀 센서를 더 포함하고, 상기 온도센서는 하나의 설비 내에서 구역별로 설치되며, 상기 모니터링 시에 상기 홀 센서와 상기 구역별로 설치된 온도센서는, 상기 사용자 단말 또는 센서 게이트웨이에 공정설비의 도면과 함께 표기될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 복수의 공정설비를 순차적으로 이용하여 가공된 제품을 생산할 경우에, 상기 카운터 센서를 통해 각 설비별 작업속도와 작업량을 비교하여 작업지연이 발생하지 않도록 설비별로 작업속도와 작업량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 복수의 공정설비가 동일품목을 생산하도록 형성되는 개별 설비일 경우에, 각 설비의 노후화, 사용량 또는 작업속도의 상태에 따라 효율성을 판단하고, 판단된 효율성에 따라 설비별로 작업속도와 작업량을 달리 조율하여 작업효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템은, 상기 사용자 단말을 통한 모니터링 시에 생산직 단말과 사무직 단말은 공유되는 접속코드로 접속되며, 상기 생산직 단말과 사무직 단말은, 상기 각 단말에 설치되는 응용프로그램 내에서 데이터베이스의 기록을 조회, 수정, 삭제하거나 지시사항 작성, 보고서 작성을 함께 수행하며, 촬영하는 영상을 실시간으로 공유하고, 실시간 대화를 수행할 수 있다.
또한, 상기 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템은, 상기 서버와 연동되어, 상기 공정설비에서 제조되는 제품의 유해성 기준치 초과 여부를 모니터링 하는 감독자 단말을 더 포함하며, 상기 공정설비 중, 제품의 유해 기준치를 판별하는 공정설비는 일정 주기 안에 유해 기준치를 초과하는 제품을 반복적으로 감지할 시 상기 감독자 단말로 알림과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한할 수 있다.
다음으로, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 모니터링 하는 방법에 있어서, 공정설비를 가동하는 단계; 상기 공정설비에 구비된 센서노드의 센싱 신호와, 전력선 통신(PLC)의 통신 신호를 수집하는 단계; 상기 수집된 센싱 신호 및 통신 신호를 센서 게이트웨이 장치로 전송하여 표기하는 단계; 상기 센서 게이트웨이 장치에 전달된 센싱 신호 및 통신 신호를 서버로 전송하는 단계 및 사용자 단말로 상기 서버에 접속하여 센싱 신호 또는 통신 신호를 감지하여 이상여부를 확인하는 단계를 포함하며, 상기 센서노드의 센싱 신호가 유해성 기준치 초과에 대한 반복적 센싱 신호일 시에는 상기 서버는 그 센싱 신호를 감독자 단말로 알림과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리시스템은 실시간으로 기계 설비 상태를 모니터링 할 수 있으며, 각 공정에서 생산되는 생산량 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리시스템은 종래 생산 공정 설비에 적용이 가능한 장점이 있다.
그리고, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리시스템은 실시간으로 작업지시 및 작업수행 결과를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템을 도시한 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템을 통한 공정 모니터링 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 공정설비의 설계도면과 연동되는 센서를 통해 사용자 단말을 이용하여 공정설비의 이상부분을 모니터링 하는 방식의 예시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 센서 게이트웨이 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템을 통한 공정 모니터링 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 공정설비의 설계도면과 연동되는 센서를 통해 사용자 단말을 이용하여 공정설비의 이상부분을 모니터링 하는 방식의 예시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 센서 게이트웨이 장치를 도시한 블록도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템 및 이 시스템의 모니터링 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템을 도시한 시스템도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템은 복수의 센서노드(400), 센서 게이트웨이 장치(500), 서버(100) 및 사용자 단말(200)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 센서노드(400)는 각 공정설비에 장착된 센서에서 수집된 센싱정보를 센서 게이트웨이 장치(500)로 전송한다. 센서노드(400)는 개별 센서 또는 센서의 집합일 수 있다. 또한, 센서노드(400)는 카운터센서, 온도센서, 압력센서 중 어느 하나이거나, 이들을 포함하는 센서집합체일 수 있다.
예를 들면, 카운터 센서는 적외선 센서, 광센서, 압력센서 등이 사용되어 수를 헤아리는 센서이다. 카운터 센서는 각 공정설비(300)에서 생산한 생산량 정보를 수집할 수 있다. 이때, 카운터 센서는 공정설비(300)의 장치측면, 하부면 또는 상부면에 부착될 수 있다. 카운터 센서가 적외선 센서 또는 광센서일 경우 공정설비(300)의 장치측면에 부착되는 것이 바람직하며, 압력센서일 경우 하부면 또는 상부면에 부착되는 것이 바람직하다.
온도센서는 공정설비(300)내에 설치되어 공정 재료의 온도 또는 작업부 내면의 온도를 측정할 수 있다.
압력센서는 공정설비(300)의 공정 작업시 압력을 측정할 수 있다. 압력센서는 공정설비(300) 내에 측정되거나, 공정설비의 압축 작업을 수행하는 압축 실린더 또는 유압장치측에 설치될 수 있다.
여기서, 복수의 공정을 순차적으로 이용하여 가공된 제품을 생산할 경우에 각 공정설비로 유입되는 유압을 하나의 압력센서를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 압력센서는 각 공정설비(300)에 장착된 HMI에 구비되어 압력을 측정할 수도 있다. HMI는 작업자와 공정설비를 연결하는 인터페이스로서, 공정설비의 터치스크린을 구현하는 데 사용될 수 있다.
센서 게이트웨이 장치(500)는 복수의 센서노드(400)로부터 입력되는 신호를 수집하여 서버(100)로 전송할 수 있다.
센서 게이트웨이 장치(500)는 각각의 공정설비(300)에 설치된 센서노드(400)의 각 센서들로부터 입력되는 신호를 실시간으로 변환하여 서버(100)로 전송할 수 있다. 즉, 센서노드(400)에서 입력되는 신호들은 아날로그 신호로 입력되므로, 각 신호들을 디지털 신호로 변환하고, 변환된 신호를 코딩하여 서버(100)에 전송할 수 있다.
센서 게이트웨이 장치(500)와 센서노드(400)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 센서 게이트웨이 장치(500)와 서버(100) 또한 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
여기서, 센서 게이트웨이 장치(500)와 서버(100)가 무선 네트워크를 사용할 경우 근거리 통신 방식을 이용할 수 있다. 예를 들면, 지그비 방식, 블루투스 방식, 무선랜 방식, Wi-Fi 방식 등이 사용될 수 있다.
또한, 센서 게이트웨이 장치(500)는 각 공정설비에 구비되는 전력선 통신(PLC)으로부터 발생되는 통신신호를 서버(100)로 전송할 수 있다. 이때, 센서 게이트웨이 장치(500)는 PLC의 통신신호 단속(斷續) 여부를 통해 공정설비의 고장 또는 가동 여부를 확인할 수 있다.
센서 게이트웨이 장치(500)는 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
서버(100)는 센서 게이트웨이 장치(500)에서 입력되는 센싱신호들을 분석하여 사용자 단말(200)로 전송할 수 있다. 또한, 서버(100)는 입력된 센싱신호들을 통해 각 공정설비 별로 분석 데이터를 생성하여 사용자 단말(200)로 전송할 수 있다.
예를 들면, 서버(100)는 카운터 센서들에서 생성된 신호들을 이용하여 시간당 생산량, 일별 생산량, 월별 생산량, 연간 생산량 정보들을 통계 분석하여 사용자 단말(200)로 제공할 수 있다.
또한, 서버(100)는 온도센서 및 압력센서에서 입력되는 신호들과, 전력선 통신(PLC)의 통신신호를 통해 각 공정설비의 고장 또는 가동 여부를 모니터링 할 수 있다.
예를 들면, 서버(100)는 온도센서에서 입력된 신호를 통해 재료의 온도 또는 공정 설비의 작업면 온도를 수신하여 수신된 온도가 설정치를 벗어난 경우 고장 또는 사고로 판단하여 사용자 단말(200)에 전송할 수 있다.
또한, 서버(100)는 복수의 공정설비들의 유압을 측정하는 압력센서에서 전송되는 신호를 통해 압력이 설정치를 벗어난 경우 고장 또는 사고로 판단하여 사용자 단말(200)에 전송할 수 있다.
또한, 서버(100)는 HMI에 구비된 압력센서에서 전송되는 신호를 통해 각 공정설비의 작동 유무를 판단할 수도 있다. 예를 들어, HMI에는 압력이 감지되었으나, 공장설비의 작동이 이루어지지 않을 경우에는 HMI의 이상 또는 공정설비의 이상을 감지하여 사용자 단말(200)에 전송할 수 있다.
또한, 서버(100)는 PLC를 거쳐 전송되는 통신신호를 통해 각 공정설비의 이상 유무를 판단할 수도 있다. PLC를 통해 통신신호가 전달이 되지 않으면 공정설비의 이상을 감지할 수가 있다.
즉, 본 발명은 현장 HMI, 현장 PLC 등에 카운터센서, 온도센서, 압력센서 중 어느 하나이거나, 이들을 포함하는 센서집합체인 센서노드(400)를 센서 게이트웨이 장치(500)와 연결하여 서버(100)로 관리함으로써 공정설비의 상태를 확인함과 더불어 생산관리를 수행할 수 있는 것이다.
한편, 서버(100)는 상기 센싱신호들을 통해 공정별 작업 일정에 대한 최적화된 일정을 예측할 수 있다.
서버(100)는 최적화된 일정을 예측하기 위하여, 시간당 각 공정설비에서의 생산량, 각 공정설비의 일일 가동 시간, 공정별 이동시간 등을 고려하여 일일 최대 생산량을 예측할 수 있다. 이때, 서버(100)는 고장 발생이 없을 경우 최대 생산량을 예측하고, 고장이 발생될 경우 예측된 최대 생산량을 변경할 수 있다.
서버(100)는 각 공정 설비들 중 어느 하나에서 고장이 발생된 경우 고장으로 인한 생산 감소량을 계산하여 최대 생산량을 변경할 수 있다. 서버(100)는 고장이 발생한 공정 설비의 수리시간 또는 교체 시간을 누적된 정보에 기초하여 산출하고, 산출된 결과를 통해 최대 생산량을 재설정 할 수 있다.
서버(100)는 생성된 최대 생산량 정보를 시간별로 저장할 수 있으며, 사용자 단말(200)의 요청 시에 최대 생산량 정보를 전송할 수 있다.
아울러, 서버(100)는 전송받는 데이터가 일정량 이상 축적되면, 공간 확보 및 처리 속도의 향상 등을 위해 백업 및 압축을 수행 후 암호화 할 수 있다. 여기서, 데이터 암호화는 SSL, TLS 방식 등 다양한 방식을 적용할 수 있으며 특별한 방식에 한정되지는 않는다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템을 통한 공정 모니터링 상황을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 생산설비 관리 시스템은 사용자 단말(200) 또는 후술하는 센서 게이트웨이 장치(500)를 통해 센서 상태에 대한 모니터링이 가능하다.
모니터링은 센서 동작상태를 통해 센서들이 설치된 라인별 센서들의 동작 상태를 확인할 수 있다.
또한, 품번 선택을 통해 제품에 대한 작업지시현황, 실적현황, 재작업현황, 불량현황 등을 확인할 수 있다.
그리고, 현재 각 공정별 작업자와 작업물품 등에 대한 정보를 확인할 수도 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이 센서의 동작 상태를 실시간으로 확인할 수 있으므로, 작업현황 및 장비의 오작동 등을 실시간으로 확인할 수 있다.
한편, 공정설비의 설계도면과 연동되는 센서를 통해 사용자 단말을 이용하여 공정설비의 이상부분을 모니터링 하는 방식의 예시도인 도 3을 참조하면, 모니터링은 설비의 부품마다 이루어질 수도 있다.
이를 위해, 센서노드(400)는 각 설비의 부품에 대향되도록 설치되는 홀 센서와 같은 기어의 회전 등을 감지할 수 있는 센서를 더 포함할 수 있으며 온도센서 등을 하나의 설비 내에서 일정 구역별로 설치할 수 있다. 또한, 각 부품을 측정하는 홀 센서나 구역별로 설치된 온도센서 등은 후술하는 센서 게이트웨이 장치(500)의 디스플레이부(540)나, 사용자 단말(200) 등 표시수단을 구비하는 장치에 설비의 도면과 함께 표기될 수 있어 설비의 이상이 있는 세부적 부분을 바로 확인할 수 있으며, 설비를 수리하는 작업자가 보다 빠르게 대처할 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 생산설비 관리 시스템의 센서 게이트웨이 장치를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 센서 게이트웨이 장치(500)는 센서인터페이스부(510), 통신부(520), 제어부(530), 디스플레이부(540) 및 사용자인터페이스부(550)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 센서인터페이스부(510)는 센서노드(도 1의 (400))와 통신연결을 위한 인터페이스로서 센서노드의 복수의 센서들과 연결되는 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 센서노드와 연결을 위하여 RS-232, RS-485 등의 직렬통신 모듈을 사용하거나, CAN 통신모듈을 사용할 수 있다.
디스플레이부(540)는 센서노드에서 입력된 신호를 사용자가 확인할 수 있는 지표로 표시할 수 있다. 디스플레이부(540)는 센서 게이트웨이 장치(500)의 전면에 설치될 수 있으며, LCD 등의 디스플레이 장치를 사용할 수 있다.
통신부(520)는 센서 게이트웨이 장치(500)와 서버(100) 사이의 통신인터페이스를 포함할 수 있다. 통신부(520)는 무선통신모듈 또는 유선통신모듈이 구비될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 Zigbee 통신 모듈이나, Wi-fi 통신 모듈, 블루투스 통신 모듈 등의 다양한 근거리 통신 모듈을 사용할 수 있다.
사용자인터페이스부(550)는 센서 게이트웨이 장치(500)의 외부에 설치되어 사용자의 입력에 의해 디스플레이부(540)를 조작할 수 있도록 설치된다. 예를 들면, 사용자가 사용자인터페이스부(550)를 조작하여 디스플레이부(540)에 센서노드에서 계측된 정보를 표시하도록 할 수 있다.
제어부(530)는 센서인터페이스부(510)를 통해 센서노드들에서 입력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 통신부(520)에 제공할 수 있다. 제어부(530)는 32bit DSP 컨트롤러가 사용될 수 있다. 제어부(530)는 실시간으로 센서노드에서 수집된 신호를 통신부(520)를 통해 서버(100)로 전달할 수 있다.
이때, 제어부(530)는 복수의 센서에서 입력되는 신호를 각 센서별로 구분하여 통신부(520)로 전달할 수 있다. 즉, 제어부(530)는 복수의 센서에서 입력되는 신호들을 추후 서버에서 구분할 수 있도록, 센서의 번호, 상태 정보, 카운트 정보, 압력, 온도 등의 측정 정보를 설정된 포맷으로 변환하여 통신부(520)에 전달할 수 있다.
상기와 같이 센서 게이트웨이 장치(500)는 각 구성부를 이용하여 센서노드에서 수집된 센서정보를 실시간으로 서버(100)에 전송할 수 있다.
또한, 제어부(530)는 복수의 공정설비를 순차적으로 이용하여 가공된 제품을 생산할 경우에, 카운터 센서 등을 통해 각 설비별 작업속도, 작업량 등을 비교하여 작업지연이 발생하지 않도록 작업속도와 작업량을 조절함으로써 제품의 품질과 양에 있어 최적의 제품을 생산해 내도록 할 수 있다.
예를 들어, 제1 공정과 제2 공정에서 제품의 원재료를 용융시키고, 제3 공정과 제4 공정에서 성형과 냉각을 거쳐 제품을 완성시키는 공정이면, 제1 공정과 제2 공정의 작업속도가 유사하거나 일치해야 제3 공정과 제4 공정에서의 작업이 원활하며, 제1 공정 또는 제2 공정에서 용융된 원재료가 자연냉각으로 인한 품질 불균형이 발생되지 않는데, 제어부(530)가 카운터 센서 등을 통해 제1 공정 내지 제4 공정의 설비 작업속도, 작업량 등을 비교하여 작업속도와 작업량 등을 조절함으로써 제1 공정과 제2 공정의 작업속도를 맞추어 균질의 제품으로 생산할 수 있도록 할 수 있다.
이때, 작업속도와 작업량 등의 측정은 한정되지 않으며, 다양한 알고리즘이 적용될 수 있다. 일 예로 하나의 카운터센서에 감지된 시간부터 그 카운터센서에 다시 감지되는 시간까지 계산하여 소요시간을 측정하는 방식이 있다.
또한, 제어부(530)는 복수의 공정설비가 동일품목을 생산하도록 형성되는 개별 설비일 시에는 각 설비의 노후화, 사용량 또는 작업속도 등의 상태의 측정을 통해 작업속도와 작업량 등을 효율적으로 조절함으로써 작업효율성을 극대화 할 수 있다.
예를 들어, 제1 설비가 노후화 되거나 사용량이 많아 작업속도가 기준치보다 느려지게 되면, 제어부(530)는 제1 설비를 통해 작업을 계속 수행하는 것이 좋을 지, 다른 설비로 업무를 이관할 지 판단하게 되고, 효율성을 계산할 수 있다. 이때, 제1 설비를 사용하는 것이 효율적이라 판단되면 제어부(530)는 계속 작업을 수행하게 되며, 비효율적인 것으로 판단하면 제어부(530)는 제2 내지 제4 설비 중 전체 또는 일부의 가동속도와 가동량을 높여 제1 설비의 작업량을 대체할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템은 사용자 단말(200)이 생산직이 사용하는 사용자 단말인 생산직 단말(200a)과 사무직이 사용하는 사용자 단말(200)인 사무직 단말(200b)을 포함할 수 있다. 또한, 생산직과 사무직간의 원활한 소통을 위해 생산직이 사용하는 사용자 단말인 생산직 단말(200a)과 사무직이 사용하는 사용자 단말(200)인 사무직 단말(200b)이 모니터링 시스템 접속 시에는, 공유되는 접속코드로 접속하도록 할 수 있다.
이는, 생산직(작업자)과 사무직(관리자)간의 소통이 원활하지 않아 실질적인 작업현장에서 혼선이 빚어지는 것을 방지하기 위함으로, 생산직 단말(200a)과 사무직 단말(200b) 모두 공유되는 접속코드로 접속하도록 하여 데이터베이스의 기록을 조회, 수정, 삭제하거나 지시사항 작성, 보고서 작성 등을 각 단말(200a, 200b)에 설치되는 애플리케이션 등의 응용프로그램 내에서 함께 수행할 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 하나의 접속코드로 모니터링 시스템에 접속한 생산직 단말(200a)과 사무직 단말(200b)은 각 단말(200a, 200b)을 통해 촬영하는 영상의 실시간 공유 또는 실시간 대화가 가능하여 사무직이 원격지에서도 설비의 이상 시 원인 파악을 보다 수월하게 이해할 수 있으며, 보고가 즉시 이루어져 해결이 빠르며, 생산직과 사무직간의 이해 격차를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 상술한 바와 같이 모니터링 시스템은 설비의 이상이 있는 부분을 도면과 함께 표기될 수 있고, 이를 생산직과 사무직 모두 동시에 관찰할 수 있으므로, 비교적 이해도가 낮은 사무직도 함께 해결할 수 있어 전 사원이 하나의 문제를 해결하고자 하는 전사적 품질관리에 부합하는 결과를 도출할 수 있다.
즉, 모니터링 시스템을 통해 실시간으로 사무직과 생산직이 함께 직무를 수행함으로써 보다 효율적인 생산설비 관리가 이루어질 수 있다.
한편, 상기에서는 하나의 공유코드로 모니터링 시스템에 접속하는 것만을 설명하였으나, 생산직 단말(200a)과 사무직 단말(200b)은 공유코드 외에도 각기 다른 접속권한이 있는 접속코드도 소유할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템은 감독자 단말(미도시)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 감독자 단말은 서버(100)와 연동되며, 공정설비에서 제조되는 제품의 유해성 기준치 초과 여부를 모니터링 하는 단말로서, 식약처, 관세청, 환경부 등과 같은 제품의 유해성을 관리하는 관리 감독 기관에서 사용하는 단말일 수 있다.
상기의 감독자 단말은 공정설비 중에 제품의 유해 기준치를 판별하는 검측 장치 등의 공정설비로부터 일정 주기 안에 유해 기준치를 초과하는 제품이 반복적으로 감지될 시에 서버(100)를 거쳐 이상 신호를 전송 받을 수 있다. 또한, 서버(100)는 감독자 단말로 알림 전송과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 비도덕한 공정을 수행하는 것을 미연에 방지할 수 있고, 소비자가 보다 안전한 제품을 공급받을 수 있도록 할 수 있다.
이하, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 모니터링 하는 방법을 간략히 설명하기로 한다.
센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 모니터링 하는 방법은 공정설비를 가동하는 단계, 공정설비에 구비된 센서노드의 센싱 신호와, 전력성 통신(PLC)의 통신신호를 수집하는 단계, 수집된 센싱 신호 및 통신 신호를 센서 게이트웨이 장치로 전송하여 표기하는 단계, 센서 게이트웨이 장치에 전달된 센싱 신호 및 통신 신호를 서버로 전송하는 단계 및 사용자 단말로 서버에 접속하여 센싱 신호 또는 통신 신호를 감지하여 이상여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 센서노드는 상술하였듯이 카운터센서, 온도센서, 압력센서 중 어느 하나이거나, 이들을 포함하는 센서집합체일 수 있으며, 공정설비에 기 설치된 센서를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 압력센서의 경우 설비의 HMI과 연동되어 HMI로부터 압력을 감지하여 이상여부를 판단하도록 할 수도 있으며, 센서노드는 각 설비의 부품별로 홀 센서를 구비할 수도 있으며, 부착된 홀 센서와 온도센서 등을 통해 부품별로 이상신호를 감지할 수 있고, 이러한 이상신호는 설계 도면과 함께 출력수단에 표시되어 정확한 위치를 파악할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 카운터 센서 등을 통해 각 설비별 작업속도, 작업량 등을 비교하여 작업지연이 발생하지 않도록 작업속도와 작업량을 조절함으로써 제품의 품질과 양에 있어 최적의 제품을 생산해 내도록 할 수도 있다.
아울러, 센서노드의 센싱 신호가 유해성 기준치 초과에 대한 반복적 센싱 신호일 시에는 상기 서버는 그 센싱 신호를 감독자 단말로 알림과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한할 수도 있다.
이러한, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템을 모니터링 하는 방법은 상술한 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산 설비관리 시스템을 기반으로 하는 모니터링 방법으로서, 그 구조와 동작은 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산 설비관리 시스템에서 상세히 설명하였으므로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리시스템은 실시간으로 기계 설비 상태를 모니터링 할 수 있으며, 각 공정에서 생산되는 생산량 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리시스템은 종래 생산 공정 설비에 적용이 가능한 장점이 있다.
그리고, 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리시스템은 실시간으로 작업지시 및 작업수행 결과를 확인할 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 서버
200 : 사용자 단말
300 : 공정설비
400 : 센서노드
500 : 센서 게이트웨이 장치
510 : 센서인터페이스부
520 : 통신부
530 : 제어부
540 : 디스플레이부
550 : 사용자인터페이스부
200 : 사용자 단말
300 : 공정설비
400 : 센서노드
500 : 센서 게이트웨이 장치
510 : 센서인터페이스부
520 : 통신부
530 : 제어부
540 : 디스플레이부
550 : 사용자인터페이스부
Claims (10)
- 공정설비를 관리하는 생산설비 관리 시스템에 있어서,
상기 공정설비에 설치되는 온도센서, 카운터 센서 및 압력센서를 구비한 센서노드;
상기 센서노드로부터 수신되는 센싱신호와, 상기 공정설비에 구비된 전력선 통신(PLC)의 통신신호를 수신하여 표시하거나 전송하는 센서 게이트웨이 장치; 및
상기 센싱신호를 수신하여 상기 공정설비의 상태 및 생산량을 통계적으로 분석하여 사용자 단말로 전송하는 서버를 포함하며,
상기 사용자 단말 또는 센서 게이트웨이 장치를 통해 각 센서 상태에 대한 모니터링이 가능하되,
상기 센서노드는,
상기 공정설비의 부품에 대향되도록 설치되는 홀 센서를 더 포함하고, 상기 온도센서는 하나의 설비 내에서 구역별로 설치되며,
상기 모니터링 시에 상기 홀 센서와 상기 구역별로 설치된 온도센서는, 상기 사용자 단말 또는 센서 게이트웨이에 공정설비의 도면과 함께 표기되고,
제품의 유해성을 관리하는 관리 감독 기관에서 사용하는 단말로서, 상기 서버와 연동되어, 상기 공정설비에서 제조되는 제품의 유해성 기준치 초과 여부를 모니터링 하는 감독자 단말을 더 포함하며,
상기 공정설비 중, 제품의 유해 기준치를 판별하는 공정설비는 일정 주기 안에 유해 기준치를 초과하는 제품을 반복적으로 감지할 시 상기 감독자 단말로 알림과 함께 제품을 제조하는 공정설비의 작동을 제한하고,
상기 센서 게이트웨이 장치는,
상기 센서노드로부터 입력되는 센싱신호들을 수신하는 센서인터페이스부;
상기 서버에 상기 센싱신호를 전송하는 통신부;
상기 센서노드에서 수신된 정보를 표시하는 디스플레이부;
상기 디스플레이부 상에 형성되어 사용자가 조작하도록 설치된 사용자인터페이스부; 및
상기 센싱신호를 수신하여, 상기 센서에 부여된 번호정보, 상기 센서의 상태정보, 상기 센서에서 측정한 측정정보를 변환하고, 변환된 신호들을 상기 통신부 및 상기 디스플레이부에 제공하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
복수의 공정설비를 순차적으로 이용하여 가공된 제품을 생산할 경우에,
상기 카운터 센서를 통해 각 설비별 작업속도와 작업량을 비교하여 작업지연이 발생하지 않도록 설비별로 작업속도와 작업량을 조절하되,
상기 작업속도와 작업량의 측정은 하나의 카운터센서에 감지된 시간부터 그 카운터센서에 다시 감지되는 시간까지 계산되는 소요시간을 측정하여 계산하는 것을 특징으로 하는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 압력센서는,
상기 공정설비 내에 설치되거나, 상기 공정설비의 압축 작업을 수행하는 압축 실린더 또는 유압장치측에 설치되어, 상기 공정설비의 작업 시 압력 또는 투입되는 압력을 측정하고,
상기 공정설비에 장착된 HMI에 구비되어, HMI의 압력감지와 공정설비의 작동여부를 판단하여 공정설비의 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 서버는,
전송 받는 데이터가 일정량 이상 축적되면, 백업 및 압축을 수행 후 암호화하여 공간확보 및 처리 속도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
복수의 공정설비가 동일품목을 생산하도록 형성되는 개별 설비일 경우에,
각 설비의 노후화, 사용량 또는 작업속도의 상태에 따라 효율성을 판단하고, 판단된 효율성에 따라 설비별로 작업속도와 작업량을 달리 조율하여 작업효율성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 사용자 단말을 통한 모니터링 시에 생산직 단말과 사무직 단말은 공유되는 접속코드로 접속되며,
상기 생산직 단말과 사무직 단말은,
상기 각 단말에 설치되는 응용프로그램 내에서 데이터베이스의 기록을 조회, 수정, 삭제하거나 지시사항 작성, 보고서 작성을 함께 수행하며, 촬영하는 영상을 실시간으로 공유하고, 실시간 대화를 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 게이트웨이 장치를 이용한 생산설비 관리 시스템. - 삭제
- 삭제
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |