KR102162427B1 - 공작설비 이상 감지 모니터링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작설비 이상 감지 모니터링 방법에 관한 것으로, 공작설비의 다수 유닛을 통해 제품을 제조하기 위한 조건과 시간 정보를 수집하는 단계; 상기 수집한 조건과 시간을 PPID(Process Program Identification)를 통해 클러스터링하여 프로그래밍하는 단계; 상기 공작설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 시간 간격 발생 시 공작설비 이상으로 판단하는 단계; 및 상기 공작설비 이상과 이상 유닛을 휴대단말기로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작설비 이상 감지 모니터링 방법{Method for monitering abnormality judgment of machine tool}

본 발명은 공작설비 이상 감지 모니터링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작설비 제조 조건과 시간을 클러스터링하여 공작설비의 예보 및 보전에 활용할 수 있는 공작설비 이상 감지 모니터링 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작설비의 부품 품질보증은 사용시간, 동작회수로 제시되는데 내구성 저하에 의한 에너지 비정상 소비 패턴을 감지하기 위해서는 핵심 부품에 연동되는 부품들의 사용주기, 물리적 진행 조건 또한 모니터링 되어야 한다.

이러한, 공작설비는 데이터를 디지털화 하여 빅데이터로 수집하는데 한계가 있으며, 핵심 제어보드인 PLC는 프로토콜이 오픈되어 있지 않고 제조사나 PLC 엔지니어에 따라 다양한 프로토콜을 사용하고 있어 접근이 매우 어려운 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 공작설비에 센서를 추가하여 해결하는 방법이 있으나 비용의 상승, 공간적 구조적 제약, 고장시 책임의 소재 등의 문제로 장착이 불가능한 문제점이 있었다.

KR 공개특허공보 제10-2017-0104705호(설비 고장 진단 장치 및 방법, 2017.09.18.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공작설비의 PLC에 직접 접근하지 않고도 설비의 공정에 따른 시계열 동작을 AI분석을 통해 공정별 제조 조건과 시간 정보를 클러스터링하여 설비의 예보 및 보전에 활용할 수 있는 공작설비 이상 감지 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작설비 이상 감지 모니터링 방법은 공작설비의 다수 유닛을 통해 제품을 제조하기 위한 조건과 시간 정보를 수집하는 단계; 상기 수집한 조건과 시간을 PPID(Process Program Identification)를 통해 클러스터링하여 프로그래밍하는 단계; 상기 공작설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 시간 간격 발생 시 공작설비 이상으로 판단하는 단계; 및 상기 공작설비 이상과 이상 유닛을 휴대단말기로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제품을 제조하기 위한 조건은 공장설비에 설치된 다수 유닛을 센서들을 통해 공장설비 진행상태를 표시되는 표시장치의 정보인 것을 특징으로 한다.

상기 이상 유닛은 공작설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 다수의 유닛값중 차이가 발생하는 해당 유닛값으로 찾는 것을 특징으로 한다.

상기 휴대단말기는 공작설비가 정상시 녹색 화면으로 표시하며, 공작설비 이상시 황색 화면과 공작설비 고장시 적색 화면으로 깜빡거리면서 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명의 공작설비 이상 감지 모니터링 방법에 따르면 공정별 제조 조건과 시간 정보를 클러스터링하여 공작설비의 이상유무, 잔여수명, 에너지 소비, 생산예측 등을 파악하여 설비의 예보 및 보전에 활용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공작설비 이상 감지 모니터링 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공작설비 이상 감지 모니터링 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그러면, 본 발명에 따른 공작설비 이상 감지 모니터링 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공작설비 이상 감지 모니터링 시스템의 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공작설비 이상 감지 모니터링 시스템은 다수의 센서부(100) 데이터는 서버(200)의 입력부(210)를 통해 데이터 저장 수단인 저장부(220)에 저장될 수 있다. 입력된 센서부(100) 데이터는 적어도 하나의 프로세서(230)를 통해 일련의 진단 및 예측 과정에 관한 명령어 집합으로 구성된 소프트웨어의 제어에 따라 처리될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 공작설비 이상 감지 모니터링 방법의 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 공작설비 모니터링 이상 감지 방법은 먼저, 공장설비의 진행상태가 표시되는 표시장치의 센서부들(100) 데이터와 제조 시간을 서버(200)를 통해 수집한다(S100).

예를 들면, 공작설비에서 제품을 제조하기 위한 조건인 온도, 압력, 가스 등의 3가지 항목(이하, 유닛이라 함)의 온도값, 압력값, 유량값과 이들 유닛을 통한 제품 제조 시간을 정의(프로그래밍)한다. 이렇게 정의된 값들은 하나의 조합이 되며 이를 하나의 PPID(Process Program Identification)라고 한다.

즉, 상기 PPID에는 제품 제조를 위한 각 유닛값과 각 유닛을 통한 제조 시간이 클러스터링되어 프로그래밍된다(S200).

만약 공작설비에서 다른 제품을 제조하기 위해 기존의 조합에서 일부 유닛 값이 약간 변경될 경우 이는 새로운 조합이 되며 또 다른 PPID가 된다.

여기서, PPID에는 제품 제조 시 온도센서, 압력센서, 유량센서를 통해 표시장치인 디지털 세그먼트 또는 CT 계량기에 표시하는 온도값, 압력값, 유량값과 제조 시간 정보를 클러스트링하여 프로그래밍된다.

예를 들면, A라는 설비에서 X, Y, Z라는 3가지의 제품을 제조하려고 할 때 PPID도 3개가 필요하다. 이를 PPID-X, PPID-Y, PPID-Z로 정의하며 각각의 PPID에는 3가지의 유닛이 있을 경우, 먼저 X제품을 제조하기 위해 PPID-X가 실행된다. 이때 외부에서는 해당 설비A가 어떤 PPID를 실행하는지 모르며 3가지 유닛의 값만 알 수 있다. 외부에서는 3가지의 유닛을 통해 설비A가 어떤 PPID를 실행시키고 있는지 추론해야 한다. 하지만 처음에는 아무런 사전 정보도 없으며 데이터도 없기 때문에 데이터를 수집해야 한다. 처음에는 PPID-X, PPID-Y, PPID-Z를 무작위로 실행시키며 데이터를 수집한다. 데이터가 충분히 쌓이면 해당 데이터를 클러스터링(군집화)한다. 클러스터링이 정상적으로 수행되었으면, PPID가 실행되면 해당 PPID가 어떤 PPID인지 분류(인식)할 수 있다.

이어서, 공작설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 시간 간격(Interval time)이 발생 시 서버(200)의 프로세서(230)에서 공작설비 이상으로 판단하여(S300) 관리자 휴대단말기(300)로 전달한다(S400).

또한, 공작설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 다수의 유닛값중 차이가 발생하는 유닛값을 통해 해당 유닛을 이상으로 판단하여 관리자 휴대단말기로 전달한다(S400). 이로써, 공작설비의 노화 정도, 고장 여부 등을 판단할 수 있어 공작설비의 예보 및 보전에 활용할 수 있다.

한편, 각종 유닛을 포함한 다수개의 공작설비로 제품을 제조할 경우, 각각의 공작설비를 조합한 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID와 각각의 공작설비 작동으로 수행된 PPID를 비교하여 제조 시간 간격(Interval time)이 발생하면 서버(200)의 프로세서(230)를 통해 이상 공작설비 위치 및 이상 공작설비의 유닛을 관리자 휴대단말기(300)로 전달할 수 있다.

여기서, 다수개의 공작설비 중 각 공작설비의 유닛을 센싱하는 센서부가 설치되지 않은 경우나 센서부가 고장 시에도 공작설비의 이상 유무를 PPID를 통해 판단할 수 있다.

또한, PPID가 실행되는 도중에도 인식이 가능하다. 예를 들면, 100분 동안 실행되는 PPID가 있을 때 약 5분정도만 실행되어도 해당 PPID를 인식할 수 있으며 인식이 정상적으로 되면 나머지 95분의 PPID값이 어떻게 나올지도 예측이 가능하다. 이때 실제 PPID의 값이 예측된 값과 다를 경우 이를 이상 패턴으로 보고 설비에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 이때, PPID 값 예측은 GAN알고리즘 통해 수행된다.

상기 휴대단말기(300)는 공작설비가 정상시 녹색 화면으로 표시하며, 공작설비 이상시 황색 화면과 공작설비 고장시 적색 화면으로 각각 깜빡거리면서 표시한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 센서부 200: 서버
210: 입력부 220: 저장부
230: 프로세서 300: 휴대단말기

Claims (4)

1. 다수의 유닛을 구비한 공장설비의 진행상태가 표시되는 표시장치의 센서부들 데이터인 온도값, 압력값, 가스값 등의 제품 제조 조건과 제조 시간 정보를 서버를 통해 수집하는 단계;
   제품 제조를 위한 각 유닛값과 각 유닛을 통한 제조 조건과 제조 시간을 PPID(Process Program Identification)를 통해 클러스터링하여 프로그래밍하는 단계;
   상기 공장설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 시간 간격 발생 시 공작설비 이상을 서버에서 판단하는 단계; 및
   상기 서버를 통해 공작설비 이상과 이상 유닛 위치를 휴대단말기로 전송하는 단계;를 포함하되,
   상기 제품을 제조하기 위한 조건은 공장설비에 설치된 다수 유닛을 센서들을 통해 공장설비 진행상태를 표시되는 표시장치의 정보이며,
   상기 PPID에는 제품 제조 시 온도센서, 압력센서, 유량센서를 통해 표시장치인 디지털 세그먼트 또는 CT 계량기에 표시하는 온도값, 압력값, 유량값과 제조 시간 정보를 클러스트링하여 프로그래밍되며,
   상기 휴대단말기는 공작설비가 정상시 녹색 화면으로 표시하며, 공작설비 이상시 황색 화면과 공작설비 고장시 적색 화면으로 깜빡거리면서 표시하며,
   상기 이상 유닛은 공작설비 작동으로 수행된 PPID와 클러스터링 기반으로 프로그래밍된 PPID를 비교하여 다수의 유닛값중 차이가 발생하는 해당 유닛값으로 찾으며,
   다수의 공작설비 중 각 공작설비의 유닛을 센싱하는 센서부가 설치되지 않은 경우나 센서부가 고장 시에도 공작설비의 이상 유무를 PPID를 통해 판단하는 것을 특징으로 하는 공작설비 모니터링 이상 감지 방법.
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