KR102506224B1 - 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템 - Google Patents

스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템 Download PDF

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Abstract

실시예는 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 시스템은 사물인터넷 기반의 제조데이터를 수집하는 디바이스로부터 제조데이터를 서버에 저장하고, 현장의 근로자가 저장된 제조데이터를 활용하는 서비스 프로그램을 제작, 등록, 공유, 이용하는 기능을 제공하는 시스템으로 된 것을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한다.

Description

스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템{System for service to lead by worker employing smart factory}
본 명세서에 개시된 내용은 제조현장에서 발생되는 다양한 제조데이터를 수집하여 분석해서 이러한 분석 결과를 기반으로 생산성을 높이고 여러 공장 자동화 시스템에서 효율성 등을 높일 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
최근 4차 산업혁명에 대한 관심이 높아지면서 제조영역에 대한 적용 시스템도 ‘스마트 매뉴팩처링’, ‘스마트팩토리’ 등 수많은 시스템과 적용 대상의 종류와 의미들도 다양하다. 제조업의 스마트화는 아직 구체화된 실체가 부족한 상황에서 스마트팩토리에 대한 정보와 구축에 대한 가이드가 정확하지 않다. 또한 스마트팩토리 구축은 회사의 도입 목적과 규모에 적합하게 수행되어야 하지만 기존 사례들은 독일 등 선진 제조국을 중심의 해외사례를 그대로 적용하여 여러 문제가 발생한다. 국내 기업들의 스마트팩토리에 대한 이해가 아직은 부족하며, 초기 구축비용에 대한 부담 등으로 정부의 2022년까지 스마트공장 3만개 구축으로 제조혁신을 이끈다는 목표는 비현실적으로 현장에 다가오고 있다.
또한, 중소 제조기업들은 생산공정에서 사용되는 다양한 제조데이터들이 생산품의 품질과 매우 밀접한 연관성이 있다는 것을 인지하면서도 제조데이터의 통합관리의 어려움과 생산 근로자들의 여러 불편한 문제로 많은 기업들이 오늘의 변화를 꺼리고 있다. 반면, 4차 산업을 적극적으로 받아들이는 글로벌 기업들은 산업데이터 플랫폼을 구축하고 기업들이 서로 선호하는 데이터 구조와 공통의 거버넌스 규칙 하에서 데이터의 연결 및 교환을 가능하게 하는 가상환경을 구축하여 새로운 데이터 주도 서비스 및 혁신적 비즈니스 프로세스를 창출하는 새로운 생태계를 주도하고 있다. 그 외 많은 기업들이 이미 제조현장에서 발생되는 다양한 제조데이터를 수집, 저장하고, 분석된 데이터를 기반으로 생산성을 높이고 여러 공장 자동화 시스템에서 효율성을 높이기 위해 노력중이다.
이에 본 명세서에서는 생산 현장에서 발생되는 제조데이터를 사물인터넷 플랫폼에 실시간으로 저장하고, 저장된 제조데이터를 생산현장에서 직접 제조서비스를 기획, 디자인하여 근로현장에서 필요로 하는 서비스를 그때그때 간편하게 제작하여 사용하고 이를 작업자들과 공유할 수 있는 시스템을 구현하고자 한다.
이러한 배경의 선행기술문헌은 아래와 같다.
(특허문헌 1) KR102102591 B1
(특허문헌 2) KR101929742 B1
참고적으로, 특허문헌 1의 기술은 에러 프로세스에 기초한 검증 프로세스에 따라 생산 프로세스를 모니터링하는 스마트 팩토리를 구현하기 위한 동작 방법에 관한 것이다.
그리고, 특허문헌 2의 기술은 유무선 통신으로 전송된 각 공정에 따른 작업시간의 신뢰도를 파악하여 공정에 적합한 통신방식을 확인할 수 있으므로, 최적의 시스템을 설계할 수 있는 스마트 팩토리 시스템에 관한 정도이다.
개시된 내용은, 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현할 수 있도록 하는 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템은,
사물인터넷 기반의 제조데이터를 수집하는 디바이스로부터 제조데이터를 서버에 저장하고, 현장의 근로자가 저장된 제조데이터를 활용하는 서비스 프로그램을 제작, 등록, 공유, 이용하는 기능을 제공하는 시스템으로 된 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 제조현장의 생산설비와 관련된 각 디바이스와 연결되어 각각의 제조데이터를 수집하는 적어도 하나 이상의 수집장치와, 상기 수집장치에 의해 수집된 제조데이터를 미리 등록된 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터의 제어신호에 따라 해당 외부 제어기기의 동작을 직접 제어하는 메인 PLC 컨트롤러를 구비한 중앙 제어반과;
상기 메인 PLC 컨트롤러로부터 제조현장의 제조데이터를 직접적으로 제공받아 식별해서, 상기 제조현장의 제조데이터에 의해 미리 등록된 모바일 앱 기반의 현장 근로자 맞춤형 용용서비스를 각각의 상이한 현장별로 구동하는 사용자 단말기; 를 포함하고 있다.
그리고, 이에 더하여 상기 메인 PLC 컨트롤러는
시스템 자체의 전원 모듈;
다른 제어유닛과의 통신을 위한 시리얼 통신 모듈;
상기 수집장치에 의한 아날로그 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 A/I 모듈;
각 아날로그 정보를 해당 기기에 통합적으로 출력하는 A/O 모듈;
상기 수집장치에 의한 디지털 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 D/I 모듈;
상기 사용자 단말기로부터의 제어신호를 포함한 디지털 정보를 해당 외부 제어기기에 통합적으로 출력하는 D/O 모듈;
상기 A/I 모듈에 의한 아날로그 수집결과 정보를 디지털 정보로서 통합적으로 변환하는 A/D 모듈;
상기 D/I 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 아날로그 정보로서 통합적으로 변환하는 D/A 모듈;
상기 D/I 모듈과 상기 A/D 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 상기 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 해당 사용자 단말기로부터의 제어신호를 수신하는 IOT 모듈; 및
상기 각 모듈을 제어하는 CPU 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예들에 의하면, 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한다.
그리고, 이 개발도구를 통하여 제조 기업들은 현재 사용중인 노후화된 생산설비로부터 스마트팩토리 네트워크를 구성하고, 구성된 네트워크로부터 수집되는 제조데이터를 근로자가 쉽게 확인, 제어할 수 있도록 해당 서비스를 직접 개발할 수 있다.
더 나아가서, 이를 통해 근로자가 직접 공장에서 필요한 서비스를 개발하는 새로운 서비스 개발 방법을 제안한 점에 의의를 두고 향후 다양한 스마트팩토리 서비스에 활용될 수 있을 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면
도 2는 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템을 전체적으로 도시한 도면
도 3은 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템의 구성을 도시한 블록도
도 4는 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트
도 5 내지 도 7은 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템에 적용된 디바이스 관리 동작을 설명하기 위한 사용자 단말기의 앱 화면을 보여주는 도면
도 1은 일실시예에 따른 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예의 시스템은 중앙 제어반이 제조현장의 생산설비와 관련된 각 디바이스로부터 제조데이터를 수집하고, 사용자 단말기에서 이러한 제조데이터를 직접적으로 사용하여 현장 근로자가 필요한 응용서비스를 구현하는 것이다.
요약하면, 일실시예에 따른 시스템은 제조현장의 생산설비 기계들과 연결된 제조데이터 수집장치들을 그룹화하고 각 디바이스들로부터 수집되는 제조데이터를 활용할 수 있는 기능이 제공된다.
보다 구체적으로는, 상기 시스템은 사물인터넷 기반의 제조데이터를 수집하는 디바이스로부터 제조데이터를 서버에 저장하고, 현장의 근로자가 저장된 제조데이터를 활용하는 서비스 프로그램을 제작, 등록, 공유, 이용하는 기능을 제공하는 시스템으로, 센서연결장치, 사용자 인터페이스 등을 이용하여 응용플랫폼에서 공통플랫폼에 저장된 데이터를 이용하는 서비스를 수행한다.
상세하게, 상기 시스템에서 응용플랫폼은 IoT 센서 데이터를 수집하는 공통플랫폼에 리소스를 등록하거나 등록된 리소스에 대한 사용자 처리 요청을 수행한다. 이때 공통플랫폼은 oneM2M 표준을 기반으로 개발된 모비우스 플랫폼을 사용하였으며, 표준에 따라 사물인터넷 통신, IoT 리소스 처리 및 관리 기능을 구현한다.
그리고, 이때 공통플랫폼 예를 들어, 모비우스 기반의 공통플랫폼은 시스템 내부 데이터 저장 역할을 수행하며, 이미지 뷰어 및 동영상 스트리밍과 같은 파일 기반 사용자 서비스 등의 기능을 확장한다.
한편, 추가적으로 이러한 경우에 서비스 형태는 근로자가 소유한 모바일 앱 형태로 모바일 폰과 컴퓨터에 동일하게 표현될 수 있도록 한다.
이때, 상기 시스템은 사용자 단말기에서 애플리케이션 관리 기능을 통하여 저장된 제조데이터를 이용한 서비스를 제작하기 위하여 시각화를 위한 컴포넌트들을 이용하고, 현장 근로자가 직접 컴포넌트를 수정, 제작하여 적용한다. 예를 들어, 이렇게 제작된 서비스들은 통합관제 화면의 대시보드로 구성하여 공장 내 전체 제조데이터 수집현항과 생산설비의 다양한 정보들을 관리한다.
따라서, 이를 통해 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한다.
그리고, 이 개발도구를 통하여 제조 기업들은 현재 사용중인 노후화된 생산설비로부터 스마트팩토리 네트워크를 구성하고, 구성된 네트워크로부터 수집되는 제조데이터를 근로자가 쉽게 확인, 제어할 수 있도록 해당 서비스를 직접 개발할 수 있다.
도 2는 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템을 전체적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템은 예를 들어, 하나의 회사 내의 상이한 제조현장별로 설치된 다수의 중앙 제어반(100-1, 100-2, 100-3, ... , 100-n)과, 자가망을 통해 각 중앙 제어반(100-1, 100-2, 100-3 , ... , 100-n)과 연결된 사용자 단말기(200)를 포함한다.
상기 중앙 제어반(100-1, 100-2, 100-n-1, ... , 100-n)은 하나의 회사 내의 상이한 제조현장별로 각기 설치된 것으로, 일실시예에 따른 메인 PLC 컨트롤러 형태를 기반으로 제조데이터를 사용자 단말기에 제공한다. 그리고, 상기 중앙 제어반(100-1, 100-2, 100-n-1, ... , 100-n)은 이러한 제조데이터에 따른 사용자 단말기로부터의 제어신호에 의해 상이하게 각 제조현장의 생산설비와 관련된 디바이스들을 제어함으로써, 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스를 제공한다. 이러한 경우, 상기 자가망은 예를 들어 TCP/IP망, LTE망, 무선 통신망 등을 포함한다.
상기 사용자 단말기(200)는 상기 중앙 제어반(100-1, 100-2, 100-n-1, ... , 100-n)으로부터 제조데이터를 제공받아 각 제조현장의 생산설비와 관련된 디바이스들의 동작을 전체적으로 제어 관리한다. 그리고, 이러한 경우 상기 사용자 단말기(200)를 예를 들어, 디비아스 관리 기능에서 제조현장의 기계들과 연결된 제조데이터 수집장치들을 그룹화하고 디바이스들로부터 수집되는 제조데이터를 활용할 수 있는 기능이 제공된다. 또한, 애플리케이션 관리 기능을 통하여 저장된 제조데이터를 이용한 서비스를 제작하기 위하여 시각화를 위한 컴포넌트들을 이용할 수 있고, 현장 근로자가 직접 컴포넌트를 수정, 제작하여 적용할 수 있다. 이렇게 제작된 서비스들은 통합관제 화면의 대시보드로 구성하여 공장 내 전체 제조데이터 수집현항과 생산설비의 다양한 정보들을 관리한다. 부가적으로 상기 사용자 단말기(200)는 이러한 정보 등과 관련하여 외부연계기관을 미리 등록해서 연동하는데, 이때 외부연계기관은 환경관리공공기관 정보처리장치, 고장수리처 정보처리장치 등이다.
도 3은 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템은 상기 중앙 제어반(100)이 제조현장의 생산설비 기계들과 연결되어 제조데이터를 수집하는 수집장치(110)와, 상기 수집된 제조데이터를 사용자 단말기와의 통신에 의해 제공하여 제어와 관리 동작을 구현하는 메인 PLC 컨트롤러(120)를 포함한다.
그리고, 도 1의 시스템은 사용자 단말기(즉, 근로자 단말기)(200)가 상기 제조현장의 제조데이터에 의해 미리 등록된 모바일 앱 기반의 현장 근로자 맞춤형 용용서비스를 각각의 상이한 현장별로 구동하는 것이다.
상기 수집장치(110)는 제조현장의 생산설비와 관련된 각 디바이스와 연결되어 각각의 제조데이터를 수집하여 상기 메인 PLC 컨트롤러(120)에 일괄 전달하는 것이다.
상기 메인 PLC 컨트롤러(120)는 상기 수집장치(110)에 의해 수집된 제조데이터를 미리 등록된 사용자 단말기(200)에 자체적으로 제공하고, 상기 사용자 단말기(200)로부터의 제어신호에 따라 해당 외부 제어기기의 동작을 직접 제어하는 것이다.
상기 사용자 단말기(200)는 상기 메인 PLC 컨트롤러(120)로부터 제조현장의 제조데이터를 직접적으로 제공받아 식별해서, 상기 제조현장의 제조데이터에 의해 미리 등록된 모바일 앱 기반의 현장 근로자 맞춤형 용용서비스(또는, 응용서비스 도구)를 각각의 상이한 현장별로 구동한다.
이러한 경우, 상기 메인 PLC 컨트롤러(120)는 IoT형 PLC형태를 기반으로 제조데이터를 근로자 단말기에 자체적으로 제공하면서 직접 외부의 제어기기(예: 엔진 등의 구동전원을 단속하는 릴레이모듈)도 제어함으로써, 시스템상의 편의와 간소화 등을 제공한다.
이를 위해 상기 메인 PLC 컨트롤러(120)는 아래의 구성을 가진다.
시스템 자체의 전원 모듈;
다른 제어유닛과의 통신을 위한 시리얼 통신 모듈;
상기 수집장치에 의한 아날로그 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 A/I 모듈;
각 아날로그 정보를 해당 기기에 통합적으로 출력하는 A/O 모듈;
상기 수집장치에 의한 디지털 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 D/I 모듈;
상기 사용자 단말기로부터의 제어신호를 포함한 디지털 정보를 해당 외부 제어기기에 통합적으로 출력하는 D/O 모듈;
상기 A/I 모듈에 의한 아날로그 수집결과 정보를 디지털 정보로서 통합적으로 변환하는 A/D 모듈;
상기 D/I 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 아날로그 정보로서 통합적으로 변환하는 D/A 모듈;
상기 D/I 모듈과 상기 A/D 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 상기 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 해당 사용자 단말기로부터의 제어신호를 수신하는 IOT 모듈; 및
상기 각 모듈을 제어하는 CPU 모듈;
부가적으로, 전술한 일실시예에 따른 PLC 컨트롤러 형태와 관련하여 부연설명을 하면 다양한 환경에서 사용되는 기존의 PLC 시스템에 대해서는 여러 기능을 가진 모듈이 필요하다.
그래서, 이에 따라 PLC 제조 업체는 사용자의 요구사항을 만족하는 다양한 모듈을 제공한다. 예를 들어, 디지털 입출력 모듈, 아날로그 입출력모듈, 통신 모듈 등 여러 기능을 가진 모듈이 PLC 시스템에 사용된다.
따라서, 이러한 다양한 모듈을 통해서 사용자가 원하는 시스템이 구축되는 것이다.
예를 들어, 특허문헌 KR101778333 B1의 기술은 이러한 기술로서 등록받은 발명이며, 구체적으로는 PLC의 출력모듈의 동작상 결함 여부를 진단하기 위한 진단모듈을 구비하는 PLC 시스템에 관한 것이다.
일실시예에 따른 전술한 IOT 모듈은 이러한 점들을 이용해서, 그 IOT 모듈로부터 IoT 기능을 제공하는 PLC를 제공하고, 이를 통해 더 나아가 관리자에 의해 쉽게 감시와 제어 등이 이루어지도록 한 것이다.
따라서, 이를 통해 일실시예에 따른 메인 PLC 컨트롤러(120)는 상기 IOT 모듈을 통해 자체적으로 (무선)인터넷연결부가 구비되어, 실시간으로 감지되는 제조데이터를 미리 등록된 근로자 단말기에 자체적으로 송출할 수 있는 기능을 수행한다.
한편, 이에 더하여 실시예에 따라 상기 IOT 모듈에 대한 추가적인 구성을 아래에서 설명한다.
먼저, 상기 IOT 모듈은 상기 CPU 모듈의 제어에 의해 상기 수집장치에 의한 상기 각 생산설비와 관련된 디바이스의 작동상태값이 미리 설정된 임계작동상태값에 해당하는 경우, 상기 사용자 단말기에 자체적으로 알람한다.
다른 한편으로, 상기 IOT 모듈은 상기 CPU 모듈의 제어에 의한 TTS엔진을 자체적으로 구비하여 상기 수집장치에 의한 상기 각 생산설비와 관련된 디바이스의 작동상태값이 미리 설정된 임계작동상태값에 해당하는 경우 음성 알람을 한다.
이때, 상기 음성정보 즉, 음성멘트는 예를 들어, IOT 모듈 자체에 구비된 플래시 음성메모리에 등록함으로써 이루어진다.
또한, 이에 더하여 상기 IOT 모듈은 상기 CPU 모듈의 제어에 의해 근로자 주도 서비스와 관련된 외부 음성을 자체적으로 입력받아 노이즈 캔슬링을 수행하고 오디오 출력을 한다.
구체적으로는, 관리자 음성 등의 외부 오디오 입력을 받아 노이즈 캔슬링을 수행하고 IOT 모듈 자체에 구비된 오디오 앰프를 통해 오디오 출력을 한다.
부가적으로, 예를 들어 상기 사용자 단말기에는 근로자가 특정 제조현장의 위치에 도달한 경우, 각각의 위치 및 상태 정보를 전달받아 제조상태를 모니터링할 수 있는 전용 애플리케이션이 설치된다.
따라서, 근로자는 상기 사용자 단말기를 이용하여 자신이 모니터
링한 일자, 디바이스 상태 등을 입력하고 체크하며, 조정이 필요한
디바이스 등을 확인하여 사용자 단말기를 작동, 조작함으로써, 상태를 설정하거나 변경하여 개별적으로 조정할 수 있도록 한다.
도 4는 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트이다(도 1 참조).
도 4에 도시된 바와 같이, 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템은 먼저 중앙 제어반이 수집장치를 통해 제조현장의 생산설비와 관련된 각 디바이스와 연결되어 각각의 제조데이터를 수집한다(S401).
그리고 나서, 이러한 시스템은 중앙 제어반이 메인 PLC 컨트롤러를 통해 상기 수집장치에 의해 수집된 제조데이터를 통합적으로 입력받아 A/D 변환 등을 해서(S402), 미리 등록된 사용자 단말기에 자체적으로 제공한다(S403).
그러면, 사용자 단말기는 상기 메인 PLC 컨트롤러로부터 제조현장의 제조데이터를 직접적으로 제공받아 식별해서, 상기 제조현장의 제조데이터에 의해 미리 등록된 모바일 앱 기반의 현장 근로자 맞춤형 용용서비스를 각각의 상이한 현장별로 구동한다(S404). 또는, 이에 따라 상기 사용자 단말기는 제조데이터에 따라 해당 외부 기기를 제어하기 위한 제어신호를 상기 메인 PLC 컨트롤러로 전송한다(S405~S406).
그리고, 상기 시스템은 중앙 제어반이 상기 메인 PLC 컨트롤러에 의해 상기 사용자 단말기로부터의 제어신호에 따라 해당 외부 제어기기의 동작을 직접 제어한다(S406).
따라서, 이를 통해 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한다.
그리고, 이 개발도구를 통하여 제조 기업들은 현재 사용중인 노후화된 생산설비로부터 스마트팩토리 네트워크를 구성하고, 구성된 네트워크로부터 수집되는 제조데이터를 근로자가 쉽게 확인, 제어할 수 있도록 해당 서비스를 직접 개발할 수 있다.
이상과 같이, 일실시예는 아래의 구성을 가진다.
즉, 제조현장의 생산설비와 관련된 각 디바이스와 연결되어 각각의 제조데이터를 수집하는 적어도 하나 이상의 수집장치와, 상기 수집장치에 의해 수집된 제조데이터를 미리 등록된 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터의 제어신호에 따라 해당 외부 제어기기의 동작을 직접 제어하는 메인 PLC 컨트롤러를 구비한 중앙 제어반과;
상기 메인 PLC 컨트롤러로부터 제조현장의 제조데이터를 직접적으로 제공받아 식별해서, 상기 제조현장의 제조데이터에 의해 미리 등록된 모바일 앱 기반의 현장 근로자 맞춤형 용용서비스를 각각의 상이한 현장별로 구동하는 사용자 단말기; 를 포함하고 있다.
그리고, 이에 더하여 상기 메인 PLC 컨트롤러는
시스템 자체의 전원 모듈;
다른 제어유닛과의 통신을 위한 시리얼 통신 모듈;
상기 수집장치에 의한 아날로그 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 A/I 모듈;
각 아날로그 정보를 해당 기기에 통합적으로 출력하는 A/O 모듈;
상기 수집장치에 의한 디지털 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 D/I 모듈;
상기 사용자 단말기로부터의 제어신호를 포함한 디지털 정보를 해당 외부 제어기기에 통합적으로 출력하는 D/O 모듈;
상기 A/I 모듈에 의한 아날로그 수집결과 정보를 디지털 정보로서 통합적으로 변환하는 A/D 모듈;
상기 D/I 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 아날로그 정보로서 통합적으로 변환하는 D/A 모듈;
상기 D/I 모듈과 상기 A/D 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 상기 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 해당 사용자 단말기로부터의 제어신호를 수신하는 IOT 모듈; 및
상기 각 모듈을 제어하는 CPU 모듈; 을 포함한다.
따라서, 이를 통해 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한다.
그리고, 이 개발도구를 통하여 제조 기업들은 현재 사용중인 노후화된 생산설비로부터 스마트팩토리 네트워크를 구성하고, 구성된 네트워크로부터 수집되는 제조데이터를 근로자가 쉽게 확인, 제어할 수 있도록 해당 서비스를 직접 개발할 수 있다.
더 나아가서, 이를 통해 근로자가 직접 공장에서 필요한 서비스를 개발하는 새로운 서비스 개발 방법을 제안한 점에 의의를 두고 향후 다양한 스마트팩토리 서비스에 활용될 수 있을 것이다.
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도 5 내지 도 7은 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템에 적용된 디바이스 관리 동작을 설명하기 위한 사용자 단말기의 앱 화면을 보여주는 도면이다.
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구체적으로, 도 5는 이러한 시스템에 적용된 디바이스 등록 동작을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 6은 상기 시스템에 적용된 디바이스 모니터링 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 상기 시스템에 적용된 디바이스 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 도 1의 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템에 적용된 디바이스 관리 동작은 구현된 개발도구가 제조설비와 연결된 제조데이터 수집 장치로부터 측정된 센서 데이터를 실시간으로 전달, 저장, 등록하고, 등록된 제조데이터를 서비스 목적에 따라 센서를 그룹화하고 측정된 데이터를 여러 시각화 컴포넌트에 의해 다양하게 표현된다.
이러한 경우, 디바이스 등록은 관리자가 생산설비에 센서를 연결하고 제조데이터를 저장, 서비스에서 데이터를 사용할 수 있게 연결하는 기능이다. 등록된 디바이스는 현장 사용자에 의해 그룹화할 수 있고, 실시간으로 연결된 센서를 관리할 수 있다. 디바이스 상세 관리 화면에서 디바이스 이름 등 등록된 정보를 수정하고 삭제한다.
그래서, 도 6과 같이 디바이스 통합관리 화면을 통하여 수집된 센서들의 이력을 관리한다.
부가적으로, 실시예에 따른 구현된 개발도구는 애플리케이션 사용그룹을 설정하고, 제작될 서비스의 기본 정보들을 입력한 뒤 애플리케이션 개발 화면에서 구체적인 서비스 화면을 제작할 수 있다.
이에 따라 세부적인 애플리케이션 제작 화면의 기능은 아래와 같이 다섯가지로 분류된다.
■ 기본정보 입력 : 제작될 애플리케이션의 기본정보를 입력하는 화면으로, 애플리케이션 이름, 사용 그룹, 버전정보, 공유 범위, 세부설명 정보를 입력한다.
■ 디바이스 선택 : 관리자에 의해 등록되어 공통플랫폼과 연결되어 주기적으로 제조데이터를 전달하는 제조설비에 연결된 센서 디바이스를 조회하여 검색하고, 내가 사용할 디바이스를 확인하여 선택한다.
■ 센서 선택 : 위에서 선택된 디바이스에 연결된 센서가 여러개일 경우(예를들어, 메인 PLC에 센서가 다수 연결되어 제어될 때, 다수의 센서 목록) 내가 선택하여 사용하고자 하는 제조데이터를 수집하는 상세 센서를 선택한다.
■ 그래프 정보 입력 : 선택한 센서에서 주기적으로 수집되는 제조데이터를 시각화된 그래프로 나타내기 위한 정보를 입력한다.
■ 그래프 모양 선택 : 기본 제공 컴포넌트와 사용자 정의 컴포넌트로부터 해당 그래프를 표현하거나, 새로운 컴포넌트를 제작하여 적용할 수 있다.
부가적으로, 상기 시스템의 UI는 사용자 단말기 등에 표시되는 것으로, 각종 데이터를 데이터베이스화하여 이를 영상으로 표출시 각 데이터별로 문자 또는 그래프 형식의 데이터 트렌드가 함께 표출되도록 한다.
그리고, 이렇게 화면에 표시되는 내용은 각종 제조상태 등에 대한 데이터베이스가 되며, 이렇게 표출 될 시 글자의 문구, 문구 값의 단위, 문구의 화면 상 위치, 폰트, 색상 등으로 설정될 수 있다.
또한, 경고 시에, 표출 문구는 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리거나, 글자는 지정된 색으로 가만히 있고 화면 전체가 컬러 또는 흑백의 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리는 플리커링(flickering)의 경우 중 어느 하나로 표시된다.
이에 더하여, 각종 제조상태에 대한 데이터베이스를 그래프 형식의 데이터 트렌드로 표출 할 시 데이터의 문구, 단위, 색깔을 관리자가 설정한대로 표출할 수 있다.
또는 표출된 트렌드의 바를 원하는 시간에 이동하면 이동된 바가 위치한 트렌드의 시간의 값이 나타나고, 데이터의 확인 후 이동바 위에 위치한 데이터 값은 자동으로 사라진다.
그리고, 경고 시, 표출 문구는 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리거나, 글자는 지정된 색으로 가만히 있고 화면 전체가 컬러 또는 흑백의 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리는 플리커링의 경우 중 어느 하나로 표시되는 기능을 포함한다.
부가하여, 이러한 시스템의 전체적인 구성은 크게 전술한 근로자 주도 시스템과, 사용자 단말기를 포함하여 이루어진다.
상기 근로자 주도 시스템은 근로자가 해당되는 시스템 등에 도달하면 근로자가 휴대하고 있는 사용자 단말기와 무선통신한다. 그리고, 해당 시스템 등의 제조와 관련된 상태 정보를 상기 사용자 단말기의 전용 애플리케이션으로 전송한다. 따라서, 근로자가 소지하고 있는 사용자 단말기가 접근하면 상기 시스템 등이 이를 인식하도록 내부에 센서를 설치하는 것도 바람직할 것이다.
참고로, 상기 근로자 주도 시스템은 각 시스템별로 고유번호가 부여되며, 상기 고유번호는 시스템의 주소값으로 부여될 수 있다.
상기 근로자 주도 시스템은 무선통신망이 단절되는 음영지역의 상태에서도 내부의 데이터를 실시간으로 저장가능하므로 음영지역에서 벗어나 재접속 상태가 되면 무선센서 내부의 플래쉬메모리에 실시간으로 저장된 상태 데이터를 전송함으로서 제조와 관련된 상태에 대한 전체적인 면을 모니터링한다.
따라서, 사용자 단말기는 상기 시스템으로부터 데이터가 전송되면 해당 시스템의 고유번호(예컨대, 고유ID)를 통해 어느 시스템 등으로부터 전송된 데이터인지를 파악할 수 있고, 해당 시스템 별로 즉, 상이한 현장별로 데이터를 저장하게 된다
상기 사용자 단말기에는 근로자가 시스템 등의 위치에 도달하면, 각 시스템으로부터 위치 및 상태 정보를 전달받아 이에 따른 내부 상태를 모니터링할 수 있는 전용 애플리케이션이 설치되어 있는 것이다.
따라서, 근로자는 상기 사용자 단말기를 이용하여 자신이 모니터링한 일자, 제조와 관련된 생산설비 등의 상황 등을 입력하고 체크하며, 제조와 관련된 상태 조정이 필요한 시스템 등을 확인하여 사용자 단말기를 작동, 조작해서 해당 상태를 설정하거나 변경할 수 있도록 함으로써 개별적으로 조정한다.
100 : 중앙 제어반 200 : 사용자 단말기
110 : 수집장치 120 : 메인 PLC 컨트롤러

Claims (5)

  1. 제조현장의 생산설비와 관련된 각 디바이스와 연결되어 각각의 제조데이터를 수집하는 적어도 하나 이상의 수집장치와, 상기 수집장치에 의해 수집된 제조데이터를 미리 등록된 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터의 제어신호에 따라 해당 외부 제어기기의 동작을 직접 제어하는 메인 PLC 컨트롤러를 구비한 중앙 제어반과;
    상기 메인 PLC 컨트롤러로부터 제조현장의 제조데이터를 직접적으로 제공받아 식별해서, 상기 제조현장의 제조데이터에 의해 미리 등록된 모바일 앱 기반의 현장 근로자 맞춤형 용용서비스를 각각의 상이한 현장별로 구동하는 사용자 단말기; 를 포함하고 있으며,

    상기 중앙 제어반은,
    상기 제조데이터의 수집과 상기 사용자 단말기로의 제공 및, 해당 외부 제어기기의 직접 제어를 할 경우, 먼저 설정 디바이스 등록 기능을 통해서 관리자 또는 현장 사용자의 서비스 목적에 따라 제조현장의 생산설비에 대한 수집장치를 그룹화하여 연결하고,
    각각의 수집장치에서 제조현장의 생산설비에 대한 제조데이터를 측정 등록하여, 해당 현장 근로자 맞춤형 응용서비스에서 제조데이터를 사용할 수 있게 연결하고,

    상기 사용자 단말기는,
    1) 현장의 근로자가 상기 제조현장의 생산설비에 대한 제조데이터를 활용하여 현장 근로자 맞춤형 응용서비스를 구동하기 위하여, 우선 현장 근로자 맞춤형 응용서비스별로 각기 시각화를 위한 컴포넌트로 제조데이터 수집현황과 생산설비의 정보를 관리하여 센서연결장치와 사용자 인터페이스, IoT 리소스 등록과 처리, 등록 IoT 리소스에 대한 사용자 처리 요청 수행 및 관리에 의해 해당 애플리케이션을 설계 제작 등록하여, 관련 근로자와 공유 이용하고,
    상기 애플리케이션에 대한 제작은,
    a) 해당 현장 근로자 맞춤형 응용서비스의 애플리케이션 이름과 사용 그룹, 버전정보, 공유 범위, 세부설명 정보를 입력하여 서비스의 기본 정보를 입력하고,
    b) 제조데이터를 전달하는 제조설비에 연결된 수집 장치를 조회 검색하고, 선택하며,
    c) 선택할 수집 장치가 다수 개일 경우, 사용하고자 하는 상세 수집 장치를 각기 선택하고,
    d) 선택한 수집 장치에 의해 수집된 제조데이터를 시각화된 그래프로 나타내기 위한 정보를 입력하며, 해당 정보를 그래프로 표시할 경우에 각 제조데이터별로 제조상태를 포함하여 그래프 형식의 데이터 트렌드가 함께 표출되도록 하며,

    2) 상기 현장 근로자 맞춤형 응용서비스를 제작한 경우, 근로자 주도 시스템별로 고유번호가 부여되어, 해당되는 근로자 주도 시스템에 근로자가 휴대하고 있는 사용자 단말기가 도달한 경우, 제조와 관련된 상태 정보를 포함한 제조데이터를 전송받으며,
    또한, 무선통신망이 단절되는 음영지역의 상태에서도 내부의 무선센서 내부의 플래쉬메모리에 제조데이터를 저장하여 음영지역에서 벗어나 재접속 상태가 된 경우에 전송받아서, 제조데이터를 현장별로 저장하고,
    현장 근로자 맞춤형 응용서비스별로 각기 현장별로의 제조데이터를 활용하여 모니터링한 일자와, 제조와 관련된 생산설비 상황을 입력하고 체크하며, 제조와 관련된 상태 조정이 필요한 근로자 주도 시스템을 확인하여 사용자 키 조작에 따라 해당 상태를 설정하거나 변경함으로써 개별적으로 조정하고,

    상기 메인 PLC 컨트롤러는
    시스템 자체의 전원 모듈;
    다른 제어유닛과의 통신을 위한 시리얼 통신 모듈;
    상기 수집장치에 의한 아날로그 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 A/I 모듈;
    각 아날로그 정보를 해당 기기에 통합적으로 출력하는 A/O 모듈;
    상기 수집장치에 의한 디지털 수집결과 정보를 통합적으로 입력받는 D/I 모듈;
    상기 사용자 단말기로부터의 제어신호를 포함한 디지털 정보를 해당 외부 제어기기에 통합적으로 출력하는 D/O 모듈;
    상기 A/I 모듈에 의한 아날로그 수집결과 정보를 디지털 정보로서 통합적으로 변환하는 A/D 모듈;
    상기 D/I 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 아날로그 정보로서 통합적으로 변환하는 D/A 모듈;
    상기 D/I 모듈과 상기 A/D 모듈에 의한 디지털 수집결과 정보를 상기 사용자 단말기에 자체적으로 제공하고, 해당 사용자 단말기로부터의 제어신호를 수신하는 IOT 모듈; 및
    상기 각 모듈을 제어하는 CPU 모듈; 을 포함하고,

    상기 IOT 모듈은,
    1) 상기 CPU 모듈의 제어에 의해 상기 수집장치에 의한 상기 각 생산설비와 관련된 디바이스의 작동상태값이 미리 설정된 임계작동상태값에 해당하는 경우, 상기 사용자 단말기에 자체적으로 알람하고,
    2) 상기 CPU 모듈의 제어에 의한 TTS엔진을 자체적으로 구비하여 상기 수집장치에 의한 상기 각 생산설비와 관련된 디바이스의 작동상태값이 미리 설정된 임계작동상태값에 해당하는 경우 음성 알람을 하며,
    3) 상기 CPU 모듈의 제어에 의해 근로자 주도 서비스와 관련된 외부 음성을 자체적으로 입력받아 노이즈 캔슬링을 수행하고 오디오 출력을 하는 것; 을 특징으로 하는 스마트팩토리를 위한 근로자 주도 서비스 시스템.
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