KR20210034838A - 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템 - Google Patents

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KR20210034838A
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Abstract

블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템을 개시한다.
본 실시예는 생산을 기반으로 하는 산업현장에서, 스마트 팩토리는 생산 조건 변화, 재고 위치 변경 등과 같은 생산관련 변화를 감지하고, 감지된 생산 현황 변화에 대해 자율적으로 판단 및 조치를 유기적으로 수행할 수 있도록 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템을 제공한다.

Description

블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템{System for Operating Smart Factory based on Block Chain}
본 실시예는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
일반적으로 반도체 제품의 제조 설비를 갖춘 공장에는 자동화된 생산 공정(또는 라인)이 많이 도입되었다. 자동화 공장은 IoT(Internet of Things) 장치를 각 단계의 공정에 도입하여 생산성, 부품의 노후화 판단 및 작업 효율성을 향상시키는 스마트 팩토리(Smart Factory)로 변화되고 있다.
스마트 팩토리 시스템은 분산처리 공정관리를 포함한다. 스마트 팩토리 시스템은 각 공정마다 IoT 장치를 장착하여, 공정별로 데이터 등의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 별도의 메인 서버로 업로드를 한다. 메인 서버는 각 공정에서 수집된 데이터를 분석하여 생산성 및 작업 효율성을 향상시키는 조치를 취한다.
일반적으로 스마트 팩토리 시스템은 각 공정에 장착된 IoT 장치가 검출한 정보를 추가로 필터링하지 않고 모두 메인 서버로 업로드를 한다. 종래의 스마트 팩토리 시스템에 적용된 분산처리 공정관리 시스템은 N개의 반도체 공정에 각각 N개의 IoT 장치를 장착한다.
종래의 스마트 팩토리 시스템에서 수집된 정보는 종합적인 분석과 판단하기 위해 이용되지만, 수집된 정보의 상당 부분은 분석과 판단에 영향을 별로 주지 않는 불필요한 데이터가 많이 포함되어 있다. 공정 단계가 많을수록 수집되는 정보의 양은 비례해서 커지고 이에 따른 분석 과정은 기하급수적으로 증가하게 된다. 따라서, 필터링되지 않은 모든 정보의 업로드는 서버와의 통신에 과부하 문제를 유발시키고, 또한, 서버 장치는 막대한 양의 정보를 분석해야 하기 때문에 정보 처리 속도가 늦어지는 문제가 발생한다.
따라서, 생산을 기반으로 하는 산업현장에서, 스마트 팩토리는 생산 조건 변화, 재고 위치 변경 등과 같은 생산관련 변화를 감지하고, 감지된 생산 현황 변화에 대해 자율적으로 판단 및 조치를 유기적으로 수행할 수 있도록 하는 제어 기능을 필요로 한다.
본 실시예는 생산을 기반으로 하는 산업현장에서, 스마트 팩토리는 생산 조건 변화, 재고 위치 변경 등과 같은 생산관련 변화를 감지하고, 감지된 생산 현황 변화에 대해 자율적으로 판단 및 조치를 유기적으로 수행할 수 있도록 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 블록체인(Block Chain) 인증 프로세스를 진행하기 위해 소유자 계정(Owner Account) 및 멥버쉽 계정(Membership Account)으로 개인키(Private Key) 및 공개키(Public Key)를 발급하는 인증서 발급 과정; 상기 개인키 및 상기 공개키에 대한 유효성을 검증하는 인증서 유효성 검증 과정; 상기 개인키 및 상기 공개키에 대한 유효성이 검증되면, 팩토리 내에 복수의 노드(Node)에서 발생하는 자재관리정보, 생산관리정보, 인력관리정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 기존 블록과 연결되는 신규 블록으로 추가하는 과정; 기 저장된 스마트 컨트랙트(Smart Contract)와 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 이용하여 상기 신규 블록의 정보를 검증하는 과정; 상기 신규 블록의 정보가 검증되면, 블록 내 정보가 추가된 내용을 갱신하여 분산 저장하는 과정; 및 분산 저장된 정보를 모니터링하다가 이상발생시 인터락(Interlock) 및 알람(Alarm)을 발생하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 생산을 기반으로 하는 산업현장에서, 스마트 팩토리는 생산 조건 변화, 재고 위치 변경 등과 같은 생산관련 변화를 감지하고, 감지된 생산 현황 변화에 대해 자율적으로 판단 및 조치를 유기적으로 수행할 수 있도록 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 시스템을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 MES(Manufacturing Execution System) 컴포넌트 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 스마트 팩토리 운영 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 IoT 데이터 변환 프로세싱 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 4는 IoT 데이터 변환 모듈을 이용한 지능형 스마트팩토리 플랫폼을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 센서 데이터에 대한 디지털 변환 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric) 기반의 블록체인 MES(Manufacturing Execution System) 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 MES 멤버쉽 서비스 보안 컴포넌트 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 MES 운영 서비스 체인코드 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 유효화 피어에서 디플로이가 발생하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 MES 컴포넌트 과정을 나타낸 도면이다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 폐지 컨트랙트에 트랜?Ъ퓽? 전달하는 멤버쉽 계정(Membership Account), 멤버쉽 계정을 통제하는 멤버쉽 그룹(Membership Group)으로 구성된다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 비밀키와 공개키 쌍을 생성한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 생성된 공개키를 이용하여 고유한 소유자 계정의 이더리움 주소(Ethereum Address)를 생성한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 소유자 계정을 이용하여 생성하는 트랜잭션에 대응하는 비밀키로 서명하여야 하기 때문에, 소유자 계정 주소를 이용하여 검증한다.
신원 컨트랙트는 사용자의 신원을 나타낸다. 신원 컨트랙트 주소(Identity Eth Addr)는 사용자의 신원을 구분하는 일종의 식별자(Identifier)이다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 사용자 신원을 생성할 때, 소유자 계정의 주소(Owner Eth Addr)와 폐지 컨트랙트의 주소(Revocation Eth Addr)를 지정한다. 신원 컨트랙트는 반드시 소유자 계정에 의해 생성된 메시지만 실행, 전달하기 때문에, 사용자 신원을 인증하며 다른 응용 서비스의 스마트 컨트랙트를 구동할 수 있다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 소유자의 비밀키가 탈취되거나 새로운 키로 갱신하고자 하는 경우에 신원을 유지한 채, 지정된 소유자 계정의 주소만 폐지, 갱신할 수 있다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 폐지 컨트랙트만을 이용해서 소유자 계정의 주소만 폐지, 갱신이 가능하다. 스마트 팩토리 운영시스템(200) 상에서 폐지 컨트랙트 내에 멤버쉽 계정의 주소(Member Eth Addr)가 명시되어 있으므로, 해당 투표자 계정만을 이용하여 폐지 컨트랙트로 메시지를 전달할 수 있다.
새로운 소유자 주소에 대한 메시지가 전달된 경우 폐지 컨트랙트는 소유자 주소를 변경하도록 신원 컨트랙트를 구동한다. 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)는 하나 이상의 멤버가 소유한 비밀 키에 대응하는 공개키로 생성된다. 멤버쉽 그룹은 투표 계정을 이용하여 트랜잭션을 전달할 수 있는 비밀 키를 가진 개체들이다. 예컨대, 사용자가 소유한 기기가 될 수 있다. 각각의 멤버는 비밀 키를 구성하는 비밀 정보를 분산 저장한다. k-out-of-N 임계치 서명기법을 사용하여 멤버 중 지정된 개체 수 이상이 서명하여만 트랜?Ъ퓻? 서명할 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 스마트 팩토리 운영 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 제조공정 최적화를 위한 IoT/블록체인 기반의 MES 융합 플랫폼 기술을 포함한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 현장 밀착형 기술 이용하여 즉시 활용할 수 있는 체계를 구축한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 업계 전반으로의 확산을 위한 모델공장을 구축한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 작업 안전성 확보 및 작업부담 경감 체계를 제공한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 제어계 시스템이나 제어 장치에 대하여 작업자의 오동작 방지를 위한 체계를 구축한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 초보 작업자가 잘못된 조작을 입력해도 시스템이나 장치가 동작하지 않고 올바른 조작에만 응답할 수 있는 체계를 구축한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 검사자동화를 통한 완벽한 품질보증 체계를 제공한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 공정검사 자동화를 통한 검사누락 방지, 측정값 이상발생시 인터락(Interlock) 및 알람(Alarm)을 이용한 대량불량을 방지할 수 있다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 검사데이터의 데이터베이스(Database)화하여 제조품질이력 추적성 확보 및 실시간 모니터링으로 공정불량 발생할 경우 신속 정확하게 대응 가능하다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 통계적 공정관리(SPC) 및 품질관리를 이용하여 제품 제조품질 수준향상 및 협력사 품질이력 통합정보시스템 기초정보를 제공한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 블록체인 기술을 이용한 신속하고 투명한 MES 과정 구현한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 원화절상으로 인한 국제경쟁력 하락, 작업자 고령화로 초보자 및 외국인 근로자 증가, 제조 작업장 환경 규제강화 등 외부환경 변화와, 생산정보 실시간 가시성 확보 어려움, 생산현장 정보관리 수작업 처리, 제조문제에 대한 상세분석 미흡 등 해결하여 실시간 생산현장관리, 생산현장 가시성 확보, 물류정보 통합관리, 신속한 의사결정 지원 체계를 확보한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 재공/재고 데이터의 정확성을 향상시킨다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 시스템 관리로 인한 재공/재고의 감소시킨다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 시스템 관리로 인해 비가동 시간이 감소하여 생산성 향상시킨다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 불량으로 인한 제품 결함 감소 시킨다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 입력의 시스템화로 데이터 입력시간을 단축 시킨다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 현장 수기장표의 전산화로 문서 작업 시간을 감소 시킨다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 문서 작성 실수로 인한 손실을 감소시킨다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 제조공정 최적화를 위한 IoT/블록체인 기반의 MES 융합 플랫폼의 보급을 크게 애플리케이션, 플랫폼, 디바이스 및 네트워크, 상호 운용성/보안 등으로 구축한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 애플리케이션 부문에서 MES 플랫폼(Platform)의 개선/혁신 효과 극대화를 위한 지능화/네트워크화된 제조현장의 시스템 요소와 실시간 연계하여 전 공장 가치사슬의 최적운영을 지원한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 플랫폼 부문으로 제조 머신, 자원, 데이터 관리를 위한 인프라 및 공장 내·외부 플랫폼을 연동하는 운영/제어 기술을 개발하여 하위 스마트 디바이스와 상위 애플리케이션을 이용하여 제품 설계 및 가상생산이 실공장 라인에서 연결한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 디바이스 및 네트워크 부문으로 다양한 제조환경을 고려한 다기능 센서, 제어기, 고신뢰도의 유무선통신 기술, 능동적 제조관리를 위한 스마트 메모리 등의 제조 특화 디바이스 모듈 및 운용 기술을 이용한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 상호 운용성 및 보안 부문으로 스마트공장 주요 구성 요소간의 연동 시 데이터-서비스 간의 프로토콜 호환 보장을 위한 통신/인터페이스 규격 및 구성 요소 자체 또는 연동시의 기능 안전성, 가용성, 신뢰성, 보안성을 제공한다.
본 실시예에 따른 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 인증서 발급부(210), 유효성 검증부(220), 신규 블록 추가부(230), 정보 검증부(240), 알람 발생부(250)를 포함한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
인증서 발급부(210)는 블록체인(Block Chain) 인증 프로세스를 진행하기 위해 소유자 계정(Owner Account) 및 멥버쉽 계정(Membership Account)으로 개인키(Private Key) 및 공개키(Public Key)를 발급한다.
인증서 발급부(210)는 소유자 계정을 이용하여 개인키(Private Key)와 공개키(Public Key)를 쌍으로 생성한다. 인증서 발급부(210)는 소유자 계정 및 공개키를 이용하여 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr)를 생성한다. 인증서 발급부(210)는 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr)를 기반으로 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성한다.
인증서 발급부(210)는 멤버쉽 그룹에서 개인키(Private Key)를 생성한다. 멤버쉽 그룹은 투표 계정을 이용하여 트랜잭션을 전달할 수 있는 비밀 키를 가진다. 인증서 발급부(210)는 개인키(Private Key)와 멤버쉽 계정(Membership Account)을 이용하여 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 생성한다. 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)는 하나 이상의 멤버가 소유한 비밀 키에 대응하는 공개키로 생성된다. 인증서 발급부(210)는 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 기반으로 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 생성한다.
유효성 검증부(220)는 인증서 발급부(210)에서 발급한 개인키 및 공개키에 대한 유효성을 검증한다.
유효성 검증부(220)는 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성할 때, 소유자 계정(Owner Account)을 이용하여 트랜잭션(Transaction)을 생성하고, 트랜잭션(Transaction)에 대응하는 비밀키에 대한 서명을 받아 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr)를 검증한다.
신규 블록 추가부(230)는 유효성 검증부(220)에서 개인키 및 공개키에 대한 유효성이 검증되면, 팩토리 내에 복수의 노드(Node)에서 발생하는 자재관리정보, 생산관리정보, 인력관리정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 기존 블록과 연결되는 신규 블록으로 추가한다.
정보 검증부(240)는 기 저장된 스마트 컨트랙트(Smart Contract)와 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 이용하여 신규 블록의 정보를 검증한다. 정보 검증부(240)는 신규 블록의 정보가 검증되면, 블록 내 정보가 추가된 내용을 갱신하여 분산 저장한다.
정보 검증부(240)는 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성할 때, 사용자의 신원을 구분하는 식별자(Identifier)를 포함하는 신원 컨트랙트 주소(Identity Eth Addr), 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr), 폐지 컨트랙트 주소(Revocation Eth Addr)를 기반으로 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성한다.
정보 검증부(240)는 신원 컨트랙트를 이용하여 소유자 계정에 의해 생성된 메시지만 실행, 전달하기 때문에, 사용자의 신원이 인증되면 다른 응용 서비스에 대한 스마트 컨트랙트를 구동한다.
정보 검증부(240)는 비밀키가 탈취되거나 새로운 키로 갱신하고자 하는 경우에 신원을 유지한 상태에서 지정된 소유자 계정의 주소만 폐지, 갱신한다. 정보 검증부(240)는 새로운 소유자 주소에 대한 메시지가 전달된 경우 폐지 컨트랙트 내에서 소유자 주소를 변경하도록 신원 컨트랙트를 구동한다.
정보 검증부(240)는 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 생성할 때, 폐지 컨트랙트 주소(Revocation Eth Addr), 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 기반으로 상기 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 생성한다.
정보 검증부(240)는 폐지 컨트랙트만을 이용해서 소유자 계정의 주소 폐지, 갱신하며, 폐지 컨트랙트 내에 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 해당 투표자 계정으로 이용하여 폐지 컨트랙트로 메시지를 전달한다. 정보 검증부(240)는 폐지 컨트랙트 주소(Revocation Eth Addr)를 신원 컨트랙트로 전송한다.
알람 발생부(250)는 분산 저장된 정보를 모니터링하다가 이상발생시 인터락(Interlock) 및 알람(Alarm)을 발생한다.
도 3은 본 실시예에 따른 IoT 데이터 변환 프로세싱 아키텍처를 나타낸 도면이다.
스마트팩토리 플랫폼은 MES(Manufacturing Execution System) 프로세서 내에 다양한 공정단계에서 생성되는 빅데이터를 실시간으로 수집한다. 스마트팩토리 플랫폼은 수집된 빅데이터를 기반으로 이상 징후를 감지한다.
스마트팩토리 플랫폼은 수집된 빅데이터 분석을 이용한 예지 정비를 제어한다. 스마트팩토리 플랫폼은 지능형 IoT 기반 유무선 통합 플랫폼으로 디바이스 앱스트랙션(Device Abstraction), 게이트웨이 베이직 서비스(Gateway Basic Service), 네트워크 구성(Network Configuration), 리모트 관리(Remote Management), 관리 웹 UI(Administration Web UI), 멀티 필드 버스(Field Bus) 지원，애플리케이션(Application) 탑재 기능을 포함한다.
도 4는 IoT 데이터 변환 모듈을 이용한 지능형 스마트팩토리 플랫폼을 나타낸 도면이다.
IoT 데이터 변환 프로세싱 아키텍처는 RTDB 시스템, 실시간 센서 데이터 모니터링 시스템, 빅데이터 통계 엔진을 포함한다.
RTDB(Real-time Database) 시스템은 클래식(Classic)/엘라스틱 버젼(Elastic Version)으로 구현된다. RTDB 시스템은 액티브(Active)/액티브 병렬처리 확장 서버로 구축된다. RTDB 시스템은 설비 데이터 자동 복제 및 무중단 처리기 알고리즘을 탑재한다. RTDB 시스템은 수집 서버로서 스케일 아웃(Scale-Out) 기술을 포함한다.
RTDB 시스템은 수십 내지 수백만 개의 센서 데이터를 수집하여 처리하는 알고리즘을 포함한다. RTDB 시스템은 워크스테이션급 컴퓨터로서 노드 당 10만 TPS 이상을 처리한다. RTDB 시스템은 센서 및 데이터 증가에 따른 데이터 저장 서버와 수집 서버 확장 알고리즘을 포함한다.
도 5는 본 실시예에 따른 센서 데이터에 대한 디지털 변환 아키텍처를 나타낸 도면이다.
실시간 센서 데이터 모니터링(Real-time Sensor Data) 시스템은 웹 애플리케이션(Web App) 기반의 모니터링 시스템으로 구현된다. 실시간 센서 데이터 모니터링 시스템은 Millisecond 단위의 화면 전송 및 UI 렌더링(Rendering) 알고리즘을 포함한다. 실시간 센서 데이터 모니터링 시스템은 실시간 이상감지 처리 알고리즘을 포함한다. 실시간 센서 데이터 모니터링 시스템은 통합관제 대시보드를 포함하여 구축된다. 실시간 센서 데이터 모니터링 시스템은 사용자, 부서별 권한관리 정책을 통한 UI 툴(Tool)을 구축한다. 실시간 센서 데이터 모니터링 시스템은 모바일과 PC 어디서나 빠르고 편리한 실시간 모니터링이 가능하도록 한다.
AI 기반 빅데이터 통계 엔진은 대용량 데이터 및 시계열 데이터 통계 알고리즘을 포함한다. 빅데이터 통계 엔진은 대용량 데이터 SPC분석 알고리즘을 포함한다. 빅데이터 통계 엔진은 시간단위부터 월단위까지 통계 처리 플랫폼을 포함한다. 빅데이터 통계 엔진은 수십년 분량의 데이터도 수초안에 시간 단위데이터 분석 플랫폼을 포함한다.
도 6은 본 실시예에 따른 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric) 기반의 블록체인 MES(Manufacturing Execution System) 아키텍처를 나타낸 도면이다.
하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric) 기반의 블록체인 MES를 구현한다. 블록체인 MES는 공간적으로 서로 분산되어 있는 각 공장 라인의 자동화 설비 및 IoT 센서들 간의 네트워크에서 모든 신호체계를 대체하는 것은 아니다. 블록체인 MES는 관리적인 측면에서 원격 인터페이스를 이용하여 수집되고 통제되어야 하는 피어들을 하나의 플랫폼 망으로 통합하여 공장 내외 가시성을 높이고 이상 징후를 사전에 감지하여 관리 및 운영이 가능해지도록 한다.
블록체인 MES는 LOT 추적 및 공정 관리의 경우 블록체인 기반의 서로 다른 라인 및 업체간의 보안성을 갖는 통합된 데이터 수집 네트워크가 실현되도록 개발된다. 블록체인 MES는 각각의 공장 및 업체들은 권한에 따라 신뢰성 있는 정보의 열람과 추적, 상황에 따른 설비의 제어가 쉽고 보안성을 갖도록 개발된다.
도 7은 본 실시예에 따른 MES 멤버쉽 서비스 보안 컴포넌트 구조를 나타낸 도면이다.
지능형 스마트 컨트랙트 연계 플랫폼은 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric) 기반의 블록체인 네트워크를 구축한다. 지능형 스마트 컨트랙트 연계 플랫폼은 MES 작업 각 단계별 작업 리스트 생성 알고리즘을 포함한다. 지능형 스마트 컨트랙트 연계 플랫폼은 블록체인 스마트 컨트랙트인 체인코드 합의 알고리즘을 구현한다. 지능형 스마트 컨트랙트 연계 플랫폼은 문서 블록체인 기반 MES 네트워크 기능이 결합된 블록체인 기반의 스마트공장운영시스템(MES; Manufacturing Execution System)을 포함한다.
도 8은 본 실시예에 따른 MES 운영 서비스 체인코드 프로세스를 나타낸 도면이다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric) 기반의 블록체인 네트워크를 포함한다.
블록체인 네트워크는 MES(Membership Service, Security) 컴포넌트를 포함한다. 블록체인 네트워크는 MES 작업 리스트 컴포넌트를 포함한다. 블록체인 네트워크는 MES 스마트 컨트랙트(Smart contract) 합의 알고리즘을 포함한다. 블록체인 네트워크는 MES real operation server 체인코드 프로세스를 포함한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 MES Membership Service, Security 컴포넌트를 포함한다. MES 컴포넌트는 사용자 정보와 인증서를 보관하기 위한 저장소 선택 기능 (PostgreSQL, MySQL, LDAP)을 포함한다. MES 컴포넌트는 패브릭 CA 클라이언트/서버(Fabric CA Client/Server)를 포함한다. 패브릭 CA 클라이언트/서버(Fabric CA Client/Server)는 리눅스 docker image를 기반으로 설정된다. MES 컴포넌트는 CLI, SDK, REST API기반 패브릭 CA 클라이언트(Fabric CA Client)를 포함한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 MES 스마트 컨트랙트(Smart contract) 알고리즘을 포함한다. MES 스마트 컨트랙트 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)를 포함한다.
MES 스마트 컨트랙트는 복수의 복제 간의 스테이트 머신(state machine)을 동기화하기 위한 프로토콜을 포함한다. MES 스마트 컨트랙트는 (N-1)/3 참가자가 동시에 위조하려고 해도 유지되도록 구현된다. MES 스마트 컨트랙트는 부정한 노드들이 결탁하거나 통신이 다소 지연되어도 견딜수 있도록 지원한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 다음의 동작구조를 기반으로 알고리즘을 포함한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 최초 클라이언트에서 트랜잭션이 발생하여 합의를 요청한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 Pre-Prepare 단계로서, 프라이머리 노드(primary node)가 요청에 시퀀스 번호를 부여하고 다른 노드에 합의 요구를 위해 멀티 캐스트를 수행한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 Prepare 단계로서, 각 노드가 검증을 수행하고 그 결과를 자신 이외의 노드에 멀티 캐스트를 수행한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 Commit 단계로서, 각 노드가 commit 메시지를 멀티 캐스트한다. 이후 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 1/3 이상의 다른 노드에서 자신이 보낸 것과 commit 메시지를 수신하면, commit 완료로 기록한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200)은 MES 리얼 오퍼레이션 서버(real operation server) 체인코드 프로세스로 구현된다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)를 포함한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 여러 복제간의 스테이트 머신(state machine)을 동기화하기 위한 프로토콜을 포함한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200) 상에서 운영모드에서 체인코드 디플로이가 요청되면 요청을 받은 피어(Peer)는 블록체인 네트워크 상에 연결되어 있는 모든 피어에게 동일한 체인코드를 전송한다.
스마트 팩토리 운영시스템(200) 상에서 체인코드를 전송받은 피어들은 각자 체인코드를 빌드하여 체인코드를 실행한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 블록체인의 피어들은 체인코드를 포함하여 구동되는 형태로 구현된다.
도 9는 본 실시예에 따른 유효화 피어에서 디플로이가 발생하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
유효화 피어(Validating Peer)는 도커 리모트(Docker Remote) API 서비스에 체인코드를 위한 도커(Docker) 이미지 생성 및 실행을 요청한다. 도커 엔진은 하이퍼레저(hyperledger)/패브릭-베이스이미지(fabric-baseimage)를 이용하여 체인코드 도커 이미지를 생성하고 실행한다. 스마트 팩토리 운영시스템(200)은 운영모드에서 디플로이시 유효화 피어(Validating Peer)에서 일어나는 과정은 도 9에 도시된 바와 같다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 스마트 팩토리 운영시스템
210: 인증서 발급부
220: 유효성 검증부
230: 신규 블록 추가부
240: 정보 검증부
250: 알람 발생부

Claims (11)

  1. 블록체인(Block Chain) 인증 프로세스를 진행하기 위해 소유자 계정(Owner Account) 및 멥버쉽 계정(Membership Account)으로 개인키(Private Key) 및 공개키(Public Key)를 발급하는 인증서 발급 과정;
    상기 개인키 및 상기 공개키에 대한 유효성을 검증하는 인증서 유효성 검증 과정;
    상기 개인키 및 상기 공개키에 대한 유효성이 검증되면, 팩토리 내에 복수의 노드(Node)에서 발생하는 자재관리정보, 생산관리정보, 인력관리정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 기존 블록과 연결되는 신규 블록으로 추가하는 과정;
    기 저장된 스마트 컨트랙트(Smart Contract)와 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 이용하여 상기 신규 블록의 정보를 검증하는 과정;
    상기 신규 블록의 정보가 검증되면, 블록 내 정보가 추가된 내용을 갱신하여 분산 저장하는 과정; 및
    분산 저장된 정보를 모니터링하다가 이상발생시 인터락(Interlock) 및 알람(Alarm)을 발생하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인증서 발급 과정은,
    상기 소유자 계정을 이용하여 개인키(Private Key)와 공개키(Public Key)를 쌍으로 생성하는 과정;
    상기 소유자 계정 및 상기 공개키를 이용하여 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr)를 생성하는 과정; 및
    상기 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr)를 기반으로 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성하는 과정은
    상기 소유자 계정(Owner Account)을 이용하여 트랜잭션(Transaction)을 생성하는 과정; 및
    상기 트랜잭션(Transaction)에 대응하는 비밀키에 대한 서명을 받아 상기 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr)를 검증하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성하는 과정은
    사용자의 신원을 구분하는 식별자(Identifier)를 포함하는 신원 컨트랙트 주소(Identity Eth Addr), 상기 소유자 계정 주소(Owner Eth Addr), 폐지 컨트랙트 주소(Revocation Eth Addr)를 기반으로 상기 신원 컨트랙트(Identity Contract)를 생성하며,
    상기 신원 컨트랙트를 이용하여 상기 소유자 계정에 의해 생성된 메시지만 실행, 전달하기 때문에, 상기 사용자의 신원이 인증되면 다른 응용 서비스에 대한 상기 스마트 컨트랙트를 구동하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비밀키가 탈취되거나 새로운 키로 갱신하고자 하는 경우에 상기 신원을 유지한 상태에서 지정된 소유자 계정의 주소만 폐지, 갱신하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    새로운 소유자 주소에 대한 메시지가 전달된 경우 상기 폐지 컨트랙트 내에서 소유자 주소를 변경하도록 상기 신원 컨트랙트를 구동하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인증서 발급 과정은,
    멤버쉽 그룹에서 개인키(Private Key)를 생성하는 과정;
    상기 개인키(Private Key)와 멤버쉽 계정(Membership Account)을 이용하여 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 생성하는 과정; 및
    상기 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 기반으로 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 생성하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 생성하는 과정은,
    폐지 컨트랙트 주소(Revocation Eth Addr), 상기 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 기반으로 상기 폐지 컨트랙트(Revocation Contract)를 생성하며,
    상기 폐지 컨트랙트만을 이용해서 상기 소유자 계정의 주소 폐지, 갱신하며, 상기 폐지 컨트랙트 내에 상기 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)를 해당 투표자 계정으로 이용하여 상기 폐지 컨트랙트로 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 멤버쉽 계정 주소(Member Eth Addr)는 하나 이상의 멤버가 소유한 비밀 키에 대응하는 공개키로 생성되는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 멤버쉽 그룹은 투표 계정을 이용하여 트랜잭션을 전달할 수 있는 비밀 키를 가지는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 폐지 컨트랙트 주소(Revocation Eth Addr)를 상기 신원 컨트랙트로 전송하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반의 스마트 팩토리 운영 방법.
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