KR20220051046A - 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템 - Google Patents

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KR20220051046A
KR20220051046A KR1020200133855A KR20200133855A KR20220051046A KR 20220051046 A KR20220051046 A KR 20220051046A KR 1020200133855 A KR1020200133855 A KR 1020200133855A KR 20200133855 A KR20200133855 A KR 20200133855A KR 20220051046 A KR20220051046 A KR 20220051046A
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Abstract

실시예는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 시스템은 대상 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 수집된 데이터에 대응되는 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 제작 가능한 도구를 제공함으로써 대상 제조설비 사용에 최적의 어플리케이션과 제어 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 스마트공장 서비스를 생산현장 근로자들이 설계, 제작하고 이를 관련 근로자들과 공유하여 활용하기 위한 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한다.

Description

안전한 생산자원 수집 및 제어시스템{System for controlling and acquiring stable resources of production}
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 정보의 2022년까지 스마트공장 3만개 구축으로 제조혁신을 이끈다는 목표는 비현실적으로 현장에 다가오고 있다.
또한, 중소 제조기업들은 생산공정에서 사용되는 다양한 제조데이터들이 생산품의 품지로가 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 Y1
(특허문헌 2) KR101929742 Y1
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 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템은,
대상 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 수집된 데이터에 대응되는 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 제작 가능한 도구를 제공함으로써 대상 제조설비 사용에 최적의 어플리케이션과 제어 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 이러한 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템은,
다수의 상이한 업체의 각 제조현장별로 설치된 외부 IoT 센서와 연결해서, 상기 외부 IoT 센서로부터 제조데이터와 센서데이터를 수집하여 IoT를 통해 제공하는 다수의 센서 디바이스;
상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 각 데이터를 전달하고, 다수의 상이한 데이터별로 제어설비의 동작을 상이하게 제어하는 각 제어명령을 해당 센서 디바이스로 전달하는 서비스 정보처리장치;
상기 서비스 정보처리장치에 의해 전달된 각 데이터에 따라 웹 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치로 제공하는 사용자 정보처리장치; 및
상기 서비스 정보처리장치에 의해 전달된 각 데이터에 따라 앱 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치로 제공하는 사용자 단말기; 를 포함하고 있으며,
상기 서비스 정보처리장치는,
a) 각 업체별로 제조설비 사용을 위한 어플리케이션과 서비스 개발, 제조설비 제어용 동작 환경과 라이브러리를 오픈된 공통플랫폼 하에서, 상이한 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 내용별로 통합적으로 구성하여 미리 등록하고,
b) 상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 제조데이터를 기기별과, 일자별, 위치별을 포함하여 실시간으로 분류등록하고,
c) 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기를 통해 제공된 근로자의 제조설비 사용을 위한 미리 설정된 정보에 대응하여 상기 각 등록 정보에 의해 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 생성해서,
d) 상기 생성된 어플리케이션과 컴포넌트에 의해 대상 제조설비를 동작하는 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 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면
도 2는 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템을 전체적으로 도시한 도면
도 3은 도 2의 시스템에 적용된 일실시예에 따른 센서 디바이스의 구성을 도시한 블록도
도 4는 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템의 동작을 순서대로 도시한 절차 흐름도
도 5는 일실시예에 따른 근로자 주도 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한 화면을 보여주는 도면이다.
도 1은 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 시스템은 다수의 상이한 업체별로 각 현장의 제조설비와 관련된 디바이스의 제조데이터와 센서데이터를 IoT에 의해 통합적으로 수집하고, 이를 기반으로 현장 근로자가 필요한 응용서비스를 구현한다.
요약하면, 일실시예에 따른 시스템은 제조현장의 생산설비 기계들과 연결된 제조데이터 수집장치들을(IoT 센서화함) 예를 들어, 상이한 현장별로 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 것이다. 이러한 시스템은 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 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템을 전체적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템은 예를 들어, 하나의 업체 내에 상이한 제조현장별로 설치된 다수의 센서 디바이스(110-1, 110-2, 120-1, 130-1, 130-2, ... )와, 자가망을 통해 각 센서 디바이스(110-1, 110-2, 120-1, 130-1, 130-2, ... )와 연결된 서비스 정보처리장치(200)를 포함한다.
그리고, 이러한 경우 일실시예에 따른 시스템은 상기 서비스 정보처리장치(200)를 통해 각 센서 디바이스를 제어하는 사용자 정보처리장치와 사용자 단말기를 더 포함한다.
상기 다수의 센서 디바이스(110-1, 110-2, 120-1, 130-1, 130-2, ... )는 다수의 상이한 업체의 각 제조현장별로 설치된 외부 IoT 센서와 연결해서, 상기 외부 IoT 센서로부터 제조데이터와 센서데이터를 수집하여 IoT를 통해 상기 서비스 정보처리장치(200)로 제공한다. 이러한 경우, 상기 외부 IoT 센서는 제조설비의 디바이스와 연동하여 제조데이터를 전송하는 것과, 이러한 디바이스 등의 상태를 감시하여 센서데이터를 전송하는 것이다.
상기 서비스 정보처리장치(200)는 기본적으로 상기 다수의 센서 디바이스(110-1, 110-2, 120-1, 130-1, 130-2, ... )에 의해 자가망을 통해 제공된 각 데이터를 사용자 정보처리장치와 사용자 단말기로 전달하고, 다수의 상이한 데이터별로 제어설비의 동작을 상이하게 제어하는 각 제어명령을 해당 센서 디바이스로 전달한다. 그리고, 특히 일실시예에 따라 상기 서비스 정보처리장치(200)는 대상 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 수집된 데이터에 대응되는 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 제작 가능한 도구를 제공함으로써 대상 제조설비 사용에 최적의 어플리케이션과 제어 서비스를 제공한다. 또한, 다른 실시예에 따라 상기 서비스 정보처리장치(200)는 근로자가 직접 스마트팩토리 서비스 개발을 위한 사용환경과 라이브러리를 제공함으로써 센서 디바이스 각각의 연결과 제어 프로그램을 근로자가 작성하지 않고도 제작도구와 간단한 HTML 코드로 정보를 모니터링하고, 디바이스를 제어한다. 참고적으로, 이러한 실시예에 따른 근로자 주도형 각 서비스 동작은 아래에서 좀 더 상세히 설명한다. 그리고, 부가적으로 이러한 경우, 상기 자가망은 예를 들어 TCP/IP망, LTE망, 무선 통신망 등을 포함한다.
한편, 추가적으로 상기 서비스 정보처리장치(200)는 상기 센서 디바이스(110-1, 110-2, 120-1, 130-1, 130-2, ... )를 즉, 디바이스 관리 기능에서 제조현장의 기계들과 연결된 제조데이터 수집장치들을 그룹화하고, 이러한 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 서비스 정보처리장치(200)는 이러한 정보 등과 관련하여 외부연계기관을 미리 등록해서 연동하는데, 이때 외부연계기관은 환경관리공공기관 정보처리장치, 고장수리처 정보처리장치 등이다.
상기 사용자 정보처리장치는 상기 서비스 정보처리장치(200)에 의해 전달된 각 데이터에 따라 웹 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치(200)로 제공한다. 그리고, 실시예에 따라 상기 사용자 정보처리장치(200)는 프로그램 화면을 구성하는 기능을 웹서비스로 구성하고, 근로자의 PC로서 웹개발 인터페이스를 이용한다. 또한, 이러한 경우 사용자 정보처리장치(200)는 웹사용자 인터페이스로부터 웹 화면을 구성하고, 실행하여 동작 가능한 어플리케이션을 시스템적으로 생성하는 서비스를 포함한다.
상기 사용자 단말기는 상기 서비스 정보처리장치(200)에 의해 전달된 각 데이터에 따라 앱 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치(200)로 제공한다. 그리고, 실시예에 따라 상기 사용자 단말기는 프로그램 화면을 구성하는 기능을 앱서비스로 구성하고, 근로자의 휴대 단말기로서 앱개발 인터페이스를 이용한다. 또한, 상기 사용자 단말기는 앱사용자 인터페이스로부터 앱 화면을 구성하고, 실행하여 동작 가능한 어플리케이션을 시스템적으로 생성하는 서비스를 포함한다.
도 3은 도 2의 시스템에 적용된 일실시예에 따른 센서 디바이스(110-1, 110-2, 120-1, 130-1, 130-2, ... , 이하 ‘100’으로 대신함)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 센서 디바이스(100)는 IoT형 PLC 기반으로, 제조데이터 등을 서비스 정보처리장치(200)를 통해 사용자 정보처리장치와 사용자 단말기에 제공하면서, 직접 외부의 제어기기(예: 엔진 등의 구동전원을 단속하는 릴레이모듈)도 제어함으로써, 시스템상의 편의와 간소화 등을 제공한다
구체적으로는, 이러한 센서 디바이스(100)는 아래의 구성을 구비한다.
즉, 상기 센서 디바이스(100)는,
디바이스 자체의 전원 모듈;
상기 제조설비의 디바이스와 연동하는 외부 IoT 센서와의 통신으로 제조데이터를 수집하는 시리얼 통신 모듈;
상기 제조설비의 디바이스의 상태를 포함한 아날로그 감지결과를 예를 들어, 전류신호와, 먼지정보 등을 센서데이터로 통합적으로 입력받는 A/I 모듈;
각 아날로그 제어정보를 해당 제어기기에 통합적으로 출력하는 A/O 모듈;
상기 제조설비의 디바이스의 상태를 포함한 디지털 감지결과를 예를 들어, 디지털 온/습도정보를 센서데이터로 통합적으로 입력받는 D/I 모듈;
상기 사용자 정보처리장치와 상기 사용자 단말기로부터 제공된 제어명령을 포함한 각 디지털 제어정보를 해당 제어기기에 통합적으로 출력하는 D/O 모듈;
상기 A/I 모듈에 의한 아날로그 센서데이터를 디지털 정보로서 통합적으로 변환하는 A/D 모듈;
상기 D/I 모듈에 의한 디지털 센서데이터를 아날로그 정보로서 통합적으로 변환하는 D/A 모듈;
상기 시리얼 통신 모듈과, 상기 D/I 모듈, 상기 A/D 모듈에 의한 출력결과를 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기에 IoT를 통해 제공하고, 상기 서비스 정보처리장치(200)로부터 각 출력결과에 따른 제어명령을 제공받는 IoT 모듈; 및
상기 각 모듈을 전체적으로 제어하는 CPU 모듈; 을 포함한다.
부가적으로, 전술한 일실시예에 따른 IoT형 PLC 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 Y1의 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 센서 디바이스(100)는 상기 IoT 모듈을 통해 자체적으로 (무선)인터넷연결부가 구비되어, 실시간으로 감지되는 제조데이터를 각종 다양한 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 센서 디바이스(100)에 의한 각 제조설비와 관련된 디바이스의 센서 데이터 예를 들어, 작동상태값이 미리 설정된 임계작동상태값에 해당하는 경우, 상기 사용자 정보처리장치 등에 자체적으로 알람한다.
또는, 상기 IoT 모듈은 상기 CPU 모듈의 제어에 의한 TTS엔진을 자체적으로 구비하여 상기 센서 디바이스에 의한 각 제조설비와 관련된 디바이스의 센서 데이터 예를 들어, 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 모니터링한 일자, 디바이스 상태 등을 입력하고 체크하며, 조정이 필요한 디바이스 등을 확인하여 사용자 단말기를 작동, 조작함으로써, 상태를 설정하거나 변경하여 개별적으로 조정할 수 있도록 한다.
다른 한편으로, 추가적으로 상기 센서 디바이스(100)는 아래의 구성도 구비함으로써, 자체적으로 직접 현장에서 외부의 제어기기를 제어할 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 센서 디바이스(100)는 상기 CPU 모듈이 먼저 각 센서데이터가 피드백된 원래 사용자 정보처리장치 또는 사용자 단말기에 의한 제어명령과의 오차가 0이 되도록 하기의 [식 1]에 따른 PID 제어를 수행함으로써, 원하는 목표값을 직접적으로 산출한다.
[식 1]
Figure pat00001
(여기에서, u(n)은 현재의 제어 입력이고, u(n-1)은 1차 샘플링 시간 전의 제어 입력, e(n)은 현재의 오차, e(n-1)은 1차 샘플링 시간 전의 오차, e(n-2)는 2차 샘플링 시간 전의 오차)
그래서, 상기 산출된 목표값에 따라 해당 제어기기의 동작을 상이하게 직접 센서 디바이스(100)를 통해 현장에서 제어한다.
도 4는 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템의 동작을 순서대로 도시한 절차 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템은 먼저 상기 다수의 센서 디바이스(100)가 다수의 상이한 업체의 각 제조현장별로 설치된 외부 IoT 센서와 연결해서, 상기 외부 IoT 센서로부터 제조데이터와 센서데이터를 수집하여 IoT를 통해 상기 서비스 정보처리장치(200)에 제공한다.
그리고, 상기 서비스 정보처리장치(200)는 상기 다수의 센서 디바이스(100)에 의해 제공된 각 데이터를 사용자 정보처리장치와 사용자 단말기로 전달한다.
그리고 나서, 상기 사용자 정보처리장치는 이렇게 전달된 각 데이터에 따라 웹 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치로 제공한다. 이러한 경우, 상기 제어명령은 다수의 상이한 제조데이터와 센서데이터별로 제어설비의 동작을 상이하게 제어하는 것이다.
그리고, 상기 사용자 단말기로 이렇게 전달된 각 데이터에 따라 앱 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치(200)로 제공한다.
그러면, 상기 서비스 정보처리장치(200)는 상기 사용자 정보처리장치와 사용자 단말기에서 제공한 각 제어명령을 해당 센서 디바이스로 전달한다.
이러한 경우, 실시예에 따라 상기 서비스 정보처리장치(200)는 아래의 동작을 수행한다.
먼저 후술될 대상 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 수집된 데이터에 대응되는 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 제작 가능한 도구를 제공함으로써 대상 제조설비 사용에 최적의 어플리케이션과 제어 서비스를 제공하는 구성을 설명한다.
a) 이를 위해, 상기 서비스 정보처리장치(200)는 각 업체별로 제조설비 사용을 위한 어플리케이션과 서비스 개발, 제조설비 제어용 동작 환경과 라이브러리를 오픈된 공통플랫폼 하에서, 상이한 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 내용별로 통합적으로 구성하여 미리 등록한다.
b) 그리고, 상기 다수의 센서 디바이스(100)에 의해 제공된 제조데이터를 기기별과, 일자별, 위치별을 포함하여 실시간으로 분류등록한다.
c) 그리고 나서, 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기를 통해 제공된 근로자의 제조설비 사용을 위한 미리 설정된 정보에 대응하여 상기 각 등록 정보에 의해 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 생성한다.
d) 그래서, 상기 생성된 어플리케이션과 컴포넌트에 의해 대상 제조설비를 동작한다.
이러한 경우, 상기 라이브러리는 아래와 같이 이루어진다.
상기 라이브러리는 제조설비와 관련된 각 디바이스의 센서와 액추에이터를 제어하는 1 이상의 컴퓨터 프로그램(자바 스크립트, 자바 등)을 이용하도록 구성된다. 그리고, 상기 라이브러리는 이러한 제어에 사용하는 메소드를 기술한 클래스를 1 이상 포함하고, 이러한 클래스를 조합하여 생성된다. 이때, 상기 메소드는 상이한 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 내용별로 제어 동작을 하도록 구성된다. 그리고, 이러한 라이브러리는 표준 라이브러리와 사용자 정의 라이브러리로 이루어진다.
추가적으로, 사용자 정의 프로그램은 기존의 라이브러리를 이용하여 작성할 수 있다. 이때, 표준 라이브러리에 원하는 클래스 라이브러리가 없을 때는 예를 들어, 사용자가 독자적으로 Java 등으로 원하는 클래스 라이브러리(서브루틴, 매크로, 글로벌 변수 등)를 작성하고 그것을 사용자 정의 라이브러리4(옵션)에 등록한다. 혹은 표준 라이브러리에 포함되는 2 이상의 임의의 클래스 내용(메소드 또는 함수)을 조합하여 그 조합을 사용자 정의 라이브러리에 등록할 수 있다.
또한 표준 클래스 라이브러리군에 없는 기능(메소드)이 필요한 경우, 사용자는 Java 언어에 의해 사용자 원하는 클래스를 독자적으로 작성(정의)할 수 있다. 혹은 표준 클래스 라이브러리군에서 취출한 기존의 클래스를 조합하여 새로 사용자 정의 클래스를 작성할 수 있다. 사용자가 작성(정의)한 클래스는 사용자 정의 라이브러리에 저장되고, 적당 이용할 수 있게 된다.
따라서, 이를 통해 일실시예에 따른 시스템은 대상 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 수집된 데이터에 대응되는 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 제작 가능한 도구를 제공함으로써 대상 제조설비 사용에 최적의 어플리케이션과 제어 서비스를 제공한다.
이상과 같이, 일실시예는 전술한 서비스 정보처리장치에서 각 업체별로 제조설비 사용을 위한 어플리케이션과 서비스 개발, 제조설비 제어용 동작 환경과 라이브러리를 오픈된 공통플랫폼 하에서, 상이한 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 내용별로 통합적으로 구성하여 미리 등록한다.
그리고, 상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 제조데이터를 기기별과, 일자별, 위치별을 포함하여 실시간으로 분류등록한다.
그리고 나서, 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기를 통해 제공된 근로자의 제조설비 사용을 위한 미리 설정된 정보에 대응하여 상기 각 등록 정보에 의해 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 생성한다.
그래서, 상기 생성된 어플리케이션과 컴포넌트에 의해 대상 제조설비를 동작한다.
따라서, 이를 통해 대상 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 수집된 데이터에 대응되는 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 제작 가능한 도구를 제공함으로써 대상 제조설비 사용에 최적의 어플리케이션과 제어 서비스를 제공한다.
한편으로, 다른 실시예에 따른 시스템은 다른 후술될 근로자가 직접 스마트팩토리 서비스 개발용 사용환경과 라이브러리를 제공함으로써 센서 디바이스 각각의 연결과 제어 프로그램을 근로자가 작성하지 않고도 제작도구와 간단한 HTML 코드로 모니터링하고, 제어도 할 수 있도록 한다.
a) 이를 위해, 먼저 상기 서비스 정보처리장치(200)는 스마트팩토리 서비스를 위한 사용 환경과 라이브러리를 상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 제조데이터를 기반으로 통합적으로 구성하여 미리 등록한다.
b) 그리고, 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기를 통해 제공된 근로자의 스마트팩토리 서비스를 위한 미리 설정된 서비스와, 어플리케이션 화면, 데이터, 연결 디바이스 정보를 포함한 근로자 선택정보를 수집한다.
c) 그리고 나서, 상기 등록된 사용 환경과 라이브러리, 상기 수집된 근로자 선택정보에 의해 해당 디바이스와 연결되어 데이터 확인하는 기능을 포함한 스마트팩토리 서비스를 위한 환경과, 상기 스마트팩토리 서비스를 실행하는 프로그램을 생성한다.
d) 그래서, 상기 생성된 환경과 프로그램에 의해 근로자가 원하는 스마트팩토리 서비스를 제공한다.
또 다른 한편으로는, 또 다른 실시예에 따른 시스템은 추가적으로 산업설비를 위한 실시간 모니터링과 제어, 다른 근로자와 공유할 수 있도록 한다.
a) 이를 위해, 상기 서비스 정보처리장치(200)는 먼저 산업설비를 위한 실시간 모니터링과 제어를 위한 어플리케이션 제작 및 다른 근로자와 공유하기 위한 편집기와, 상기 편집기를 통해 하나 이상의 제어설비와 연결된 장치를 연결하기 위한 도구를 미리 등록한다.
b) 그리고, 상기 연결된 장치로부터 수집된 데이터를 근로자 앱 서비스로 표현하기 위한 컴포넌트를 불러오고, 상기 신규 컴포넌트를 근로자가 제작 및 오픈 API로 등록하
여 사용하는 기능을 미리 등록한다.
c) 그리고 나서, 상기 기능을 가진 오픈플랫폼을 연결하여 스마트팩토리 서비스 앱을 구성하고, 상기 구성된 어플리케이션을 실행파일로 생성한다.
d) 그래서, 상기 생성된 결과를 사용하여 산업설비를 실시간 모니터링과 제어한다.
한편, 이들과 다른 실시예에 따른 시스템은 네트워크 사양과 시스템 사양 등이 상이하고, 데이터의 경량화 등을 위해 관리자가 원하는 제어명령에 따라 데이터를 맞춤 정제할 수 있도록 한다.
a) 이를 위해, 상기 서비스 정보처리장치(200)는 먼저 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기로부터 다수의 상이한 데이터 전송포맷에 따른 각 제어명령을 제공받는다.
b) 그리고, 상기 다수의 센서 디바이스(100)로부터 원시 센서 데이터를 전달받을 경우, 상기 전달된 원시 센서 데이터를 상기 제공된 각 제어명령에 의해 정제한다.
c) 그리고 나서, 미리 설정된 각 센서 데이터의 현장영상정보와 상기 정제된 결과만을 상호 연동시켜 HMI화해서 영상통합계측한다.
이러한 경우, 상기 영상통합계측은 상기 원시 데이터가 전달된 센서 데이터가 다수개인 경우에, 상기 다수개의 센서 데이터의 현장영상정보와 해당 정제된 결과만을 상호 간에 매칭하고, HMI 기반에 맵 형태로 팝업해서 이루어진다.
d) 그래서, 상기 영상통합계측된 결과를 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기로 전달한다.
또 다른 한편으로는, 다른 실시예에 따른 시스템은 이러한 시스템 환경하에서 보안관리를 위해 아래의 구성을 더 구비한다.
구체적으로는, 상기 센서 디바이스(100)는 먼저 상기 외부 IoT센서와 아울러 해시트리를 기준으로 하위의 해시값과 메시 네트워킹으로 구성하여 제조데이터와 센서데이터를 상기 서비스 정보처리장치에 제공한다.
이러한 경우, 상기 외부 IoT 센서는 제조설비의 디바이스와 연동하여 제조데이터를 전송하는 것과, 이러한 디바이스 등의 상태를 감시하여 센서데이터를 전송하는 것이다.
그리고, 상기 서비스 정보처리장치(200)는 상기 해시트리의 상위 해시값을 저장하여 다수의 상이한 센서디바이스와 외부 IoT센서별로 해시값을 연결해서 해당하는 해시노드를 구성함으로써, 보안관리한다.
도 5는 일실시예에 따른 근로자 주도 스마트팩토리 서비스 개발도구를 구현한 화면을 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 근로자 주도 스마트팩토리 서비
스 개발도구는 다른 앱 서비스와 구분하기 위하여 앱 이름 및 신규 앱
생성을 위한 위치 등의 앱 정보를 입력하는 기능을 제공한다(310).
그리고, 서비스 프로그램을 제작하는 근로자가 사용가능한 IoT 디바이스 목록을 확인하고(320), 여기에서 사용할 디바이스를 선택하여 사용자 화면을 구성한다(350). 상기 사용자 화면(350)에서 사용할 콤포넌트는 콤포넌트 뷰(340)에서 나타나며, 상기 콤포넌트 뷰(340)에 나타는 콤포넌트들은 오픈 API로 제공되어진다. 그리고, 이를 통해 근로자는 단지 선택 기능에 의해 앱 화면내에 포함하여 프로그램을 구성할 수 있다.
또한, 상기 사용자 화면서 구성한 서비스 프로그램을 실행하여 확인하고 이를 저장, 공유하기 위하여 앱 등록(360)한다. 등록되 앱은 다른 근로자에게 공유되어지고 이를 내려받기에 의하여 자신의 앱 화면으로 구성할 수 있다.
100 : 센서 디바이스
200 : 중앙관제센터

Claims (10)

  1. 다수의 상이한 업체의 각 제조현장별로 설치된 외부 IoT 센서와 연결해서, 상기 외부 IoT 센서로부터 제조데이터와 센서데이터를 수집하여 IoT를 통해 제공하는 다수의 센서 디바이스;
    상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 각 데이터를 전달하고, 다수의 상이한 데이터별로 제어설비의 동작을 상이하게 제어하는 각 제어명령을 해당 센서 디바이스로 전달하는 서비스 정보처리장치;
    상기 서비스 정보처리장치에 의해 전달된 각 데이터에 따라 웹 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치로 제공하는 사용자 정보처리장치; 및
    상기 서비스 정보처리장치에 의해 전달된 각 데이터에 따라 앱 기반으로 해당 제어명령을 발생하여 상기 서비스 정보처리장치로 제공하는 사용자 단말기; 를 포함하고 있으며,
    상기 서비스 정보처리장치는,
    a) 각 업체별로 제조설비 사용을 위한 어플리케이션과 서비스 개발, 제조설비 제어용 동작 환경과 라이브러리를 오픈된 공통플랫폼 하에서, 상이한 IoT 디바이스의 제조데이터 특성과 내용별로 통합적으로 구성하여 미리 등록하고,
    b) 상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 제조데이터를 기기별과, 일자별, 위치별을 포함하여 실시간으로 분류등록하고,
    c) 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기를 통해 제공된 근로자의 제조설비 사용을 위한 미리 설정된 정보에 대응하여 상기 각 등록 정보에 의해 어플리케이션과 컴포넌트를 근로자가 직접 생성해서,
    d) 상기 생성된 어플리케이션과 컴포넌트에 의해 대상 제조설비를 동작하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스 정보처리장치는,
    a‘) 스마트팩토리 서비스를 위한 사용 환경과 라이브러리를 상기 다수의 센서 디바이스에 의해 제공된 제조데이터를 기반으로 통합적으로 구성하여 미리 등록하고,
    b‘) 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기를 통해 제공된 근로자의 스마트팩토리 서비스를 위한 미리 설정된 서비스와, 어플리케이션 화면, 데이터, 연결 디바이스 정보를 포함한 근로자 선택정보를 수집하고,
    c‘) 상기 등록된 사용 환경과 라이브러리, 상기 수집된 근로자 선택정보에 의해 해당 디바이스와 연결되어 데이터 확인하는 기능을 포함한 스마트팩토리 서비스를 위한 환경과, 상기 스마트팩토리 서비스를 실행하는 프로그램을 생성해서,
    d‘) 상기 생성된 환경과 프로그램에 의해 근로자가 원하는 스마트팩토리 서비스를 제공하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 디바이스는
    디바이스 자체의 전원 모듈;
    상기 제조설비의 디바이스와 연동하는 외부 IoT 센서와의 통신으로 제조데이터를 수집하는 시리얼 통신 모듈;
    상기 제조설비의 디바이스의 상태를 포함한 아날로그 감지결과를 센서데이터로 통합적으로 입력받는 A/I 모듈;
    각 아날로그 제어정보를 해당 제어기기에 통합적으로 출력하는 A/O 모듈;
    상기 제조설비의 디바이스의 상태를 포함한 디지털 감지결과를 센서데이터로 통합적으로 입력받는 D/I 모듈;
    상기 사용자 정보처리장치와 상기 사용자 단말기로부터 제공된 제어명령을 포함한 각 디지털 제어정보를 해당 제어기기에 통합적으로 출력하는 D/O 모듈;
    상기 A/I 모듈에 의한 아날로그 센서데이터를 디지털 정보로서 통합적으로 변환하는 A/D 모듈;
    상기 D/I 모듈에 의한 디지털 센서데이터를 아날로그 정보로서 통합적으로 변환하는 D/A 모듈;
    상기 시리얼 통신 모듈과, 상기 D/I 모듈, 상기 A/D 모듈에 의한 출력결과를 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기에 IoT를 통해 제공하고, 상기 서비스 정보처리장치로부터 각 출력결과에 따른 제어명령을 제공받는 IoT 모듈; 및
    상기 각 모듈을 전체적으로 제어하는 CPU 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 IoT 모듈은
    상기 CPU 모듈의 제어에 의해 상기 각 센서데이터가 미리 설정된 해당 임계상태값에 해당하는 경우, 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기에 자체적으로 알람하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 IoT 모듈은
    상기 CPU 모듈의 제어에 의한 TTS엔진을 자체적으로 구비하여 상기 각 센서데이터가 미리 설정된 임계상태값에 해당하는 경우, 직접 센서 디바이스를 통해 현장에서 음성 알람을 하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스 정보처리장치는
    a''') 산업설비를 위한 실시간 모니터링과 제어를 위한 어플리케이션 제작 및 다른 근로자와 공유하기 위한 편집기와, 상기 편집기를 통해 하나 이상의 제어설비와 연결된 장치를 연결하기 위한 도구를 미리 등록하고,
    b''') 상기 연결된 장치로부터 수집된 데이터를 근로자 앱 서비스로 표현하기 위한
    컴포넌트를 불러오고, 상기 신규 컴포넌트를 근로자가 제작 및 오픈 API로 등록하
    여 사용하는 기능을 미리 등록하고,
    c''') 상기 기능을 가진 오픈플랫폼을 연결하여 스마트팩토리 서비스 앱을 구성하고, 상기 구성된 어플리케이션을 실행파일로 생성해서,
    d''') 상기 생성된 결과를 사용하여 산업설비를 실시간 모니터링과 제어하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스 정보처리장치는
    a'''') 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기로부터 다수의 상이한 데이터 전송포맷에 따른 각 제어명령을 제공받고,
    b'''') 상기 다수의 센서 디바이스로부터 원시 센서 데이터를 전달받을 경우, 상기 전달된 원시 센서 데이터를 상기 제공된 각 제어명령에 의해 정제하고,
    c'''') 미리 설정된 각 센서 데이터의 현장영상정보와 상기 정제된 결과만을 상호 연동시켜 HMI화해서 영상통합계측하여,
    d'''') 상기 영상통합계측된 결과를 상기 사용자 정보처리장치 또는 상기 사용자 단말기로 전달하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 영상통합계측(c'''')은
    상기 전달된 원시 센서 데이터가 다수개인 경우, 상기 다수개의 센서 데이터의 현장영상정보와 해당 정제된 결과만을 상호 간에 매칭하고, HMI 기반에 맵 형태로 팝업해서 이루어지는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 CPU 모듈은
    a‘’) 상기 각 센서데이터가 피드백된 원래 사용자 정보처리장치 또는 사용자 단말기에 의한 제어명령과의 오차가 0이 되도록 하기의 [식 1]에 따른 PID 제어를 수행함으로써, 원하는 목표값을 직접적으로 산출하고,
    [식 1]
    Figure pat00002

    (여기에서, u(n)은 현재의 제어 입력이고, u(n-1)은 1차 샘플링 시간 전의 제어 입력, e(n)은 현재의 오차, e(n-1)은 1차 샘플링 시간 전의 오차, e(n-2)는 2차 샘플링 시간 전의 오차)
    b‘’) 상기 산출된 목표값에 따라 해당 제어기기의 동작을 상이하게 직접 센서디바이스를 통해 현장에서 제어하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 디바이스는,
    상기 외부 IoT센서와 아울러 해시트리를 기준으로 하위의 해시값과 메시 네트워킹으로 구성하여 제조데이터와 센서데이터를 상기 서비스 정보처리장치에 제공하고,

    상기 서비스 정보처리장치는,
    상기 해시트리의 상위 해시값을 저장하여 다수의 상이한 센서디바이스와 외부 IoT센서별로 해시값을 연결해서 해당하는 해시노드를 구성함으로써, 보안관리하는 것; 을 특징으로 하는 안전한 생산자원 수집 및 제어시스템.














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