KR20220139557A - 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법은 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 있어서, 네트워크의 구성을 위해 설정된 파라미터를 입력받는 단계, 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는 단계, 다이어그램에 기초하여 상기 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 포함하는 통신 특성 매트릭스를 결정하는 단계, 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정하는 단계, 상관성 매트릭스의 프로세스 별로 파라미터에 대응되는 가중치를 통신 특성 매트릭스에 포함된 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성 값에 적용함으로써 통신 적응성 매트릭스를 도출하는 단계, 및 통신 적응성 매트릭스를 이용하여 통신 방식들 중 각각의 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함한다.
Description
아래 실시예들은 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크 구성 기술에 관한 것이다.
공장 에너지 관리 시스템(FACTORY ENERGY MANAGEMENT SYSTEM; FEMS)은 ICT(Information and Communications Technology) 기술을 통해 설비의 에너지 사용 가동 현황을 파악하여 에너지 수요를 예측하고 이에 따라 에너지 공급량을 적당한 규모로 조절하는 시스템을 말한다. FEMS를 이용함으로써 에너지효율 향상 목표를 설정하고 이를 달성하기 위해 관리체제를 일정한 절차 및 기법에 따라 체계적이고 지속적으로 전사적 에너지 관리를 수행하라 수 있다.
산업 부문에서의 에너지 효율화를 위한 FEMS 구축을 위해서는 공장에서의 에너지 자원들의 에너지 소비량에 관한 모니터링이 기반이 되어야 한다. 일반적으로 산업 부문, 특히 금속, 먼지, 진동 등의 통신 외적인 요인이 많은 공장에서는 지금까지 자원/기기 모니터링 및 제어에 유선 통신이 주로 활용되어 왔다.
일 실시예에 따른 네트워크 구성 방법은 상기 네트워크의 구성을 위해 설정된 파라미터를 입력받는 단계; 상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는 단계; 상기 다이어그램에 기초하여 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 포함하는 통신 특성 매트릭스를 결정하는 단계; 상기 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 상기 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정하는 단계; 상기 상관성 매트릭스의 상기 프로세스 별로 상기 파라미터에 대응되는 상기 가중치를 상기 통신 특성 매트릭스에 포함된 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성 값에 적용함으로써 통신 적응성 매트릭스를 도출하는 단계; 및 상기 통신 적응성 매트릭스를 이용하여 상기 통신 방식들 중 상기 각각의 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다이어그램을 생성하는 단계는, 상기 설정된 파라미터 중 어느 하나의 파라미터에 대한 입력 범위를 입력받는 단계; 상기 이용할 수 있는 통신 방식들 중 어느 하나의 통신 방식에 대한 상기 하나의 파라미터의 값을 입력받는 단계; 상기 입력 범위 및 상기 하나의 파라미터의 값을 정규화하는 단계; 상기 정규화된 파라미터의 값에 해상도를 곱하여 상기 하나의 통신 방식의 상기 하나의 파라미터에 대한 상기 특성 값을 도출하는 단계; 및 상기 특성 값에 기초하여 상기 하나의 통신 방식 및 상기 하나의 파라미터에 대한 다이어그램을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 파라미터는 상기 각각의 프로세스에 대한 분석에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 상기 통신 적응성 매트릭스에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 통신 특성 매트릭스를 결정하는 단계는, 상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식을 추가할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 다이어그램을 생성하는 단계는, 상기 통신 방식을 추가하는 것으로 결정한 경우, 상기 추가된 통신 방식의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성할 수 있다.
상기 네트워크의 운용 비용 절감 특성, 설치 비용 절감 특성, 재배치 용이성, 고속 전송 특성, 고신뢰 특성, 저지연 특성, 에너지 효율 특성, 단말 저비용 특성 중 적어도 하나는 상기 파라미터로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 네트워크 구성 장치는 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들을 포함하는 메모리; 상기 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 명령어들이 상기 프로세서에 의해 수행될 때, 상기 프로세서는, 상기 네트워크의 구성을 위해 설정된 파라미터를 입력받는 동작; 상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는 동작; 상기 다이어그램에 기초하여 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 포함하는 통신 특성 매트릭스를 결정하는 동작; 상기 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 상기 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정하는 동작; 상기 상관성 매트릭스의 상기 프로세스 별로 상기 파라미터에 대응되는 상기 가중치를 상기 통신 특성 매트릭스에 포함된 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성 값에 적용함으로써 통신 적응성 매트릭스를 도출하는 동작; 및 상기 통신 적응성 매트릭스를 이용하여 상기 통신 방식들 중 상기 각각의 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 결정하는 동작을 수행할 수 있다.
상기 다이어그램을 생성하는 동작은, 상기 설정된 파라미터 중 어느 하나의 파라미터에 대한 입력 범위를 입력받는 동작; 상기 이용할 수 있는 통신 방식들 중 어느 하나의 통신 방식에 대한 상기 하나의 파라미터의 값을 입력받는 동작; 상기 입력 범위 및 상기 하나의 파라미터의 값을 정규화하는 동작; 상기 정규화된 파라미터의 값에 해상도를 곱하여 상기 하나의 통신 방식의 상기 하나의 파라미터에 대한 상기 특성 값을 도출하는 동작; 및 상기 특성 값에 기초하여 상기 하나의 통신 방식 및 상기 하나의 파라미터에 대한 다이어그램을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 파라미터는 상기 각각의 프로세스에 대한 분석에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 명령어는, 상기 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 상기 통신 적응성 매트릭스에 추가하는 동작을 더 포함할 수 있다.
상기 통신 특성 매트릭스를 결정하는 동작은, 상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식을 추가할지 여부를 결정하는 동작을 더 포함하고, 상기 다이어그램을 생성하는 동작은, 상기 통신 방식을 추가하는 것으로 결정한 경우, 상기 추가된 통신 방식의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성할 수 있다.
상기 네트워크의 운용 비용 절감 특성, 설치 비용 절감 특성, 재배치 용이성, 고속 전송 특성, 고신뢰 특성, 저지연 특성, 에너지 효율 특성, 단말 저비용 특성 중 적어도 하나는 상기 파라미터로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법에 의하면, 네트워크 통신 특성 매트릭스 및 상관성 매트릭스에 기초하여 통신 적응성 매트릭스를 구성함으로써, 해당 공장 에너지 관리 시스템에 적용할 최적의 네트워크를 구성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법에 의해 통신 방식에 대한 다이어그램을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 광 네트워크 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 LTE 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 Wi-Fi 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 LoRa 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 도출된 통신 적응성 매트릭스를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법에 의해 통신 방식에 대한 다이어그램을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 광 네트워크 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 LTE 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 Wi-Fi 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 LoRa 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 도출된 통신 적응성 매트릭스를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 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.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
에너지 자원을 소모하는 시스템에서 에너지 효율 개선을 위해 공장 에너지 관리 시스템(Factory Energy Management System; FEMS)을 구축하려고 할 때, 에너지 사용량에 관한 모니터링이 필요하다. 공장 에너지 관리 시스템에서 에너지 사용량을 모니터링하기 위해서는 에너지를 사용하는 프로세스마다 사용량을 센싱하고 종합하여 처리해야 하는데, 이를 위해서는 센서와 처리 장치 간 통신 수단이 필요하다. 여기서 프로세서는 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 시스템에서 수행되는 절차를 의미한다. 예를 들어, 공장 에너지 관리 시스템을 구축하는 경우, 공장에서 수행되는 공정이 프로세스에 대응될 수 있다.
일반적으로 금속, 먼지, 진동 등의 통신 외적인 요인이 많은 공장과 같은 산업 부문에서는 에너지 자원, 센서, 제어 기기 및 모니터링 기기 간에 주로 유선통신이 활용되어 왔다. 하지만 무선 통신 기술이 발전함에 따라, 네트워크 구축 비용을 낮추고 공정 유연성을 향상시키기 위해 공장과 같은 산업 부문의 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크 구축에도 무선 통신 기술이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치(예: 도 8의 네트워크 구성 장치(800))(이하, 네트워크 구성 장치) 및 방법(이하, 네트워크 구성 방법)에 의하면, 무선 및 유선 통신 기술들 중에서 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 적어도 하나의 프로세스에 대해 각각의 프로세스 별로 적합한 통신 방식을 선정하고 에너지 관리를 위한 최적의 네트워크 구성 방안을 도출할 수 있다.
단계(105)에서, 공장 에너지 관리 시스템에 적용할 네트워크를 구성하기 위해 고려해야할 사항들이 파라미터로 설정되고 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있다.
파라미터는 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 프로세스에 대한 분석에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, FEMS를 도입하고자 하는 공장에 관한 실사 또는 공장 설계 및 공장 설비 정보에 관한 분석에 기초하여 파라미터가 결정될 수 있다.
파라미터는 공장 에너지 관리 시스템에 적용될 네트워크에 영향을 미치는 요소들을 의미하는 것으로서, 네트워크의 기능, 경제성, 공정 유연성 등 다양한 측면에서 네트워크에 영향을 미치는 요소들을 분석하여 결정될 수 있다.
| 통신 품질 측면 | 고속 전송 (High Data Rate), 고신뢰 (High Reliability), 저지연 (Low Latency) |
| 구축/운용 비용 측면 | 설치 비용 절감 (Low CAPAX), 운용 비용 절감 (Low OPEX) |
| 단말 측면 | 단말 저비용 (Low Cost), 에너지 효율 (Low Power) |
| 공정 재구성 측면 | 네트워크 재배치 용이성 (Network Flexibility) |
일 실시예에서, 표 1과 같이 통신 품질 측면에서 고속 전송, 고신뢰 및 저지연의 특성이, 구축 및 운용 비용 측면에서 설치 비용 절감 및 운용 비용 절감의 특성이, 단말 측면에서 단말 저비용, 에너지 효율의 특성이, 공정 재구성 측면에서 네트워크 재배치 용이성의 특성이 파라미터로 설정될 수 있다. 여기서 통신 품질 측면은 공장에서 수행되는 공정의 실시간 제어를 위해서 고려되는 것이고, 구축 및 운용 비용 측면은 공장 운영의 효율화와 네트워크 설치 비용 절감을 위해 고려되는 것이며, 단말 측면은 모니터링 대상의 수 및 배터리 전원과 밀접한 단말과 관련하여 고려되는 것이고, 공정 재구성 측면은 공정 유연성을 위해서 고려되는 것일 수 있다.
예를 들어, 통신 품질 측면에서 설정된 파라미터인 고속 전송, 고신뢰, 저지연 특성은 다음과 같은 분석에 기초하여 설정된 것일 수 있다. 작업 흐름이나 공정의 모니터링, 자동 제어를 통한 공장 자동화를 수행하거나 공정의 실시간 제어에 기반한 에너지 효율 최적화를 이루는데 있어 고속 전송, 고신뢰, 저지연은 고려되어야만 하는 파라미터이고, 특히 고신뢰 및 저지연은 스마트 시티, 스마트 팩토리 응용에 활용될 가능성이 높은 5G URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) 통신이 달성하고자 하는 특성이므로 파라미터로 설정될 수 있다.
구축 및 운용 비용 측면에서 설정된 파라미터인 설치 비용 절감 및 운용 비용 절감 특성은 다음과 같은 분석에 기초하여 설정된 것일 수 있다. 제품 생산 및 판매를 통해 이익을 창출해야 하는 산업이나 공장에서 비용 측면은 고려되어야 하고 FEMS 네트워크에서 지향하는 통신 기능뿐만 아니라 FEMS 네트워크를 구축하는 비용 (CAPEX: Capital Expenditures)과 FEMS 네트워크를 운용하는 비용 (OPEX: Operating Expenses)은 해당 공장에 적합한 FEMS 네트워크를 구성하는데 있어서 중요하므로 파라미터로 설정될 수 있다.
단말 측면에서 설정된 파라미터인 단말 저비용 특성 및 에너지 효율 특성은 다음과 같은 분석에 기초하여 설정된 것일 수 있다. 대량의 센서 모니터링에 관한 5G Massive-IoT(Internet of Things) 통신에서처럼, FEMS 시스템 운용에 있어 대량의 에너지 자원 모니터링에 있어 단말의 비용은 FEMS 네트워크 구성에 있어 중요하므로 파라미터로 설정될 수 있다. 많은 에너지 센서의 모니터링 방식은 모든 센서에 상시 전원을 연결하기 힘든 환경을 만들기 때문에 단말 배터리 측면도 고려되어야 하며, 배터리를 내장한 단말에서 요구되는 에너지 효율 또한 단말 측면에서 중요하므로 파라미터로 설정될 수 있다.
공정 재구성 측면에서 설정된 파라미터인 네트워크 재배치 용이성은 다음과 같은 분석에 기초하여 설정된 것일 수 있다. 4차 산업혁명 시대 스마트 팩토리에서 요구하는 유연한 공정과 관련되어 공정이나 작업 흐름을 수시로 원활히 바꾸는데 있어 FEMS 네트워크 또한 따라서 유연하게 재구성되어야 할 필요성이 있으므로 네트워크 재배치 용이성이 파라미터로 설정될 수 있다.
다만, 파라미터의 설정은 이에 한정되는 것은 아니고 네트워크를 구성하고자 하는 목적, 각 공장의 작업 환경, 통신 채널 환경, 공정 흐름 및 사용하고자 하는 에너지 자원에 따라 다양한 파라미터가 설정될 수 있다.
단계(110)에서, 네트워크 구성 장치는 설정된 파라미터에 기초하여 공장 에너지 관리 시스템에 적용될 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성을 다이어그램으로 나타낼 수 있다.
이용할 수 있는 통신 방식은, 예를 들어, 산업 및 공장에서 널리 활용되고 있는 광 네트워크 (Optical Network) 통신, 안정적인 통신 품질을 제공하는 LTE 통신, 무선 통신 방식으로 스마트 기기에 기본 내장되어 활용도가 높은 Wi-Fi 통신, 저전력 장거리 통신 특성을 갖는 LoRa (Long Range) 통신을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 통신 기술로서 공장에 적용될 수 있는 모든 형태의 통신 기술이 포함될 수 있다. 아래에서 도 2 내지 도 6을 참조하여 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 중 일부 방식들을 예시로 들어 다이어그램 표현 방법을 설명한다.
단계(115)에서, 네트워크 구성 장치는 통신 방식을 추가할지 여부를 결정할 수 있다. 단계(110)에서 다이어그램으로 생성된 통신 방식 외에 다른 통신 방식에 대한 평가가 추가로 필요한 경우, 네트워크 구성 장치는 단계(110)으로 돌아가서 추가된 통신 방식에 대한 파라미터와 관련된 특성을 파악하고 해당 특성을 추가된 통신 방식에 대한 다이어그램으로 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 통신 방식 추가 여부의 결정 기준은 미리 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 통신 방식 추가 여부의 결정 기준은 단계(115)에서 입력될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 별도의 통신 방식 추가 여부의 결정 기준 없이 단계(115)에서 새로운 통신 방식이 추가로 입력된 경우 네트워크 구성 장치는 단계(110)으로 돌아가 추가된 통신 방식의 파라미터와 관련된 특성을 다이어그램으로 나타낼 수 있다.
네트워크 구성 장치는 통신 방식을 추가하지 않는 것으로 결정한 경우, 단계(120)으로 나아갈 수 있다. 일 실시예에서, 단계(115)는 생략될 수 있다.
단계(120)에서, 네트워크 구성 장치는 통신 방식들 각각에 대한 다이어그램으로부터 통신 특성 매트릭스를 결정할 수 있다.
통신 특성 매트릭스는 이용할 수 있는 통신 방식들, 단계(105)에서 설정된 파라미터 및 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 포함하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 파라미터가 표 1과 같이 설정되고, 이용할 수 있는 통신 방식에 광 네트워크 통신, LTE, Wi-Fi 및 LoRa가 포함되는 경우, 통신 특성 매트릭스는 표 2와 같이 결정될 수 있다.
| 파라미터 | ||||||||
| 설치 비용 절감 | 운용 비용 절감 | 단말 저비용 |
에너지 효율 | 고신뢰 | 저지연 | 고속 전송 | 재배치 용이성 | |
| 광네트워크 | ||||||||
| LTE | ||||||||
| Wi-Fi | ||||||||
| LoRa | ||||||||
표 2와 같이, 통신 특성 매트릭스는 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식과 파라미터를 포함하여 결정될 수 있다. 표 2의 공란에는 각 파라미터에 대응되는 각 통신 방식의 특성 값이 수치로서 기입될 수 있으며, 이러한 수치는 단계(110)의 다이어그램 생성 과정에서 결정될 수 있다. 통신 특성 매트릭스를 통해 공장 에너지 관리 시스템에 적용될 네트워크의 구성에 이용될 수 있는 통신 방식들 간 비교 분석이 가능하다.
단계(125)에서, 네트워크 구성 장치는 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 상관성 매트릭스는 파라미터 설정과 유사하게 FEMS를 도입하고자 하는 공장에 관한 실사 또는 공장 설계 및 공장 설비 정보에 관한 분석에 기초하여 결정될 수 있다.
공장 에너지 관리 시스템의 네트워크 구성에 사용되는 통신 방식은 에너지 관리 대상이 되는 각각의 프로세스의 특성에 따라 프로세스마다 다르게 결정될 수 있다.
일반적으로 공장에서 사용되는 에너지 자원과 관련된 프로세스는 생산, 전송 및 소비의 과정에 따라 유틸리티 프로세스, 계통 프로세스 및 공정 프로세스로 나뉜다. 유틸리티 프로세스는 공장에서 사용되는 에너지 자원을 생산하는 설비에 관한 것으로, 전기나 물을 공급받아 공장에서 쓰이는 에너지 자원인 WAGES (Water, Air, Gas, Electricity, Steam)을 생산한다. 전기와 물은 공장으로 입력되는 전기와 물을 그대로 사용하면 되지만, 압축공기, 냉수, 스팀 등은 전기 또는 물로부터 설비를 활용하여 변환되어 생산된다. 계통 프로세스는 공장 유틸리티 프로세스에서 생산한 WAGES 에너지 자원을 물품 생산에 필요한 공정으로 전송하는 설비를 지칭한다. 공정 프로세스는 계통 프로세스로부터 전달받은 에너지 자원을 활용하여 최종 산출물 생산을 위해 물질이나 물품을 가공하는 설비를 지칭한다.
FEMS는 유틸리티 프로세스, 계통 프로세스 및 공정 프로세스 별 에너지 생산, 소모 정보를 모니터링 및 분석하여 에너지 수급을 관리하거나 설비를 제어하여 에너지 효율 최적화를 도모한다. 따라서 프로세스 별 설비의 에너지 정보 모니터링이나 설비 제어에 있어서 최적의 네트워크 구성을 위해 프로세스 별 네트워크의 중요도 및 연관성을 분석하는 것이 필요할 수 있다.
일 실시예에서, 상관성 매트릭스는 프로세스 별 네트워크의 중요도 및 연관성을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, FEMS를 적용하고자 하는 공장에서 제1 유틸리티 프로세스, 제2 유틸리티 프로세스, 제1 계통 프로세스, 제1 공정 프로세스 및 제2 공정 프로세스가 수행되는 경우, 단계(105)에서 설정된 파라미터에 기초하여 상관성 매트릭스는 표 3과 같이 결정될 수 있다.
| 프로세스 | |||||
| 제1 유틸리티 프로세스 | 제2 유틸리티 프로세스 | 제1 계통 프로세스 | 제1 공정 프로세스 | 제2 공정 프로세스 | |
| 설치 비용 절감 (Low CAPEX) | |||||
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | |||||
| 단말 저비용 (Low Cost) | |||||
| 에너지 효율 (Low Power) | |||||
| 고신뢰 (High Reliability) | |||||
| 저지연 (Low Latency) | |||||
| 고속 전송 (High Data Rate) | |||||
| 재배치 용이성 (Flexibility) | |||||
표 3의 공란에는 각 프로세스에서의 각 파라미터에 대한 가중치가 수치로 결정될 수 있다.
단계(130)에서, 네트워크 구성 장치는 통신 특성 매트릭스와 상관성 매트릭스에 기초하여 통신 적응성 매트릭스를 도출할 수 있다. 통신 적응성 매트릭스는 통신 특성 매트릭스에 포함된 각각의 통신 방식의 파라미터에 대한 특성 값을 상관성 매트릭스의 프로세스 별로 해당 파라미터에 대응되는 파라미터 가중치에 적용함으로써 도출될 수 있다. 예를 들어, 특성 값과 파라미터 가중치를 곱함으로써 통신 적응성 매트릭스가 도출될 수 있다. 일 실시예에서, 단계(105)에서 설정된 파라미터에 기초하여 통신 적응성 매트릭스는 표 4와 같이 도출될 수 있다.
| 제1 유틸리티 프로세스 | 제2 유틸리티 프로세스 | 제1 계통 프로세스 | 제1 공정 프로세스 | 제2 공정 프로세스 | ||
| 광 네트워크 |
설치 비용 (Low CAPEX) | |||||
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | ||||||
| 단말 저비용 (Low Cost) | ||||||
| 에너지 효율 (Low Power) | ||||||
| 고신뢰 (High Reliability) | ||||||
| 저지연 (Low Latency) | ||||||
| 고속 전송 (High Data Rate) | ||||||
| 재배치 용이성 (Flexibility) | ||||||
| LTE | 설치 비용 (Low CAPEX) | |||||
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | ||||||
| 단말 저비용 (Low Cost) | ||||||
| 에너지 효율 (Low Power) | ||||||
| 고신뢰 (High Reliability) | ||||||
| 저지연 (Low Latency) | ||||||
| 고속 전송 (High Data Rate) | ||||||
| 재배치 용이성 (Flexibility) | ||||||
| Wi-Fi | 설치 비용 (Low CAPEX) | |||||
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | ||||||
| 단말 저비용 (Low Cost) | ||||||
| 에너지 효율 (Low Power) | ||||||
| 고신뢰 (High Reliability) | ||||||
| 저지연 (Low Latency) | ||||||
| 고속 전송 (High Data Rate) | ||||||
| 재배치 용이성 (Flexibility) | ||||||
| LoRa | 설치 비용 (Low CAPEX) | |||||
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | ||||||
| 단말 저비용 (Low Cost) | ||||||
| 에너지 효율 (Low Power) | ||||||
| 고신뢰 (High Reliability) | ||||||
| 저지연 (Low Latency) | ||||||
| 고속 전송 (High Data Rate) | ||||||
| 재배치 용이성 (Flexibility) |
표 4의 공란에는 통신 특성 매트릭스에 포함된 각각의 통신 방식의 파라미터에 대한 특성 값과 해당 파라미터에 대응되는 상관성 매트릭스의 파라미터 가중치를 곱한 값이 기입될 수 있다.
네트워크 구성 장치는 통신 적응성 매트릭스에 기초하여 각 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 선정하고 네트워크 구성 방안을 도출할 수 있다.
일 실시예에서, 네트워크 구성 장치는 통신 적응성 매트릭스의 해석을 용이하게 하기 위해 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 적용할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크 구성 장치 및 방법에 의해 통신 방식에 대한 다이어그램을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
단계(205)에서, 네트워크 구성 장치에 단계(105)에서 설정된 파라미터 중 하나의 파라미터에 대한 입력 범위가 입력될 수 있다. 하나의 파라미터는 단계(105)에서 설정된 파라미터 중에서 임의로 선택될 수 있다. 예를 들어, 고속 전송 (High Data Rate) 파라미터에 관하여 이용할 수 있는 통신 방식들이 갖는 전송 속도 중 최저 속도와 최고 속도 사이의 범위가 bps (bits per second) 단위로 고속 전송 파라미터에 대한 입력 범위로서 입력될 수 있다. 이용할 수 있는 통신 방식으로서 광 네트워크 통신, LTE, Wi-Fi 및 LoRa 통신이 있는 경우, 기가비트 이더넷에 기반한 광 네트워크 통신 방식의 전송 속도가 일반적으로 최대 1000 Mbps로 가장 높고 0.3 ~ 10 kbps 속도를 지원하는 LoRa 통신이 전송 속도가 가장 낮다. 따라서 고속 전송 파라미터에 관한 입력 범위가 0.0003 ~ 1000 Mbps로 입력될 수 있다.
단계(210)에서, 이용할 수 있는 통신 방식 중 하나의 통신 방식에 대한 해당 파라미터 값이 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있다. 하나의 통신 방식은 이용할 수 있는 통신 방식중에서 임의로 선택될 수 있다. 예를 들어, 이용할 수 있는 광 네트워크 통신, LTE, Wi-Fi 및 LoRa 통신 중 광 네트워크 통신 방식에 대해 단계(210)이 수행되는 경우 고속 전송 파라미터 값으로서 1000이 입력될 수 있다.
단계(215)에서, 네트워크 구성 장치는 입력된 파라미터의 입력 범위 및 파라미터 값을 정규화할 수 있다. 정규화는 각 파라미터의 입력 범위의 최대 값이 1이 되도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 광 네트워크 통신 방식에 대해 단계(215)가 수행되는 경우, 네트워크 구성 장치는 정규화를 위해 0.0003 ~ 1000 Mbps의 입력 범위 및 광 네트워크 통신 방식의 고속 전송 파라미터 값 1000을 입력 범위의 최대 값인 1000으로 나눔으로써 정규화를 수행할 수 있다. 정규화에 의해 입력 범위는 0.0000003 ~ 1의 범위로 변환되고 광 네트워크 통신 방식의 정규화된 고속 전송 파라미터 값은 1이 될 수 있다.
단계(220)에서, 네트워크 구성 장치는 생성될 다이어그램의 가독성, 통신 적응성 매트릭스에서 최종적으로 결정될 값의 크기를 고려하여 정규화된 파라미터 값에 해상도를 곱할 수 있다. 네트워크 구성 장치는 정규화된 파라미터 값에 해상도를 곱하여 해당 통신 방식의 해당 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 해상도는 8일 수 있고, 네트워크 구성 장치는 광 네트워크 통신 방식의 정규화된 고속 전송 파라미터 값 1에 해상도를 곱하여 8의 특성 값을 계산할 수 있다. 다만, 해상도는 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 다양한 값이 설정될 수 있다.
단계(225)에서, 네트워크 구성 장치는 단계(215)에서 해상도를 곱하여 계산된 파라미터 값에 기초하여 다이어그램을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 네트워크 통신 방식에 대해 단계(225)이 수행되는 경우, 네트워크 구성 장치는 광 네트워크 통신 방식의 고속 전송 파라미터에 대한 다이어그램을 해상도가 곱해진 고속 전송 파라미터 값 8에 기초하여 작성할 수 있다.
단계(230)에서, 네트워크 구성 장치는 해당 파라미터에 관하여 이용할 수 있는 모든 통신 방식에 대한 다이어그램을 생성하였는지 여부를 판단할 수 있다. 네트워크 구성 장치는 해당 파라미터에 관하여 이용할 수 있는 모든 통신 방식에 대한 다이어그램이 생성되지 않은 경우, 단계(210)로 돌아가 해당 파라미터에 대해 다이어그램이 생성되지 않은 통신 방식에 대하여 단계(210) 내지 단계(225)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 고속 전송 파라미터와 관련하여, 이용할 수 있는 통신 방식 중 광 네트워크 통신 방식에 대해서만 다이어그램이 생성된 경우, 네트워크 구성 장치는 다른 이용할 수 있는 통신 방식인 LTE 통신 방식에 대해 단계(210) 내지 단계(225)을 수행할 수 있다. 단계(210) 내지 단계(230)은 해당 파라미터와 관련하여 이용할 수 있는 모든 통신 방식에 대한 다이어그램 생성이 완료될 때까지 반복될 수 있다.
고속 전송 파라미터와 관련하여 LTE통신 방식에 대해 단계(210) 내지 단계(225)이 수행되는 경우, LTE 통신 방식은 기가비트 이더넷과 유사한 전송 속도를 지원한다고 할 수 있으므로, 단계(210)에서, 고속 전송 파라미터 값으로서 1000이 입력될 수 있다. 단계(215)에서, 네트워크 구성 장치는 입력 범위 0.0003 ~ 1000 Mbps에 기초하여 정규화를 수행하여 LTE 통신에 대한 정규화된 고속 전송 파라미터 값으로서 1을 계산할 수 있다. 네트워크 구성 장치는 정규화된 고속 전송 파라미터 값에 해상도 8을 곱하고, 단계(225)에서, 해상도를 곱하여 생성된 고속 전송 파라미터에 대한 특성 값 8에 기초하여 다이어그램을 생성할 수 있다.
고속 전송 파라미터와 관련하여 Wi-Fi 통신 방식에 대해 단계(210) 내지 단계(225)이 수행되는 경우, 비면허 대역에서의 간섭을 고려하여 Wi-Fi 통신 방식의 전송 속도는 700 Mbps의 전송 속도를 지원한다고 볼 수 있으므로 단계(210)에서, 고속 전송 파라미터 값으로서 700이 입력될 수 있다. 단계(215)에서, 네트워크 구성 장치는 입력 범위 0.0003 ~ 1000 Mbps에 기초하여 정규화를 수행하여 Wi-Fi 통신에 대한 정규화된 고속 전송 파라미터 값으로서 0.7을 계산할 수 있다. 네트워크 구성 장치는 정규화된 고속 전송 파라미터 값에 해상도 8을 곱하고, 단계(225)에서, 해상도를 곱하여 생성된 고속 전송 파라미터에 대한 특성 값 5.6에 기초하여 다이어그램을 생성할 수 있다.
고속 전송 파라미터와 관련하여 LoRa 통신 방식에 대해 단계(210) 내지 단계(225)이 수행되는 경우, 단계(210)에서, 고속 전송 파라미터 값으로서 0.01이 입력될 수 있다. 단계(215)에서, 네트워크 구성 장치는 입력 범위 0.0003 ~ 1000 Mbps에 기초하여 정규화를 수행하여 LoRa 통신에 대한 정규화된 고속 전송 파라미터 값으로서 0.00001을 계산할 수 있다. 네트워크 구성 장치는 정규화된 고속 전송 파라미터 값에 해상도 8을 곱하고, 단계(225)에서, 해상도를 곱하여 생성된 고속 전송 파라미터에 대한 특성 값 0.00008에 기초하여 다이어그램을 생성할 수 있다.
하나의 파라미터에 관하여 이용할 수 있는 모든 통신 방식에 대한 다이어그램을 생성한 경우, 단계(235)에서, 네트워크 구성 장치는 모든 파라미터에 대한 다이어그램이 생성되었는지 여부를 판단할 수 있다. 네트워크 구성 장치는 모든 파라미터에 대한 다이어그램이 생성되지 않은 경우, 단계(205)로 돌아가 단계(105)에서 설정된 파라미터 중 다이어그램이 생성되지 않은 파라미터에 대해 단계(205) 내지 단계(230)를 수행할 수 있다. 단계(205) 내지 단계(235)은 모든 파라미터에 대한 다이어그램이 생성될 때까지 반복될 수 있다.
예를 들어, 단계(235)에서, 단계(105)에서 설정된 파라미터 중 고속 전송 파라미터 외에 다른 파라미터에 대한 다이어그램이 작성되지 않은 경우, 단계(205)에서 네트워크 구성 장치는, 단계(105)에서 설정된 파라미터 중 다이어그램이 생성되지 않은 저지연(Low Latency) 파라미터 값의 입력 범위를 입력받을 수 있다. 저지연 파라미터에 대해 단계(210) 내지 단계(230)가 수행된 뒤 고신뢰 (High Reliability), 설치 비용 절감 (Low CAPAX), 운용 비용 절감 (Low OPEX), 단말 저비용 (Low Cost), 에너지 효율 (Low Power), 네트워크 재배치 용이성 (Network Flexibility)의 파라미터 각각에 대해 단계(205) 내지 단계(230)가 반복하여 수행될 수 있다.
단계(105)에서 설정된 파라미터에는 저지연과 같이 파라미터 값이 작을수록 유리한 파라미터가 있을 수 있고, 고속 전송과 같이 파라미터 값이 클수록 유리한 파라미터가 있을 수 있다. 파라미터 값이 작을수록 유리한 파라미터에 대한 입력 범위와 해당 파라미터 값은 단계(205) 및 단계(210)에서 네트워크 구성 장치에 입력될 때 역수로 입력될 수 있다. 예를 들어, 이용할 수 있는 통신 방식들이 최소 1ms의 지연시간 및 최대 1000ms의 지연 시간을 갖는 경우, 저지연 파라미터에 대한 입력 범위는 최대 지연 시간의 역수인 0.001 및 최소 지연 시간의 역수인 1 사이 범위(0.001~1)일 수 있다.
파라미터 값이 작을수록 유리한 파라미터에 대한 파라미터 값이 단계(210)에서 네트워크 구성 장치에 입력될 때에도 역수로 입력될 수 있다. 예를 들어, Wi-Fi 통신 방식의 지연 시간이 100ms인 경우 단계(210)에서 100의 역수인 0.01이 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있다.
단계(205) 내지 단계(235)을 통해 도 3 내지 도 6과 같은 형태로 이용할 수 있는 각 통신 방식 및 각 파라미터에 대한 다이어그램이 생성될 수 있다.
도 3는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 광 네트워크 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 3를 참조하면, 도 1의 일 실시예에서 설정된 파라미터에 대한 광 네트워크 통신의 특성에 기초한 다이어그램이 도시되어 있다.
광 네트워크 통신은 고속, 고신뢰, 저지연 특성을 갖는다는 것이 장점이며, 유선 네트워크이므로 광케이블을 설치해야 하는 네트워크 구축 비용, 광케이블 유지보수 비용, 공정 재배치 시 네트워크 재구성 비용의 네트워크 구축 및 운용 비용이 크다는 것이 단점이다. 광 네트워크 통신을 이용하면 고성능의 통신 네트워크를 사용할 수 있는 반면 네트워크 구축, 운용에 많은 비용이 들 수 있다. 따라서 광 네트워크 통신 방식은 작업자 안전과 같은 중요한 데이터 송수신, 에너지 효율화 및 최적화를 위한 실시간 공정 제어 등의 응용에 적합하다고 할 수 있다.
광 네트워크 통신의 위와 같은 특성과 대응되는 각 파라미터의 입력 범위, 각 파라미터 값이 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있고, 네트워크 구성 장치는 파라미터 입력 범위 및 파라미터 값에 기초하여 도 3과 같은 다이어그램을 생성할 수 있다. 도 3의 광 네트워크 통신의 다이어그램은 도 2의 단계(205) 내지 단계(235)을 거쳐 계산된 고속 전송 파라미터에 대한 값 8, 고신뢰 파라미터에 대한 값 8, 저지연 파라미터에 대한 값 8, 에너지 효율 파라미터에 대한 값 8, 단말 저비용 파라미터에 대한 값 2, 네트워크 비용 절감 파라미터에 대한 값 2, 네트워크 설치 비용 절감 파라미터에 대한 값 2 및 네트워크 재배치 용이성 파라미터에 대한 값 2에 기초하여 생성된 것일 수 있다.
광 네트워크 통신에 대한 다이어그램은 광 네트워크 통신의 위와 같은 특성을 반영하여 고속 전송, 고신뢰, 저지연, 에너지 효율의 파라미터에 대해 높은 값을 갖고, 단말 저비용, 운용 비용 절감, 설치 비용 절감 및 재배치 용이성의 파라미터에 대해 낮은 값을 갖도록 생성될 수 있다. 에너지 효율은 배터리 교체 주기 및 교체 비용과 관련될 수 있고, 광 네트워크 통신과 같은 유선 통신에서는 상시 전원을 사용하기 때문에 에너지 효율 특성은 높게 나타날 수 있다.
도 4은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 LTE 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 4을 참조하면, 도 1의 일 실시예에서 설정된 파라미터에 대한 LTE 통신의 특성에 기초한 다이어그램이 도시되어 있다.
LTE 통신은 광 네트워크 통신보다는 뛰어나지 않지만 고속, 고신뢰 및 저지연 특성을 갖고, 장거리 무선 통신이 가능하다는 점이 장점이다. LTE 통신을 이용하면 단말의 통신비로 인한 높은 네트워크 운용 비용, 높은 단말 가격, 낮은 에너지 효율로 인한 잦은 배터리 교체의 비용이 많이 발생할 수 있다는 점이 LTE 통신의 단점이다. LTE 통신에서 네트워크를 재배치할 경우 단말의 재구매 또는 추가 구매가 필요할 수 있으나 유선인 광 네트워크 통신에 비해 용이하다. LTE 통신은 네트워크 설치 비용 측면에서 이미 설치된 기지국을 사용할 수 있지만 초기 단말 비용이 상대적으로 높다.
다이어그램을 생성하기 위해 LTE 통신의 위와 같은 특성과 대응되는 각 파라미터의 입력 범위, 각 파라미터 값이 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있고, 네트워크 구성 장치는 파라미터 입력 범위 및 파라미터 값에 기초하여 도 4와 같은 다이어그램을 생성할 수 있다. 도 4의 LTE 통신의 다이어그램은 도 2의 단계(205) 내지 단계(235)을 거쳐 계산된 고속 전송 파라미터에 대한 값 8, 고신뢰 파라미터에 대한 값 8, 저지연 파라미터에 대한 값 6, 에너지 효율 파라미터에 대한 값 4, 단말 저비용 파라미터에 대한 값 2, 네트워크 비용 절감 파라미터에 대한 값 2, 네트워크 설치 비용 절감 파라미터에 대한 값 4 및 네트워크 재배치 용이성 파라미터에 대한 값 6에 기초하여 생성된 것일 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 Wi-Fi 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 1의 일 실시예에서 설정된 파라미터에 대한 Wi-Fi 통신 방식의 특성에 기초한 다이어그램이 도시되어 있다.
Wi-Fi 통신은 고속 전송, 저지연의 특성 및 비면허 대역 통신으로서 통신비 지출이 없다는 장점을 갖는다. 그러나 Wi-Fi 통신은 채널 간섭으로 인해 종종 끊김 현상이 발생하고 특히 인접한 단말의 수가 많아질수록 끊김 현상이 심해진다고 알려져 있다. Wi-Fi 통신은 설치 비용 및 운용 비용이 저렴하고, 네트워크 재배치도 상대적으로 용이하나, 통신 거리가 짧아 네트워크 재배치시 다수의 AP(Access Point)를 재배치해야하는 단점이 있다.
다이어그램을 생성하기 위해 Wi-Fi 통신의 위와 같은 특성과 대응되는 각 파라미터의 입력 범위, 각 파라미터 값이 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있고, 네트워크 구성 장치는 파라미터 입력 범위 및 파라미터 값에 기초하여 도 5와 같은 다이어그램을 생성할 수 있다. 도 5의 Wi-Fi 통신의 다이어그램은 도 2의 단계(205) 내지 단계(235)을 거쳐 계산된 고속 전송 파라미터에 대한 값 6, 고신뢰 파라미터에 대한 값 4, 저지연 파라미터에 대한 값 6, 에너지 효율 파라미터에 대한 값 2, 단말 저비용 파라미터에 대한 값 6, 네트워크 비용 절감 파라미터에 대한 값 8, 네트워크 설치 비용 절감 파라미터에 대한 값 6 및 네트워크 재배치 용이성 파라미터에 대한 값 6에 기초하여 생성된 것일 수 있다.
도 6는 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 생성되는 LoRa 통신 방식의 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 6를 참조하면, 도 1의 일 실시예에서 설정된 파라미터에 대한 LoRa 통신 방식의 특성에 기초한 다이어그램이 도시되어 있다.
LoRa 통신은 LPWA (Low-Power Wide Area) 통신 특성을 갖는 통신 방식으로서 IoT 응용에 적합하도록 낮은 전력 소모를 통해 높은 에너지 효율을 달성할 수 있다. LoRa 통신은 단말 가격도 저렴하여 대규모 에너지 모니터링에서도 다른 통신 방식에 비해 단말 구입 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 저렴한 단말 가격은 네트워크 설치 비용 절감 측면에서도 유리하다.
LoRa 통신은 통신비가 들지 않는 비면허 대역의 통신 방식이므로 네트워크 운용 비용을 절감할 수 있다. LoRa 통신은 무선 통신 방식이고 장거리 통신을 지원하므로 공정이나 작업의 재배치에 따른 단말이나 노드의 재배치에 있어 유선 통신에 비해 유리하다. 다만 LoRa 통신은 고속, 고신뢰, 저지연의 통신 품질 측면에서 다른 통신 방식에 비해 부족하므로, 신뢰성을 요하는 중요한 에너지 데이터의 송수신이나 저지연을 요하는 실시간성 에너지 데이터의 송수신에는 적합하지 않다. 이는 LoRa 통신이 공정 제어를 통한 에너지 효율 최적화에도 적합하지 않음을 의미할 수 있다. LoRa 통신은 5G 통신의 Massive-IoT 응용에서처럼, 비실시간성 대규모 센싱 데이터의 모니터링에 적합할 수 있다. 비실시간성 대규모 센싱 데이터는 온도, 습도, 조도와 같은 공장 환경 데이터 및 공장 유틸리티 프로세스의 전력량을 의미할 수 있다.
다이어그램을 생성하기 위해 LoRa 통신의 위와 같은 특성과 대응되는 각 파라미터의 입력 범위, 각 파라미터 값이 네트워크 구성 장치에 입력될 수 있고, 네트워크 구성 장치는 파라미터 입력 범위 및 파라미터 값에 기초하여 도 6과 같은 다이어그램을 생성할 수 있다. 도 6의 LoRa 통신의 다이어그램은 도 2의 단계(205) 내지 단계(235)을 거쳐 계산된 고속 전송 파라미터에 대한 값 2, 고신뢰 파라미터에 대한 값 2, 저지연 파라미터에 대한 값 2, 에너지 효율 파라미터에 대한 값 8, 단말 저비용 파라미터에 대한 값 8, 네트워크 비용 절감 파라미터에 대한 값 8, 네트워크 설치 비용 절감 파라미터에 대한 값 8 및 네트워크 재배치 용이성 파라미터에 대한 값 8에 기초하여 생성된 것일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 의해 도출된 통신 적응성 매트릭스를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 도 1의 일 실시예에서 설정된 파라미터와 도 3 내지 도 6의 통신 방식에 기초하여 도출된 통신 적응성 매트릭스가 도시되어 있다.
일 실시예에서, 네트워크 구성 장치는 도 1의 단계(120)와 같이 도 3 내지 도 6의 통신 방식의 다이어그램에 기초하여 통신 특성 매트릭스를 결정할 수 있다. 결정된 통신 특성 매트릭스는 표 5와 같이 나타날 수 있다.
| 파라미터 | ||||||||
| 설치 비용 절감 | 운용 비용 절감 | 단말 저비용 |
에너지 효율 | 고신뢰 | 저지연 | 고속 전송 | 재배치 용이성 | |
| 광네트워크 | 2 | 2 | 2 | 8 | 8 | 8 | 8 | 2 |
| LTE | 4 | 2 | 2 | 4 | 8 | 6 | 8 | 6 |
| Wi-Fi | 6 | 8 | 6 | 2 | 4 | 6 | 6 | 6 |
| LoRa | 8 | 8 | 8 | 8 | 2 | 2 | 2 | 8 |
표 5는 표2의 통신 특성 매트릭스 양식에 도 3 내지 도 6의 실시예에 따른 다이어그램 내용을 반영한 예시이다. 표 5에서, 네트워크 구성 장치는 도 3 내지 도 6의 광 네트워크 통신, LTE 통신, Wi-Fi 및 LoRa 통신의 특성이 반영된 다이어그램에 기초하여 각 통신 방식의 파라미터에 대한 특성 값을 수치로 나타냄으로써 통신 특성 매트릭스를 결정할 수 있다.
네트워크 구성 장치는 도 1의 단계(125)와 같이 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, FEMS를 적용하고자 하는 공장에서 제1 유틸리티 프로세스, 제2 유틸리티 프로세스, 제1 계통 프로세스, 제1 공정 프로세스 및 제2 공정 프로세스가 수행되는 경우, 상관성 매트릭스는 표 6과 같이 결정될 수 있다.
| 프로세스 | |||||
| 제1 유틸리티 프로세스 | 제2 유틸리티 프로세스 | 제1 계통 프로세스 | 제1 공정 프로세스 | 제2 공정 프로세스 | |
| 설치 비용 절감 (Low CAPEX) | 12 | 12 | 8 | 8 | 8 |
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | 12 | 12 | 8 | 8 | 8 |
| 단말 저비용 (Low Cost) | 12 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 에너지 효율 (Low Power) | 12 | 8 | 8 | 8 | 4 |
| 고신뢰 (High Reliability) | 4 | 8 | 8 | 12 | 12 |
| 저지연 (Low Latency) | 4 | 8 | 8 | 12 | 12 |
| 고속 전송 (High Data Rate) | 4 | 4 | 8 | 12 | 8 |
| 재배치 용이성 (Flexibility) | 8 | 8 | 8 | 12 | 8 |
표 6은 표3의 상관성 매트릭스 양식에 일 실시예에 따른 프로세스들과 각 프로세스의 각 파라미터와 관련된 가중치를 반영한 예시이다.
표 6의 상관성 매트릭스는 FEMS를 도입하고자 하는 공장에 관한 실사 또는 공장 설계 및 공장 설비 정보에 관한 분석에 기초하여 결정된 것일 수 있다. 해당 공장의 공장에 필요한 에너지 자원을 생산하는 제1 유틸리티 프로세스 및 제2 유틸리티 프로세스는 고신뢰, 저지연, 고속 전송의 통신 품질보다는 초기 투자비와 관련된 설치 비용, 단말 비용, 배터리 교체와 관련된 에너지 효율 및 네트워크 운용 비용의 비용 측면에서 네트워크의 중요도가 클 수 있다. 이러한 점이 공장에 관한 실사 또는 공장 설계 및 공장 설비 정보에 관한 분석에 기초하여 상관성 매트릭스에 반영되어 설치 비용 절감, 운용 비용 절감, 단말 저비용 및 에너지 효율의 파라미터에 대한 가중치가 높게 결정되고, 고신뢰, 저지연, 고속 전송 및 재배치 용이성의 특성과 대응되는 파라미터에 대한 가중치가 낮게 결정될 수 있다.
제1 공정과 제2 공정에 있어서는 제어를 통한 에너지 효율 최적화를 달성하기 위해 고신뢰, 저지연의 통신 품질 측면이 중요할 수 있고, 상관성 매트릭스는 표 6과 같이 해당 파라미터에 대해 높은 가중치가 나타나도록 결정될 수 있다.
네트워크 구성 장치는 표 5의 통신 특성 매트릭스와 표 6의 상관성 매트릭스에 기초하여 통신 적응성 매트릭스를 도출할 수 있다. 통신 적응성 매트릭스는 통신 특성 매트릭스에 포함된 각각의 통신 방식의 파라미터에 대한 특성 값과 상관성 매트릭스의 프로세스 별로 해당 파라미터에 대응되는 파라미터 가중치를 곱함으로써 도출될 수 있다. 도출된 통신 적응성 매트릭스는 표 7과 같을 수 있다.
| 제1 유틸리티 프로세스 | 제2 유틸리티 프로세스 | 제1 계통 프로세스 | 제1 공정 프로세스 | 제2 공정 프로세스 | ||
| 광 네트워크 |
설치 비용 (Low CAPEX) | 24 | 24 | 16 | 16 | 16 |
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | 24 | 24 | 16 | 16 | 16 | |
| 단말 저비용 (Low Cost) | 24 | 16 | 16 | 16 | 16 | |
| 에너지 효율 (Low Power) | 96 | 64 | 64 | 64 | 32 | |
| 고신뢰 (High Reliability) | 32 | 64 | 64 | 96 | 96 | |
| 저지연 (Low Latency) | 32 | 64 | 64 | 96 | 96 | |
| 고속 전송 (High Data Rate) | 32 | 32 | 64 | 96 | 64 | |
| 재배치 용이성 (Flexibility) | 16 | 16 | 16 | 24 | 16 | |
| LTE | 설치 비용 (Low CAPEX) | 48 | 48 | 32 | 32 | 32 |
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | 24 | 24 | 16 | 16 | 16 | |
| 단말 저비용 (Low Cost) | 24 | 16 | 16 | 16 | 16 | |
| 에너지 효율 (Low Power) | 48 | 32 | 32 | 32 | 16 | |
| 고신뢰 (High Reliability) | 32 | 64 | 64 | 96 | 96 | |
| 저지연 (Low Latency) | 24 | 48 | 48 | 72 | 72 | |
| 고속 전송 (High Data Rate) | 32 | 32 | 64 | 96 | 64 | |
| 재배치 용이성 (Flexibility) | 48 | 48 | 48 | 72 | 48 | |
| Wi-Fi | 설치 비용 (Low CAPEX) | 72 | 72 | 48 | 48 | 48 |
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | 96 | 96 | 64 | 64 | 64 | |
| 단말 저비용 (Low Cost) | 72 | 48 | 48 | 48 | 48 | |
| 에너지 효율 (Low Power) | 24 | 16 | 16 | 16 | 8 | |
| 고신뢰 (High Reliability) | 16 | 32 | 32 | 48 | 48 | |
| 저지연 (Low Latency) | 24 | 48 | 48 | 72 | 72 | |
| 고속 전송 (High Data Rate) | 24 | 24 | 48 | 72 | 48 | |
| 재배치 용이성 (Flexibility) | 48 | 48 | 48 | 72 | 48 | |
| LoRa | 설치 비용 (Low CAPEX) | 96 | 96 | 64 | 64 | 64 |
| 운용 비용 절감 (Low OPEX) | 96 | 96 | 64 | 64 | 64 | |
| 단말 저비용 (Low Cost) | 96 | 64 | 64 | 64 | 64 | |
| 에너지 효율 (Low Power) | 96 | 64 | 64 | 64 | 32 | |
| 고신뢰 (High Reliability) | 8 | 16 | 16 | 24 | 24 | |
| 저지연 (Low Latency) | 8 | 16 | 16 | 24 | 24 | |
| 고속 전송 (High Data Rate) | 8 | 8 | 16 | 24 | 16 | |
| 재배치 용이성 (Flexibility) | 64 | 64 | 64 | 96 | 64 |
표 7은 표 5의 통신 특성 매트릭스와 표 6의 상관성 매트릭스에 기초하여 얻은 값을 표 4의 통신 적응성 매트릭스 양식에 반영한 예시이다.
네트워크 구성 장치는 도 7과 같이 통신 적응성 매트릭스의 해석을 용이하게 하기 위해 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 적용할 수 있다.
네트워크 구성 장치는 도 7의 통신 적응성 매트릭스에 기초하여 각 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 선정하고 네트워크 구성 방안을 도출할 수 있다.
예를 들어, 도 7에서, 비용 측면보다 통신 품질 측면에서 장점을 갖는 광 네트워크 통신의 경우, 제1 공정 프로세스와 제2 공정 프로세스를 포함하는 FEMS에 적합함을 확인할 수 있다. 반면, 도 7의 통신 적응성 매트릭스에서, 제1 유틸리티 프로세스와 제2 유틸리티 프로세스에서 좋은 특성을 보이는 것으로 나타나는 LoRa 통신은 유틸리티 프로세스에서의 에너지 모니터링 기반 전력관리를 주요 기능으로 갖는 FEMS에 적합함을 확인할 수 있다.
도 7의 통신 적응성 매트릭스에서 무선 통신 방식 중 통신 품질이 뛰어난 LTE 통신도 광 네트워크 통신 방식과 유사하게 공정 프로세스에서 에너지 관리 기능을 수행하는 FEMS에 적합하다는 점을 확인할 수 있다.
도 7의 통신 적응성 매트릭스에서 컴퓨터와 스마트기기 등에서 널리 사용되고 있는 Wi-Fi 통신은 네트워크 설치 및 운용 비용 측면에서 장점을 지니면서 중간 정도의 통신 품질을 가지기 때문에 유틸리티 프로세스 내지 계통 프로세스를 포함하는 FEMS에 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 네트워크 구성 장치(800)는 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들을 포함하는 메모리(810) 및 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서(805)를 포함할 수 있다.
메모리(810)는 컴퓨터로 실행 가능한 명령어들을 저장할 수 있고, 프로세서(805)가 메모리(810)에 접근하여 메모리(810)에 저장된 명령어들을 실행할 수 있다.
일 실시예에서, 네트워크 구성 장치(800)의 프로세서(805)는 공장 에너지 관리 시스템에 적용할 네트워크를 구성하기 위해 고려해야할 사항들을 파라미터로 설정할 수 있다.
파라미터는 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 프로세스에 대한 분석에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, FEMS를 도입하고자 하는 공장에 관한 실사 또는 공장 설계 및 공장 설비 정보에 관한 분석에 기초하여 파라미터가 결정될 수 있다.
파라미터는 공장 에너지 관리 시스템에 적용될 네트워크에 영향을 미치는 요소들을 의미하는 것으로서, 네트워크의 기능, 경제성, 공정 유연성 등 다양한 측면에서 네트워크에 영향을 미치는 요소들을 분석하고 파라미터를 결정할 수 있다.
파라미터에 대해서는 도 1을 참조하여 전술하였으므로, 중복되는 내용은 생략한다.
프로세서(805)는 설정된 파라미터에 기초하여 공장 에너지 관리 시스템에 적용될 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 특성에 대한 파라미터 입력 범위 및 파라미터 값에 기초하여 다이어그램으로 나타낼 수 있다. 파라미터 입력 범위 및 파라미터 값에 기초하여 다이어그램을 생성하는 과정에 대해서는 도 2를 참조하여 전술하였으므로, 중복되는 내용은 생략한다. 예를 들어, 프로세서(805)는 광 네트워크 통신, LTE, Wi-Fi 및 LoRa의 통신 방식에 대한 다이어그램은 도 3 내지 도 6와 같이 생성될 수 있다.
프로세서(805)는 통신 방식을 추가할지 여부를 결정할 수 있다. 이미 다이어그램으로 생성된 통신 방식 외에 다른 통신 방식에 대한 평가가 추가로 필요한 경우, 프로세서(805)는 추가된 통신 방식에 대한 파라미터와 관련된 특성을 파악하고 해당 특성을 추가된 통신 방식에 대한 다이어그램으로 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 통신 방식 추가 여부의 결정 기준은 미리 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 별도의 통신 방식 추가 여부의 결정 기준 없이 새로운 통신 방식이 추가로 입력된 경우 프로세서(805)는 추가된 통신 방식의 파라미터와 관련된 특성을 다이어그램으로 나타낼 수 있다.
프로세서(805)는 통신 방식을 추가하지 않는 것으로 결정한 경우, 생성된 다이어그램에 기초하여 통신 특성 매트릭스를 결정할 수 있다.
프로세서(805)는 통신 방식들 각각에 대한 다이어그램으로부터 통신 특성 매트릭스를 결정할 수 있다. 통신 특성 매트릭스는 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성 값을 수치로 나타냄으로써 결정될 수 있다. 이러한 수치는 다이어그램에 기초하여 결정될 수 있다. 통신 특성 매트릭스는 표 2 및 표 5와 같이 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식과 각각의 통신 방식에 대한 파라미터를 포함하여 결정될 수 있다. 통신 특성 매트릭스는 각 파라미터에 대응되고 수치로 표현되는 각 통신 방식의 특성 값을 포함하여 결정될 수 있다.
프로세서(805)는 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 상관성 매트릭스는 파라미터 설정과 유사하게 FEMS를 도입하고자 하는 공장에 관한 실사 또는 공장 설계 및 공장 설비 정보에 관한 분석에 기초하여 결정될 수 있다. 이와 관련하여서는 표 3 및 표 6에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
프로세서(805)는 상관성 매트릭스의 프로세스 별로 파라미터에 대응되는 가중치를 통신 특성 매트릭스에 포함된 통신 방식들 각각의 파라미터에 대한 특성 값에 적용함(예: 곱함)으로써 통신 적응성 매트릭스를 도출할 수 있다. 이와 관련하여서는 표 4 및 표 7에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
프로세서(805)는 통신 적응성 매트릭스에 기초하여 통신 방식들 중 각각의 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 결정할 수 있다. 통신 방식을 결정하는 방법에 대해서는 도 7에서 전술한 내용을 참고할 수 있다.
프로세서(805)는 통신 적응성 매트릭스의 해석을 용이하게 하기 위해 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 통신 적응성 매트릭스에 추가할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (12)
- 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 방법에 있어서,
상기 네트워크의 구성을 위해 설정된 파라미터를 입력받는 단계;
상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는 단계;
상기 다이어그램에 기초하여 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 포함하는 통신 특성 매트릭스를 결정하는 단계;
상기 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 상기 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정하는 단계;
상기 상관성 매트릭스의 상기 프로세스 별로 상기 파라미터에 대응되는 상기 가중치를 상기 통신 특성 매트릭스에 포함된 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성 값에 적용함으로써 통신 적응성 매트릭스를 도출하는 단계; 및
상기 통신 적응성 매트릭스를 이용하여 상기 통신 방식들 중 상기 각각의 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 결정하는 단계
를 포함하는,
방법. - 제1항에 있어서,
상기 다이어그램을 생성하는 단계는,
상기 설정된 파라미터 중 어느 하나의 파라미터에 대한 입력 범위를 입력받는 단계;
상기 이용할 수 있는 통신 방식들 중 어느 하나의 통신 방식에 대한 상기 하나의 파라미터의 값을 입력받는 단계;
상기 입력 범위 및 상기 하나의 파라미터의 값을 정규화하는 단계;
상기 정규화된 파라미터의 값에 해상도를 곱하여 상기 하나의 통신 방식의 상기 하나의 파라미터에 대한 상기 특성 값을 도출하는 단계; 및
상기 특성 값에 기초하여 상기 하나의 통신 방식 및 상기 하나의 파라미터에 대한 다이어그램을 생성하는 단계
를 포함하는,
방법. - 제1항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 각각의 프로세스에 대한 분석에 기초하여 설정되는,
방법. - 제1항에 있어서,
상기 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 상기 통신 적응성 매트릭스에 추가하는 단계
를 더 포함하는,
방법. - 제2항에 있어서,
상기 통신 특성 매트릭스를 결정하는 단계는,
상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식을 추가할지 여부를 결정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 다이어그램을 생성하는 단계는,
상기 통신 방식을 추가하는 것으로 결정한 경우, 상기 추가된 통신 방식의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는,
방법. - 제1항에 있어서,
상기 네트워크의 운용 비용 절감 특성, 설치 비용 절감 특성, 재배치 용이성, 고속 전송 특성, 고신뢰 특성, 저지연 특성, 에너지 효율 특성, 단말 저비용 특성 중 적어도 하나는 상기 파라미터로 설정되는,
방법. - 공장 에너지 관리 시스템의 네트워크를 구성하기 위한 장치에 있어서,
컴퓨터로 실행 가능한 명령어들을 포함하는 메모리;
상기 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 명령어들이 상기 프로세서에 의해 수행될 때, 상기 프로세서는,
상기 네트워크의 구성을 위해 설정된 파라미터를 입력받는 동작;
상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는 동작;
상기 다이어그램에 기초하여 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성을 나타내는 특성 값을 포함하는 통신 특성 매트릭스를 결정하는 동작;
상기 공장 에너지 관리 시스템의 관리 대상이 되는 각각의 프로세스에서의 상기 파라미터에 대한 가중치를 나타내는 상관성 매트릭스를 결정하는 동작;
상기 상관성 매트릭스의 상기 프로세스 별로 상기 파라미터에 대응되는 상기 가중치를 상기 통신 특성 매트릭스에 포함된 상기 통신 방식들 각각의 상기 파라미터에 대한 특성 값에 적용함으로써 통신 적응성 매트릭스를 도출하는 동작; 및
상기 통신 적응성 매트릭스를 이용하여 상기 통신 방식들 중 상기 각각의 프로세스 별로 적용할 통신 방식을 결정하는 동작
을 수행하는,
장치. - 제7항에 있어서,
상기 다이어그램을 생성하는 동작은,
상기 설정된 파라미터 중 어느 하나의 파라미터에 대한 입력 범위를 입력받는 동작;
상기 이용할 수 있는 통신 방식들 중 어느 하나의 통신 방식에 대한 상기 하나의 파라미터의 값을 입력받는 동작;
상기 입력 범위 및 상기 하나의 파라미터의 값을 정규화하는 동작;
상기 정규화된 파라미터의 값에 해상도를 곱하여 상기 하나의 통신 방식의 상기 하나의 파라미터에 대한 상기 특성 값을 도출하는 동작; 및
상기 특성 값에 기초하여 상기 하나의 통신 방식 및 상기 하나의 파라미터에 대한 다이어그램을 생성하는 동작
을 포함하는,
장치. - 제7항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 각각의 프로세스에 대한 분석에 기초하여 설정되는,
장치. - 제7항에 있어서,
상기 명령어는,
상기 통신 적응성 매트릭스에 포함된 각각의 값과 대응되는 심볼을 상기 통신 적응성 매트릭스에 추가하는 동작
을 더 포함하는,
장치. - 제8항에 있어서,
상기 통신 특성 매트릭스를 결정하는 동작은,
상기 네트워크의 구성에 이용할 수 있는 통신 방식을 추가할지 여부를 결정하는 동작
을 더 포함하고,
상기 다이어그램을 생성하는 동작은,
상기 통신 방식을 추가하는 것으로 결정한 경우, 상기 추가된 통신 방식의 상기 파라미터에 대한 특성에 기초하여 다이어그램을 생성하는,
장치. - 제7항에 있어서,
상기 네트워크의 운용 비용 절감 특성, 설치 비용 절감 특성, 재배치 용이성, 고속 전송 특성, 고신뢰 특성, 저지연 특성, 에너지 효율 특성, 단말 저비용 특성 중 적어도 하나는 상기 파라미터로 설정되는,
장치.
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2021
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- 2022-02-04 US US17/665,351 patent/US12003381B2/en active Active
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