WO2020141676A1 - 스마트 팩토리 모니터링 시스템 - Google Patents

스마트 팩토리 모니터링 시스템 Download PDF

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WO2020141676A1
WO2020141676A1 PCT/KR2019/009262 KR2019009262W WO2020141676A1 WO 2020141676 A1 WO2020141676 A1 WO 2020141676A1 KR 2019009262 W KR2019009262 W KR 2019009262W WO 2020141676 A1 WO2020141676 A1 WO 2020141676A1
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sensor
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trend
data
module
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PCT/KR2019/009262
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김선각
홍상훈
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주식회사 네오세미텍
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Definitions

  • the present invention relates to a smart factory monitoring system, and more specifically, to attach various types of sensors using different communication protocols to each of various equipment installed in the factory, and integrates the communication data to the sensor data detected by the sensors. It is converted into a protocol and analyzed, and based on the analysis result, it is possible to judge the abnormality of each facility environment, and also a smart factory monitoring system that can detect the abnormality of the equipment through trend analysis or pattern analysis of each sensor. It is about.
  • facility management technologies based on ubiquitous sensor networks (USNs) or wireless sensor network systems have been popularized to protect facilities at industrial sites and protect workers at facility sites.
  • USNs ubiquitous sensor networks
  • wireless sensor network systems have been popularized to protect facilities at industrial sites and protect workers at facility sites.
  • the wireless sensor network system includes a plurality of sensors generating sensor data by sensing a facility condition or a facility environment, and a remote control device for remotely monitoring the facility based on the sensor data.
  • the existing sensor device is designed with a circuit so that it can communicate only with the target of a specific facility, in this case, when the object of the control measurement object is added, the sensor device is redesigned to fit the added objects. And there was a problem that must be developed.
  • the senor communicates with the remote control system through the relay node, but when the relay node does not operate normally due to age or failure of the relay node, there is a problem in that communication with the sensor device belonging to the relay node is stopped.
  • the present invention attaches various types of sensors using different communication protocols to each of various equipments installed in the factory, converts and analyzes sensor data detected by the sensors into an integrated protocol and analyzes them.
  • the objective of the present invention is to provide a smart factory monitoring system capable of determining anomalies in each facility environment based on the analysis results and detecting anomalies in equipment through trend analysis or pattern analysis of each sensor. .
  • the smart factory monitoring system for achieving the above object is mounted on various facilities of a factory and is composed of a plurality of sensors for detecting different properties, and converts a plurality of sensor data communication protocols into an integrated protocol.
  • Sensor module An integrated management module for integrated management through pattern or trend analysis on data measured by sensors constituting the plurality of sensor modules;
  • a management server that receives and manages data on patterns or trends analyzed by the integrated management module at the request of an external device;
  • an administrator terminal connected to the integrated management module or management server and monitorable at a remote location.
  • the integrated management module of the smart factory monitoring system for achieving the above object is a sensor management unit for registering and managing the sensor or sensor module;
  • a communication unit that receives sensor data from the sensor or sensor module or transmits the analyzed data to the management server or the manager terminal;
  • An output unit that outputs any one of text, video, sound, lamp, and fire extinguisher operation to an abnormality when the sensor or sensor module detects an abnormality according to the sensor or sensor module;
  • a database unit that stores and manages the data sensed by the sensor or sensor module in a DB according to a pattern or trend;
  • a pattern analysis unit for comparing and analyzing data measured by the sensor or sensor module and data stored according to the pattern of the database unit;
  • a trend analysis unit that compares and analyzes data measured by the sensor or sensor module and data stored according to the trend of the database unit.
  • a pattern by the pattern analysis unit and a main control unit that controls the operation of the sensor or the device to which the sensor module is attached when deviating from the trend by
  • the database unit of the smart factory monitoring system according to the present invention for achieving the above object is a pattern DB that stores the distribution of the measured value at a specific cycle by combining a time variable with the measured value measured by the sensor or sensor module; And a trend DB in which a distribution of only the measured value itself measured by the sensor or sensor module is stored.
  • the main control unit of the smart factory monitoring system according to the present invention for achieving the above-mentioned object is alerted according to the pattern analysis result of the pattern analysis unit, the matching rate between the value measured by the sensor or the sensor module and the pattern data value stored in the pattern DB. It is characterized in that it outputs a signal of either the alarm, or the operation stop of the equipment.
  • the main control unit of the smart factory monitoring system according to the present invention for achieving the above object is based on the trend analysis result of the trend analysis unit, the value measured by the sensor or sensor module and the trend data value stored in the trend DB It is characterized in that it outputs either a warning, an alarm, or a stop signal of the equipment.
  • the smart factory monitoring system has an effect of more accurately detecting abnormal signs of equipment through trend analysis or pattern analysis on data measured by each sensor.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a smart factory monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph diagram for analyzing patterns or trends in a smart factory monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a graph diagram showing the recording of the current value of the F220 unit
  • FIG. 3B is an enlarged scope graph for the A log value in the bypass process
  • FIG. 3C is an enlarged scope graph for the A log value in the SMT process. .
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a smart factory monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • the smart factory monitoring system manages facilities installed in industrial sites.
  • the smart factory monitoring system can manage industrial facilities and environments, including factory automation equipment, and can manage industrial facilities and environments, including energy facilities, such as electricity, gas, solar, water and sewage, and wind power.
  • industrial facilities and environments including buildings and home residences, can be managed.
  • It includes a sensor module 100 composed of a plurality of sensors 110, an integrated management module 200, a management server 300, and an administrator terminal 400.
  • the sensor 110 is disposed on the surface, inside or around the facility or equipment installed in the factory to detect the facility environment such as temperature, humidity, pressure, gas, fire, subject, strain, tilt, vibration.
  • the sensor 100 may include various sensors such as a temperature sensor, an illuminance sensor, a humidity sensor, a leak sensor, a vibration sensor, and a geomagnetic sensor.
  • a temperature sensor an illuminance sensor, a humidity sensor, a leak sensor, a vibration sensor, and a geomagnetic sensor.
  • a leak sensor leakage of liquid, gas, etc. is detected at a site where the facility is installed.
  • a leak sensor may be, for example, a film type or an intelligent leak sensor.
  • the sensor 110 transmits sensing data sensed in the corresponding space to the integrated management module 200 through short-range wireless communication or wired communication. Since the sensor 110 includes a microprocessor, sensing data may be transmitted wirelessly or by wire.
  • the senor 110 may be referred to as a smart sensor or IoT controller.
  • the microprocessor embedded in the sensor 110 varies from a simple one (Passive RFID) to be used without a power source to a powerful CPU (e.g., quad core) equipped with multiple cores depending on the application.
  • Passive RFID simple one
  • CPU e.g., quad core
  • the sensor module 100 including a plurality of the sensors 110 is configured to be equipped with a plurality of sensors having different communication protocols from each other, and converts and integrates the communication protocol of each sensor data detected through the mounted sensors into an integrated protocol. It transmits to the management device 200. At this time, the sensor 110 may be connected to the sensor module 100 in a contact or non-contact manner.
  • the sensor module 100 may be installed in the field to configure a sensor network, and an application that can individually or collectively control the connected sensors and facilities may be stored.
  • the sensor module 100 is a structure capable of replacing or adding sensors and equipment in the form of a plug, and automatically recognizes the sensor or equipment when the sensor or equipment is replaced or added.
  • the sensor mounted on the sensor module 100 may be a sensor, but it may be a sensor.
  • the sensor is attached to various types of equipment installed in the factory, a temperature sensor that senses the temperature of each equipment, a pressure sensor that senses pressure, a vibration sensor that senses vibration of the equipment, an illuminance sensor that senses illuminance, and a leak. It may be a leak sensor.
  • the sensor module 100 is configured to supply power or battery power.
  • the sensor module 100 is a structure in which at least one sensor and a communication unit are combined into one, and transmits sensor data measured through the sensor to the integrated management module 200. Accordingly, the sensor module 100 transmits sensing data sensed by a plurality of mounted sensors to the integrated management module 200, and the integrated management module 200 receives an application program for interlocking sensors related to the received sensing data. Drive to control the operation of each sensor, and display the screen color of the display in red or various colors by using the program to display the operation state of each sensor and the state of the object to be detected, or sound through a speaker (not shown). There are a number of ways to alert you.
  • the sensor module 100 is a structure in which at least one actuator and a communication unit are combined, and according to a message (ie, a control signal) received from the integrated management module 200, a corresponding actuator (eg window control, fan ( FAN), water spray control, sunshine control, artificial lighting control, air composition ratio control control, water composition ratio control control, sound control, heating control, cooling control, etc.) can be controlled.
  • a corresponding actuator eg window control, fan ( FAN), water spray control, sunshine control, artificial lighting control, air composition ratio control control, water composition ratio control control, sound control, heating control, cooling control, etc.
  • the sensor module 100 can be controlled through a pre-stored algorithm in preparation for an emergency situation such as a network disconnection (ie, communication disconnection) with the integrated management module 200, and control by a manager (remote control, Manual control) is also possible.
  • a network disconnection ie, communication disconnection
  • a manager remote control, Manual control
  • the sensor module 100 continuously stores and maintains its state and the state of the connected sensor in an internal memory (not shown) in preparation for maintenance.
  • the sensor module 100 may collect information of a corresponding facility managed by the sensor module 100 through an interface through a communication line or a power line. Although it is described here that the state information of the facility is collected through the sensor module 100, it is also possible to directly receive the state information measured from a sensor separately installed in the facility.
  • the sensor module 100 described above has a function capable of analyzing sensing data of various types of sensors, it is inexpensive and simple at industrial sites, advertising markets, medical fields, education fields, homes, and sites where disaster prevention is required. You can provide usable solutions.
  • Paper, water, iron, wood, etc. can be applied to a system that recognizes and reports, or it is applied to an interactive touch function in the advertising field and a sensor-linked operation system to operate when approaching a user, so that sound and display screen colors are applied. It makes it possible to build an advertising system with ease and low cost.
  • the present invention provides a sensor data packet format for efficiently transmitting and receiving sensor data between the sensor 110 and the sensor module 100 to provide various IoT services, and provides data transmission and reception procedures and methods using the same.
  • the sensor module 100 automatically recognizes the sensor 110 connected to the sensor module 100 to control and manage the sensor, and provides the type of sensor and management information to the user.
  • the integrated management module 200 manages and controls the pre-assigned sensor module 100 and the sensors 110 included in the sensor module 100. At this time, the sensor module 100 allocated by the integrated management module 200 and the sensors 110 included in the sensor module 100 mean that they are installed in the same building.
  • the integrated management module 200 monitors facility and environment information from sensor modules and sensors in the field, and can perform facility and environment control.
  • the integrated management module 200 supports registration and management of the plurality of sensor modules 100 and receives sensor data from the plurality of sensor modules 100 in an integrated protocol.
  • the integrated management module 200 controls the operation of the sensor module 100 or equipment by receiving a control command from an administrator.
  • An ID is assigned to each of the facilities connected to the plurality of sensor modules 100, and sensor data converted to an integrated protocol is received from the plurality of sensor modules 100 and stored.
  • the integrated management module 200 may provide monitoring results according to information collected in real time and information analysis. For example, the integrated management module 200 may output information about the facilities collected in real time and monitoring results analyzing the collected sensing data.
  • the integrated management module 200 may analyze the real-time data to predict in advance the failure of the facility or device.
  • the integrated management module 200 receives the sensing data converted to the integrated protocol from the sensor module 100, analyzes the sensing data to determine the abnormality of each facility environment, and drives the facilities determined to be abnormal. Control.
  • the integrated management module 200 may convert a communication protocol of the sensing data into an integrated protocol, and analyze the converted sensing data to determine an abnormality in each facility environment. .
  • the integrated management module 200 may display warning messages such as an alarm message, a buzzer, and a tower lamp when determining an abnormality. For example, when the leak detection information is greater than or equal to a preset reference value, the integrated management device may determine that a leak has occurred at the position of the corresponding sensor and display an alert message such as an alarm message, a buzzer, or a tower lamp.
  • the integrated management module 200 includes the topology configuration method of the wireless sensor network described in the preset configuration policy, the location of the wireless sensor network, the policy ID of the selected configuration policy, the wireless channel number, the frequency band, and the location of the wireless sensor network. Management information such as coordinates and a range of a wireless sensor network is managed by a management table.
  • the integrated management module 200 determines whether there is a failure by analyzing the received measurement values when the sensor module and the sensor receives the measurement value, and if it is determined that the failure has occurred, the corresponding sensor module 100 or the sensor 110 ) To send a reset command.
  • the measured value is defined as data capable of determining whether a failure has occurred in the sensor module 100 and the sensor 110, such as output current, output voltage, and ping data.
  • the sensor module 100 or the sensor 110 that has received a reset command from the integrated management module 200 can quickly solve a failure caused by a temporary load by resetting (rebooting) itself.
  • the integrated management module 200 may store sensing information received from a plurality of sensors or sensor modules and their analysis results as a DB server through a communication network. At this time, the integrated management module 200 may convert the format of the sensor information, sensing data, and sensing data analysis results into a predetermined format and store the result in a DB server.
  • the integrated management module 200 may be stored as a POI (Poor Obfuscation Implementation).
  • the integrated management module 200 may analyze the digital signal received from the sensor module 100 to determine whether there is a leak in the field or detect a leak location.
  • the integrated management module 200 forms a sensor network with a plurality of sensors or a plurality of sensor modules, and connects them through multi-channel short-range wireless communication, faulty group data of field equipment, battery check data, and event signals of field equipment. It transmits to the manager of the site and intelligently provides the IoT environment suitable for the situation of the field facilities.
  • the integrated management module 200 includes a sensor management unit 210, a communication unit 220, an output unit 230, a main control unit 240, a pattern analysis unit 250, a trend analysis unit 260, a database It includes a unit 270, and a display unit 280.
  • the sensor management unit 210 may periodically search for a plurality of sensors 110 installed in an industrial site and sensors installed in a facility to obtain information about at least one of whether the searched sensor is operated and usage rights.
  • the sensor management unit 210 may control at least one of the operation and security state of the sensor based on the obtained information. For example, when the sensor management unit 210 obtains information that the discovered sensor 110 does not operate or malfunctions, the sensor management unit 210 generates a signal for initializing the settings of a plurality of sensors installed in a corresponding site and sensors mounted in a plurality of facilities. Transmit to the sensor module 100.
  • the sensor management unit 210 continuously updates information on the identity of the sensor to perform functions such as entity authentication or data integrity, thereby accessing users or devices with malicious intent It can also prevent the connection attempt.
  • the communication unit 220 receives sensor data from the sensor module 100 or a plurality of sensors 110.
  • the communication unit 220 is connected to the sensor module 100 through short-range wireless communication or wired communication, and receives sensor data of the sensors 110 included in the sensor module 100.
  • the communication unit 220 is connected to the management server 300 or the manager terminal 400 to transmit the data analyzed by the integrated management module 200.
  • the output unit 230 outputs, when an abnormality occurs in the facility environment, information on occurrence of the abnormality to be recognized by a field manager through at least one of text, sound, lamp, and fire extinguisher operation.
  • the output unit 230 may output a text or image through the display unit 280, and output an emergency bell or emergency light through a speaker or lamp not shown.
  • the administrator may transmit to the manager terminal 400 such as a mobile phone or a tablet PC through the communication unit 220.
  • the pattern analysis unit 250 analyzes patterns of sensors requiring pattern analysis among the sensors 110 of the sensor module 100 connected to the sensor management unit 210, and the pattern DB of the database unit 270 By comparing with the pattern information previously stored in (271), an abnormal sign of the equipment in which the corresponding sensor is installed is determined.
  • the pattern analysis unit 250 detects a pattern of a sensor that detects a specific pattern among a plurality of sensors 110 included in the sensor module 100 and determines an abnormal sign when it is different from previously stored pattern information. .
  • the current is generated one by one per second in the log file.
  • the current sensor among the sensors 110 measures the current value applied once per second and stores the pattern in the pattern DB 271.
  • the pattern analysis unit 250 compares and analyzes the pattern of the current measured by the current sensor and the pattern of the current stored in the pattern DB 271.
  • the main control unit 240, the pattern analysis result of the pattern analysis unit 250, the current pattern measured by the current sensor and the pattern of the current stored in the pattern DB 271 has a mismatch rate of 5% or more and 10% or less If warning, if 10% or more and 20% or less, alarm, if 20% or more, the operation of the equipment equipped with the sensor is stopped.
  • the pattern analysis unit 250 analyzes patterns of sensors requiring pattern analysis among the sensors 110 of the sensor module 100 connected to the sensor management unit 210, and the pattern DB of the database unit 270 By comparing with the pattern information previously stored in (271), an abnormal sign of the equipment in which the corresponding sensor is installed is determined.
  • the trend analysis unit 260 detects a trend of a sensor that detects a specific trend among a plurality of sensors 110 included in the sensor module 100 and determines an abnormal sign when it is different from the previously stored trend information.
  • the current value may or may not be regular because the operation is different from each other.
  • (260) analyzes the trend that the distribution of the current value appears very dense, and when SMT is not performed in the F219, the trend DB is analyzed by analyzing the trend as a wide distribution of the current value by bypassing only the PCB. 272).
  • the trend analysis unit 260 compares and analyzes the current trend measured by the current sensor and the current trend stored in the trend DB 272.
  • the main control unit 240 as shown in Figure 2 according to the analysis results of the pattern analysis unit 250, or the trend analysis unit 260, a single operation of the Step Motor is about 1.5 to 1.8 seconds It is judged that there is a problem in the trend because it shows regularity in operation, but does not maintain data constant, and stops the operation of warnings, alarms, or equipment.
  • the pattern analysis unit 250 detects a pattern of a sensor that detects a specific pattern among a plurality of sensors 110 included in the sensor module 100 and determines an abnormal sign when it is different from previously stored pattern information.
  • the current sensor among the sensors 110 is 1 second on the log file.
  • the current value applied once per second is measured and the pattern is stored in the pattern DB 271.
  • the pattern analysis unit 250 compares and analyzes the pattern of the current measured by the current sensor and the pattern of the current stored in the pattern DB 271.
  • the main control unit 240, the pattern analysis result of the pattern analysis unit 250, the current pattern measured by the current sensor and the pattern of the current stored in the pattern DB 271 has a mismatch rate of 5% or more and 10% or less If warning, if 10% or more and 20% or less, alarm, if 20% or more, the operation of the equipment equipped with the sensor is stopped.
  • the pattern analysis unit 250 analyzes patterns of sensors requiring pattern analysis among the sensors 110 of the sensor module 100 connected to the sensor management unit 210, and the pattern DB of the database unit 270 By comparing with the pattern information previously stored in (271), an abnormal sign of the equipment in which the corresponding sensor is installed is determined.
  • the trend analysis unit 260 detects a trend of a sensor that detects a specific trend among a plurality of sensors 110 included in the sensor module 100 and determines an abnormal sign when it is different from the previously stored trend information.
  • the operation of the step motor is divided into the case of performing SMT on the F219 unit in the process and the case of not, and the operation at this time may be different and the current value may or may not be regular.
  • the trend analysis unit 260 analyzes the trend that the current value distribution is very wide by bypassing only the PCB, and if SMT is not performed in F219, SMT is performed in F220. By analyzing the trend, the distribution of the current value appears densely and stores it in the trend DB 272.
  • the trend analysis unit 260 compares and analyzes the current trend measured by the current sensor and the current trend stored in the trend DB 272.
  • the main control unit 240 as shown in Figure 2 according to the analysis results of the pattern analysis unit 250, or the trend analysis unit 260, a single operation of the Step Motor is about 1.5 to 1.8 seconds It is judged that there is a problem in the trend because it shows regularity in operation, but does not maintain data constant, and stops the operation of warnings, alarms, or equipment.
  • FIG. 3A is a graph diagram showing the recording of the current value of the F220 unit
  • FIG. 3B is an enlarged scope graph for the A log value in the bypass process
  • FIG. 3C is an enlarged scope graph for the A log value in the SMT process. .
  • the main control unit 240 trends the minimum value 130, the maximum value 200, and the average value of 152.1 of the current for the bypass process from the A log value according to the analysis result of the trend analysis unit 260 To be stored in the trend DB 272.
  • the main control unit 240 determines that there is a problem in the trend when the minimum value, the maximum value, or the average value of the current value in the bypass process measured by the current sensor deviates from the trend, and warns the facility where the current sensor is attached. , Abnormal alarm, stops the operation of the equipment.
  • the main control unit 240 as shown in Figure 3c, according to the analysis result of the trend analysis unit 260, the minimum value 120, the maximum value 210, and the average value of the current for the SMT process from the A log value 173.25 It is trended to and stored in the trend DB 272.
  • the main control unit 240 determines that there is a problem in the trend when the minimum value and the maximum value are out of the average value trend according to the current value in the SMT process measured by the current sensor, and warns the facility where the current sensor is attached, Abnormal alarm, stop the operation of equipment.
  • B log to H log of FIG. 3A is the same as that of the A log and is omitted.
  • the current value measured by the current sensor can be analyzed whether the distribution is narrow or wide according to its size distribution, and pattern analysis is performed in which a current distribution of a certain size is performed at a specific period in combination with a time variable. It is possible.
  • the temperature sensor, pressure sensor, vibration sensor, illuminance sensor, and leak sensor are also stored in the pattern DB 271 and the trend DB 272, respectively, so that the pattern analysis unit 250 and the trend analysis unit 260 ) Or pattern analysis.
  • the integrated management module 200 is connected to the sensor module 100 and directly stores and manages the analyzed data and transmits it to the manager terminal 400 for monitoring, but separately transmits it to the external management server 300
  • the management server 300 may provide the analyzed data to the administrator terminal 400 connected to the server.

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Abstract

본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템은 공장의 각종 설비에 장착되어 상이한 물성을 감지하기 위한 복수의 센서로 구성되고, 복수의 상기 센서 데이터의 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하는 센서모듈; 복수의 상기 센서모듈을 구성하는 센서가 측정한 데이터에 대한 패턴 또는 트렌드 분석을 통해 통합관리하는 통합 관리 모듈; 상기 통합 관리 모듈이 분석한 패턴 또는 트렌드에 대한 데이터를 백업받아 관리하면서 외부기기의 요청에 따라 제공하는 관리서버; 및 상기 통합 관리 모듈 또는 관리서버와 연결되어 원격지에서 모니터링 가능한 관리자 단말기;를 포함하여 각 센서가 측정한 데이터에 대한 트렌드 분석 또는 패턴분석을 통해 장비의 이상 징후를 좀더 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

스마트 팩토리 모니터링 시스템
본 발명은 스마트 팩토리 모니터링 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공장에 설치된 다양한 장비 각각에 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 다양한 종류의 센서를 부착하고, 상기 센서들이 감지한 센서 데이터를 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하여 분석하고, 그 분석결과에 근거하여 각 설비 환경의 이상 징후를 판단할 수 있고, 또한 각 센서의 트렌드 분석 또는 패턴분석을 통해 장비의 이상 징후를 검출할 수 있는 스마트 팩토리 모티터링 시스템에 관한 것이다.
ICT 기술의 발전에 따라 최근 종래 공장들에서는 인력으로 수행이 불가능했던 업무부터, 인력으로 수행했던 업무까지 각종 센서 등으로 대체함으로써 공장을 좀 더 효율적으로 운용할 수 있도록 한 스마트 팩토리로의 전환이 진행되고 있다.
예를 들어, 산업 현장에서 설비를 보호하고, 시설물 현장의 작업자를 보호하기 위하여 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network) 또는 무선 센서 네트워크 시스템 기반의 시설물 관리 기술들이 보급화되고 있다.
무선 센서 네트워크 시스템은 설비 상태 또는 설비 환경을 감지하여 센서 데이터를 생성하는 복수 개의 센서 및 센서 데이터에 기반하여 설비를 원격 모니터링하는 원격 제어 장치를 포함한다.
한편, 최근 출시된 실내외 환경관련 요소의 측정이 가능한 센서는 각각의 독립적인 모듈로, 각 센서들에서 출력되는 데이터들의 인터페이스가 다르다.
이로 인해, 다양한 종류의 환경 데이터를 수집하기 위해서는 센싱장치에 맞는 여러가지 모듈을 사용할 수 밖에 없어서, 비용이 증가하고 센서 모듈의 통합을 최적화하기 위한 시간도 많이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 기존의 센서 장치는 특정의 설비의 대상과만 통신할 수 있도록 회로가 설계되어 있기 때문에, 이러한 경우에는 제어 계측 대상의 사물이 추가될 때, 그 추가된 사물들에 맞게 센서 장치를 재설계 및 개발을 해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 근거리에 위치한 장치로, 센싱된 데이터를 전송하더라도, 외부간섭으로 인해 끊김현상이 자주 발생되어, 실시간 데이터전송이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 센서는 중계 노드를 통하여 원격 제어 시스템과 통신하나, 중계 노드의 노후 또는 고장 등의 이유로 정상적으로 동작하지 않는 경우, 중계 노드에 속한 센서 장치와의 통신이 중단되는 문제점이 있었다.
따라서, 서로 다른 통신 프로토콜을 가지는 센서들의 센싱 데이터를 하나의 통신 프로토콜로 변환하여 제공하고, 그 센싱 데이터를 통해 산업 현장의 환경 또는 설비를 통합적으로 관리할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
또한, 센서가 감지하는 물성 값의 특성에 맞게 트렌드 분석과 패턴분석을 통해 좀 더 정확한 이상징후의 판단이 필요하다.
상술한 문제점과 필요에 따라 본 발명은 공장에 설치된 다양한 장비 각각에 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 다양한 종류의 센서를 부착하고, 상기 센서들이 감지한 센서 데이터를 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하여 분석하고, 그 분석결과에 근거하여 각 설비 환경의 이상 징후를 판단할 수 있고, 또한 각 센서의 트렌드 분석 또는 패턴분석을 통해 장비의 이상 징후를 검출할 수 있는 스마트 팩토리 모티터링 시스템의 제공을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템은 공장의 각종 설비에 장착되어 상이한 물성을 감지하기 위한 복수의 센서로 구성되고, 복수의 상기 센서 데이터의 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하는 센서모듈; 복수의 상기 센서모듈을 구성하는 센서가 측정한 데이터에 대한 패턴 또는 트렌드 분석을 통해 통합관리하는 통합 관리 모듈; 상기 통합 관리 모듈이 분석한 패턴 또는 트렌드에 대한 데이터를 백업받아 관리하면서 외부기기의 요청에 따라 제공하는 관리서버; 및 상기 통합 관리 모듈 또는 관리서버와 연결되어 원격지에서 모니터링 가능한 관리자 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템의 통합 관리 모듈은 상기 센서 또는 센서모듈을 등록 및 관리하는 센서 관리부; 상기 센서 또는 센서모듈로부터 센서데이터를 수신하거나, 분석한 데이터를 상기 관리서버 또는 관리자 단말기로 송신하는 통신부; 상기 센서 또는 센서모듈에 의한 센서데이터에 따라 이상 감지시, 상기 센서 또는 센서모듈이 부착된 설비에 이상을 문자, 영상, 소리, 램프, 소화기 작동 중, 어느 하나로 출력하는 출력부; 상기 센서 또는 센서모듈이 감지한 데이터를 패턴 또는 트렌드에 따라 DB화하여 저장관리하는 데이터베이스부; 상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 데이터와 상기 데이터베이스부의 패턴에 따라 저장된 데이터를 비교분석하는 패턴 분석부; 및 상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 데이터와 상기 데이터베이스부의 트렌드에 따라 저장된 데이터를 비교분석하는 트렌트 분석부; 및 상기 패턴 분석부에 의한 패턴과, 상기 트렌드 분석부에 의한 트렌드에 벗어나는 경우 상기 센서 또는 센서모듈이 부착된 장비의 동작을 제어하는 주제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템의 데이터베이스부는 상기 센서 또는 센서모듈이 측정하는 측정값에 시간변수가 결합되어 특정주기로 측정값의 분포가 저장된 패턴DB; 및 상기 센서 또는 센서모듈이 측정하는 측정값 자체만의 분포가 저장된 트렌드DB;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템의 주제어부는 상기 패턴 분석부의 패턴 분석결과, 상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 값과 패턴DB에 저장된 패턴 데이터 값의 일치율에 따라 경고, 알람, 또는 장비의 동작 정지 중 어느 하나의 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템의 주제어부는 상기 트렌드 분석부의 트렌드 분석결과, 상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 값과 상기 트렌드DB에 저장된 트렌드 데이터 값의 일치율에 따라 경고, 알람, 또는 장비의 동작정지 중 어느 하나의 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템은 각 센서가 측정한 데이터에 대한 트렌드 분석 또는 패턴분석을 통해 장비의 이상 징후를 좀더 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템의 패턴 또는 트렌드 분석을 위한 그래프 도면이다.
도 3a는 상기 F220호기 전류 값 기록을 표시한 그래프 도면이고, 도 3b는 바이패스 공정에서 A 로그 값에 대한 확대 스코프 그래프 도면이며, 도 3c는 SMT 공정에서 A 로그 값에 대한 확대 스코프 그래프 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
스마트 팩토리 모니터링 시스템은 산업 현장의 고장에 설치된 설비를 관리한다. 예컨대, 스마트 팩토리 모니터링 시스템은 공장의 자동화 설비를 포함하는 산업용 시설물과 환경을 관리할 수 있고, 전기, 가스, 태양열, 상하수도, 풍력 발전 등 에너지 설비를 포함하는 산업용 시설물과 환경을 관리할 수 있으며, 빌딩 및 홈 댁네 설비를 포함하는 일반용 시설물과 환경을 관리할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 팩토리 모니터링 시스템은
복수의 센서(110)로 구성된 센서모듈(100), 통합 관리 모듈(200), 관리서버(300), 및 관리자 단말기(400)를 포함한다.
상기 센서(110)는 공장에 설치된 설비 또는 장비의 표면, 내부 또는 주변에 배치되어 온도, 습도, 압력, 가스, 화재, 피사체, 변형률, 기울기, 진동 등의 설비 환경을 감지한다. 이러한 센서(100)는 온도 센서, 조도 센서, 습도 센서, 누설 센서, 진동 센서, 지자기 센서 등의 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 누설 센서의 경우, 설비가 설치된 현장에서 액체, 가스 등의 누설을 감지한다. 이러한 누설 센서는 예컨대, 필름형 또는 지능형 누설센서일 수 있다.
센서(110)는 해당 공간에서 감지된 센싱 데이터를 근거리 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 상기 통합 관리 모듈(200)로 전송한다. 상기 센서(110)는 마이크로 프로세서를 포함하고 있어 센싱 데이터를 무선 혹은 유선으로 전송할 수 있다.
따라서 상기 센서(110)는 스마트 센서 또는 IoT Controller라 할 수 있다. 상기 센서(110)에 내장된 마이크로프로세서는 용도에 따라 전원없이 사용하는 간단한 것(Passive RFID)부터, 다수의 코어를 장착한 강력한 CPU(예, 쿼드코어)까지 다양한 다양하다.
복수의 상기 센서(110)를 포함하는 센서모듈(100)은 서로 통신 프로토콜이 다른 복수의 센서가 장착되도록 구성되며, 장착된 센서들을 통해 감지된 각 센서 데이터의 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하여 통합 관리 장치(200)로 전송한다. 이때, 상기 센서(110)는 접촉 또는 비접촉식으로 센서모듈(100)에 연결될 수 있다.
상기 센서모듈(100)은 현장에 복수개 설치되어 센서 네트워크를 구성할 수 있으며, 접속된 센서 및 설비를 개별적 또는 통합적으로 제어할 수 있는 어플리케이션 (Application)이 저장될 수 있다.
상기 센서모듈(100)은 센서 및 설비를 플러그 형태로 교체나 추가가 가능한 구조이고, 센서 또는 설비의 교체 또는 추가 시 그 센서 또는 설비를 자동으로 인식한다. 이때, 상기 센서모듈(100)에 장착되는 센서는 센서일 수도 있으나, 센서가 아니여도 가능하다. 예컨대, 센서는 공장에 설치된 다양한 종류의 설비에 부착되어 각 설비의 온도를 센싱하는 온도센서, 압력을 센싱하는 압력센서, 설비의 진동을 센싱하는 진동센서, 조도를 센싱하는 조도센서, 누설을 센싱하는 누설센서 등일 수 있다.
또한, 상기 센서모듈(100)은 전원이나 배터리 전원 공급이 가능하게 구성된다.
또한, 상기 센서모듈(100)은 적어도 하나 이상의 센서와 통신부가 하나로 결합된 구조로서, 센서를 통해 측정된 센서 데이터를 통합 관리 모듈(200)에 전달한다. 따라서, 상기 센서모듈(100)은 장착된 복수의 센서가 감지한 센싱 데이터를 통합 관리 모듈(200)로 송신하고, 상기 통합 관리 모듈(200)은 수신한 센싱 데이터에 관련된 센서 연동의 응용 프로그램을 구동하여 각 센서의 작동을 제어하도록 하며, 각 센서의 작동상태 및 감지 대상물의 상태를 프로그램을 이용하여 디스플레이의 화면 컬러를 빨간색 또는 여러 가지 색상으로 표현하거나 스피커(미도시)를 통하여 소리로 나타내는 등 다양한 방법으로 경고하도록 할 수 있다.
또한, 상기 센서모듈(100)은 적어도 하나 이상의 액추에이터와 통신부가 결합된 구조로서, 상기 통합 관리 모듈(200)로부터 전달받은 메시지(즉, 제어신호)에 따라 해당 액추에이터(예 : 창문 제어, 팬(FAN), 물분사 제어, 햇빛가림 제어, 인공조명 제어, 공기 조성비 조절 제어, 물 조성비 조절 제어, 사운드 제어, 난방제어, 냉방 제어 등)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센서모듈(100)은 통합 관리 모듈(200)과의 네트워크 단절(즉, 통신 단절) 등의 긴급 상황에 대비하여 미리 저장된 알고리즘을 통한 제어가 가능하며, 관리자에 의한 제어(원격제어, 수동제어)도 가능하게 설계된다.
또한, 상기 센서모듈(100)은 유지 보수에 대비하여 자신의 상태 및 연결된 센서의 상태를 내부 메모리(미도시)에 지속적으로 저장 및 유지한다.
상기 센서모듈(100)은 인터페이스를 통해 센서모듈(100)에서 관리하는 해당 설비의 정보를 통신선 또는 전력선을 통해 수집할 수 있다. 여기에서 센서모듈(100)을 통하여 설비의 상태정보를 수집하는 것으로 설명하고 있으나, 설비에 별도로 설치된 센서로부터 측정된 상태정보를 직접 수신할 수도 있다.
상술한 센서모듈(100)은 여러 종류의 센서의 센싱 데이터를 분석할 수 있는 기능을 가지므로, 산업 현장, 광고시장, 의료분야, 교육분야, 가정, 재난방지가 요구되는 현장에서 저렴하고 간단하게 사용할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있다.
즉, 가정에서 화재감시 및 알람, 가스누출 감지 및 알람, 온/습도 알림, 외부에서 실내 모니터링 기능 등에 활용하거나, 산업/공공현장에서 물체접근 인식, 충격 감시, 유리깨짐 인지, 침입자 감시, 재질(종이, 물, 철, 나무 등)을 인지하여 보고하는 시스템에 적용하거나, 또는 광고 분야에서 인터랙티브(interactive)한 터치 기능과 사용자 접근 시 동작하도록 센서 연동형 동작시스템에 적용하여 사운드 및 디스플레이 화면 컬러를 변화시키는 등 용이하고 저비용으로 광고 시스템을 구축하는 것이 가능하도록 한다.
본 발명은 다양한 IoT 서비스를 제공하기 위하여 센서(110)와 센서모듈(100) 사이에 센서 데이터를 효율적으로 송수신하기 위한 센서 데이터 패킷 형식을 제공하고, 이를 이용한 데이터 송수신 절차 및 방법을 제공한다. 이를 통하여 상기 센서모듈(100)에 접속하는 상기 센서(110)를 센서모듈(100)이 자동으로 인식하여 센서를 제어 및 관리할 수 있고, 센서의 종류 및 관리 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 통합 관리 모듈(200)은 기 할당된 센서모듈(100)과 상기 센서모듈(100)에 포함된 센서(110)들을 관리 및 제어한다. 이때 통합 관리 모듈(200)에 의해 할당된 상기 센서모듈(100) 및 상기 센서모듈(100)에 포함된 센서(110)들은 동일한 건축물에 설치되는 것을 의미한다.
즉, 통합 관리 모듈(200)은 현장 내부 센서모듈들 및 센서들로부터 설비 및 환경 정보를 모니터링하며, 설비 및 환경 제어를 수행할 수 있다.
통합 관리 모듈(200)은 복수의 센서모듈(100)의 등록 및 관리를 지원하고, 복수의 센서모듈(100)로부터 통합 프로토콜로 센서 데이터를 수신 받는다.
통합 관리 모듈(200)은 관리자로부터 제어 명령을 수신하여 센서모듈(100) 또는 설비의 동작을 제어한다. 복수의 센서모듈(100)과 연결된 설비의 각각에 ID를 부여하고 복수의 센서모듈(100)로부터 통합 프로토콜로 변환된 센서 데이터를 수신하여 저장한다.
통합 관리 모듈(200)은 실시간으로 수집된 정보 및 정보 분석에 따른 모니터링 결과를 제공할 수 있다. 예를 들면, 통합 관리 모듈(200)은 실시간으로 수집된 설비에 대한 정보 및 수집된 센싱 데이터를 분석한 모니터링 결과를 출력할 수 있다.
또한, 통합 관리 모듈(200)은 실시간 데이터를 분석하여 설비 또는 장치의 고장을 사전에 예측할 수도 있다.
또한, 통합 관리 모듈(200)은 상기 센서모듈(100)로부터 통합 프로토콜로 변환된 센싱 데이터를 수신하고, 센싱 데이터를 분석하여 각 설비 환경의 이상 징후를 판단하며, 이상 징후로 판단된 설비의 구동을 제어한다. 또한, 통합 관리 모듈(200)은 센서로부터 센싱 데이터가 수신된 경우, 그 센싱 데이터의 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하고, 그 변환된 센싱 데이터를 분석하여 각 설비 환경의 이상 징후를 판단할 수도 있다.
또한, 통합 관리 모듈(200)은 이상 징후 판단 시, 경보 메시지, 버저, 타워 램프 등의 경고 표시를 할 수 있다. 예를 들어, 누설 감지 정보가 기 설정된 기준값 이상인 경우, 통합 관리 장치는 해당 센서의 위치에 누설이 발생한 것으로 판단하여 경보 메시지, 버저, 타워 램프 등의 경고 표시를 할 수 있다.
또한, 통합 관리 모듈(200)은 기설정된 구성 정책에 기술된 무선 센서 네트워크의 토폴로지 구성 방식, 무선 센서 네트워크의 위치, 선정된 구성 정책의 정책 ID, 무선 채널 번호, 주파수 대역, 무선 센서 네트워크의 위치좌표, 무선 센서 네트워크의 범위 등의 관리 정보를 관리 테이블로 관리한다.
또한, 통합 관리 모듈(200)은 센서모듈들 및 센서들로부터 측정값을 전송받으면 전송받은 측정값을 분석하여 장애 여부를 판단하고, 장애가 발생되었다고 판단되면, 해당 센서모듈(100) 또는 센서(110)로 리셋 명령을 전송한다. 이때 측정값이란, 출력전류, 출력전압, 핑-데이터(Ping data) 등과 같이 센서모듈(100) 및 센서(110)에 장애가 발생되었는지를 판단할 수 있는 데이터로 정의된다.
통합 관리 모듈(200)로부터 리셋 명령을 수신한 상기 센서모듈(100) 또는 센서(110)는 자신을 리셋(재부팅) 시킴으로써 일시적인 부하로 인한 장애를 신속하게 해결할 수 있다.
또한, 통합 관리 모듈(200)은 복수의 센서 또는 센서모듈로부터 수신한 센싱 정보와 그 분석 결과를 통신망을 통해 DB 서버로 저장할 수 있다. 이때, 통합 관리 모듈(200)은 센서에 대한 정보, 센싱 데이터, 센싱 데이터 분석 결과 등의 포맷을 기설정된 일정한 포맷으로 변환하여 DB 서버에 저장할 수 있다. 예컨대, 통합 관리 모듈(200)은 POI(Poor Obfuscation Implementation)로 저장할 수 있다.
예를 들어, 통합 관리 모듈(200)은 센서모듈(100)로부터 수신한 디지털 신호를 분석하여 해당 현장의 누설 유무를 판단하거나 누설 위치를 검출할 수 있다.
상기 통합 관리 모듈(200)은 복수의 센서 또는 복수의 센서모듈과 센서 네트워크를 형성하면서 다채널 근거리 무선통신으로 연결시키고, 현장 설비의 고장진단체크데이터, 배터리체크데이터, 그리고, 현장 설비의 이벤트신호를 해당 현장의 관리자에게 송신시키며, 현장 설비의 상황에 적합한 IoT 환경을 지능적으로 제공하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 상기 통합 관리 모듈(200)은 센서 관리부(210), 통신부(220), 출력부(230), 주제어부(240), 패턴 분석부(250), 트렌트 분석부(260), 데이터베이스부(270), 및 디스플레이부(280)를 포함한다.
상기 센서 관리부(210)는 산업 현장에 설치된 복수의 센서(110) 및 설비에 설치된 센서를 주기적으로 탐색하여 탐색된 센서의 동작 여부 및 사용 권한 중 적어도 하나에 관한 정보를 획득할 수 있다.
또한, 센서 관리부(210)는 획득된 정보에 기초하여 센서의 동작 및 보안 상태 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서 관리부(210)는 탐색된 센서(110)가 동작하지 않거나 오동작 한다는 정보를 획득하는 경우, 해당 현장에 설치된 복수의 센서 및 복수의 설비에 탑재된 센서의 설정을 초기화시키는 신호를 센서모듈(100)로 전송한다.
이를 통해 센서가 오프(off)되어 있는 상황에서 위험 상황이 발생되어 위험 상황을 적시에 파악하지 못하는 경우를 방지할 수 있다. 또한, 위험 상황에 대한 정확한 센싱이 이루어지지 않는 경우, 초기의 상태로 세팅되도록 설정함으로써, 센서가 올바른 센싱을 수행하도록 할 수 있다.
상기 센서 관리부(210)는 센서의 아이덴티티(identity)에 관한 정보를 지속적으로 업데이트하여 개체 인증(Entity Authentication) 또는 데이터 무결성(Data Integrity)과 같은 기능을 수행함으로써, 악의적인 의도로 접근하는 사용자 또는 디바이스의 연결시도를 방지할 수도 있다.
상기 통신부(220)는 상기 센서모듈(100) 또는 복수의 센서(110)로부터 센서 데이터를 수신한다. 통신부(220)는 근거리 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 센서모듈(100)과 연결되며, 상기 센서모듈(100)에 포함된 센서(110)들의 센서 데이터를 수신한다.
또한, 상기 통신부(220)는 관리서버(300) 또는 관리자 단말기(400)와 연결되어 상기 통합 관리 모듈(200)에서 분석한 데이터를 전달한다.
상기 출력부(230)는 설비 환경의 이상 징후 시, 이상 징후 발생 정보를 문자, 소리, 램프, 소화기 작동 중 적어도 하나를 통해 현장 관리자가 인지할 수 있도록 출력한다.
이러한 출력부(230)는 문자 또는 영상을 상기 디스플레이부(280)를 통해 출력하고, 비상벨 또는 비상등을 도시되지 않은 스피커, 또는 램프 등을 통해 출력시킬 수 있다.
한편, 상기 설비 환경의 이상 징후시, 현장에 사람이 없는 경우, 상기 통신부(220)를 통해 상기 관지자가 소지한, 휴대폰, 태블릿 PC 등 관리자 단말기(400)로 전달할 수도 있다.
상기 패턴 분석부(250)는 상기 센서 관리부(210)와 연결된 센서모듈(100)의 센서(110)들 중 패턴 분석이 필요한 센서들에 대한 패턴을 분석하고, 상기 데이터베이스부(270)의 패턴DB(271)에 기저장된 패턴정보와 비교하여 해당 센서가 설치된 장비의 이상징후를 판단한다.
보다 구체적으로 상기 패턴 분석부(250)는 센서모듈(100)에 포함된 복수의 센서(110) 중, 특정한 패턴을 감지하는 센서의 패턴을 감지하여 기저장된 패턴정보와 상이한 경우 이상징후를 판단한다.
참고로, 이하의 예는 이천 하이닉스 반도체 PKG 공정에 사용되는 F219 장비와 F220 장비를 기준으로 패턴과 트렌드 분석을 설명한 것이다.
예를 들어, 특정 동작 공정상 Step Motor를 기준으로 전후의 Rail이 정렬되지 않아 Offset 동작이 있어 1초 미만의 Step Motor Current가 먹는 동작이 있다고 가정할 때, 로그 파일 상 1초 단위에서 1개씩 전류 값이 측정되는 경우, 상기 센서(110) 중 전류센서는 해당 초당 1회의 인가되는 전류값을 측정하여 그 패턴을 상기 패턴DB(271)에 저장한다.
이후, 상기 패턴 분석부(250)는 상기 전류센서가 측정하는 전류의 패턴과 상기 패턴DB(271)에 저장된 전류의 패턴을 비교분석한다.
상기 주제어부(240)는 상기 패턴 분석부(250)의 패턴 분석결과, 상기 전류센서가 측정하는 전류의 패턴과 상기 패턴DB(271)에 저장된 전류의 패턴에 불일치율이 5%이상 10%이하인 경우 경고, 10%이상 20%이하인 경우 알람, 20%이상인 경우 해당 센서가 장착된 장비의 동작을 정지시킨다.
상기 패턴 분석부(250)는 상기 센서 관리부(210)와 연결된 센서모듈(100)의 센서(110)들 중 패턴 분석이 필요한 센서들에 대한 패턴을 분석하고, 상기 데이터베이스부(270)의 패턴DB(271)에 기저장된 패턴정보와 비교하여 해당 센서가 설치된 장비의 이상징후를 판단한다.
한편, 상기 트렌드 분석부(260)는 센서모듈(100)에 포함된 복수의 센서(110) 중, 특정한 트렌드를 감지하는 센서의 트렌드를 감지하여 기저장된 트렌드정보와 상이한 경우 이상징후를 판단한다.
예를 들어, 특정 동작 공정상 F219호기에서 SMT를 진행할 경우와 아닐 경우로 나뉘며, 이때의 동작이 서로 상이하여 전류 값이 규칙적일 수도 있고 아닐 수도 있는데, F219호기에서 SMT를 진행할 경우 상기 트렌드 분석부(260)는 전류 값의 분포가 매우 조밀하게 나타나는 것으로 트렌드를 분석하고, F219호기에서 SMT를 진행하지 않을 경우는 PCB만 By Pass 시킴으로써 전류 값의 분포가 넓게 나타나는 것으로 트렌드를 분석하여 상기 트렌드DB(272)에 저장한다.
이후, 상기 트렌드 분석부(260)는 상기 전류센서가 측정하는 전류의 트렌드와 상기 트렌드DB(272)에 저장된 전류의 트렌드를 비교분석한다.
상기 주제어부(240)는 상기 트렌드 분석부(260)의 트렌드 분석결과, 상기 전류센서가 측정하는 전류의 패턴과 상기 트렌드DB(272)에 저장된 전류의 트렌드와 의 불일치율이 5%이상 10%이하인 경우 경고, 10%이상 20%이하인 경우 알람, 20%이상인 경우 해당 센서가 장착된 장비의 동작을 정지시킨다.
또한, 상기 주제어부(240)는 상기 패턴 분석부(250), 또는 상기 트렌드 분석부(260)의 분석 결과에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 Step Motor의 1회 동작이 약 1.5~1.8초 사이에 동작하는 것으로 동작에 규칙성 보이나 데이터가 일정함을 유지하지 못하는 것으로 트렌드에 문제가 있는 것으로 판단하고 경고, 알람, 또는 장비의 동작을 정지시킨다.
반도체 PKG 공정에 사용되는 F220 장비동작에 대한 패턴과 트렌드 분석을 설명한 것이다.
상기 패턴 분석부(250)는 센서모듈(100)에 포함된 복수의 센서(110) 중, 특정한 패턴을 감지하는 센서의 패턴을 감지하여 기저장된 패턴정보와 상이한 경우 이상징후를 판단한다.
예를 들어, 특정 동작 공정상 Step Motor의 위치가 틀어졌을 경우 보정하기 위하여 1초 미만으로 불규칙하게 전류(Current)가 먹는 동작이 있을 때, 상기 센서(110) 중 전류센서는 로그 파일 상 1초 단위에서 1개씩 전류 값이 측정되는 경우 초당 1회의 인가되는 전류값을 측정하여 그 패턴을 상기 패턴DB(271)에 저장한다.
이후, 상기 패턴 분석부(250)는 상기 전류센서가 측정하는 전류의 패턴과 상기 패턴DB(271)에 저장된 전류의 패턴을 비교분석한다.
상기 주제어부(240)는 상기 패턴 분석부(250)의 패턴 분석결과, 상기 전류센서가 측정하는 전류의 패턴과 상기 패턴DB(271)에 저장된 전류의 패턴에 불일치율이 5%이상 10%이하인 경우 경고, 10%이상 20%이하인 경우 알람, 20%이상인 경우 해당 센서가 장착된 장비의 동작을 정지시킨다.
상기 패턴 분석부(250)는 상기 센서 관리부(210)와 연결된 센서모듈(100)의 센서(110)들 중 패턴 분석이 필요한 센서들에 대한 패턴을 분석하고, 상기 데이터베이스부(270)의 패턴DB(271)에 기저장된 패턴정보와 비교하여 해당 센서가 설치된 장비의 이상징후를 판단한다.
한편, 상기 트렌드 분석부(260)는 센서모듈(100)에 포함된 복수의 센서(110) 중, 특정한 트렌드를 감지하는 센서의 트렌드를 감지하여 기저장된 트렌드정보와 상이한 경우 이상징후를 판단한다.
예를 들어, Step Motor의 동작은 공정상 F219호기에서 SMT를 진행할 경우와 아닐 경우로 나뉘며, 이때의 동작이 서로 상이하여 전류 값이 규칙적일 수도 있고 아닐 수도 있는데. F219호기에서 SMT를 진행할 경우 상기 트렌드 분석부(260)는 PCB만 By Pass 시킴으로써 전류 값의 분포가 매우 넓게 나타나는 것으로 트렌드를 분석하고, F219호기에서 SMT를 진행하지 않을 경우는 F220호기에서 SMT를 진행함으로 전류 값의 분포가 조밀하게 나타나는 것으로 트렌드를 분석하여 상기 트렌드DB (272)에 저장한다.
이후, 상기 트렌드 분석부(260)는 상기 전류센서가 측정하는 전류의 트렌드와 상기 트렌드DB(272)에 저장된 전류의 트렌드를 비교분석한다.
상기 주제어부(240)는 상기 트렌드 분석부(260)의 트렌드 분석결과, 상기 전류센서가 측정하는 전류의 패턴과 상기 트렌드DB(272)에 저장된 전류의 트렌드와 의 불일치율이 5%이상 10%이하인 경우 경고, 10%이상 20%이하인 경우 알람, 20%이상인 경우 해당 센서가 장착된 장비의 동작을 정지시킨다.
또한, 상기 주제어부(240)는 상기 패턴 분석부(250), 또는 상기 트렌드 분석부(260)의 분석 결과에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 Step Motor의 1회 동작이 약 1.5~1.8초 사이에 동작하는 것으로 동작에 규칙성 보이나 데이터가 일정함을 유지하지 못하는 것으로 트렌드에 문제가 있는 것으로 판단하고 경고, 알람, 또는 장비의 동작을 정지시킨다.
도 3a는 상기 F220호기 전류 값 기록을 표시한 그래프 도면이고, 도 3b는 바이패스 공정에서 A 로그 값에 대한 확대 스코프 그래프 도면이며, 도 3c는 SMT 공정에서 A 로그 값에 대한 확대 스코프 그래프 도면이다.
상기 주제어부(240)는 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 트렌드 분석부(260)의 분석결과에 따라 A 로그 값에서 바이패스 공정에 대한 전류의 최소값 130, 최대값 200, 그리고 평균값을 152.1로 트렌드화하여 트렌드 DB(272)에 저장한다.
이후 상기 주제어부(240)는 전류센서가 측정한 바이패스 공정에서의 전류값에 따라 최소값, 최대값 똔느 평균값 트렌드를 벗어나는 경우 트렌드에 문제가 있는 것으로 판단하고, 해당 전류센서가 부착된 설비에 경고, 이상 알람, 장비의 동작을 정지시킨다.
*또한, 상기 주제어부(240)는 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 트렌드 분석부(260)의 분석결과에 따라 A 로그 값에서 SMT 공정에 대한 전류의 최소값 120, 최대값 210, 그리고 평균값을 173.25로 트렌드화하여 트렌드 DB(272)에 저장한다.
이후 상기 주제어부(240)는 전류센서가 측정한 SMT 공정에서의 전류값에 따라 최소값, 최대값 똔느 평균값 트렌드를 벗어나는 경우 트렌드에 문제가 있는 것으로 판단하고, 해당 전류센서가 부착된 설비에 경고, 이상 알람, 장비의 동작을 정지시킨다.
도 3a의 B로그 내지 H로그에 대한 상세한 설명은 상기 A로그에 대한 내용과 동일하여 생략한다.
상술한 바와 같이 상기 전류센서가 측정한 전류 값은 그 자체의 크기 분포에 따라 좁게 분포하는지 넓게 분포하는지 트렌지 분석이 가능하고, 시간변수와 결합하여 특정주기로 일정한 크기의 전류분포가 이루어지는 패턴분석이 가능하다.
이에 한정되지 않고, 온도센서, 압력센서, 진동센서, 조도센서, 및 누설센서 등도, 각각 패턴DB(271)와 트렌드DB(272)에 기저장되어 패턴 분석부(250), 트렌드 분석부(260)에 의한 패턴 또는 트렌드분석이 가능하다.
상기 통합 관리 모듈(200)은 상기 센서모듈(100)과 연결되어 상기 분석한 데이터를 직접 저장관리하면서, 모니터링을 위한 관리자 단말기(400)에 전송할 수 있지만, 외부의 관리서버(300)에 별도로 전달하여 관리서버(300)에서 서버에 접속한 관리자 단말기(400)에 분석한 데이터를 제공할 수도 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (5)

  1. 공장의 각종 설비에 장착되어 상이한 물성을 감지하기 위한 복수의 센서로 구성되고, 복수의 상기 센서 데이터의 통신 프로토콜을 통합 프로토콜로 변환하는 센서모듈;
    복수의 상기 센서모듈을 구성하는 센서가 측정한 데이터에 대한 패턴 또는 트렌드 분석을 통해 통합관리하는 통합 관리 모듈;
    상기 통합 관리 모듈이 분석한 패턴 또는 트렌드에 대한 데이터를 백업받아 관리하면서 외부기기의 요청에 따라 제공하는 관리서버; 및
    상기 통합 관리 모듈 또는 관리서버와 연결되어 원격지에서 모니터링 가능한 관리자 단말기;를 포함하는 스마트 팩토리 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 통합 관리 모듈은
    상기 센서 또는 센서모듈을 등록 및 관리하는 센서 관리부;
    상기 센서 또는 센서모듈로부터 센서데이터를 수신하거나, 분석한 데이터를 상기 관리서버 또는 관리자 단말기로 송신하는 통신부;
    상기 센서 또는 센서모듈에 의한 센서데이터에 따라 이상 감지시, 상기 센서 또는 센서모듈이 부착된 설비에 이상을 문자, 영상, 소리, 램프, 소화기 작동 중, 어느 하나로 출력하는 출력부;
    상기 센서 또는 센서모듈이 감지한 데이터를 패턴 또는 트렌드에 따라 DB화하여 저장관리하는 데이터베이스부;
    상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 데이터와 상기 데이터베이스부의 패턴에 따라 저장된 데이터를 비교분석하는 패턴 분석부; 및
    상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 데이터와 상기 데이터베이스부의 트렌드에 따라 저장된 데이터를 비교분석하는 트렌트 분석부; 및
    상기 패턴 분석부에 의한 패턴과, 상기 트렌드 분석부에 의한 트렌드에 벗어나는 경우 상기 센서 또는 센서모듈이 부착된 장비의 동작을 제어하는 주제어부;를 포함하는 스마트 팩토리 모니터링 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 데이터베이스부는
    상기 센서 또는 센서모듈이 측정하는 측정값에 시간변수가 결합되어 특정주기로 측정값의 분포가 저장된 패턴DB; 및
    상기 센서 또는 센서모듈이 측정하는 측정값 자체만의 분포가 저장된 트렌드DB;를 포함하는 스마트 팩토리 모니터링 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 주제어부는
    상기 패턴 분석부의 패턴 분석결과, 상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 값과 패턴DB에 저장된 패턴 데이터 값의 일치율에 따라 경고, 알람, 또는 장비의 동작 정지 중 어느 하나의 신호를 출력하는 스마트 팩토리 모니터링 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 주제어부는
    상기 트렌드 분석부의 트렌드 분석결과, 상기 센서 또는 센서모듈이 측정한 값과 상기 트렌드DB에 저장된 트렌드 데이터 값의 일치율에 따라 경고, 알람, 또는 장비의 동작정지 중 어느 하나의 신호를 출력하는 스마트 팩토리 모니터링 시스템.
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