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제2장 – RFD 기반 정보시스템 : RFID 업종별 산업적용 가이드라인(8)

RFID(Radio Frequency Identification)는 무선 인식 기술로 기존의 바코드에 비해 판독거리, 내구성, 재사용성, 저장용량 등의 측면에서 장점이 있기 때문에 자동화가 용이하며 다양한 응용에 활용될 수 있다. RFID 기술은 제품흐름을 이력추적관리하고 관리체계, 재고연한 분석과 같은 가시성을 극대화하여 자동차, 식품, 유통, 물류, 가전, 섬유 다양한 산업 영역에서 막대한 경제적 파급효과를 창출 할 수 있는 핵심기술로 각광받고 있다.

제2절 EPCglobal Network 활용

1. 활용 목적 및 효과

EPCglobal 은 공급체인에서 이동하는 상품의 가시성을 높여 기업의 효율성을 높이기 위해 EPCglobal Network 표준을 개발, 보급하는 비영리 국제기구이다.

EPCglobal Network 는 EPC 와 RFID 기술을 근간으로 거래 파트너 간에 정보교환을 위해 교환할 데이터 구조 및 의미, 상품과 같은 물리적 객체를 교환하기 위해서 객체에 EPC 를 할당하는 방법에 대한 표준을 제공한다. 이를 통해 기업은 공급체인 상에서의 상품의 가시성, 추적성, 자동화, 보안성을 강화할 수 있게 되어 재고 최소화, 상품 손실 최소화, 주문의 신속한 처리, 소비자 기호 변화에 따른 대응능력향상 등의 효과를 거둘 수 있다. EPC 를 활용한 RFID 시스템은 컨테이너 및 케이스 등 물류 용기에서부터 단품까지 활용이 가능하며 일반소비재 상품, 의료, 정부조달물자, 군수물자, 자동차 부품 등 다양한 산업에 적용이 가능하다.

2. 구축 방법

(1) 필요 모듈
EPCglobal 에서 제공하는 ‘The EPCglobal Architecture Framework’ 표준기술 문서에 따르면 EPCglobal Network 의 구성요소로는 고유 ID 를 구체화한 EPC(Electronic Product Code), ID 시스템인 태그와 리더, EPC Middleware, EPCIS(EPC Information Service) Capturing Application, EPCIS Repository, EPCIS Accessing Application, ONS(Object Naming Service), EPC Discovery Service 등이다. RFID 정보시스템으로 공급체인 상에서 상품의 가시성 및 추적성을 위하여 필요한 EPCglobal Network 최소 모듈은 ALE 를 지원하는 EPC Middleware, EPCIS Capturing Application 을 포함한 EPCIS, 그리고 ONS 이다. [그림 2-8]은 EPCglobal Network Architecture 이다.

1) RFID Middleware
일반적으로 컴퓨터 시스템에서 미들웨어란 내부시스템과 외부시스템의 중간에 위치하여 대량의 데이터를 효율적으로 처리하고, 서로 다른 애플리케이션에서 데이터 교환이 가능하도록 해주는 소프트웨어다. 네트워크상에 연결된 다양한 하드웨어, 응용시스템, 통신망 환경, 운영체제 등의 특성에 관계없이 서로 통신이 가능하도록 소프트웨어적인 기능을 제공한다. 즉, 다양한 이기종 환경에서 응용 프로그램과 운영환경 간에 원활한 통신을 가능하게 해주는 역할을 담당한다.

RFID 미들웨어는 장비(RFID 리더)와 외부 시스템(ERP, SCM, CRM 등)의 중간에 위치하여 다양한 RFID 시스템 환경에서 생성되는 대량의 정보를 수집하여 이를 분석한 후 의미 있는 정보만을 응용시스템에 전달하는 소프트웨어 플랫폼이다. RFID 리더로부터 수집된 초기 데이터가 다양한 응용시스템과 연동되어 사용되기 위해서는 RFID 리더에서 필터링 후 인터페이스를 통해 요구되는 장소와 시간에 응용시스템으로 전달하는 RFID 기반 미들웨어가 필요하다. 소수의 리더만을 사용하는 경우, 대용량 데이터처리의 관점에서는 RFID 미들웨어의 효용성은 그리 높지 않을 수 있지만 인터페이스 및 필터링 기능을 제공한다.

EPCglobal 에서 발행한 EPCglobal Architecture Framework 표준 기술문서에서는 RFID Middleware(Filtering&Collection)에 대한 책임(의무)를 다음과 같이 제시한다.

• 1 개 또는 그 이상의 RFID 리더로부터 원시 태그 데이터 수신

• EPC 데이터양을 줄이는 프로세스를 수행하고 원시 태그 데이터보다 애플리케이션 구조에 적합한 연속 이벤트로 원시 태그 데이터를 변환
– 필터링 : 특정 객체 클래스의 EPC 를 제외하고 모두 제거하듯이 ID 에 따라 일부 EPC 제거

– 시간 간격 동안 수집 : 해당 간격 내에 사본 자료 제거

– 집단화 : 특정 객체 클래스에서 EPC 요약 등

– 카운팅 : EPC 값 자체보다는 EPC 수를 보고

– 차이 분석 : 모든 EPC 자료보다는 첨가/제거된 EPC 보고
• RFID 리더의 기능을 파악하여 상기 작업을 리더에 위임하고 필터링&콜렉션 자체만을 수행 가능
• 미처리 태그 값을 태그 데이터 스펙이 정의한 URL 표기로 디코딩
• 리더 디바이스 및 특정 안테나 같은 물리적 리소스와 Local 리더 네임을 맵핑
• 필터링&콜렉션이 여러 클라이언트 응용시스템에 의해 요청될 때, 다중의 클라이언트 응용시스템 사이의 RFID 리더의 동일 세트나 오버래핑 서브세트와 관련 있을 때의 데이터 요청을 중재
• RFID 리더가 사용한 태그를 찾는 전략을 설정 및 제어
• RFID 리더가 서로의 작업에 영향을 미치는 Local 지역에 있는 수많은 리더와 안테나의 작업을 조정

2) ALE(Application Level Events)
ALE 는 클라이언트가 다양한 소스로부터 정제되고 통합된 EPC 데이터를 얻는 소프트웨어 인터페이스로 정의된다. ALE 의 역할은 응용시스템을 위한 인터페이스를 제공하고 데이터 정제, 취합, 중복된 데이터의 제거 그리고 데이터의 그룹화를 통해 태그 데이터를 처리하여 다양한 종류의 리더기를 지원하는 것이다. ALE 는 RFID 리더, 관리자, 클리이언트 애플리케이션을 포함한 환경에서 동작하며 동작원리는 ALE 관리자가 RFID 리더의 환경을 설정하면 EPC 데이터가 리더에서 ALE로 전달된다.

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클리이언트는 수신하려는 데이터나 데이터를 갖고 있는 리포트 생성조건을 ALE 인터페이스를 통해 지정하고 ALE 로부터 ECReport 의 형태로 정보를 제공 받는다. ALE 인터페이스의 역할은 데이터를 정제하고 카운팅하는 아키텍처 컴포넌트와 데이터를 사용하는 애플리케이션 간의 독립성을 보장하는데 있다. 클라이언트는 리더의 물리적 변화에 완전히 독립적으로 동일한 리포트 정보를 제공 받는다.

EPCglobal 에서 발행한 EPCglobal Architecture Framework 표준 기술문서에서는 ALE 에 대한 책임(의무)를 다음과 같이 역할별로 나누어 제시한다.

• 1 개 이상의 클라이언트 애플리케이션이 1 개 이상의 데이터 소스로부터 EPC 데이터를 요청할 수 있도록 수단 제공

• 리더/안테나 숫자와 단일 Local 데이터 소스를 구성하려고 배치된 리더 모델이 무엇인지에 대한 정보를 클라이언트 애플리케이션에 전달 안함

• 미들웨어에서 이루어지는 필터링, 콜렉션, 그룹핑, 카운팅, 차이 분석 등 EPC 데이터에 어떤 프로세스를 수행하는지 클라이언트 애플리케이션이 지정할 수 있도록 선언적 수단을 제공

• 주문형 데이터(동기식) 요청이나 스탱딩 데이터(비동기식)요청을 클라이언트 애플리케이션이 할 수 있는 수단 제공

• 애플리케이션 간에 사전 조정 없이도 동일한 리더의 데이터를 다수 클라이언트 애플리케이션이 공유할 수 있는 방법 제공

• EPC 데이터를 클라이언트가 요청 시에 표준화된 표기법 제공, 필터링이나 수집된 EPC 데이터에 대해서도 표준화된 표기법 제공

3) EPCIS(EPC Information Services)
EPCIS 는 EPCglobal Network 구성원 간의 데이터 교환의 주요 수단이다. EPCIS 데이터는 거래 파트너가 직접 관장할 수 없는 위치에 있는 개체로부터 발생하는 객체 또는 트랜잭션에 대한 데이터를 얻기 위해 공유하는 정보이다. EPCIS 는 정적 정보와 동적 정보를 가진다. 우선 정적 정보는 물리 객체의 고유한 성격에 대한 데이터로 상품명, 상품코드와 같이 변경되지 않는 클래스 레벨의 정보와 제조일자, 유통기한과 같이 물리 객체마다 변경되는 인스턴스 레벨의 정보이다. 이를 통해 물리 객체의 동질성과 유일성을 제공한다.

그에 반해 동적 정보는 물리 객체의 이동과 상태변화에 따라 성장하고 변화한다. EPCIS 는 이벤트가 발생하면 ALE 에서 전달해준 데이터로 해당 이벤트를 저장하는데, 상황에 따라 저장되는 데이터의 형태가 변경된다. EPCIS 동작원리는 미들웨어로부터 태그 이벤트 정보를 받아 이를 이용해 상품의 상태 및 추적 정보를 생성하여 미래의 사용을 위해 Local 저장소에 저장하고 관리한다. 또한 EPCIS 는 주어진 EPC 에 대한 정보취합의 허브역할을 담당한다. EPCIS 는 소프트웨어 구성요소로서 EPCglobal Network 구조에서 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 역할을 수행한다. 실시간 이벤트 정보를 관리하고 구성원의 기존 시스템과 연동하기 위한 정보를 관장한다.

EPCglobal 에서 발행한 EPCglobal Architecture Framework 표준 기술문서에서는 EPCIS 에 대한 책임(의무)를 다음과 같이 역할별로 나누어 제시한다.

① EPCIS Capturing Application
• EPC 관련 비즈니스 이벤트 발생을 인지하고 이벤트를 EPCIS 데이터로 전송

• 개별 EPCIS 이벤트 인지 과정 중에 다수 데이터 소스를 조정
– 데이터 소스에는 Filtering&Collection 인터페이스를 통해 얻은 필터링이 되고 수집된 EPC 데이터가 포함되며 바코드 데이터, 입력 장치, 다른 소프트웨어 시스템에서 수집된 데이터 등 기타 장치에서 생성된 데이터 포함

• RFID 태그 기록과 기타 장치 제어 등 물리적 환경의 동작 수행을 제어

② EPCIS Capturing Interface
• EPCIS Capturing Application 에서 생성된 EPCIS 이벤트를 필요로 하는 EPCIS Repository, EPCIS Accessing Application, Partner EPCIS 의 Accessing Application 에 전달하는 경로 제공

③ EPCIS Query Interface
• EPCIS Accessing Application 이 EPCIS Repository 나 EPCIS Capturing Application 으로부터 EPCIS 데이터를 요청하거나 그 결과가 리턴 되는 수단 제공

• 쌍방 간 상호인증 수단 제공

• 제공하는 측의 인증 결정을 그대로 반영하며, 요청하는 측의 요청에 대한 거절도 포함되며 응답으로 전송된 데이터의 범위를 제한하는 것도 포함
라) EPCIS Accessing Application

• EPC 관련 데이터의 도움으로 창고 관리, 선적, 수령, 기존 자료 분석 등 전반적인 기업 비즈니스 프로세스 담당

④ EPCIS Repository
• 1 개 이상의 EPCIS Capturing Application 에 의해 발생한 EPCIS 수준 이벤트를 기록하고 EPCIS Accessing Application 에 의해 이벤트 조회 기능 제공

4) ONS(Object Naming Service)
ONS 는 EPCglobal Network 상에서 글로벌 검색서비스를 제공하는 구성요소이다. ONS 의 기능은 EPC 에 대응되는 1 개 또는 여러 개의 URI 를 변환하는 것이다. 이렇게 제공된 URI 를 통해 EPCglobal Network 구성원은 객체에 대한 부가적인 정보를 얻을 수 있다. ONS 는 객체의 생산자에 의해 관리되는 정보를 얻을 수 있는 URL 을 제공하는 정적 서비스와 객체가 공급사슬 상에서 이동함에 따라 발생하는 일련의 객체 관리정보를 저장 및 관리하는 동적 서비스를 제공한다. ONS는 DNS(Domain Name System)의 구조와 원리가 비슷한데 그 구조는 최상단에 전체 ONS 를 관장하는 Root ONS 가 존재한다. 최상위 Root ONS 하위에는 EPC 종류에 따른 Root ONS 들이 존재하고 개별 EPC 코드체계에 따른 EPCglobal Network 구성원의 Local ONS 가 그 하위에 존재한다. 각 각의 Local ONS 들은 해당 구성원 단위 정보를 관리하고 서비스하는 역할을 수행한다.

EPCglobal 에서 발행한 EPCglobal Architecture Framework 표준 기술문서에서는 ONS 에 대한 책임(의무)를 다음과 같이 역할별로 제시한다.

① ONS Interface
• 특정 EPC 의 EPCManager 가 제공한 EPCIS 서비스나 기타 서비스에 관한 참고사례/문헌/들을 검색하는데 수단 제공

② Local ONS
• Local ONS 를 운용하는 엔터프라이즈 제어 범위 내에서 EPC 에 대한 ONS 검색 요청을 수행

③ Root ONS
• ONS 검색을 위한 초기 접점 제공

• 대부분의 경우 검색 작업의 나머지 부분을 요청된 EPC 의 EPCManager 가 운용하는 Local ONS 에 위임

• 검색 작업을 위임할 Local ONS 가 없는 경우에는 ONS 요청을 모두 수행

• EPC 태그 데이터 스펙에 규정된 대로 64 비트 Manager Index 값에 대한 검색 서비스 제공

5) DS(Discovery Service)
EPC Discovery Service 는 EPCglobal Network 에서 객체의 추적을 위한 정보를 제공하는 서비스이다. DS 는 EPCglobal 아키텍처 프레임워크에서 정의 되지 않았고 아직 구현되지 않았다. 그러나 EPCIS 에 기록된 이벤트 정보의 경로만을 저장하고 서비스하지 실제 이벤트의 모든 정보는 EPCIS 에 저장된다. 향후 확장성을 고려해 객체의 위치 및 상태도 저장될 것으로 예상된다. EPCglobal 의 구성원은 EPC Discovery Service 에서 특정 EPC 로서 검색된 주소를 제공 받아 개별 EPCIS에 접속하여 객체의 이력정보를 제공받을 수 있다.

EPCglobal 에서 발행한 EPCglobal Architecture Framework 표준 기술문서에서는 DS에 대한 책임(의무)를 다음과 같이 제시한다.

• 특정 EPC 정보를 가진 모든 EPCIS 서비스를 찾아내는 수단 제공

• 선택한 EPCIS 데이터용 캐시 제공

• EPCIS 데이터 액세스에 대한 인증 정책 강화

(2) 구축과정
EPCglobal Network 의 구축을 위해서는 리더, 안테나와 모니터링 시스템의 배치 등의 물리적 시스템과 함께 고려하여 시스템 디자인이 이루어져야 한다.

정보시스템의 효과적인 디자인을 위해서 정보시스템 개발 방법론으로 광범위하게 이용되는 기법인 정보시스템을 모니터하고 설계변경이나 프로젝트 중단의 조치를 취할 수 있도록 개발과정을 단계화하여 매 단계마다 산출되는 중간산출물을 점검, 확인함으로써 성공적인 시스템을 개발하는 SDLC(System Development Life Cycle) 방법론이 이용될 수 있다. 구체적 단계를 정의하면 [그림 2-9]과 같다.

이외에도 SAP R/3 구축 방법론, 분석/설계/구현/문서화/시험 등 ERP 구축 활동을 체계적으로 지원하는 오라클 ERP 응용시스템 제품인 AIM(Application Implementation Methodology)은 구축 방법론, SSA(System Software Associates, Inc)에서 사용하는 방법론을 개발한 BASIS(BPCS Client/Server Advanced System Implementation Strategy) 등이 있다.

EPCglobal Network 구축 과정은 정보시스템 디자인과 관련하여 앞서 설명한 필요 모듈 간에 정해진 개발 순서는 없다. 하지만 하드웨어 인프라 배치를 시작으로 일반적인 정보시스템 개발 절차에 따라 요구 필요 모듈들을 EPCglobal 에서 제공한 기술 문서 및 보고서에 근거하여 순차적으로 개발하고, 필요 모듈 간을 연계하는 Event 정보에 대한 정확한 정의 및 인식을 필요로 한다. [그림 2-10]은 EPCglobal Network 구축시 필요한 하드웨어, EPCglobal/레거시 인프라 요소이다.

3. 코드사용 및 관련 서비스

EPC, 전자 상품 코드는 MIT Auto-ID 센터에서 개발된 코드체계로 물리적 또는 가상적으로 존재하는 물품 또는 서비스에 고유한 일련번호를 부여하여 식별을 가능하게 해주는 코드이며 바코드 체계뿐만이 아니라 새롭게 개발된 코드체계 모두를 수용한다. 또한 미래에 개발될 코드 체계까지를 고려한 확장성을 지원하며 사용목적에 따라 다양한 코드체계가 존재하고 64 비트, 96 비트, 256 비트의 길이를 갖도록 정의되어 있다.

그 특징으로는 각각의 객체(상품,스, 팔레트 등)에 할당된 EPC 는 모두 저마다의 고유한 식별 코드를 가지는 고유성(uniqueness), 기존의 바코드와 같은 코드체계를 수용하는 연합성(federation), RFID 태그에 사용되는 2 진수 표기법과 같은 아키텍처 상의 표기법의 독립성, EPCglobal 에서 관리하는 발행기관에 가입한 가입자가 자유롭게 개별 EPC 네이밍 구조 단위로 부여된 코드 안에서 EPC 를 할당하여 충돌 가능성 없는 신규 EPC 를 생성할 수 있는 코드의 분산 할당, 필드의 위치와 길이가 정의된 규칙적인 구조, 그리고 이러한 목적을 위해 EPC 자체에 구조와 정보만을 저장하는 경량 구조를 가진다.

EPC 의 구성은 EPC 버전을 식별하는 Header, EPC 번호를 이용하여 제조사를 식별하는 EPC Manager, 재고 유지 단위(SKU, Stock Keeping Unit)와 유사한 제품의 분류 코드를 나타내는 객체 분류(Object Class), 마지막으로 태그를 부착한 개별 물품 단위의 식별이 가능한 일련 번호(Serial Number)이다. 아래의 [그림 2-11]은 96 비트의 EPC 코드의 예이다. 이 코드는 2 억 6800 만 개 기업이 사용할 수 있는 고유한 식별 코드의 조합을 제공하는데, 각각의 기업은 1600 만 개의 객체 분류와 각 객체 분류별로 680 억 개의 일련 번호를 사용할 수 있다.

4. 레거시 시스템과의 연계

(1) ERP/MES 등 레거시 시스템과의 연계 방안
MES 의 정의를 살펴보면 제조실행시스템은 현장(shop floor)에서 작업을 수행하기 위한 제반 활동(스케줄링, 작업지시, 품질관리, 작업 실적집계) 등을 지원하기 위한 관리 시스템이다. 특히 MES 는 생산계획과 실행의 차이를 줄이기 위한 시스템으로 현장상태의 실시간 정보제공을 통하여 관리자와 작업자의 의사결정을 지원하는 기능을 수행한다. MES 는 생산현장의 설비와 직접 연계하여 데이터 수집, 통계적 공정관리, 최적화 우선순위 수립이 의한 작업지시 및 오더상태 관리 등을 포함하고 있다. 이것은 생산계획과 생산현장의 자동화 설비간의 온라인. 리얼타임 연계에 최적운영을 지원해 준다.

일반적인 생산 시스템의 경우 최상위 계층으로 ERP 시스템과 PLM(Product Lifecycle Management) 시스템이 위치하고, 중간에 MES 시스템, 그 밑에 생산 현장(shop floor)이 위치하는 3 계층으로 구성된다. 기업의 기간 시스템인 ERP 시스템은 인터넷의 확산과 IT 기술(XML, 시스템 플랫폼, 네트워크 기술 등)의 지속적인 발전을 토대로 기업 외부 활동과 내부 활동을 통합하여 더욱 확대된 확장형 ERP 시스템으로 발전하고 있다. 즉, ERP 통합화 및 SCM 통합화로 발전하게 되었다. 생산 시스템의 생산성, 품질, 수익성에서의 극적인 향상을 이루기 위해서는 반드시 ERP/PLM, MES 그리고 현장 운영 시스템(배치/프로세스 컨트롤) 간의 효과적인 설계와 통합 과정을 통해 구축되어야 한다.

생산 시스템에서 고객의 요구사항에 부응하고 고객에게 신뢰할 수 있는 제품을 공급하기 위해서는 RFID 를 기반으로 EPCglobal 네트워크를 도입하여 공정을 개선하고 이벤트별 공정 정보를 언제 어디서든지 확인할 수 있는 체계를 수립하여야 한다. 시시각각으로 변하는 현장상황에 대한 지시나 전후공정의 협조요청 그리고 지원부서의 지원 요청을 실시간으로 신속하게 진행하려면 자동으로 인식이 되어서 언제, 어디서든 확인할 수 있는 EPCglobal 네트워크이용이 필요하다. 다음은 MES 기능 모듈 별로 RFID 도입 기대 효과이다.

– 공정모니터링의 경우 EPCglobal 네크워크의 EPCIS 를 통하여 실시간 공정 파라메타를 관리할 수 있도록 제조 프로세스 유형을 분석하며, RFID 기반 공정분석 기호를 사용하여 공정을 분석하고 EPCIS 에 확장된 용어를 활용함으로써 실시간으로 공정관리 현황을 모니터링 할 수 있다.

– 생산현황 분석 문제는 생산실적분석, 재공분석, 작업진도관리분석, 품질정보분석, 설비고장분석, 설비가동율분석, 생산성분석이 가능하도록 제조 공정에서 RFID 기반으로 EPCIS 이벤트 정보화하여 다양한 정보를 축적하여 생산성 분석이 가능하다.

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– 생산현황 집계시스템은 RFID 기반으로 업종별 제조 프로세스로부터 EPCIS 이벤트를 정의하고 확장된 용어를 정의해 줌으로써 개선할 수 있다.

– PL 부문은 RFID 에 의한 추적성 확보가 가능하기 때문에 EPCIS 데이터 이벤트로부터 시간정보, 위치정보, 사람정보 등을 알 수 있기 때문에 굳이 작업자가 수기로 카운터하여 기록으로 보고한 것을 확인단계가 없어진다. 실시간 가시성을 확보, 제조 공정별 추적성 확보 가능하다. 또한 품질이 보증되는 시스템이 구현된다.

[그림 2-12]는 EPCIS 와 MES 의 연계 구조를 나타낸다.

아이씨엔 매거진 2009년 03월호

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