u-Manufacturing 구현을 위한 무선 센서 애플리케이션의 구축(3)

물리적 세계로부터 정보수집을 위한 광범위한 센서의 설치가 필요하다는 설계요구가 최근들어 주요 과제로 부각되고 있다. 유선 센서는 무선 센서 방식으로 변화하고 있으며, 이것은 대기업 정보 기반에 통합되거나 네트워크화로 시작되고 있다. 무선은 이제까지 기존 센서가 처리하지 못했던 곳에 센서 설치가 가능하도록 하며, 물리적으로 통합된 프로세스를 간편하게 구현할 수 있다.
글_ 차석근, ㈜에이시에스
그림 7. u-Manufacturing 참조 모델
2.4. 적용 시스템의 구성
고객의 다양한 요구 및 물류의 원활한 구축을 위하여 생산 공장은 필연적으로 글로벌하게 물리적으로 산재된다. 과거 구축된 시스템은 생산현장의 디지털화 및 공정관리를 위한 각 생산현장에 이를 관리할 수 있는 독립적 서버를 설치하여 운영하므로 각 생산공장 간의 정보 통합화 및 중앙관리에 기술적 어려움이 있다.
본 u-Manufacturing 적용시스템은 생산현장의 4M 정보 수집을 RFID 및 USN 기술을 적용하면, 공정 혁신에 따른 설비 이동 시 및 재설치 경우 유선 네트워크 설치에 대한 추가 포설이 필요하지 않은 간편성과 민첩성이 보장된다.
또한 각 산재된 공장의 최적 운영을 위하여 중앙에서 품질, 생산원가, 공급기간에 집중관리의 효율화를 극대화할 수 있으며, 각 생산 공정에서 국부로 생산현장을 효율적으로 관리하기 위하여 그림 7에 보인 것과 같이 Gateway 만 설치한다.
그림 8. u-Manufacturing IT Layer 구성
본 u-Manufacturing 적용시스템은 다음과 같은 계층 구조로 구성된다.
① L0: Interface Layer는 생산자원의 4M과 유 무선, RFID 및 PLC 및 수동 입력을 위한 터치스크린과 이동하면서 관리하는 모바일 방식과 인터페이스 방식을 정의하고 관리하는 계층으로 구성되며, 무선의 경우에는 128 bit AES 산업용 무선보안을 적용한다.
② L1: Execution Layer는 u-Manufacturing Gateway에 수행하는 미들웨어 운영으로 독립적으로 운영할 수 있도록 구성된다. 본 미들웨어의 기능은 생산자원을 실시간 관리를 위한 Point Manager, Real Time Data Manager, 상위의 L2: Management Layer와 정보통합화를 위한 Data Communication Manager 등과 같은 이벤트 중심의 처리 기능을 제공한다. 이벤트 관리에는 작업현황조회, Lot 투입, 일정등록, 비가동등록, 자재반납, 자재불, Lot 추적 및 작업보고 등의 업무를 무대기시간, 무재고, 무불량 및 무고장 관리항목을 중심으로 처리한다.
③ L2: Management Layer는 생산자원인 4M으로 수집된 정보를 바탕으로 생산 공장의 생산성, 효율성을 중심으로 품질향상, 비용절감 및 공급시간의 단축 관리항목을 중심으로 종합현황, 작업일정, 생산수행, 생산성분석, 재고관리, 품질관리, 설비효율, 생산이력과 기준정보를 중앙에서 관리한다.
④ L3: Planning Layer는 ERP/SCM/CRM/PDM 등과 같이 계획 기능을 관리할 수 있는 시스템으로 구성된다.
2.5. u-Manufacturing gateway
u-Manufacturing gateway는 생산현장의 생산자원인 4M과 전사적 정보시스템인 ERP, SCM, CRM, MES 애플리케이션과 정보통합화를 위하여 시스템으로 생산정보 미들웨어는 무선센서 기술을 적용하여 다음과 같은 핵심 기능을 보유한다;
① 생산자원 4M 정보 통합화의 자동 구성기 기능은 무선 센서 노드 설치로 각 기계에서 필요한 센서 정보를 수집하여 무선으로 u-Manufacturing gateway에 전송한다. 무선 센서 노드에서 수집된 정보는 전사적 정보시스템에 XML, HTML/HTTP, WSDL, SOAP, UDP/IP, TCP/IP 방식으로 정보를 변환하여 정보 통합화를 구현한다.
② 생산현장에 설치된 센서정보 노드 정보를 그래픽 맵에 실시간으로 표시하고 각 무선센서 노드를 탐색, 삭제, 편집이 가능하고, 작동상태 및 밧테리 상태, 보고 주기 설정 및 경고 값 설정을 처리하여 기계 이동 시에도 새로운 기계에 정보수집을 위하여 새로운 프로그램 작성과 케이블 배선이 필요치 않고 초기화 만을 생산자원 정보를 연속적으로 관리할 수 있다.
③ 무선 센서 노드와 각 기계의 특성을 반영하여 각 품질, 실적, 비가동 상태 등과 관련 된 전기적 신호를 한번 설치하면 모든 센서 정보를 전사적 정보시스템의 해당 애플리케이션에 직접 전송할 수 있도록 구성이 가능하다.
그림 9. u-Manufacturing gateway 상세 구성
3. 결론
과거 전통제조업에서 제조정보시스템의 구성에는 Planning, MES, SCADA, PLC, Sensor 등과 같이 5 IT Layer로 시스템이 구축되었고, 최근에는 Planning, Execution, Control 등과 같이 3개의 IT Layer로 구축하고 있다. 향후에는 실시간 기업의 요구사항의 증대로 인하여 Planning 과 Execution 기능의 경계가? 각 요구기능에 따라 그림 9에 보인 것과 같이 융 복합되어 구성될 것이라 예상된다.
그림 10. 미래 애플리케이션의 융 복합화
이러한 미래 지향적 시스템의 요구에 적용할 수 있는 u-Manufacturing 모델 및 적용시스템은 정보통신기술의 발달과 이용 가능성의 증대 등으로 생산방식의 변화, 기업의 조직구조와 새로운 근로 형태의 확산과 사회적 가치와 태도의 변화에 효율적 대응이 기대되고 있는 u-Work 서비스의 적용을 통하여 전통제조업에서 분산된 생산 공장을 중앙에서 관리 가능한 시스템으로 품질향상, 비용절감과 업무의 효율성 향상이 기대되는 솔루션 구축이 가능하다.
아이씨엔 매거진 2008년 02월호