실천공학역량강화를 위한 학부와 재직자 교육의 체계적인 연계 모델 개발 및 장비 설계·적용에 대한 연구 A Study on Development of Systematic Practical Education Model, Equipment Design and Application for Undergraduate linked with Employee Training on the Spot for Practical Engineering Empowerment원문보기
제조현장에서 활용되는 생산 장비들의 시스템 발전 및 변화 추세는 PLC, DCS, SCADA 등 기존 시스템의 특성화된 영역들과 함께하고 있고 일부에서만 특성화된 영역이 고유의 영역으로 위치를 지키고 있다. 특히 시스템 간 통합, 감시제어시스템과 생산관리시스템, 경영정보시스템이 서로 연계 되어 가고 있으며 이러한 연계는 Open System을 요구하고 있는 현실이다. 이에 맞추어 최근 산업현장에서의 생산 자동화장비들은 단위기계의 자동화 단계를 벗어나 전체 공정의 흐름을 연계하여 생산하는 단계로 변해가고 있으며 급격히 융복합화된 기능과 성능을 요구하고 있지만 대부분의 학부 교육은 현장의 교육 요구 사항을 만족하지 못하고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결할 수 있도록 관련 학부 교육과 재직자 교육을 연계하여 보다 현장감 있는 교육을 실시할 수 있도록 설계한 장비와 교육과정을 제안한다.
제조현장에서 활용되는 생산 장비들의 시스템 발전 및 변화 추세는 PLC, DCS, SCADA 등 기존 시스템의 특성화된 영역들과 함께하고 있고 일부에서만 특성화된 영역이 고유의 영역으로 위치를 지키고 있다. 특히 시스템 간 통합, 감시제어시스템과 생산관리시스템, 경영정보시스템이 서로 연계 되어 가고 있으며 이러한 연계는 Open System을 요구하고 있는 현실이다. 이에 맞추어 최근 산업현장에서의 생산 자동화장비들은 단위기계의 자동화 단계를 벗어나 전체 공정의 흐름을 연계하여 생산하는 단계로 변해가고 있으며 급격히 융복합화된 기능과 성능을 요구하고 있지만 대부분의 학부 교육은 현장의 교육 요구 사항을 만족하지 못하고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결할 수 있도록 관련 학부 교육과 재직자 교육을 연계하여 보다 현장감 있는 교육을 실시할 수 있도록 설계한 장비와 교육과정을 제안한다.
The current tendency on development and change of equipment system in the factory are overlapped with the specific field of the existing systems such as PLC, DCS and SCADA, and the limited portion of the systems in the specific field stands in their own field. Specially, systematic integration, insp...
The current tendency on development and change of equipment system in the factory are overlapped with the specific field of the existing systems such as PLC, DCS and SCADA, and the limited portion of the systems in the specific field stands in their own field. Specially, systematic integration, inspection control system and manufacturing management system, management information system are getting closely linked and therefore we increasingly need the open system. Meeting the needs, manufacturing automated equipments in the factory overcoming the shortcomings of unlinked unit equipment recently are getting changed to the phase closely linking with other systems. The training systems for the university, however, have not kept up with the needs from the industry, in spite that fused complex function and performance are asked in the field. To solve the problems, we suggest that the training courses and the equipment designed for the undergraduate education.
The current tendency on development and change of equipment system in the factory are overlapped with the specific field of the existing systems such as PLC, DCS and SCADA, and the limited portion of the systems in the specific field stands in their own field. Specially, systematic integration, inspection control system and manufacturing management system, management information system are getting closely linked and therefore we increasingly need the open system. Meeting the needs, manufacturing automated equipments in the factory overcoming the shortcomings of unlinked unit equipment recently are getting changed to the phase closely linking with other systems. The training systems for the university, however, have not kept up with the needs from the industry, in spite that fused complex function and performance are asked in the field. To solve the problems, we suggest that the training courses and the equipment designed for the undergraduate education.
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제안 방법
4축 독립,보간 제어와 각종 네트워크 제어,HMI 제어,,EtherNET, CC-Lnk 등의 필드버스 제어 그리고 아날로그센서 등을 이용한 AD/DA제어 등과 Melsec NET을 이용한 데이터 전송, 기계기구 실습을 할 수 있도록 장비를 구축하였으며 사용자 접근이 용이한 제어반 구성으로 각종 외부 인터페이스의 연결 실습과 사전 예방 유지 보수와 사후 보전 등을 원활하게 실습할 수 있도록 하였다. 그림 7에 제어반 실물 사진을 나타내었다.
그림 5는 CC-Link를 이용한 필드버스 제어용 제어기 구성도이다. CC-Link를 이용하여 I/O와 AD/DA 아날로그 변환과 RS 232C/RS 485통신을 하도록 하였다.
그 외 4축이상의 독립제어와 동시 원호 보간 및 직선 보간 제어를 구현하기 위한 장비 구성은 Motion전용 CPU 모듈과 서보드라이버 제어용 모듈로 구성하여 독립제어와 보간제어를 할 수 있도록 하였다.
설문지 내용과 직무 분석 자료를 분석하여 융복합형 PLC기반제어 영역 교육을 실시할 수 있도록 다음 사진과 같이 융복합 실습장비를 설계 구축하였다. 그림 6에 나타내었다
그림 3은 AD/DA 아날로그 신호 변환을 이용한 제어기와 외부 액추에이터 구성이다. 아날로그 변환을 이용한 센서제어와 서보드라이버와 인버터 위치 속도 제어를 위한 구성을 하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 교육 환경을 구축하기 위해 서는 융복합 기술 습득을 중심으로한 창의적 사고와 설계 도입 과정 구성 기술을 중심으로 하는 현장 문제 해결 능력전개 단계, 복합 시스템 구성 기술을 중심으로 하는 Trouble- shooting 능력 심화 및 응 용 및 문제 조치 단계와 예방 보전 등으로 체계화시킬 필요가 있다[2]. 이에, 본 논문에서는 기존의 자동화 관련 학부에서 운영하고 있는 단위 요소별 PLC 기반 제어 교육과정과 디스플레이 분야 재직자 맞춤 형 융복합 과정을 연계한 교육장비 설계 및 교육과 정을 제안하고 4차에 걸친 교육 과정 운영 후 교육 설문 평가를 활용하여 그 결과를 평가한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
제시된 각 공정에서 필요한 융복합 PLC기반 제어 기술을 교육 장비화 시키기 위한 조건은 재직자를 대상으로 한 직무 분석과 설문지를 통한 자료 분석을 통해 도출하였다. 아울러 설문지의 내용은 제조현장의 각 공정 전문가들의 조언을 수렴하였고 아래 내용과 같은 내용으로 정리되었다.
대상 데이터
개발된 해당 교육장비와 학부 연계 교육과정으로 설비보전 제조기술 생산기술 자동화기술 생산혁신분야에 관심이 있는 재학생을 대상으로 학부 연계형의 체계화된 융복합 PLC기반 제어 교육과정을 방학 기간을 이용하여 모두 68명을 대상으로 4회 적용하였다. 아래 표는 4차수로 진행된 교육에 대한 과정 만족도 설문 결과이다.
후속연구
1) 재직자 교육 후 현장 개조개선 사례의 효과 분석을 통한 학부연계 교육과정 추가 개발 및 교육장비 다양화.
4) 효과적인 융복합 시스템의 설계 및 제어 보전부문의 기술력 향상을 위한 재학생 대상의 시스템 엔지니어 양성 프로그램 개발.
5) 현업 공정설비에서 발생될 수 있는 다양한 사례 조사 및 분석 결과의 학부연계 교육과정 반영 등이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PLC란?
PLC(Programmable Logic Controller)는 기존에 사용하던 제어반(Control panel) 내의 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 IC, 트랜지스터 등의 반도체 소자로 대체시켜 기본적인 시퀀스 제어 기능에 연산기능을 추가하여 프로그램 제어가 가능하도록 한 범
용 제어 장치이다. 현재 PLC의 발전 방향을 살펴 본다면
재학생들에게 필요로 하는 제조 현장의 실무능력을 교육하고 양성하기 위한 교육용 기자재와 교과과정 개발 등의 환경을 구축하기가 어려운 문제점을 극복하기 위해 어떤 방향으로 체계화를 시켜야하는가?
특히 여러 분야의 자동화 기반 제조현장에서 필요한 생산 제조 자동화 설비보전 관련 기술들에 대해서 간략하게 살펴본다면[1] 전기 전자 기자재와 공구 및 측정기를 사용하여 회전기기 정지기기 등의 제어장치를 조립 검사 유지보수 및 관리하는 일을 수행할 수 있는 전기전자 전장 제어 기술과 각종 자 동화 제어장비 구동 액추에이터의 핵심부분으로 설계 및 운용 장비에 맞는 공압 실린더의 선정과 공압 실린더를 구동하기 위한 제어회로의 설계 및 제작방법, 공압 실린더의 작동 이상 유무 각 공정별 라인에 적합한 공기압 압력을 설정 각종 공기압 측정 센서 를 활용할 수 있는 공압 제어기술 그리고 각종 자동화 제어장비 및 전자제품의 주요 핵심 부분으로서 물리적․화학적 현상 등을 고려하여 대상을 분석하고, 사용 환경을 고려하여 센서를 선택하고 측정모듈을 설계 제작 및 운용 할 수 있는 센서 제어 기술과 자동화 제어장비의 구동 액추에이터의 핵심부분으로 설계 및 운용 장비에 맞는 모터의 선정과 모터를 구 동하기 위한 제어회로의 설계 및 제작방법 모터의 이상 유무 판별하여 호환모터의 선정 등을 할 수 있는 모터 제어 기술 로봇동작의 이해와 운용 방법 로봇프로그램 작성능력 주변장치와 인터페이스 로봇의 설치 및 시운전 유지보수 등의 업무를 수행 능력이 필요한 로봇 제어 기술 등이 있으며 날이 갈수록 관련 기술의 융복합화 현상이 현장에서 급속도로 확대되어가고 있지만 해당분야와 관련된 재학생들에게 필요로 하는 제조 현장의 실무능력을 교육하고 양성하기 위한 교육용 기자재와 교과과정 개발 등의 환경을 구축하기가 어려운 것이 또한 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 교육 환경을 구축하기 위해 서는 융복합 기술 습득을 중심으로한 창의적 사고와 설계 도입 과정 구성 기술을 중심으로 하는 현장 문제 해결 능력전개 단계, 복합 시스템 구성 기술을 중심으로 하는 Trouble- shooting 능력 심화 및 응 용 및 문제 조치 단계와 예방 보전 등으로 체계화시킬 필요가 있다[2]. 이에, 본 논문에서는 기존의 자동화 관련 학부에서 운영하고 있는 단위 요소별 PLC 기반 제어 교육과정과 디스플레이 분야 재직자 맞춤 형 융복합 과정을 연계한 교육장비 설계 및 교육과 정을 제안하고 4차에 걸친 교육 과정 운영 후 교육 설문 평가를 활용하여 그 결과를 평가한다.
디스플레이의 제조의 구분은?
디스플레이의 제조는 픽셀단위의 신호를 인가하는 스위칭 소자들을 형성하는 어레이공정과 색상을 구현하기 위한 컬러필터공정 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정 셀을 형성하는 액정공정과 제작되어진 디스플레이 패널을 전자회로와 결합하여 제품화시키는 모듈공정과 완제품을 검사하는 검사공정으로 구분할 수 있다. 이러한 디스플레이를 생산하기 위한 각 공 정별 장비를 구분한다면 디스플레이를 생산하기 위한 소재를 공급하거나 다른 공정으로 물류의 이송을 도와주는 컨베이어 시스템과 같은 다양한 이송장비의 형태를 제어하는 물류장비 제어기술 세정, 박막증 착노광 식각 등의 장비가 주축이며 정밀위치제어를 위한 서보모터제어기술과 화학적 공정을 검사하는 공정장비 제어 기술 배향막 형성공정장비 Rubbing 공정 Cell Cap 형성공정 Assembly공정 Cell 커팅공정 액정주입공정 편광필름 부착공정으로 구성되어 세밀한 위치제어 온도제어 진공제어 정전기제거 기술 등을 필요로 하는 액정장비 제어기술 디스플레이 패널을 이용하여 제품을 만드는 과정으로 SMT공정과 TAB공정 조립공정으로 나누어져 다양한 액추에 이터 제어기술이 사용되어지는 모듈 공정제어 기술로 구분할 수 있다.
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