조경우
(Department of Electrical, Electronics & Communication Engineering, Korea University of Technology and Education(KOREATECH))
,
전민호
(Department of Electrical, Electronics & Communication Engineering, Korea University of Technology and Education(KOREATECH))
,
오창헌
(Department of Electrical, Electronics & Communication Engineering, Korea University of Technology and Education(KOREATECH))
최근 다양한 분야에 걸쳐 ICT 기술을 융합하여 지능적인 서비스를 제공하는 IoT에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 독일의 'Industry 4.0'의 등장으로 제조 산업에 ICT를 융합하여 생산능력을 극대화 하는 industrial IoT의 중요성이 강조되고 있다. 이에 국내에서도 industrial IoT의 근간이 되는 스마트 팩토리 보급을 위한 다양한 노력이 진행 중이다. 그러나 현재의 스마트 팩토리 시스템은 장비의 임베디드 시스템에 선언된 데이터를 통해 설비를 제어하며, 다수의 설비가 배치되어 있는 환경에 대처하기 어렵다. 본 논문에서는 industrial IoT를 위해 장비의 변수 정보를 DB화하여 장비를 제어하는 데이터베이스 접근 기반 장비 제어 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템을 다양한 변수가 존재하는 사출 시스템에 적용하여 데이터베이스의 수정으로 다수의 장비를 제어하는데 효율적임을 확인하였다.
최근 다양한 분야에 걸쳐 ICT 기술을 융합하여 지능적인 서비스를 제공하는 IoT에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 독일의 'Industry 4.0'의 등장으로 제조 산업에 ICT를 융합하여 생산능력을 극대화 하는 industrial IoT의 중요성이 강조되고 있다. 이에 국내에서도 industrial IoT의 근간이 되는 스마트 팩토리 보급을 위한 다양한 노력이 진행 중이다. 그러나 현재의 스마트 팩토리 시스템은 장비의 임베디드 시스템에 선언된 데이터를 통해 설비를 제어하며, 다수의 설비가 배치되어 있는 환경에 대처하기 어렵다. 본 논문에서는 industrial IoT를 위해 장비의 변수 정보를 DB화하여 장비를 제어하는 데이터베이스 접근 기반 장비 제어 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템을 다양한 변수가 존재하는 사출 시스템에 적용하여 데이터베이스의 수정으로 다수의 장비를 제어하는데 효율적임을 확인하였다.
Recently, IoT(Internet of Things) has been extensively researching to provide intelligent services by fusing ICT. Especially with the advent of Germany's Industry 4.0, it is emphasized the importance of the industrial IoT to maximize the production capacity. Accordingly, a lot of efforts to spread t...
Recently, IoT(Internet of Things) has been extensively researching to provide intelligent services by fusing ICT. Especially with the advent of Germany's Industry 4.0, it is emphasized the importance of the industrial IoT to maximize the production capacity. Accordingly, a lot of efforts to spread the smart factory base of industrial IoT have continued domestically as well as abroad. But the current smart factory systems have controlled equipment using the data declared in the embedded systems. Therefore, it is difficult to control environment that lots of equipment is installed. In this paper, we proposed equipment control system based on data base access method for industrial IoT. This method controls the equipment using data base from parameter of equipment. Through experiments that the system apply to mold shot system with a number of variables, it is shown that the proposed method can efficiently control a number of devices.
Recently, IoT(Internet of Things) has been extensively researching to provide intelligent services by fusing ICT. Especially with the advent of Germany's Industry 4.0, it is emphasized the importance of the industrial IoT to maximize the production capacity. Accordingly, a lot of efforts to spread the smart factory base of industrial IoT have continued domestically as well as abroad. But the current smart factory systems have controlled equipment using the data declared in the embedded systems. Therefore, it is difficult to control environment that lots of equipment is installed. In this paper, we proposed equipment control system based on data base access method for industrial IoT. This method controls the equipment using data base from parameter of equipment. Through experiments that the system apply to mold shot system with a number of variables, it is shown that the proposed method can efficiently control a number of devices.
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문제 정의
또한, 고도화 된 스마트 팩토리를 구현할 수 있는 장비들은 이미 개발이 되어 있으나, 공장 설비를 모두 교체해야 한다는 단점도 존재한다. 본 논문에서는 industrial IoT를 위해 공장 내 모든 장비들이 통신이 가능한 IoT 환경을 고려하여, 서버의 데이터베이스에 장치 제어 table을 생성, 장비들이 서버의 제어정보를 확인 후 동작하는 방식의 데이터베이스 접근 기반 장비 제어 시스템을 제안한다[5].
가설 설정
∙ 장비가 구동되는 판단 조건, 모터의 토크, 유압 등의 모든 동작은 함수 형태로 정의된다.
제안 방법
MCU는 ATmel사의 ATmega128A를 사용하였으며, CLCD를 통해 서버의 변수 table 요청결과를 표시하도록 구성하였다.
또한, 그림 6과 같이 사출 장비에 MCU를 부착하여 실험을 수행하였다. MCU는 ATmel사의 ATmega128A를 사용하였으며, CLCD를 통해 서버의 변수 table 요청결과를 표시하도록 구성하였다.
본 논문에서 제안한 시스템이 실제 환경에서 효율적으로 사용될 수 있는 것을 증명하기 위해 그림 5와 같이 실제 공장 환경에 적용하여 실험을 하였다. 그림 5의 (a)는 적용한 장소의 외부 모습이며, (b)는 내부 모습이다.
본 논문에서는 Industrial IoT를 위해 공장 내 모든 장비들이 통신이 가능한 IoT 환경을 고려하여 데이터베이스 상에 장비들의 제어 변수를 table화 한 뒤, 장비들이 제어정보를 확인 후 동작하는 방식의 데이터베이스 접근 기반 장비 제어 시스템을 제안하고 개발하였다. 실제 공장 환경에서 동일하지 않은 조건을 가진 다양한 장비에 제안하는 방법을 적용하기 위해 사출 시스템의 사례를 타겟으로 하여 실험을 수행하였다.
MCU는 ATmel사의 ATmega128A를 사용하였으며, CLCD를 통해 서버의 변수 table 요청결과를 표시하도록 구성하였다. 서버 프로그램은 C#, DB는 Mysql을 사용하였으며, 클라이언트는 Android를 이용하여 관리자가 mobile을 통해 제어가 가능하도록 개발하였다.
본 논문에서는 Industrial IoT를 위해 공장 내 모든 장비들이 통신이 가능한 IoT 환경을 고려하여 데이터베이스 상에 장비들의 제어 변수를 table화 한 뒤, 장비들이 제어정보를 확인 후 동작하는 방식의 데이터베이스 접근 기반 장비 제어 시스템을 제안하고 개발하였다. 실제 공장 환경에서 동일하지 않은 조건을 가진 다양한 장비에 제안하는 방법을 적용하기 위해 사출 시스템의 사례를 타겟으로 하여 실험을 수행하였다. 수행 결과 데이터베이스에 설정된 변수의 값에 따라 장비가 동작할 수 있음을 확인하였으며, 다수의 장비가 존재하는 환경에서도 데이터베이스의 수정만으로 장비 제어가 가능한 것을 확인하였다.
성능/효과
그림 13은 클라이언트로부터 설정된 상향치, 하향치에 따라 사출 장비가 동작하여 모니터링 정보 상의 금일 사용 수량이 증가되는 것을 보여주는 클라이언트의 화면이다. 상향치와 하향치가 변경된 후부터 MCU에 입력된 프로그램의 알고리즘대로 금형의 shot count를 측정하는 것을 알 수 있다. 또한, 관리자는 사용 수량, 목표 수량의 변동을 확인하고, 설정 가능함으로써 갑작스런 생산 물량의 변경과 같은 상황에서 효율적인 장비운용이 가능하다.
실제 공장 환경에서 동일하지 않은 조건을 가진 다양한 장비에 제안하는 방법을 적용하기 위해 사출 시스템의 사례를 타겟으로 하여 실험을 수행하였다. 수행 결과 데이터베이스에 설정된 변수의 값에 따라 장비가 동작할 수 있음을 확인하였으며, 다수의 장비가 존재하는 환경에서도 데이터베이스의 수정만으로 장비 제어가 가능한 것을 확인하였다.
이처럼 관리자가 상향치, 하향치와 같은 동작 조건 변수를 DB에 등록함에 따라, 금형 장비에 부착된 MCU는 동작 조건 변수를 요청하여 해당 조건에 의해 장비 운용이 가능함을 알 수 있다. 이는 기존 중앙 관리 시스템을 통한 장비의 패널 정보를 불러오는 방식에 비해, 단순한 DB 관리만으로도 다수의 장비를 운용하는데 효율적임을 확인 가능하다.
이를 통해 기존의 원격 제어시스템의 방식보다 다수의 장비를 효율적으로 제어 가능함을 확인 가능하다. 향후 서버단의 상황인지 알고리즘이 적용된다면 본 논문에서 제안하는 시스템을 사용함으로써 공장 내의 장비들이 현재 상황을 인식하여 서로 유기적으로 동작될 수 있는 ‘Things의 intelligent화’ 목표를 빠르게 달성할 수 있을 것으로 기대된다.
후속연구
이러한 방식은 중앙 관리 시스템을 위해 장비의 패널 정보를 모두 불러와야 하므로 하나의 원격접속은 원활할 수 있으나, 다수의 장비를 제어하는 데는 한계가 있다. 따라서 중앙 관리 시스템을 통한 원격접속이 아닌 장비 내부에서 변경될 수 있는 변수만 따로 설정 및 관리가 가능하다면 보다 빠르게 다수의 장비의 데이터를 변경할 수 있을 것이다.
향후 서버단의 상황인지 알고리즘이 적용된다면 본 논문에서 제안하는 시스템을 사용함으로써 공장 내의 장비들이 현재 상황을 인식하여 서로 유기적으로 동작될 수 있는 ‘Things의 intelligent화’ 목표를 빠르게 달성할 수 있을 것으로 기대된다.
향후 연구로는 실제 IoT 표준화 작업이 진행되고 있는 RESTful 방식의 IoTivity를 통해 제안한 방법을 적용하고, 호스트 중심이 아닌 콘텐츠 중심의 ContentCentric Networking 기술을 융합하여 다수의 장비가 존재하는 환경에서 보다 효율적이고 유기적인 장비 제어가 가능하도록 연구를 진행할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
제4차 산업혁명의 핵심 목표는?
0’의 등장으로 그 중요성이 강조되고 있다. 이는 제4차 산업혁명이라고도 불리우며, 핵심 목표는 IoT 환경을 기반으로 한생상 공정, 조달, 물류, 서비스까지 통합적으로 관리할 수 있는 스마트 팩토리 구현을 목표로 하고 있다[4]. 이에 우리 정부에서도 2014년 ‘제조업 혁신 3.
현재 스마트 팩토리는 어떤 수준인가?
0 전략’을 발표하며 industrial IoT의 기반이 되는 스마트 팩토리 인프라 확대에 힘쓰고 있다. 스마트 팩토리의 고도화기술은 IoT/IoS 기반의 CPS(Cyber physical Systems)화를 통해 구현될 수 있으나, 현재의 시스템은 장비 내부의 임베디드 시스템에 선언된 데이터를 통해 설비를 제어하는 중간 수준의 스마트 팩토리에 머물러 있다. 또한, 고도화 된 스마트 팩토리를 구현할 수 있는 장비들은 이미 개발이 되어 있으나, 공장 설비를 모두 교체해야 한다는 단점도 존재한다.
원격제어 솔루션의 장단점은?
원격제어 솔루션의 경우 기존 장비에 부착되어 있는 장비 제어 패널 정보를 네트워크를 통해 중앙 관리 시스템에서 원격으로 장비와 접속 후 프로그램을 제어하는 방식을 취하고 있다. 이러한 방식은 중앙 관리 시스템을 위해 장비의 패널 정보를 모두 불러와야 하므로 하나의 원격접속은 원활할 수 있으나, 다수의 장비를 제어하는 데는 한계가 있다. 따라서 중앙관리 시스템을 통한 원격접속이 아닌 장비 내부에서 변경될 수 있는 변수만 따로 설정 및 관리가 가능하다면 보다 빠르게 다수의 장비의 데이터를 변경할 수 있을 것이다.
참고문헌 (5)
C. S. Pyo, H. Y. Kang, N. S. Kim and H. C. Bang, "Trends for IoT(M2M) technology and developmental perspective," The Journal of The Korean Institute of Communication Sciences, vol. 30, no. 8, pp. 3-10, Jul. 2013.
C. S. Pyo, "Trends for Internet of Things technology," The Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society, vol. 25, no. 4, pp. 49-58, Jul. 2014.
D. X. Li, H. Wu and S. Li "Internet of Things in industries: a survey," IEEE Trans., vol. 10, no. 4, pp. 2233-2243, 2014.
National Information Society Agency, "Industry 4.0 and vision & strategy of manufacturing," IT & Future Strategy, Technical Report, 2014.
K. W. Cho and C. H. Oh, "Method of equipment control for implementing smart factory based on IoT," in Proceeding of the 39th Conference on Information and Communication Engineering, Pusan, pp. 803-804, 2016.
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