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문제 정의
- RFID의 기술은 식별에 효율적이지만 RFID 태그 정보는 RFID 태그의 리더 간의 무선 통신을 통해 자동으로 읽고 쓸 수 있기 때문에 실수가 적고 식별 효율이 높다.[7]분산 제조환경에서 생산 모니터링 및 스케쥴링을 위한 RFID 기반 지능형 의사 결정 지원 시스템을 연구했다.[8]사회적 제조환경에서 기업 간 모니터링과 통합 생산 및 운송 업무를 처리하기 위해 RFID 사용 가능 사회 제조 시스템 플랫폼(RFID-SMS)을 제안하고 의사결정 지원 서비스 패키지에서 IPTD(Intergrated Prodution and Transport Task Dispatching) 모듈에 대해 논의하고 총생산 비용과 운송비용을 최소화하기 위해 Traversal 알고리즘과 TLBO(teaching-learning-based optimization) 방법을 통합한 3단계 최적화 기법을 소개한다.
- 이는 이러한 서비스가 필요한 기업들의 노후산업 단지에 대한 입주 수요가 늘어나게 될 것이고 산업단지의 구조도 고도화되어 갈 것이다. 따라서 본 연구의 목적은 위와 같은 새로운 IoT 기술을 활용하여 한국에서의 노후산업단지의 현재의 문제점을 해결하기 위하여 구조 고도화 사업에 적절한 연결형 산업단지의 아키텍처를 제안한다.
- 또한 여러 제품의 제조업체가 적절한 생산 믹스가 적절한 생산 라인에 할당되도록 생산을 조정하도록 도울 수 있다. 혼합 선형 프로그래밍 문제로 공식화 될 수 있는 작업 스케쥴링 문제와 관련된 문제에 대한 유용한 통찰력을 제공한다.
제안 방법
- CIP의 플랫폼은 각 회원기업의 IoT를 기반으로 하여 CPS로 연결이 이루어지며 CIPs 는 각 IP의 CPS가 연결이 되어 서비스가 이루어지는 구조이다. CIPs의 가능한 서비스로서 운송, 창고, 제조의 세 가지로 구분하여 제안하였다. 첫째, 운송서비스는 물리적 자산의 공유와 운용관리모드로 구분하였고 둘째, 창고는 공간적 공유와 운용관리모드로서 구매, 조달 등의 공급망 프로세스와 연결해서 제안하였다.
- IoT 가능 SHIP의 운영 모드를 지원하기 위한 Physical Asset Service System(PASS)이라는 새로운 비즈니스 모델을 소개하고 IoT의 유전 계층 아키텍처를 기반으로 정보 인프라를 제안함으로써 IoT 가능 SHIP의 개요를 제시했다.[25] 실시간 의사 결정을 위한 의사 결정 지원 시스템인 PASS는 "공유" 접근 방식을 지원하는 최근 혁신적인 비즈니스 모델인 제품 서비스 시스템 (Product Service Systems, PSS)개념[26]에서 확장되었다.
- [28] IoT 시스템에서 얻은 동적 정보 캡처를 사용하여 내부 / 외부 PL 시스템의 작동을 분석하고, IoT 시스템에 대한 정량 분석을 수행하여 IoT의 경제적 타당성을 토대로 시스템의 정량 분석 및 평가 방법을 제공한다. IoT 환경 하에서의 생산 물류 시스템 연구에 중점을 두어 내부 / 외부 PL 시스템의 시뮬레이션을 분석하여 독립적으로 최상의 IoT 솔루션을 제공함과 동시에 PL 시스템의 시뮬레이션을 내부 / 외부 PL 시스템으로 분석하고 관리자를 위해 다른 SC 모델의 최상의 솔루션을 제공한다.[29]
- 각 부문별 서비스는 독립적으로도 작용하지만 상호 연결되어 결국 CPS의 가상 사이버 공간에 정보가 통합된다. IoT의 진전으로 디지털 데이터를 수집, 축적 및 분석하고 사이버 공간에서 분석 결과를 실제 세계로 피드백 함으로써 현실 세계와 상호 관계를 형성하고 사이버 세계에 대한 정보를 제공한다. 지금까지 인터넷은 인간과 인간을 연결하는 데 주로 사용되었지만 미래에는 다양한 센서에서 얻은 정보가 인터넷에 직접 연결될 것으로 예상된다.
- [25] 실시간 의사 결정을 위한 의사 결정 지원 시스템인 PASS는 "공유" 접근 방식을 지원하는 최근 혁신적인 비즈니스 모델인 제품 서비스 시스템 (Product Service Systems, PSS)개념[26]에서 확장되었다. SHIP의 창고 부문에서 동적 스토리지 가격 책정 전략을 처음으로 논의하고 저장소 가격 책정/배달 문제를 연구하기 위해 2수준 분석 모델을 제시한다.[27] 또한, 운송부문에서는 제조업체가 공급업체로부터 긴 보증주기 시간을 채택하도록 유도하는 저가 및 고빈도의 우유운송 서비스를 제공함으로서 운송서비스의 공유가 SHIP 및 제조업체 모두에게 이익을 가져다 줄 수 있음을 증명하였다.
- [18] CPPS의 연결을 가능하게 하는 실현하는 미니 공장 실험실에서 개념적 프레임 워크를 구현하고 유선 IP 100BASE-TX 이더넷 네트워크에서 근접식 및 액세스 네트워크를 실현함으로써 구현이 되었다.
- [28] IoT 시스템에서 얻은 동적 정보 캡처를 사용하여 내부 / 외부 PL 시스템의 작동을 분석하고, IoT 시스템에 대한 정량 분석을 수행하여 IoT의 경제적 타당성을 토대로 시스템의 정량 분석 및 평가 방법을 제공한다.
- [7]분산 제조환경에서 생산 모니터링 및 스케쥴링을 위한 RFID 기반 지능형 의사 결정 지원 시스템을 연구했다.[8]사회적 제조환경에서 기업 간 모니터링과 통합 생산 및 운송 업무를 처리하기 위해 RFID 사용 가능 사회 제조 시스템 플랫폼(RFID-SMS)을 제안하고 의사결정 지원 서비스 패키지에서 IPTD(Intergrated Prodution and Transport Task Dispatching) 모듈에 대해 논의하고 총생산 비용과 운송비용을 최소화하기 위해 Traversal 알고리즘과 TLBO(teaching-learning-based optimization) 방법을 통합한 3단계 최적화 기법을 소개한다.[9]
- 첫째, 운송서비스는 물리적 자산의 공유와 운용관리모드로 구분하였고 둘째, 창고는 공간적 공유와 운용관리모드로서 구매, 조달 등의 공급망 프로세스와 연결해서 제안하였다. 셋째, 제조는 클라우드 컴퓨팅으로 비즈니스 상호 연결을 통하여 공급체인의 다양한 파트너 및 고객과 비즈니스 공동협업의 관점에서 제안하였다. 향후 CIPs의 연구과제로서 생산방식에 따라 각각의 플랫폼 구성의 필요성을 제기하였고 한국적인 현실에 맞는 표준화, 공용화된 오픈소스 플랫폼의 개발의 필요성으로 이에 Mobius에 대한 소개를 하고 방향성을 제안하였다.
- 물류 계획에서 승무원 및 장비 라우팅을 최적화하는 것이 중요하다. 차량 경로 지정 문제는 소포 배달 트럭, 반품 수거 트럭 또는 두 가지 와 같은 경로에서 방문한 노드의 순서를 최적화하려고 시도한다. 최적의 순서는 각 쌍의 노드, 예상 교통량, 좌회전 및 배달 및 픽업 시간 창과 같은 경로에 배치된다.
- CIPs의 가능한 서비스로서 운송, 창고, 제조의 세 가지로 구분하여 제안하였다. 첫째, 운송서비스는 물리적 자산의 공유와 운용관리모드로 구분하였고 둘째, 창고는 공간적 공유와 운용관리모드로서 구매, 조달 등의 공급망 프로세스와 연결해서 제안하였다. 셋째, 제조는 클라우드 컴퓨팅으로 비즈니스 상호 연결을 통하여 공급체인의 다양한 파트너 및 고객과 비즈니스 공동협업의 관점에서 제안하였다.
대상 데이터
- IoT, 스마트 센서, RFID 등을 사용하여 실시간으로 설계 및 제조 관련 데이터를 수집함으로서 예측, 사전 예방적 유지 관리 및 자동화를 위해 대용량 데이터 분석을 적용할 수 있다. 병렬프로그램 모델인 MapReduce를 활용 하여 설계 및 제조과정에서 생성된 빅 데이터를 처리할 수 있다.
성능/효과
- [15]제안 된 서비스 캡슐화 및 가상화 액세스 모델을 제조 기계에 구현함으로써 기계의 기능을 능동적으로 인식 할 수 있고 생산 프로세스가 투명 해지고 적시에 방문 할 수 있으며 가상화된 시스템을 '플러그 앤 플레이'방식과 같은 느슨한 결합을 통해 CMfg 플랫폼에 액세스 할 수 있으며 제안 된 모델 및 방법은 CMfg 환경에서 대규모 제조 리소스의 최적 구성 및 스케줄링을 위한 실시간, 정확하고 부가가치 있는 유용한 제조 정보를 제공한다.
- 또한, IoT를 기반으로 하여 클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터, CPS와 같은 새로운 IT 기술의 발전은 더 큰 제조 기술의 발전을 촉진한다.[2]새로운 IT 기술이 주도하는 제조 산업의 특징은 제조 산업이 점차 서비스화가 되고 있다는 것이다. CMfg는 Maft-as-a-Service(MaaS)의 개념을 포함하는 클라우드 기반의 서비스 지향적 제조 모델로서 제조 자원 및 기능 공유와 협력을 편리한 지불 방식으로 가능하게 한다.
- [16] 포그 컴퓨팅은 CC 패러다임을 보완하고 네트워크의 가장자리까지 확장시켜 낮은 대기 시간, 위치 인식 및 스트리밍 및 실시간 애플리 케이션의 강력한 존재와 같은 특성을 의미한다. 가상화된 포그 노드 환경을 통해 유연하고 프로그래밍 가능한 CPS를 실현함으로써 제조 프로세스의 새로운 영역을 제시 할 수 있음을 보여준다.[17]
- Mobius 플랫폼은 oneM2M 기반의 표준 플랫폼으로 오픈소스로 다양한 프로토콜과 Open API를 제공한 다. 구현된 센서 네트워크를 기반으로 하는 어플리케이션 서비스와 IoT 센서의 구현은 개발일정을 단축시킬 수 있음을 확인하였고, 무엇보다도 시장에서 구매한 상용품을 변경개발 없이 수용이 가능함을 확인하였다. 이러한 신속성과 개방성은 다양한 서비스의 요구에 부응할 수있도록 하여, 서비스 확대 및 신규 시장 창출에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
- 두 번째, 관리모드의 관점에서 조달, 자재의 SCM측면 에서 유사한 업종 기업 간의 긴급 결품 관리, C급 자재에 대한 공동 창고 관리, 공동 구매를 통한 조달 등의 요구 사항을 통해 다양한 플랫폼을 개발할 수 있다. 특히, 조달의 관점에서 빅 데이터의 분석을 통해 공급 위험 관리및 공급 업체 성과 관리 부문에서 다양한 솔루션이 나올 수 있다.
- 둘째, ATO 방식은 자동차조립과 같이 다수의 기본부 품과 반제품을 조립하여 다양한 제품을 만드는 경우 최종제품에 대한 생산계획을 수립하기보다는 엔진, 기어, 차체 등과 같이 중요부품에 대해서만 생산계획을 작성하고 , 최종 작업과정인 자동차 조립은 최종조립계획을 통해 별도로 운영한다. MTS와 MTO의 중간의 생산방식으로 일정부분에 공용화가 가능한 구조여서 주로 반제품 관리를 통해 대응하는 경우가 많다.
- 둘째, 운용관리모드는 CIP내의 회원기업들이 설치된 IoT나 RFID와 같은 장비를 통해 수집된 빅 데이터를 분석하여 다양한 기능들을 애플리케이션으로 실시간으로 보여 줄 수 있다. 물류는 화주, 물류 서비스 제공 업체 및 운송 업체가 물류 운영을 관리하기 때문에 엄청난 양의 데이터를 생성한다.
- 셋째, MTO방식은 대개 완제품 재고를 가지고 있지 않으며 고객의 주문이 확정되어야만 생산에 들어 간다 납기를 준수할 수 있도록 고객의 주문을 관리, 통제하는 일이 주된 업무 중 하나다. 주문자 제작방식으로서 입주 업체가 주로 설계위주의 기획개발을 하는 회사로서 자재와 상품의 공용화, 표준화가 어렵고 납기대응, 자재관리 등이 중요한 방식이다.
- 셋째로, 클라우드 컴퓨팅(CC)은 가상화 기술과 SOA (Service Oriented Architecture)를 기반으로 하여 최소한의 관리로도 신속하게 프로비저닝 및 릴리스 할 수 있는 구성 가능한 컴퓨팅 리소스(예 : 네트워크, 서버 및 스토리지)의 매우 큰 공유 풀을 효율적으로 관리할 수 있다.[11] 온 디맨드 액세스, 리소스 풀링 (멀티 테넌트), 신속한 탄력성, 측정 서비스 (pay-as-you-go 비즈니스 모델)와 같은 필수적인 특징이 있다.
- 첫 번째, 창고의 관점에서 스토리지 공간 모드는 공간 활용뿐만 아니라 운영 성능에도 영향을 미치므로 고려되어야 한다. IoT 측면에서 저장 공간이 변화하는 요구에 따라 각 회원사에 임대되는 동적 저장 공간 공유 모드를 적용할 수 있어야 한다.
- SHIP의 채택은 일련의 이점을 가져올 수 있다. 첫째, 분배를 책임지고 있는 SHIP는 소량의 선적을 제조업체 및 외부 고객에게 한 번의 부하로 통합하여 규모의 경제로 인한 단위 운송비용을 저렴하게 한다.[1] 둘째, SHIP는 회원사에 따라 스토리지 공간을 연속적으로 사용한다.
후속연구
- CIPs의 공공적인 성격으로 이와 같은 플랫폼에 대한 연구단체도 공공성을 갖추는 것이 적합함으로 전자부품연구원이 주관하는 Mobius와 &Cube 플랫폼이 이에 대한 대안이 될 수 있을 것이다.
- CIPs의 서비스를 구현하기 위해 공용화, 표준화가 된 오픈소스 플랫폼에 대한 연구가 필요하다 한국 산업단지의 적용을 위해서 산업별, 업종별 특수성을 고려하여 이에 맞는 개별적인 플랫폼이 필요하며 이것이 전체 플랫폼에 플러그인이 될 것이다. CIPs의 공공적인 성격으로 이와 같은 플랫폼에 대한 연구단체도 공공성을 갖추는 것이 적합함으로 전자부품연구원이 주관하는 Mobius와 &Cube 플랫폼이 이에 대한 대안이 될 수 있을 것이다.
- 따라서 산업단지 중심의 빅 데이터 플랫폼을 구축해야 할 필요성도 이러한 이유에서 비롯된다. 산업단지 및 입주기업과 관련한 내부정보와 외부정보를 취합하여 빅데이터를 생성, 수요기반의 데이터 분석 및 맞춤형 서비스를 제공하는 빅 데이터 플랫폼을 구축해야 할 것이다. 향후 산업단지의 지속가능한 성장을 위해서는 산업단지에 대한 관리기관으로서 명백하고 공고한 역할을 수행해 나갈 필요가 있다.
- 구현된 센서 네트워크를 기반으로 하는 어플리케이션 서비스와 IoT 센서의 구현은 개발일정을 단축시킬 수 있음을 확인하였고, 무엇보다도 시장에서 구매한 상용품을 변경개발 없이 수용이 가능함을 확인하였다. 이러한 신속성과 개방성은 다양한 서비스의 요구에 부응할 수있도록 하여, 서비스 확대 및 신규 시장 창출에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.[30]
- 셋째, 제조는 클라우드 컴퓨팅으로 비즈니스 상호 연결을 통하여 공급체인의 다양한 파트너 및 고객과 비즈니스 공동협업의 관점에서 제안하였다. 향후 CIPs의 연구과제로서 생산방식에 따라 각각의 플랫폼 구성의 필요성을 제기하였고 한국적인 현실에 맞는 표준화, 공용화된 오픈소스 플랫폼의 개발의 필요성으로 이에 Mobius에 대한 소개를 하고 방향성을 제안하였다.
- 산업단지 및 입주기업과 관련한 내부정보와 외부정보를 취합하여 빅데이터를 생성, 수요기반의 데이터 분석 및 맞춤형 서비스를 제공하는 빅 데이터 플랫폼을 구축해야 할 것이다. 향후 산업단지의 지속가능한 성장을 위해서는 산업단지에 대한 관리기관으로서 명백하고 공고한 역할을 수행해 나갈 필요가 있다. 이를 위해 산업단지에 대한 사업을 플랫폼화 하는 것이 중요하며, 플랫폼 구축을 위한 방법론을 도출하고 조속한 추진을 해 나가는 것이 필요하다.
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