[논문]중소기업 스마트공장 사전준비를 위한 이기종 시스템에 대한 네트워크 인터페이스 방안의 연구

김재표; 김승천

doi:10.15207/jkcs.2020.11.11.055

중소기업 스마트공장 사전준비를 위한 이기종 시스템에 대한 네트워크 인터페이스 방안의 연구
A Study on Network Interface Scheme of Heterogeneous Systems for SEM's Smart Factory Preliminary Preparation 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.11, 2020년, pp.55 - 61

김재표 (한성대학교 스마트융합컨설팅학과 제품분야) , 김승천 (한성대학교 IT융합학과)

초록
AI-Helper

중소기업에 예상되는 통신 관련 이슈는 1) IT 시스템이 구축되어 있는 경우 연계가 쉽지 않고, 2) 이기종 시스템에서 데이터 수집과 통합이 어렵고, 3) 다양한 Fieldbus 및 프로토콜이 존재하여 인터페이스가 쉽지 않다는 것이다. 보통 스마트공장 도입 전에 중소기업은 자동화가 구축되어 있는 경우가 많다. 중소기업의 자동화 대상 설비와 통신네트워크에 노후 된 Sensor와 이기종 시스템 수준에 맞게 Sensing 등 통신기술을 함께 제공할 필요가 있다. PI를 활용한 사전준비 시점에 최신 네트워크 기술을 적용하기 전에 각 유형별 네트워크 인터페이스 개선방안을 고찰하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The communication issues expected for SMEs are that 1) IT systems are not easy to connect, 2) data collection and integration by heterogeneous systems are difficult, and 3) various fieldbuses and protocols make interfaces difficult. Usually, SMEs often have automation built before the introduction of smart factories. It is necessary to provide communication technology such as Sensing to meet the heterogeneous system level with the old aged sensors in the automation equipment and communication network of SMEs. We will consider how to improve the network interface before applying the latest network technology at the time of preparation using PI.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Smart Factory System Architecture
그림 Fig. 2. Communication Interface
그림 Fig. 3. System Architecture
그림 Fig. 4. Pattern Model of Network Interface
그림 Fig. 5. Universal Communication+Protocol use
그림 Fig. 6. Universal HMI SW use
그림 Fig. 7. The second PLC install
그림 Fig. 8. Universal Communication+Protocol use
그림 Fig. 9. Universal Communication + unreleased Protocol use
그림 Fig. 10. without Exclusive Controller
그림 Fig. 11. Network interface modeling plan

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 노후설비 센서와 이기종 시스템의 데이터 통신 네트워크를 통한 연계에 있어서의 문제점과 그에 따른 해결책을 찾고자 한다.
이기종 Network Interface 유형을 분류하여 유형에 따른 모델의 비교를 제시하고 대책 안을 도출하고자 한다. Network Interface 유형에 따른 모델의 제시안은 아래 Fig .
노후설비 Sensor 및 이기종 시스템간의 Network를 OPA UA, IOT Platform, Gateway Box, IO-Link 등 최신 통신기술을 적용하기 전 현재 사용하고 있는 기존 네트워크 장비 중심으로 국내 중소기업 스마트공장에 적합한 Network Interface 개선방안을 정립할 필요가 있다. 중소기업 수준에서 도입 가능하고 스마트공장을 위한 이기종 네트워크 의 이슈 및 문제점을 쉽게 접근할 수 있는 해결 방안으로 제시하고자 한다[13,14].

가설 설정

중소기업에 예상되는 통신 관련 이슈는 Fig. 3과 같이 종합하면 크게 1) IT 시스템이 구축되어 있는 경우 연계가 쉽지 않고 2) 이기종 시스템에서 생성되는 데이터 수집 및 통합이 어렵다. 3) 다양한 Fieldbus 및 프로토콜이 존재하여 인터페이스가 쉽지 않다는 것 이다.
②스마트공장 시스템 도입 시 이기종 시스템 간 네트워크의 사전준비(PI) 가이드로서 준비할 수 있다고 본다. ③고도화 측면에서 최신 스마트센서와 프로토콜의 채택 시 자사에 에 맞게 의사결정에 도움이 될 것이다. ④유지관리측면에서 센서, 통신장비, 프로토콜에 따른 인터페이스의 표준화 방안에 대한 도움이 될 것으로 본다.

제안 방법

전용 제어기에서 범용 통신을 이용하지 않을 경우 MES는 직접 장비와 인터페이스 할 수 없다. HMI가 장비와 인터페이스 함으로써 MES가 정보를 확보하는 방법으로 인터페이스를 구성한다. MES는 필요한 정보를 확보할 수 있다.

대상 데이터

제조현장에는 Fig 10과 같이 PLC나 별도의 제어기가 없이 스위치나 릴레이 제어반을 사용하여 장비의 운전, 정지 등 단순한 조작만 하는 경우가 있다. 장비 자동화를 위해 범용통신의 기능이 있고 프로토콜이 공개된 PLC를 선정한다.

성능/효과

1) 범용통신의 프로토콜이 공개가 된 경우는 PLC제어기는 MES의 공개 프로토콜, PLC 통신의 HMI SW를 활용하고, 전용제어기는 범용통신의 고정정보로 활용 할 수 있다.
2) 범용통신의 프로토콜이 미공개가 되거나 사용하지 경우는 PLC제어기와 전용제어기에 동일하게 별도 컴퓨터에 HMI설치하거나 통신가능한 제 2의 PLC를 설치할 수 있다.
2) 제조 현장에 최신 Network 기술인 OPA UA, IOT Platform 등 최신 통신기술을 적용하기에는 무리가 있어 PI를 활용한 현장의 DSP(Data Strategy Plan)관점에서 네트워크 인터페이스의 현실적인 방안에 대한 사전준비가 필요하다.
3) PLC,전용 제어기를 사용하지 않은 경우는 범용통신이 가능한 프로토콜이 공개되어 있는 PLC를 선정할 수 있다.
3과 같이 종합하면 크게 1) IT 시스템이 구축되어 있는 경우 연계가 쉽지 않고 2) 이기종 시스템에서 생성되는 데이터 수집 및 통합이 어렵다. 3) 다양한 Fieldbus 및 프로토콜이 존재하여 인터페이스가 쉽지 않다는 것 이다. 이런 특성으로 보통 스마트공장 도입 전에 중소기업은 자동화가 구축되어 있는 경우가 많다.
3) 중소기업은 기존 자동화설비의 노후센서가 관리되지 않고 이기종의 시스템의 구성으로 네트워크 인터페이스의 한계가 있다. 기존 장비에서 PLC제어기 및 전용제어기의 범용통신과 프로토콜 유무에 따라 네트워크 인터페이스의 모델링 유형에 따라 표준화하여 유지관리를 하면서 고도화를 위해 개선안이 필요하다.
4) 본 연구의 장점 및 기대효과는 ①네트워크 유형에 따라 문제점에 대한 해결책을 쉽게 찾을 수 있고 대책마련이 가능하다는 것이다. ②스마트공장 시스템 도입 시 이기종 시스템 간 네트워크의 사전준비(PI) 가이드로서 준비할 수 있다고 본다.
첫째가 경영진을 포함한 구성원이 도입시스템과 업무혁신과정인 PI활동에 대한 이해와 관심부족이다. 두 번째 솔루션 공급업체가 참여업체와 직접 만나 공정이나 업무의 프로세스에 대한 As-is분석과 To-be 설계과정이 부족한 채로 진행되고 업무혁신과정의 고민 없이 진행되었다는 점이다. 세 번째 구축과정에 이슈해결 및 사용자 교육 등 변화관리활동이 부족하였고 구축 후 시스템과 프로세스의 최적화 및 고도화 활동으로 연결이 되지 않는다는 점이다.
세 번째 구축과정에 이슈해결 및 사용자 교육 등 변화관리활동이 부족하였고 구축 후 시스템과 프로세스의 최적화 및 고도화 활동으로 연결이 되지 않는다는 점이다. 마지막으로 자동화 설비의 노후센서, 이기종의 시스템 등과의 네트워크 연결이 PI활동과 연계가 안 되는 경우가 많았다. 마지막 문제점은 대기업과 다르게 중소기업에서는 관리 인력 및 물적 자원의 부족으로 제대로 지원하고 있지 못한 실정이다[3,4].
두 번째 솔루션 공급업체가 참여업체와 직접 만나 공정이나 업무의 프로세스에 대한 As-is분석과 To-be 설계과정이 부족한 채로 진행되고 업무혁신과정의 고민 없이 진행되었다는 점이다. 세 번째 구축과정에 이슈해결 및 사용자 교육 등 변화관리활동이 부족하였고 구축 후 시스템과 프로세스의 최적화 및 고도화 활동으로 연결이 되지 않는다는 점이다. 마지막으로 자동화 설비의 노후센서, 이기종의 시스템 등과의 네트워크 연결이 PI활동과 연계가 안 되는 경우가 많았다.

후속연구

5) 향후에는 노후 센서와 이기종 시스템에 대한 최신 통신 네트워크 기술의 활용과 연계하여 PI를 통한 해결책을 찾고자 한다.
Smart Factory 사전 설계의 PI 단계에서 IT인프라와 설비의 통신 네트워크 수준을 점검하여 시스템 설계시기에 대안을 제시할 필요가 있다. 노후설비 Sensor 및 이기종 시스템간의 Network를 OPA UA, IOT Platform, Gateway Box, IO-Link 등 최신 통신기술을 적용하기 전 현재 사용하고 있는 기존 네트워크 장비 중심으로 국내 중소기업 스마트공장에 적합한 Network Interface 개선방안을 정립할 필요가 있다.

참고문헌 (15)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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