초록 ▼

I. 서론
1. 기술개발의 목적 및 중요성
인터넷을 비롯한 컴퓨터 기술과 자동화 기술의 급격한 발달로 인하여 오늘날 제조 패러다임은 크게 변화하고 있다. 이런 환경에서 기업이 경쟁력을 유지하기 위해서는 정보시스템을 기반으로 한 제조환경지원시스템의 활용이 필수적이지만, 현재의 제조환경지원시스템은 시스템의 구축, 타 시스템간의 연동, 새로운 기능 추가 등에서 문제점을 안고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 과제는 1) 범세계적인 제조 자원을 공유하며. 2) 미래의 디지털 제조 환경을 고려하고, 3) 한국의 제조 기

I. 서론
1. 기술개발의 목적 및 중요성
인터넷을 비롯한 컴퓨터 기술과 자동화 기술의 급격한 발달로 인하여 오늘날 제조 패러다임은 크게 변화하고 있다. 이런 환경에서 기업이 경쟁력을 유지하기 위해서는 정보시스템을 기반으로 한 제조환경지원시스템의 활용이 필수적이지만, 현재의 제조환경지원시스템은 시스템의 구축, 타 시스템간의 연동, 새로운 기능 추가 등에서 문제점을 안고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 과제는 1) 범세계적인 제조 자원을 공유하며. 2) 미래의 디지털 제조 환경을 고려하고, 3) 한국의 제조 기업에 가장 적합한 차세대 기업 관리용 소프트웨어인 “글로벌 지식 공유를 통한 디지털 제조 환경 지원 시스템(GKDS : Global Knowledge-based Digital manufacturing Support system)을 설계하고 개발하는 것”을 목표로 하고 있다.
2. 당해연도 개발목표(계획)
가. 차세대 ERP/SCM 핵심 엔진(Core E/S) 및 연계 모듈 개발
- 핵심 프로세스 파악 (70%완료)
- 기타 주요모듈 파악 및 Prototype 구현(30%완료)
- 센서 기반의 제조 셀 인지 시스템 개발을 위한 Framework 구축(70%완료)
- 작업자 지원 소프트웨어 Prototype 설계 (30%완료)
- 지속적 개선을 위한 지식 관리 데이터베이스 설계 구현 (30%완료)
나. DMS 구현을 위한 Planning/Simulation 시스템 모듈
- 제품 정보 BOM에 대한 연계 인터페이스 Prototype 개발(50%완료)
- BOP과 BOR에 대한 템플리트 Prototype 설계 (50%완료)
- 공정 계획 DB에 대한 Prototype 구축 (50%완료)
다. 절삭 공정에서 나오는 신호에 대한 모니터링 시스템 구축
- 전문가 시스템의 구축을 위한 시스템 대상 및 범위 제안
- 작업 조건 및 가공물 품질에 영향을 미치는 파라미터 선정
라. RMS 구성을 위한 RMT 개발 전략 개발
- 자료 분석 및 문헌 조사
- 가공 대상물의 분석을 통한 가공특정을 유도
- 제품을 가공하기 위한 시스템을 분석함으로써 가공시 요구사항을 도출
- 가공 구성요소들을 기능 지향적으로 모듈화
- Delmia 모델링을 위한 기술과 기능 습득
II. 본론
1. 당해연도 기술개발내용
1) 차세대 ERP/SCM 핵심 엔진(Core E/S) 및 연계 모듈 개발
당해연도에서는 “차세대 ERP/SCM 핵심엔진 및 연계 모듈 개발”을 위해서, 기존 ERP 시스템의 제조 산업에 있어서의 핵심 업무 프로세스를 파악하였고 이와 병행하여 각종 국내외 문헌 및 관련 연구들을 수집 분석하여 기존 ERP 시스템의 문제점을 찾고 향후 ERP시스템의 나아가야할 방향을 살펴보았다. 체계적인 소프트웨어 개발방법 세우기 위해 기존의 소프트웨어 방법론들에 대하여 알아보고, 특히 오늘날 차세대 소프트웨어 개발 방법론으로 각광받고 있는 컴포넌트 기반 방법론에 대하여 자세히 살펴보고 이러한 기반 지식들을 바탕으로 독자적인 컴퍼넌트 개발 절차를 수립하였다. 이러한 연구와 병행하여 오늘날 ERP 시스템시장의 리더인 SAP사의 MM와 PP모듈에 대한 상세 분석을 수행하였다. 이 중 일부분에 대해서는 본 연구에서 제안한 소프트웨어 개발 방법에 따라 설계를 수행하였다. 또한 ‘정확한 데이터 입력을 위한 연계 모듈’ 개발과 관련하여 비젼시스템을 활용하여 제조 셀에서 발생하는 데이터를 수집하는 연구를 수행하였다. 이 중 당해 연도에는 작업 시간 측정과 재고 실사와 관련한 프로토타입 개발에 중점을 두었다.
2) DMS 구현을 위한 Planning/Simulation 시스템 모듈 개발
당해연도에서는 공정 계획에 관련된 통합 DB를 구축하기 위해서 현재 국내, 국외 제조 현업에서 이루어지고 있는 공정 및 공정 계획에 관련된 전반적인 정보 습득을 하였으며, 문헌을 통하여 기존의 제조 공정 및 공정 계획 시스템에 대한 총괄적인 분석을 수행하여 제조 공정 시스템에 대한 아키텍처를 구축하였다. 공정 계획 통합 DB구축의 일환으로 재조 공정 계획 단계에서 제품 설계 데이터의 자동 로딩을 위한 인터페이스 설계와 전반적인 제조 모델의 공통 요소를 추출하고 현재 널리 사용되고 있는 공정 계획 어플리케이션 중 하나를 선정하여 이를 고려한 구체적인 중립적 설계 BOM Tree를 작성하였으며, 제조 공장 시뮬레이션 모델링에 대한 디지털 물류 모델 및 통합적 물류 모델 프레임워크 구축에 대한 연구를 중점적으로 수행하였고, 이러한 연구의 일환으로 시뮬레이션 모델의 원활한 현업 적용 및 활용도 향상을 위한 프레임워크에 대한 스키마를 설계하고 사례를 구현하였다.
3) RMS 시스템 개발
당해연도에서는 RMS 시스템 개발을 위해 다음과 같은 활동을 수행하였다. 기존에 존재하는 생산시스템들은 크게 두 종류, 즉 전용생산시스템(DMS: Dedicated Manufacturing System)과 유연생산시스템(FMS: Flexible Manufacturing System)에 기반을 두고 있다. 그러나 현존하는 생산시스템들은 요구되는 높은 유연성 및 생산성과 낮은 생산비용을 동시에 충족시키지 못한다. 이런 딜레마를 극복하기 위해서 새로운 패러다임의 생산시스템, 즉 모듈화에 기반을 둔 변화 가능한 제조시스템(Reconfigurable Manufacturing System. RMS)이 대두되고 있다. 본 연구는 차세대 생산 시스템에서 요구되는 주요한 기능 중 하나인 RMS 시스템 개발을 위하여 새로운 개념의 제조 시스템 설계를 위한 Configuration System을 개발하였다.
4) CAPP 시스템 개발
당해연도에는 각 공정에 따른 프로세스를 분석하고 작업 조건 및 설계인자를 설정하여 이를 수집하고, 공정 중 여러 신호를 모니터링 할 수 있는 시스템의 구축 및 인자 분석을 위한 실험계획법 및 단계를 수립하는 것에 중점을 두었다. 이 중 ①고속 금형 가공기용 주출 변위 센서 설계 및 제작과 관련하여 3축 고속 가공기용 센서 가공 및 센서 amp용 PCB Design을 완료하였다. ② 고속 금형 가공기용 주축의 특성 파악을 위한 비접촉 가진 시스템 제작과 관련해서는 마그네틱 가진기 하드웨어와 가진기 엠프 제작을 완료하였으며, 가진기 구동 프로그램 및 측정 프로그램을 제작하고 있다. ③ 고속 금형 가공기용 공작기계의 모니터링 시스템 제작의 경우 FOCAS의 기본구조를 파악 중에 있으며, ④ 지식 저정보 모델링 시스템의 경우 DB설계 및 프로그램밍을 완료하였다.
5) RMS 시스템 개발 (시작품개발)
당해연도에서는 RMS 시스템 개발을 위해 다음과 같은 활동을 수행하였다. 기존에 존재하는 생산시스템들은 크게 두 종류, 즉 전용생산시스템(DMS: Dedicated Manufacturing System)과 유연생산시스템(FMS: Flexible Manufacturing System)에 기반을 두고 있다. 그러나 현존하는 생산시스템들은 요구되는 높은 유연성 및 생산성과 낮은 생산비용을 동시에 충족시키지 못한다. 이런 딜레마를 극복하기 위해서 새로운 패러다임의 생산시스템, 즉 모듈화에 기반을 둔 변화 가능한 제조시스템(Reconfigurable Manufacturing System, RMS)이 대두되고 있다. 본 연구는 차세대 생산 시스템에서 요구되는 주요한 기능 중 하나인 RMS 시스템 개발을 위하여 새로운 개념의 제조 시스템 설계를 위한 Configuration System을 개발 하였다.
6) 공정설비 DB 템플리트 개발 (시작품개발)
당해연도에서는 최근 제조업체들은 시장 경쟁이 날로 치열해지면서 고객의 다양한 요구에 빠르게 대응할 수 있는 차별화된 상품과 서비스를 제공하기 위해 부단히 노력하고 있다. 한 예로서 다양한 제품의 변화에 신속하게 대처하기 위해 디지털 제조환경을 구축하고자 한다. 특히 3D CAD 시스템을 기반으로 그래픽 제조환경을 컴퓨터상에서 구현하고, 가상의 컴퓨터 환경에서 공정설계와 생산계획을 연결하는 제반 기능들을 구현하고 검증하는 가상생산시스템 지원 솔루션을 개발하고 있다.
2. 기술 개발 결과
당해연도 연구 결과를 살펴보게 되면 우선 “차세대 ERP/SCM 핵심엔진 및 연계모듈 개발”의 경우 향후 엔진 설계를 위한 개발 방법을 수립하였고, 비전 시스템을 활용한 지능형 제조시스템 개발을 위한 기반을 구축했다는 것을 들 수 있다. 또한 오늘날 ERP 시장의 리더인 SAP R/3의 생산프로세스에 대하여 상세 분석을 통하여 핵심 프로세스를 파악하였고, 이를 기반으로 독자적으로 수립한 컴포넌트 개발방법론에 따라 이를 구현하였다.
“DMS 구현을 위한 Planning/Simulation 시스템 모듈 개발”의 경우 현재 본 연구 과제에서 개발된 디지털 생산 모델은 현업의 검증 및 보완, 새로운 공법 적용을 위한 가능성 검증 등에 실제 부가가치 창출 방안과 연계 되어 사용되고 있고 앞으로는 이러한 단계를 넘어서 생산을 위한 전사적 의사 결정, 생산 스케줄 및 계획수립 등에 실제 활용 될 수 있는 효용성을 가지는 모델을 향해 나아가고 있다. 이를 위해 기존의 시뮬레이션 기술 외에도 PDM, ERP 등 타 시스템과의 인터페이스 구축, 최적화 기술, 동기화 기술, 분산 기술 등에 대한 기초 연구 및 적용성 테스트가 활발하게 진행되고 있다.
위탁과제로 수행한 “RMS 시스템 개발”의 경우 제조 시스템 구성 요소의 역할 및 기능을 살펴보았으며, 제조시스템의 변경 요인을 파악하고, 제품 설계시의 모듈화 이론 및 적용 분야에 대하여 연구하여, 이를 기반으로 Factory Planning 수립 방법 및 변화 가능한 제조시스템 설계를 위한 Reconfigurable System Architecture를 제안하였다. 시작품 개발로 수행한 “CAPP 시스템 개발”의 경우 고속 금형 가공기용 주축 변위 센서를 설계하였고, 지식 정보 모델링 시스템구축을 완료하였으며“공정설비 DB 템플리트 개발”을 통하여 핸드폰 카메라에 들어가는 소형 렌즈를 자동 조립, 생산할 수 있는 AIMCell을 모델링하고 시뮬레이션하여 조립 공정을 사전에 검토하고 분석할 수 있는 디지털 제조시스템을 개발하였다.
3. 기대 효과
본 연구에서 지향하는 차세대 ERP/SCM 핵심엔진은 소프트웨어 개발 방법론적인 측면에서 핵심 데이터는 객체관계형(Object Relational) 데이터베이스를 활용하고 그 확장성 및 유연성 등은 컴포넌트 기반의 개발 방법론(CBD : Component Based Development)을 적용함으로써 소프트웨어 개발 기술 측면에서의 기술적 효과도 기대할 수 있을 것이며, 현재 전 세계적으로 가장 뛰어나다는 기업관리용 소프트웨어에서 발생하고 있는 통합성의 문제 , 즉 각각의 기능을 담당하는 여러 모듈들이 개별적인 목적을 가지고 개발되어 있기 때문에 발생할 수 있는 제반의 문제를 해결할 수 있을 것이라 기대한다.
또한 “DMS 구현을 위한 Planning/Simulation 시스템 모듈” 개발을 통하여 다양한 생산 및 관리 계획이나 각종 정책, 기술 등을 가상적으로 도입하여 그 효과를 사전에 검증해 볼 수 있으므로, 신규라인의 설계, 생산준비와 생산계획 수립 등 여러부분에서 재 계획과 의사결정에 소요되는 비용과 시간을 최소화 할 수 있다. 디지털공장은 생산행위가 일어나는 하나의 공장을 대상으로 제품 (Product), 자원(Resource), 공정 (Process) 등을 디지털 생산의 관점에서 모델링하여 통합적으로 구성하는 컴퓨터 모델로서, 공장에서 발생하는 일체의 제조 활동에 디지털 생산 기술을 적용하는데 기본이 되는 핵심 기반이 된다. 보통 모델의 적용범위, 상세화 정도에 따라 작업, 셀, 라인으로 구분할 수 있는 공정과 각 공정에 속하는 세부 작업들, 그리고 이에 관련된 각종 정보를 통합적으로 보유할 수 있을 것이다. 위탁과제로 수행한 “RMS 시스템” 및 “CAPP 시스템”의 개발을 통하여 시장의 변화에 따라 달라지는 주문량과 제품의 변경에 따른 기능성의 변화에 모듈들의 결합으로 적응 할 수 있는 제조시스템을 개발과 공작기계의 핵심이라고 할 수 있는 주축의 성능 평가를 보다 현실적이고, 종합적으로 실행하여 최종적으로 제품 경쟁력, 생산성 향상에 기여할 수 있는 기틀을 마련할 것으로 기대한다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 차세대신기술개발사업 세부과제 중간보고서 요약문 ...3
• 목차 ...11
• 제1장 서 론 ...13
• 제1절 기술개발 목적 및 중요성 ...13
• 제2절 최종 연구 목표 및 당해연도 개발목표 ...16
• 제3절 당해연도 개발 내용 및 범위 ...19
• 제2장 차세대 ERP/SCM 핵심 엔진 및 연계 모듈 개발 ...23
• 제1절 당해연도 기술 개발 내용 ...23
• 제2절 ERP 시스템의 현황 및 개발 방법론 분석 ...24
• 제3절 차세대 ERP 시스템 개발 방법론 ...47
• 제4절 소프트웨어 개발 방법론에 따른 설계 例 ...62
• 제5절 정확한 데이터 입력을 위한 연계 모듈 개발 ...109
• 제3장 DMS 구현을 위한 Planning/Simulation 모듈 개발 ...130
• 제1절 당해연도 기술 개발 내용 ...130
• 제2절 DMS 시뮬레이션 프레임워크 ...131
• 제3절 생산 시스템 분석을 통한 공정 시뮬레이션 모델 라이브러리 구축 ...148
• 제4절 WMSDs 예방을 위한 작업자 시뮬레이션 방법론 ...174
• 제5절 공정 계획을 위한 데이터 정리 방법론 ...221
• 제4장 RMS 시스템 개발 ...258
• 제1절 생산시스템의 변화와 성공적인 생산 시스템 ...258
• 제2절 재구성 설비 시스템의 개발 ...277
• 제5장 CAPP 시스템 개발 ...289
• 제1절 당해연도 연구 현황 ...289
• 제2절 금형가공용 고속 주축 특성 평가 시스템 ...292
• 제3절 모니터링 시스템 ...310
• 제4절 지식 정보 모델링 시스템 ...318
• 제6장 시작품 제작 : Urgent Management System 개발 ...333
• 제1절 당해연도 기술 개발 내용 ...333
• 제2절 Urgent Management System의 설계 및 구현 현황 ...334
• 제7장 공정설비 DB 템플리트 개발 ...358
• 제1절 기술 개발의 필요성 및 목표 ...358
• 제2절 렌즈 조립라인의 모델링 및 시뮬레이션 ...360
• 제3절 AIM을 적용한 렌즈 조립 자동화 시스템 모델링 ...362
• 제8장 결 론 ...372
• 제1절 당해연도 연구 결과 정리 ...372
• 제2절 향후 계획 ...378
• 참고문헌 ...380