초록 ▼

핵심기술
센서 및 설비 연동을 통한 실시간 공정데이터 연계 데이터마이닝 기반 공정품질 분석·예측 기술

최종목표
공통 품질관리 프레임워크 개발이 가능하고 타공장으로 용이하게 확대적용 할 수 있으며, 해당 시장규모 및 장래성이 높으며, 품질의 중요도가 매우 높고 또한 국민 건강에 이바지 할 수 있는 생수/음료 산업분야를 대상으로 하고 생수/음료 제조 현장의 실시간 공정상태를 고려한 데이터 마이닝 기반의 품질분석, 예측 기술개발 및 산업 현장 적용을 통한 실증사이트를 구축하고 실제 보급 및 확산 실행 모델을 개발

핵심기술
센서 및 설비 연동을 통한 실시간 공정데이터 연계 데이터마이닝 기반 공정품질 분석·예측 기술

최종목표
공통 품질관리 프레임워크 개발이 가능하고 타공장으로 용이하게 확대적용 할 수 있으며, 해당 시장규모 및 장래성이 높으며, 품질의 중요도가 매우 높고 또한 국민 건강에 이바지 할 수 있는 생수/음료 산업분야를 대상으로 하고 생수/음료 제조 현장의 실시간 공정상태를 고려한 데이터 마이닝 기반의 품질분석, 예측 기술개발 및 산업 현장 적용을 통한 실증사이트를 구축하고 실제 보급 및 확산 실행 모델을 개발 함

개발내용 및 결과
► 실시간 공정데이터 연계 데이터마이닝 기반 공정품질 분석·예측 기술 개발

▪ 요소기술 및 요구사항 분석
- 데이터마이닝 및 알고리즘 기술 분석
- 무선센서 및 게이트웨이 기술 분석
- 생수 및 음료 공장 분석을 통한 요구사항 도출

▪ 실시간 불량 탐지 및 불량 원인 추적 모델 개발
- 불량 관리 시나리오 도출
- 불량 관리 모델 설계 및 개발
- 불량 탐지 시나리오 도출
- 불량 탐지 모듈 설계 및 개발

▪ 데이터 마이닝 기반 공정 품질 분석, 예측 기술 및 알고리즘 개발
- 데이터 상관관계 분석
- 상관관계 기반의 예측 알고리즘 구조 설계 및 개발
- 품질 예측, 분석 프레임 워크 구조 설계 및 개발

▪ 고품질 수준 유지를 위한 공정 조건 및 설비조합 최적화
- 제병(사출) 프로세스 분석
- 제병 문제점/개선방안
- 생수 생산 프로세스 분석
- 음료 생산 프로세스 분석
- 생수 생산 문제점 / 개선방안 도출
- 음료 생산 문제점 / 개선방안 도출

▪ 컴포넌트 서비스 기반 공정 품질 분석,예측 시스템 개발
- 실시간 데이터 수집 인터페이스 설계 및 개발
- 수집데이터 전처리 모듈 설계 및 개발
- 데이터 마이닝을 위한 데이터베이스 모델링
- 데이터간 상관관계를 고려한 공정 파라메터 추출
- 예측에 적용하기 위한 룰 베이스 설계 및 개발
- 생수 공정 모니터링 대시보드 UI/UX 개발 및 고도화
- 음료 공정 모니터링 대시보드 UI/UX 개발

▪ 수집 연동 기능 고도화
- 추가요구사항 및 성능 개선을 위한 수집 연동 기능 고도화
- 대량의 센서 데이터를 수용하기 위한 분산 처리
- 센서 자체의 동작 상태 모니터링를 통한 데이터 신뢰도 확보
- 비주얼 분석 데이터의 형태와 의미가 부각될 수 있도록 적절한 시각화 도구 적용

▪ 불량 추적 기능 및 불량 추적 모델 실증
- 불량 추적 기능 실증 및 피드백을 통한 고도화
- 품질 분석 기능 실증 및 품질 분석 모델 고도화

▪ 플랫폼 관리기능 추가
- 추가요구사항 및 성능 개선을 위한 플랫폼 기능 고도화
- 원료 공정 관리 기능 고도화
- 센서 디바이스를 포함하여 센서 네트워크를 모델링하여 플랫폼 자원 통합 관리

▪ 외부 시스템 인터페이스 개발
- 외부 시스템 연동을 위한 확장용 인터페이스 개발
- 확장 가능한 Restful API 개발
► 제조업 산업현장의 품질관리 고도화를 위한 스마트공장 성공 모델 구축

▪ 실시간 생산 현장 무선 센서네트워크 적용을 위한 환경 분석
- 생산 RAW 데이터 특성
- 공장 내 non-LOS환경에 무선 환경 특성 분석
- 공장 내 무선 환경 및 링크 측정 분석

▪ 이기종 설비대응 다중 인터페이스 지원 저전력 무선 센서노드 개발 및 고도화
- 센서노드모듈 설계/개발
- 다중 인터페이스 지원
- 전원 이중화

▪ 잡음 및 간섭에 높은 신뢰성을 가진 실시간 무선 센서네트워킹 기술 개발 및 고도화
- MAC프로토콜 S/W개발
- 실시간 무선 센서네트워크 보안 전송 기술 개발

▪ 실시간 생산 현장 데이터 수집을 위한 게이트웨이 개발 및 고도화
- 다중 센서노드 관리 개발
- 전원 다중화 설계
- 실시간 무선 센서 연동을 위한 센서 스트림 처리 기술 개발
- 우선순위기반 다중 무선 센서노드 처리 기술 개발 및 검증

▪ 공장 내 설비/시스템(생산/제조) 현황 파악 및 분석
- 생수 제조 공정
- 음료 제조 공정
- 생수 및 음료 생산설비 배치도
- 생수 및 음료 생산라인 설비

▪ 공장내 설비/시스템 데이터 수집을 위한 환경 구성 설계/구축
- 생산 공정 데이터 수집 환경 구성설계
- 생수 및 음료 생산 공정 데이터수집 환경 구축

▪ 보급 확산 실행 모델 개발
- 신규 공장 기존 설비/시스템 데이터 수집을 위한 환경 구축
- 생수 공장 추가 적용을 통한 생수관련 공통 보급 모델 개발
- 음료 공장 추가 적용을 통한 공정 분석 확대 모델 개발

기술개발 배경
o 그동안의 공장자동화는 미리 입력된 프로그램에 의해 생산시설이 수동적으로 움직이는 것을 의미했다면, 인더스트리4.0은 생산설비 스스로 작업 방식을 결정

o 제조업과 ICT융합을 통한 스마트공장의 도입은 국내 제조업 환경에 적합하게 적용시켜 제조업체의 생산 효율을 높일 수 있는 발판을 다지도록 해야 함

o 제조공정의 가상화 및 제조설비와 시스템간의 연동을 통해 최적화 생산 및 제어, 품질 고도화를 통한 제품 경쟁력 강화

o IoT를 결합한 스마트 공장 도입이 국내 제조업의 효율을 높이는 수단으로 작용

o 제품생산 현장에 품질관리 고도화를 통한 기업 생산성 확보 및 생존 경쟁력 강화를 위해 기존의 공급망 관리(SCM) 기술에 ICT기술을 융합함으로써, 생산량 자동 인식, 자재 재고정보 자동 관리 등의 지능화 서비스를 온라인상에서 실시간으로 제공할 수 있는 스마트 공장 기술이 대두되고 있음

핵심개발 기술의 의의
o 실시간 공정데이터 연계 데이터마이닝 기반 공정품질 분석·예측 기술은 대부분 중소기업의 품질관련 생산량 관리 및 불량관리를 위한 수기 기록 또는 일마감 전산입력으로 인한 시점 차이 및 오타 입력에 대한 실수를 데이터를 자동 수집 및 관리 함으로써 사전에 예방함

o 원료 투입부터 생산까지의 라인 중 불량이 발생하는 설비에 대한 원인을 파악함으로써 생산성 향상에 기여

o 숙련공의 경험치 또는 설비 구입시 시운전을 통한 기본 셋팅값을 기준으로 관리하던 공정조건 등에 대한 정보를 실시간 데이터를 수집함으로서 설정값 및 실제운용 값에 대한 차이를 확인하고 설비를 운용함으로써 기존에 몰랐던 불량 원인에 대한 대응이 가능해 짐

o 연속 공정에 의해 생산되어 2교대 또는 3교대의 조건으로 생산량을 관리 함에 따라 교대 시간에 따른 생산량 마감에 따른 오차 발생을 시스템 상에서 관리 함으로써 생산량 및 불량에 대한 정확한 량을 제공 함

적용 분야
o 음료공정 및 생수 공정 내 품질 관련 불량 원인 파악
o 음료공정 및 생수 공정 내 품질 관련 설비 공정 조건에 따른 불량 상관관계 분석 및 예측
o 플라스틱으로 만들어지는 제품을 생산하고 있는 공장내에 사출 공정에서 사출 설정 값 및 실제 운용 값에 따른 불량의 원인 파악 및 예측

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 15
• 목차 ... 19
• 제1장 서론 ... 20
• 제 1 절 개발 대상 기술･제품의 개요 ... 20
• 제 2 절 개발 대상 기술･제품의 중요성과 파급 효과 ... 21
• 제 3 절 국내･외 경쟁기관, 지식재산권과 표준화 현황 ... 26
• 제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 32
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 32
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 36
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 57
• 제3장 결과 ... 58
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 58
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 186
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 189
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 189
• 제4장 사업화 계획 ... 190
• 제 1 절 국내･외 기술과 시장 현황 및 전망 ... 190
• 제 2 절 사업화 계획 ... 207
• 끝페이지 ... 213