초록 ▼

□ 연구개발 목표
본 연구에서는 먼저 적정 스마트 센서 기술을 개발하고 이를 활용하여 제조 시스템의 각 공정에서 생산되는 재료 및 생산 장비 상태 데이터를 취득한다. 취득한 데이터는 예측 진단 기술을 기반으로 제조 시스템의 설비 건전성, 가공품질, 에너지 효율 등을 실시간으로 모니터링하는데 활용된다. 더 나아가 진단된 정보를 측정한 데이터와 하이브리드화하여 지능형 의사결정을 수행하는 CPS 기술을 개발하고 다시 제조시스템에 적용한다. 마지막으로 개발된 지능형 제조 시스템을 공작기계, 3D프린터, 로봇 등의 다양한 생산 공정에

□ 연구개발 목표
본 연구에서는 먼저 적정 스마트 센서 기술을 개발하고 이를 활용하여 제조 시스템의 각 공정에서 생산되는 재료 및 생산 장비 상태 데이터를 취득한다. 취득한 데이터는 예측 진단 기술을 기반으로 제조 시스템의 설비 건전성, 가공품질, 에너지 효율 등을 실시간으로 모니터링하는데 활용된다. 더 나아가 진단된 정보를 측정한 데이터와 하이브리드화하여 지능형 의사결정을 수행하는 CPS 기술을 개발하고 다시 제조시스템에 적용한다. 마지막으로 개발된 지능형 제조 시스템을 공작기계, 3D프린터, 로봇 등의 다양한 생산 공정에 적용한다.

□ 연구개발 내용
본 연구의 개발 내용은 크게 네가지로 나눌 수 있다. 첫 번째로, 제조 시스템을 모니터링하기 위한 데이터 획득 시스템을 구축한다. 초정밀 및 고효율 가공을 위해서는 제조 공정의 주요 데이터를 측정하는 것이 필수적인데 이를 위해서 제조 시스템의 제조 공정 및 설비에 관한 파라미터 스터디를 수행하고 전문가 데이터를 기반으로 시스템을 최적화한다. 개발된 제조 모니터링 시스템은 절삭, 적층, 조립 공정 등에 활용한다. 두 번째로, 적정 스마트 센서를 개발하고 이를 활용하여 데이터 플랫폼을 개발한다. 비전 및 광학, 나노입자 적층 시스템, 소비전력 측정 기술 등 다양한 기술을 바탕으로 적정 스마트 센서를 개발하고 각각의 센싱 메커니즘을 연구함으로서 센서설계를 최적화한다. 개발된 센서를 이용하여 측정된 데이터는 기계학습 등을 바탕으로 데이터 플랫폼으로 확장한다. 세 번째로, 측정된 제조 시스템 정보를 기반으로 공정 및 설비에 예측진단 기술을 개발한다. 설비 건전성, 가공 품질, 에너지 효율 등은 지능형 제조 시스템 구축에 필수적인데 데이터 전처리 기술과 물리적 상태 및 데이터를 함께 고려한 특성인자를 개발하여 다양한 제조 환경에 적용함으로서 실현 가능하다. 마지막으로 데이터와 진단 정보 기반의 지능형 의사결정 시스템을 개발한다. 이를 위해 제조 공정 시스템의 모니터링에 사용되는 센서의 데이터와 고장진단 결과의 실시간 처리를 위하여 클라우드 데이터 운용 및 로컬 네트워크를 이용한 포그/엣지 컴퓨팅 플랫폼을 병행 연구한다. 강확학습 기반의 기계 수리 및 상품 재생산 의사결정 시스템을 개발하여 공정 환경 변화와 기타 외부 요인에 견실한 지능형 의사결정 및 리스크 관리 시스템을 개발한다. 본 연구는 모두 독일의 아헨 공대 및 프라운호퍼 연구소와 협업을 통해 이루어지기 때문에 최근 전 세계의 표준으로 자리 잡고 있는 독일의 표준 스마트 제조시스템과 비교하며 최첨단 스마트 제조 기술을 산업현장에서 적용할 수 있다.

□ 활용 계획 및 기대 효과
본 연구를 통하여 개발된 적정 스마트 센서는 생산 장비에 직접 부착하거나 비접촉방식으로 활용할 수 있기 때문에 제조 현장에서 다양하게 응용될 수 있다. 뿐만 아니라 센서를 통해 수집된 데이터를 분석 및 진단하면서 실제 기업에서 활용되는 공정 및 장비 관리 비용과 리스크를 최소화하거나 하이브리드 모델링을 이용한 CPS 기술을 다양한 공정 및 생산 장비의 의사 결정 시스템으로 활용하는 것도 가능하다. 마지막으로 본 연구를 통해 개발될 독일-한국 디지털 트윈을 활용하면 독일에 있는 유사한 생산 장비와 제조 시스템의 데이터를 활용하여 국내에서 운용되는 의사결정 시스템을 실시간으로 향상시킬 수 있다.

(출처 : 국문 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• Ⅰ. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1. 사업개요 ... 6
• 2. 연구목표 ... 8
• Ⅱ. 연구내용 및 성과 ... 11
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 11
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 40
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 53
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 57
• 5. 목표 미달 시 원인분석 ... 59
• Ⅲ. 연구인력 현황 ... 60
• 1. 인력현황 ... 60
• Ⅳ. 참고문헌 ... 63
• 첨부1. 대표적 연구실적 요약문 ... 65
• 끝페이지 ... 92