산업자원부 국립표준원에서 추진한 표준기반 스마트공장 공정모델 발표자료..

1. 표준기반 스마트공장 공정모델 및
시사점
차석근 (ACS, 공정모델분과 위원장)
2016. 04. 01

2. I. 사업 소개
II. 사업 목표 및 범위
III. 사업 추진 전략
IV.사업 주요 내용
V. 시사점
CONTENTS

3. Ⅰ. 사업 소개
사업의 목표

4. II. 사업 목표 및 범위
사업의 범위(Overview)

5. II. 사업 목표 및 범위
사업의 범위(최상위 모델)

6. II. 사업 목표 및 범위
사업의 범위 (운영지원 시스템 모델)

7. II. 사업 목표 및 범위
생산형태와 중점관리항목

8. III. 사업추진전략
추진 방향과 공정모델

9. III. 사업추진전략
공정모델 국제 표준화 현황
(ISO TC 184 SC 5: Interoperability, integration, and architectures for enterprise systems
and automation applications)

10. IV. 사업 주요내용
공정모델 20대 표준화 주요기술 후보 도출
소비자 맞춤형 가상제조 지
원과 제조공정 간 연동제어
기술
실시간 생산정보 기반
4M1E 데이터 분석 및 제
어기술
제품 설계정보 기반 동적
생산계획 및 스케줄링 기
술
고객 주문형 제조공정 서비
스화 기술
실시간 데이터 연계 공정-
레이아웃-라인 밸런싱 통
합설계 기술
수직통합 및 수평통합을
위한 생산관리 시스템 통
합 연동기술
클라우드 기반 IoS 기술
실시간 데이터 기반 출하
후 예측 기반 품질 및 제
품 관리 기술
설비상태 기반 품질 예측
및 공정설비 운영과 피드
백 제어기술작업자 이상, 유해상황 감
지 및 사전 대응기술
가상/증강현실 기반 공정
데이터 연계형 작업자 지원
기술
가치사슬 연계 물류흐름
추적관리 및 공급망 리스
크 관리기술
실시간 데이터 기반 지능형
창고운영기술
공정 4M1E모델링 및 공
정 시뮬레이션 기술
설비 자산 건정성 통합관
리 및 설비보전 지식화 기
술
생산프로세스 마이닝 기술
제조설비의 공정 프로파
일과 유틸리티 공급시스
템 동기화를 동한 에너지
점감 기술 등…

11. IV. 사업 주요내용
공정모델 20대 표준화 주요기술 평가

12. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 국제 표준화 항목 도출
ISO 55000/ISO 18435
Asset Management
IEC 62832
Digital Factory
ISO/IEC 20547
Big data Reference architecture
ISO 18828
Reference process for
seamless production
planning
IEC 63890
Life Cycle & Value Stream
ISO/IEC 177826
ISO/IEC 17826
Cloud computing reference
architecture
ISO 19439
Framework for enterprise
modeling
IEC 62264/IEC 61512
Enterprise Control
Integration

13. IV. 사업 주요내용
핵심주력 제품/서비스 도출
제조실행시스템
(MES)
공정모델링 및 시
뮬레이션 시스템
자산관리시스템
(EAM)
설비상태 예지보
전 시스템
(EAM)
제조 클라우드
서비스
생산지원 연동
브로커 시스템 동적계획시스템
(APS)
작업자 안전관리
시스템
전사적 자원관리
(ERP)
공급사슬관리시
스템
(SCM)

14. IV. 사업 주요내용
기술연관도 (전체 구성도)

15. IV. 사업 주요내용
공정 모델 연계도

16. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

17. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

18. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

19. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

20. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

21. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

22. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

23. IV. 사업 주요내용
도출 기술과 연계된 표준화 기술 평가지표

24. IV. 사업 주요내용
표준화 기반 R&D 발전 시나리오(전체)

25. IV. 사업 주요내용
표준화 기반 R&D 발전 시나리오(공정모델)

26. V. 시사점
RAMI 4.0 모델과 공정모델의 연계성
ㅊㅍ

27. V. 시사점
R&D 전략
- 생산 지원 시스템들은 제 각각 관련 표준들을 부분적 구현 사례가 많고, 연관된 시스템들 간 표준 기
상호 연동이 안됨
- 생산관리 기능 구조는 IEC 62264 표준에서 기업-제어 시스템 통합으로 규정, 시시각각 변동되는 생산
자원 4M1E를 IEC 61512 생산방식 참조모델을 통하여 요구에 대응할 수 있도록 개발
- 응용 소프트웨어들 간에 상호운용성을 지원하는 ISO 16100 및 ISO 16300 제조 상호운용성 국제표준
을 준용한 개발과 생산공정, 에너지 절감, 작업계획과 일정, 가시화, 프로세스 마이닝 등 연동 대상 기능
에 대한 상호운용성이 지원을 위한 ISO 13584 및 IEC 61360 국제표준 정보 스키마 개발
- 자산관리 및 유지관리용 EAM (Enterprise Asset Management)과 CBM (Condition-based
Maintenance) 시스템에 공정 설비 상태를 추적 관리로 설비 상태 변화에 따른 설비운용을 예측을 지
원하고 시스템 구조는 ISO 55000 및 ISO 18435 기반 개발
- 조달, 재고관리, 판매, 영업, 품질관리, 자산관리, 유지보수 등 중소기업들은 각 기능들을 위한 관리 시
스템을 구축·운영을 서비스의 형태로 구성하여 클라우드 환경 서비스 지향 구조로 개발
- 소비자 맞춤형 가상제조 지원과 제조공정 간 연동 제어 기술은 CPS 기술에 기반하여 가상 제조 기반
제품 설계와 실제 제조 공정 간의 연동을 지원하는 기술임. 국내에서는 다수의 MES 공급 기업들이 있
으므로 CPS 관련 기술을 보유하고 있는 업체들과의 협력과 함께 운용 기술을 개발
- 작업자에 대한 위험 상황을 모델링하고, 부합하는 정보 수집 센서의 설치로 데이터 수집 및 상황 분석
을 통해 실시간 위험 대응 기술 개발

28. 시사점
R&D 표준화 연계전략
- 기술개발과 표준화는 항상 연계되어 개발하고, 기술개발은 표준화를 통해 상호운용성 확보뿐만 아니라
이해당사자들을 확대시켜 시장 확대
- IEC 62264 및 IEC 61512 요구사항을 바탕으로 4M1E 데이터 분석 모델을 국내 및 국제표준으로 추진
생산 지원 시스템들 간에 교환해야 할 정보에 대한 공통된 정보모델을 바탕으로 ISO 13584, IEC 61360
등에 대한 표준 확장, 개정 또는 부속서 개발 표준화 대응이 가능
- ISO 16300 제조 상호운용성 국제표준은 현재 개발 중에 있으므로 기술 개발 내용을 국제표준화에 반영
- 생산 프로세스 마이닝 요구에 맞춘 데이터 모델 표준을 개발하여 정보를 로그 데이터로 축적하고, 대량
의 로그 데이터를 빅데이터 참조모델을 바탕으로 개발하며, 데이터 분석 과정에 생산 프로세스를 구분
하고 프로세스로 구조화 하도록 표준 개발
- 설비 상태 정보를 분석하여 자산 건전성을 파악하는 기술에 대한 표준 개발을 진행하고, 상태 변화에 따
라 설비 보전 관리 정책을 수립하는 지식화 기술을 표준화 추진
- 제조 현장에서의 다양한 상태와 조건에 따라 작업자 위험을 판단할 수 있는 모델을 만들고, 데이터 수집
과 분석을 위한 정보모델을 만들고, 작업자 위험에 대한 관리 수준, 절차, 범위, 대응 당사자 등에 대한
관리 정책을 개발하여 표준화 추진

29. V. 시사점
4M1E Integration 예
정보원 내용
기계
동작횟수
가동시간
고장원인
설비
전압, 전류
유량, 압력
전력량
제품
위치, 특성
성능, 치수
제품명
작업자
Lot번호
시작/종료시각
뷸량코드
비가동 사유
에너지
사용량
시간
생산자원 4M1E
유선 센서 네트워크
제어기기
RFID
PLC
기계
무선 M2M Device
DABOM
Gateway
ERP/SCM/PLM
제조 애플리케이션
프로토콜
프로세서
I/O
센서 I/O
무선 센서 네트워크
RFID/USN 터치스크린 모바일
MES Server
유선 M2M디바이스
유선 M2M디바이스
센서
시켄서
Access
Point
바코드
리더
KISOK
ISO 22400
ISO 20140
ISO/IEC JTC
1 SN
자동수집
방식
반 자동
수집방식
수동수집
방식
IEC 62264
IEC 61512
국제표준(ISO/IEC) 준수 실시간 4M1E 통합화 구현
- 제어기기 – 국제 표준 통신 프로토콜 (예: OPC: OLE for Process Control), OSA: Open System Alliance)
- 시켄서 – 프로세서 입출력 (디지털 전원 5V DC , 24V DC, 220V AC 등)
- 센서 – 센서 출력 (4-20mA 전류, 전압, 트랜스튜서 입출력 등)
- 무선 네트워크 – 무선랜, 지그비, IP-USN: Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network, ISA100 등)
- 수동입력 – 터치스크린, 스마트 모바일 장치 (예: 산업용 전용 터미널, 스마트 폰, 바코드 리더, RFID 등

30. V. 시사점
뿌리산업 제조 혁신을 위한 표준기반 모바일 플랫폼 운용 방안- 예

31. V. 시사점
공정모델 참여 전문위원
소 속 성 명 직 위 E-mail 비 고
산업계 ㈜에이시에스 차석근 부사장 sk_cha@acs.co.kr 위원장
연구소 한국전자통신연구원 김용운 실장 qkim@etri.re.kr 위원
학계 포항공대 조현보 교수 hcho@postech.ac.kr 위원
학계 울산과기대 손흥선 교수 hson@unist.ac.kr 위원
연구소 한국기계연구원 김동훈 수석 kdh680@kimm.re.kr 위원
산업계 엑센솔루션 오세곡 대표 ohsegok@xnsolution.co.kr 위원
산업계 콘웰 김기태 대표 kitae@conwell.co.kr 위원