KR100599852B1 - Ｍｄｄ기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템 개발방법및 개발된 소프트웨어의 유지보수방법 - Google Patents

Ｍｄｄ기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템 개발방법및 개발된 소프트웨어의 유지보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템 개발방법 및 개발된 소프트웨어의 유지보수방법에 관한 것으로, 그 목적은 제조업 공정자동화를 위한 소프트웨어 개발시 각 공정을 제어하는 타스크, 채널, 타스크 간의 통신에 사용되는 이벤트, 컴포넌트를 일일이 코딩하여 개발하지 않고, GUI(Graphic User Interface)를 이용한 MDD(Model driven development)기반의 개발툴로 타스크, 채널, 이벤트, 컴포넌트를 등록 및 설정에 의해 구성하여 사용토록 하고, 또한 업무로직 간에 연관성이 없도록 독립적 컴포넌트로 구성하는 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템의 개발방법과, 변경공정시 공정관리 제어소프트웨어의 중단 없이 업무 로직을 실행시간(Run-time) 중에 동적 업데이트하여 교체할 수 있는 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템의 유지보수방법을 제공함으로써 달성된다.
타스크, 프레임워크, 컴포넌트, 공정제어, PLC, GUI

Description

ＭＤＤ기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템 개발방법 및 개발된 소프트웨어의 유지보수방법{Method for developing factory automation control software system under MDD(Model driven development) and method for maintaining and repairing the software}
도 1은 도 1은 종래 제조업의 공정관리 시스템의 구성도이고,
도 2는 종래 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도이고,
도 3은 종래 변경 공정 발생시 유지보수를 위한 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도이고,
도 4는 본 발명의 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도이고,
도 5는 본 발명의 변경 공정 발생시 유지보수를 위한 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도이고,
도 6은 본 발명 소프트웨어의 개발에서 운영 관리까지의 처리 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이고,
도 7은 본 발명 타스크의 설정 구성을 보인 예시도,
도 8은 본 발명 타스크 운영 및 관리서비스를 보인 예시도
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예를 보이기 위한 철강 제조업의 냉연코일의 프레스공정도,
도 10은 도 9의 공정관리분석을 위한 이동이벤트 흐름도,
도 11은 도 9의 공정관리분석을 위한 작업명령이벤트 흐름도,
도 12는 도 9의 공정관리분석을 위한 작업결과수집이벤트 흐름도,
도 13은 도 10 내지 도 12의 공정관리분석에 의한 타스크 설정구성을 보인 예시도,
도 14는 본 발명이 유지보수시 적용되는 실시예를 보이기 위한 철강 제조업의 냉연코일의 프레스공정 개선도,
도 15는 도 14의 변경된 공정관리분석에 의한 타스크 설정구성을 보인 예시도이다.
본 발명은 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템 개발방법 및 개발된 소프트웨어의 유지보수방법에 관한 것으로, 자세하게는 자동화 장비(PLC, DCS) 제어를 소프트웨어를 이용하여 제품 생산에 필요한 제조업의 일련의 공정을 제어하고, 공정제어의 역할에 따라 물류관리, 하드웨어 제어명령관리, 작업결과데이터관리, 하드웨어 통신관리 등으로 구분하여 역할 별로 응용 소프트웨어(Application)를 개발하여 제조과정을 수행하는 시스템에 적용하고, 이러한 시스템에서 역할에 따른 제어프로그램(Application, 이하 '타스크(Task)'라 칭함)의 개발시 컴포넌트 기반의 프레임워크(Framework) 프로그램을 적용하여 효율적으로 개발할 수 있으며, 컴포넌트 수정시 공정의 중단없이 실행시간 중에 업데이트하는 방법을 가진 소프트웨어 개발방법 및 유지보수방법에 관한 것이다.
종래 여러 개의 공정을 거쳐 제품을 생산하는 공장의 각 공정 제어는 해당 공정의 업무 분석을 한 후 그에 맞는 개별 프로그램을 처음부터 코딩하여 타스크를 완성 후 이를 서버에 장치하여 제어하는 것이 일반적이다.
즉, 도 1은 이와 같은 종래 제조업의 공정관리 시스템의 구성도인데, 이를 참조하여 설명하면, 일반적으로 제조업의 공정관리 시스템 구성은 공정관리를 위해 제어장치를 소프트웨어가 제어 작업지시 서버로부터 지시받은 작업지시에 따라 반제품의 물류 흐름을 제어하고 제어장치에 작업명령(예를 들자면, 프레스 압력, 가열로 온도 및 시간, 등 작업 명령)을 전달하여 일련의 공정을 제어한다.
공정 제어의 역할은 물류관리, 작업명령, 작업결과 수집 등에 따라 소프트웨어 프로그램이 서로서로 통신하면서 공정을 제어하게 된다.
상기와 같은 제어를 위한 타스크를 생성하는 과정을 도 2,3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 종래 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도인데, 이를 참조하여 소프트웨어 개발 단계를 설명하면, 공정관리 분석 단계(S200), 시스템 요구 사항 분석단계(S210), 시스템 설계 단계(S220), 업무로직구현단계(S230), 시스템 통합 단계(S240), 통합 테스트 단계(S250), 운영테스트단계(S260) 및 배포단계(S270)로 이루어짐을 알 수 있다.
보다 구체적으로 상기 공정관리 분석 단계(S200)는
- 제품을 생산하기 위한 공정에 적용되어 있는 제어 장치분석과,
- 작업지시 데이터 분석과,
- 조업방식에 따른 타 공정과의 연계분석 단계로 이루어지고,
상기 시스템 요구사항 분석단계(S210)는
- 데이터 처리방식 분석(저장소: 파일, 공유, 메모리 사용방식: 인덱스, 큐)(=> 타스크용 API(Application Programming Interface))
- 타스크 간의 통신 방식 분석(Mailslot, NamedPipe, TCP/IP 등)(=> 타스크용 API)
- 타스크간 통신되는 이벤트 분석(=>업무처리로직),
- 타스크 역할 분석 및 구성: 물류관리 타스크, 작업명령 타스크, 제어장치 통신 타스크, 작업지시서버 통신 타스크 등,
- 타스크 관리 분석: 타스크 중단 시 재실행 및 타스크 로그 처리 등 타스크 관리 내용 분석 단계로 이루어지고,
상기 시스템 설계/구현단계(S220)는
- 타스크용 API 설계,
- 역할별 타스크에 할당된 이벤트(업무로직)설계,
- 업무처리로직과 타스크용 API의 관계 설계(=>소프트웨어 아키텍처),
- 타스크 관리 설계 단계로 이루어지고,
상기 업무로직 구현 단계는
- 역할별 타스크에 할당된 이벤트(업무로직)구현,
- 업무처리로직과 타스크용 API의 관계 구현(=>소프트웨어 아키텍처) 단계로 이루어지고,
상기 시스템 통합 단계(S230)는
- 타스크용 API 구현
- 타스크용 관리 구현
- 타스크 구현단계로 이루어지고,
상기 통합 테스트 단계(S240)는
- 이벤트 발생기를 작성,
- 이벤트 발생에 따른 타스크의 업무로직 검증,
- 이벤트 흐름의 검증 단계로 이루어지고,
상기 운영 테스트 단계(S250)는
- 제조 공정의 제어 시스템에 적용하여 제어장치의 이벤트를 이용하여 전체적인 업무로직 검증,
- 조업방식에 따른 처리 방식 및 타 공정과의 연계성 검증 단계로 이루어지고,
상기 배포단계(S260)는
- 설치 버전 작성 및 설치,
- 디버깅 환경을 위해 소스와 디버그 정보 설치 단계로 이루어진다.
또한 도 3은 종래 변경 공정 발생시 유지보수를 위한 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도를 도시하고 있는데, 이를 참조하여 변경 분석에 의한 소프트웨어 개발 단계를 설명하면,
상기 공정관리 변경분석단계(S200')는
- 공정관리 변경 내용 분석,
- 운영환경 버그 및 에러처리 분석 단계로 이루어지고,
상기 변경내용 설계/구현단계(S210')는
- 요청된 변경 내용 및 버그 에러에 대한 변경 부분 설계/구현 단계로 이루어지고,
상기 연계성 검사 단계(S220')는
- 변경요소가 미치는 다른 업무로직의 연계성분석 단계로 이루어지고,
상기 통합 테스트 단계(S230')는
- 이벤트 발생기를 작성,
- 이벤트 발생에 따른 타스크의 업무로직 검증,
- 이벤트 흐름의 검증 단계로 이루어지고,
상기 공정중단 단계(S240')는
- 운영환경에 적용하여 테스트하기 위해 공정 중단 후 타스크 업그레이드 단계로 이루어지고,
상기 운영 테스트 단계(S250')는,
- 제조 공정의 제어 시스템에 적용하여 제어장치의 이벤트를 이용하여 전체적인 업무로직 검증,
- 변경된 로직에 따른 다른 업무로직의 연계성 검증 단계로 이루어지고,
상기 배포 단계(S260')는
- 설치 버전 작성 및 설치,
- 디버깅 환경을 위해 소스와 디버그 정보 설치 단계로 이루어진다.
하지만 상기와 같은 종래 개발방법의 문제점은 다음과 같다.
1) 개발절차에서의 문제점
1-1) 타스크 개발문제
:타스크는 사용자 기능 GUI의 기능이 필요치 않지만 업무로직의 실행을 위해 개발하여야 한다는 문제점과;
1-2) 타스크용 API재활용성 문제
: 타스크를 개선할 때 기존의 업무처리로직과 연관성이 높아 기존의 타스크용 API를 정적 라이브러리 또는 소스를 복사하여 새로운 환경에 적합하도록 병합작업을 수행함으로 인해 타스크용 API의 개선 사항이 발생되거나, 버그 및 에러에 대한 수정작업을 수행할 때마다 업무로직의 검증작업과 컴파일 링크 작업, 배포 작업을 전체적으로 수행해야 한다는 문제점과;
1-3) 업무로직과 업무로직간의 연계성 문제
: 업무로직은 이벤트의 흐름에 의해 전체적인 공정관리 업무가 수행되는데, 업무로직 내부에서 후에 필요한 업무로직을 수행하기 위해 이벤트를 발생시키는 기능을 개발해야함으로 인해 요구사항의 변경에 따라 이벤트의 흐름의 변경이 필요한 경우 업무로직을 다시 개발하여 배포하여야 한다는 문제점이 있다.
2) 유지보수시의 문제점
2-1) 이벤트 흐름의 변경 문제
: 업무로직 내부에 후에 작업이 필요한 업무로직을 수행하기 위해 이벤트를 발생시키는 부분이 소스 내부에 포함되어 있어 이벤트 흐름의 변경을 반영하기 위해 업무로직을 변경하고 다시 배포해야 한다는 문제점과;
2-2) 업무로직의 변경 문제
: 조업방식의 변경 미 작업지시의 변경으로 업무로직의 업그레이드해야 할 경우 공정을 중단해야함으로, 그 시간에 따른 제품 생산의 기회비용을 허비하게 된다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제조업 공정자동화를 위한 소프트웨어 개발시 각 공정을 제어하는 타스크, 타스크용 API, 타스크 간의 통신에 사용되는 이벤트를 일일이 개발(코딩)하여 개발하지 않고, MDD(Model driven development) 기반하의 GUI(Graphic User Interface)로 등록 및 설정에 의해 구성하여 사용토록 하고, 또한 업무로직 간에 연관성이 없도록 독립적 컴포넌트로 구성하는 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템의 개발방법을 제공하는 데 있다,
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 방법에 의해 개발된 소프트웨어의 유지 보수시 변경된 이벤트의 흐름을 MDD 기반하의 GUI로 개발자가 아닌 조업자가 설정 변경토록 하여, 제조업의 공정변경에 따른 업무로직 수정시 공정관리 제어소프트웨어의 중단 없이 업무 로직을 실행시간(Run-time) 중에 업데이트 하여 교체할 수 있는 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템의 유지보수방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도를 도시하고 있는데, 본 발명의 개발절차는 공정관리분석단계(S100)와; 시스템요구분석단계(S110)와; 시스템설계단계(S120)와; 업무로직구현단계(S130)와; 통합테스트단계(S140)와; 운영테스트단계(S150)와; 배포단계(S160)로 구성되는데, 도시된 바와 같이 본 발명의 구체적인 방법은 제조공정 전체 시스템의 자동화작업을 위한 공정관리분석단계와, 자동화작업을 위한 소프트웨어시스템 요구사항을 분석 후, 제조공정의 자동화설비(PLC, DCS, 계측장비, 기타 등등의 산업현장에서 사용되는 자동화 설비)를 포함한 자동화 작업을 제어하는 프로그램을 개발하는 방법에 있어서,
컴퓨터에 설치되어 실행되는 GUI를 이용한 MDD기반의 개발툴을 실행하여 제조공정을 제어하는 적어도 하나 이상의 타스크와, 타스크 간에 연결된 통신채널을 통해 주고받는 적어도 하나 이상의 이벤트와, 이벤트에 따른 공정처리업무를 수행하는 적어도 하나 이상의 독립적인 컴포넌트를 등록하는 단계와, 상기 독립적인 컴포넌트를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 타스크를 불러와 등록하는 단계와, 상기 타스크를 불러와 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 타스크 사이를 채널로 연결하여 실행경로를 등록하는 단계와, 상기 실행경로를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 채널에 이벤트를 등록하는 단계와, 상기 이벤트를 등록하는 단계 후 상기 이벤트에 적어도 하나 이상의 컴포넌트를 불러와 등록하는 단계를 거쳐 디자인하는 등록시스템 설계/ 구현단계(S120)와;
상기 시스템 설계/ 구현단계에서 디자인된 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하여 가상의 자동화작업을 논리적으로 시뮬레이션하여 테스트하는 통합테스트 단계(S130)와;
이후 상기 통합테스트 단계를 거쳐 디자인된 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하고, 실제 제조공정상에 가상의 재료를 투입하여 가동하여 실제 자동화 설비 및 자동화작업을 제어하는 타스크를 실행하여 물리적으로 시뮬레이션하는 운영테스트 단계(S140)와;
이후 각 공정별 조업자의 컴퓨터에 상기 운영테스트 단계를 거친 배포파일이 설치되어 프로세스컴퓨터(운영서버)의 관리하에 서비스되도록 하는 배포단계(S150)로 이루어진다.
상기에서 타스크는 설정파일을 이용하여 각각의 타스크가 수행해야 할 업무로직 컴포넌트를 동적으로 실행시키도록 구현하였다.
상기 타스크용 API의 재활용성을 설명하면 다음과 같다.
(데이터 처리)
- 데이터 저장소에 따른 처리는 파일, 공유메모리 등 데이터 저장소에 따른 구현을 독립적인 컴포넌트로 구성하고 별칭으로 업무로직에서 접근할 수 있도록 구현하여 개발 조직에서 개발할 필요 없이 설정으로 구성하였다.
- 또한 데이터 사용에 따른 처리를 보면 인덱스, 큐, 등의 데이터 알고리즘을 데이터 구조를 등록하여 사용할 수 있도록 독립적인 컴포넌트로 구성하여 업무로직에서 데이터 추가, 수정, 삭제, 검색 기능을 수행할 수 있도록 구현하여 개발조직에서 개발할 필요 없이 설정으로 구성하였다.
(타스크간 통신)
- 타스크간 통신되는 이벤트를 중앙에서 관리하며 각각의 타스크는 제공된 타스크를 사용함으로 개발조직에서 개발할 필요가 없도록 하였다.
- 타스크를 설정할 때 타스크를 등록하고 그에 따른 업무로직 컴포넌트를 배정하여 구성할 수 있도록 하였다.
(업무로직과 업무로직간의 연계성)
- 각각의 업무로직은 독립적인 컴포넌트로 구성되어 있어 업무로직의 내용이 다른 업무로직과 무관하게 수행될 수 있도록 구성하였다
또한, 설정에 의한 업무로직의 흐름 즉, 이벤트 흐름을 설정으로 등록하여 업무로직의 수행 흐름이 제어되도록 함으로써 업무로직과 업무로직과의 연관성이 없어 임의의 업무로직 변경에 따른 다른 업무로직의 연관성 검증작업이 불필요하도록 하였다.
도 5는 본 발명의 변경 공정 발생시 유지보수를 위한 공정 제어용 소프트웨어 프로그램의 개발 절차도인데, 본 발명의 유지보수 방법은 공정관리변경분석단계(S100')와; 변경내용설계/구현 단계(S110')와; 통합테스트단계(S120')와; 운영테스트 단계(S130')와; 배포단계(S140')로 구성되는데, 도시된 바와 같이 본 발명은 제조공정의 자동화 설비를 제어하는 프로그램을 유지보수하는 방법에 있어서, 기 개발된 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템에 변경공정 발생시, 공정관리변경분석단계 후, 컴퓨터에 설치되어 실행되는 GUI를 이용한 MDD기반의 개발툴을 실행하여 변경 제조공정을 제어하는 적어도 하나 이상의 타스크와, 변경 타스크 간에 연결된 통신채널을 통해 주고받는 적어도 하나 이상의 변경 이벤트와, 변경 이벤트에 따른 공정처리업무를 수행하는 적어도 하나 이상의 독립적인 변경 컴포넌트를 등록하는 단계와, 상기 독립적인 변경 컴포넌트를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 변경 타스크를 불러와 등록하는 단계와, 상기 변경 타스크를 불러와 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 변경 타스크 사이를 변경 채널로 연결하여 실행경로를 등록하는 단계와, 상기 실행경로를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 변경 채널에 변경 이벤트를 등록하는 단계와, 상기 변경 이벤트를 등록하는 단계 후 상기 변경 이벤트에 적어도 하나 이상의 변경 컴포넌트를 불러와 등록하는 단계를 거쳐 디자인하는 변경 내용 설계/ 구현단계(S110')와;
상기 변경내용 설계/ 구현단계에서 디자인된 변경 배포파일을 프로세스컴퓨 터(운영서버)에 복사하여 가상의 자동화작업을 논리적으로 시뮬레이션하여 테스트하는 통합테스트 단계(S120')와;
이후 상기 통합테스트 단계를 거쳐 디자인된 변경 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하고, 실제 제조공정상에 가상의 재료를 투입하여 가동하여 실제 자동화 설비 및 자동화작업을 제어하는 타스크를 실행하여 물리적으로 시뮬레이션하는 운영테스트 단계(S130')와;
이후 각 공정별 조업자의 컴퓨터에 상기 운영테스트 단계를 거친 변경배포파일을 컴포넌트 동적 업데이트 단계를 거쳐 실행시간으로 변경 배포파일을 설치하여 프로세스컴퓨터(운영서버)의 관리하에 서비스되도록 하는 배포단계(S140')로 이루어진다.
상기 소프트웨어 유지보수 방법에서 이벤트 흐름의 변경은 GUI환경의 그래픽 디자인 툴을 이용하여 배정된 타스크와 타스크간의 이벤트 흐름을 디자인하여 배포하고, 타스크 관리 프로그램에 의해 타스크 및 이벤트, 그에 따른 업무로직 컴포넌트 설정을 타스크에 인식할 수 있도록 환경을 제공하여 자동으로 타스크를 실행시킴으로써 이벤트 흐름에 따른 업무로직을 다시 개발하거나, 교체할 필요가 없게 구성된다.
따라서, 상기 소프트웨어의 변경은 소프트웨어 개발자가 아닌 조업자에 의해서 이벤트 흐름의 변경을 공정관리 시스템에 반영할 수 있어 개발비용을 절감할 수 있게 된다.
상기 소프트웨어에서 업무로직의 변경은 작업지시 변경, 조업 처리 내용 변경에 따라 업무로직을 수정하고 다시 배포할 때, 컴포넌트 동적 업데이트 기능을 이용하여 공정관리 제어소프트웨어의 중단 없이 업무로직을 교체하게 된다.
따라서 소프트웨어 교체 시간에 제품을 생산할 수 있어 제품 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
보다 구체적으로 상기 동적 업데이트는 변경 업무로직 컴포넌트를 해당 타스크에게 업데이트 명령을 전달하여 타스크가 업무로직이 수행되고 있지 않은 시점에서 업무로직 컴포넌트를 수신된 새로운 컴포넌트로 교체하여, 이후 수행되는 업무로직이 새로운 로직으로 반영하는 단계이다.
이하 보다 구체적인 본 발명의 소프트웨어시스템 개발방법 및 개발된 소프트웨어의 유지보수방법을 설명한다.
도 6은 본 발명 소프트웨어의 개발에서 운영 관리까지의 처리 구성을 개략적으로 나타낸 예시도, 도 7은 본 발명 타스크의 설정 구성을 보인 예시도, 도 8은 본 발명 타스크 운영 및 관리서비스를 보인 예시도를 도시하고 있는데,
본 발명의 공정관리분석단계, 시스템요구분석단계, 시스템설계/구현단계, 통합테스트단계, 운영테스트단계, 배포단계로 구성된 개발단계와; 공정관리변경분석 단계, 변경내용설계/구현 단계, 통합테스트단계, 운영테스트 단계, 배포단계로 구성된 유지보수 방법을 실제 소프트웨어를 프로그래밍하는 본 발명 MDD기반의 소프트웨어 툴을 중심으로 통합적으로 설명하기 위해 개발환경부분과, 설정구성부분과, 운영 및 관리서비스부분으로 나누어 설명한다.
상기 개발환경부분은 업무로직 컴포넌트 마법사, 데이터 처리, 로그 처리부분으로 구성되는데,
업무로직 컴포넌트 마법사 부분은 Visual Studio의 Add-In으로 개발되어 업무로직을 개발하기 위한 개발 소스 템플릿을 제공, 제공된 타스크에서 업무로직을 개발조직에서 개발한 업무로직을 동적으로 실행시킬 수 있는 연결 알고리즘을 구현한다.
데이터 처리부분은 업무로직 구현시 데이터 관련 기능을 수행할 수 있도록 제공된 공용 데이터 컴포넌트를 사용할 수 있는 기능을 제공한다.
로그 처리부분은 업무로직 구현시 로그처리 기능을 수행할 수 있도록 제공된 공용 로그 컴포넌트를 사용할 수 있는 기능을 제공한다.
상기 설정구성부는 타스크 설정, 타스크간 이벤트 정의, 업무로직 등록, 배포부분으로 이루어지는데,
타스크 설정부분은 공정제어에 필요한 타스크의 역할에 따라 타스크를 등록하는 단계로 개발조직에서 개발된 타스크를 등록할 수도 있으며, 프레임워크 (Framework)에서 제공된 타스크 템플릿으로 타스크를 등록할 수도 있는 부분이다.
타스크간 이벤트 정의부분은 설정된 타스크 간에 이벤트를 통신하기 위한 통신을 채널을 설정하고 통신 채널을 통해 주고받을 이벤트를 등록하는 단계이다. 따라서, 업무로직과 독립적으로 이벤트의 흐름을 설계할 수 있는 단계이다.
업무로직 등록부분은 정의된 이벤트에 업무로직을 수행하기 위해 개발환경을 이용하여 구현된 컴포넌트를 이벤트에 할당하는 단계이다.
배포부분은 타스크, 통신채널, 이벤트, 업무로직 컴포넌트들을 운영환경에서 인식할 있도록 배포파일을 생성하는 단계이다.
상기 타스크 운영 및 관리 서비스부는 타스크 배포, 타스크 실행, 타스크 관리, 이벤트 중앙관리, 업무로직 컴포넌트 동적 업데이트부분으로 이루어지는데,
타스크 배포부분은 타스크 설정 구성을 통해 생성된 배포파일을 이용하여 타스크 별로 실행 영역을 생성하고, 생성된 영역에 타스크에서 동적으로 실행해야 할 업무로직 컴포넌트와 해당하는 이벤트 리스트 설정 파일을 타스크가 인식할 수 있도록 생성한 후, 실행영역에서 타스크를 실행하는 단계이다.
타스크 실행부분은 타스크는 할당된 실행영역의 설정 파일을 기준으로 업무로직 컴포넌트를 타스크 내부로 포함시키며, 타스크 운영관리 서비스와 통신을 통해 이벤트를 교환하고, 또한, 수신된 이벤트는 실행영역 내의 설정을 기준으로 해당 업무로직 컴포넌트를 찾아 실행시키며, 업무로직 내에서 요청된 이벤트 송신을 타스크 운영관리 서비스에 전달할 수도 있는 단계이다.
타스크 관리부분은 실행되고 있는 타스크를 감시하고, 예기치 못한 이유로 중단된 타스크를 다시 실행시키며, 타스크에서 발생된 로그를 관리하며 공정 관리자가 타스크의 운영상태를 확인할 수 있도록 하는 단계이다.
이벤트 중앙관리 부분은 각각의 타스크는 타스크 운영관리 서비스에 의해 이벤트가 전달되며, 하나의 이벤트 완료 후 설정에 의해 정의된 후행 이벤트를 수행해야할 제어 프로그램에게 전달하는 단계이다.
업무로직 컴포넌트 동적 업데이트 부분은 공정 관리자가 업데이트 할 업무로직 컴포넌트를 선택하고 새로운 수정된 업무로직 컴포넌트로 업데이트 하는 단계이다. 타스크 운영관리 서비스는 공정 관리자의 요청에 따라 새로운 업무로직 컴포넌트를 적합한 타스크에게 업데이트 명령을 전달하여 타스크는 업무로직이 수행되고 있지 않은 시점에서 업무로직 컴포넌트를 수신된 새로운 컴포넌트로 교체하여 후에 수행되는 업무로직이 새로운 로직으로 반영되도록 하는 단계이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.
(실시예 1)
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예를 보이기 위한 철강 제조업의 냉연코일의 프레스공정도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 냉연코일의 프레스공정도는 냉연코일을 롤러를 통해 작업지시에 따라 코일의 두께를 조정하여 코일을 롤러에 감는 공정으로 각 공정 장치 단독 또는 서로 간의 관계를 제어하는 PLC로는 물류처리 PLC, 롤러프레스 PLC, 출측롤러 PLC가 있다.
보다 구체적으로 상기 실시예에 따른 개발절차를 설명한다.
개발절차는 전술한 바와 같이 공정관리분석단계와; 시스템요구분석단계와; 시스템설계단계와; 업무로직구현단계와; 통합테스트단계와; 운영테스트단계와; 배포단계로 구성된다.
(1) 공정관리 분석단계
상기 실시예의 각 장치를 수행하는 PLC로는 물류처리 PLC, 롤러프레스 PLC, 출측롤러 PLC가 있는데, 이 각 PLC의 역할은 다음과 같다.
상기 물류처리 PLC는 코일의 흐름을 제어(코일전진이동, 코일이동정지 등)하는 역할을 한다.
상기 롤러프레스 PLC는 작업명령에 따라 반제품의 코일을 압연하고 그 작업결과가 끝나면 그 작업결과를 전송하는 역할을 한다.
상기 출측롤러 PLC는 작업명령에 따라 코일을 롤러에 감거나, 코일을 절단하여 새로운 롤러로 교체하여 코일을 감으며 작업결과가 끝나면 그 작업결과를 전송하는 역할을 하는 것으로 분석된다.
또한 상기 각 PLC를 수행하는 타스크 간의 관계가 도 10 내지 도 12에 도시되어 있는데, 구체적으로 도 10은 도 9의 공정관리분석을 위한 이동이벤트 흐름도, 도 11은 도 9의 공정관리분석을 위한 작업명령이벤트 흐름도, 도 12는 도 9의 공정관리분석을 위한 작업결과수집이벤트 흐름도이다.
도시된 바와 같이 이동이벤트는 물류처리 PLC에서 물류관리PLC통신타스크로 이동완료되면 이후 물류관리타스크로 이동완료하고 이후 작업설정타스크로 이동요청하고, 이후 물류관리 PLC로 이동한 후 다시 물류관리PLC로 이동하는 과정으로 이루어진다.
작업명령이벤트는 물류관리PLC에서 물류관리PLC통신타스크로 이동완료되면, 이후 물류관리타스크로 이동완료하고, 이후 작업설정타스크로 작업요청을 하고, 이후 롤러프레스PLC통신타스크로로 작업명령을 내리고, 이후 롤러프레스PLC로 작업명령을 내리는 과정으로 이루어진다.
작업결과수집이벤트는 물류관리PLC에서 물류관리PLC통신타스크로 이동완료하면, 이후 물류관리타스크로 이동완료하고, 이후 작업결과타스크로 작업결과처리요청을 하고, 이후 롤러프레스PLC통신타스크로 작업결과요청을 하고, 롤러프레스PLC로 작업결과요청을 하고, 이후 롤러프레스PLC에서 다시 롤러프레스PLC통신타스크로 작업결과를 통보하고, 이후 작업결과타스크로 작업결과를 통보하는 과정으로 이루어진다.
(2) 시스템 요구사항 분석단계
시스템 요구분석 단계는 코일 전진이동 정지등의 명령 값 분석과, 작업지시에 따른 프레스 압력 계산 로직 분석과, 작업결과 데이터 구조 분석단계로 이루어진다.
(3) 시스템설계/ 구현단계
- 시스템설계단계는 타스크 설계와 이벤트 등의 설계로 이루어진다.
상기 타스크 설계는 물류처리 PLC통신 타스크, 롤러프레스PLC통신 타스크, 출측롤러 PLC 통신 타스크, 물류관리 타스트, 작업명령 타스크, 작업결과 수집 타스크로 이루어진다.
이벤트 설계는 이동, 정지, 프레스명령, 프레스결과 수집 이벤트로 이루어진다.
- 업무로직 컴포넌트 구현단계는 이동.dll, 정지.dll, 프레스명령.dll, 프레스결과수집.dll과 같은 컴포넌트를 구현하는 단계인데,
상기 이동.dll은 영역별로 소재이동 명령을 물류처리PLC통신 타스크에게 송신하는 것에 관한 컴포넌트이고,
정지.dll은 영역별로 소재정지 명령을 물류처리PLC통신 타스크에게 송신하는 것에 관한 컴포넌트이고,
프레스명령.dl은 프레스영역에 진입될 때 물류관리 타스크는 작업명령타스크에게 작업명령 요청을 하며, 작업명령 타스크는 작업지시를 분석하여 프레스 압력을 계산하고, 롤러프레스PLC인식할 수 있는 데이터를 생성하여 송신하는 것에 관한 컴포넌트이고,
프레스 결과 수집.dll은 물류관리 타스크는 프레스영역에서 소재가 추출될 때 작업결과수집 타스크에게 작업결과 수집 요청을 하며, 작업결과 수집 타스크는 롤러프레스 PLC통신 타스크를 통해 데이터를 분석하여 결과데이터를 작성하는 것에 관한 컴포넌트이다.
도 13은 도 10 내지 12의 공정관리분석에 의한 타스크 설정구성을 보인 예시도인데, 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 타스크를 불러와 등록하는 단계와, 이후 적어도 하나 이상의 타스크 사이를 채널로 연결하여 실행경로를 등록하는 단계와, 이후 적어도 하나 이상의 채널에 이벤트를 등록하는 단계와, 이후 상기 이벤트에 적어도 하나 이상의 컴포넌트를 불러와 등록하여 디자인하도록 구성된다.
(4) 통합 테스트단계
시스템설계/ 구현단계에서 개발된 배포파일을 실제 공정에서 서비스하기 전에 테스트하고자 하는 이벤트를 선택하여 발생시키고 해당 이벤트 처리로직의 결과를 로그를 통해 확인한다
(5) 운영 테스트
통합 테스트단계를 거친 배포파일을 운영서버에 복사하여 서비스를 시작한다. 이때 테스트 데이터 및 가상 소재를 적용하여 운영 테스트를 실시한다.
(6) 배포단계
데이터 파일을 초기화하고, 로그파일을 초기화하며, 데이터관리 정책 초기화 한후 살기 단계를 거친 소프트웨어를 서비스한다.
(실시예 2)
도 14는 본 발명이 유지보수시 적용되는 실시예를 보이기 위한 철강 제조업의 냉연코일의 프레스공정 개선도인데, 도시된 바와 같이 기존의 철강 제조업의 냉연코일의 프레스공정에서 압연공정을 위한 PLC와 출측에서 코일을 감는 공정을 관리하는 PLC의 기능을 개선하여 하나의 PLC로 통합운영하도록 제어 장치를 개편하였음을 도시하고 있다. 이와 같은 변경을 포함한 새로운 업무로직 및 버그를 분석하고, 업무로직에 반영하는 것으로 변경 및 버그를 수정할 업무로직을 개발 후 동적 업데이트 기능을 이용하여 반영한다.
보다 구체적으로 상기 실시예에 따른 개발절차를 설명한다.
개발절차는 전술한 바와 같이 공정관리변경분석단계와; 변경내용설계/구현 단계와; 통합테스트단계와; 운영테스트 단계와; 배포단계로 이루어진다.
(1) 공정관리 변경분석단계
타스크 설계 변경은 기본 타스크 구성에서 출측롤러PLC통신타스크와 롤러 프레스PLC통신 타스크를 롤러PLC통신타스크 하나로 통합한다.
이벤트 흐름 변경은 출측롤러 PLC통신타스크, 롤로프레스 PLC통신타스크에게 전달되던 이벤트를 롤러PLC통신 타스크로 전달한다.
업무로직 변경은 프레스 압력을 제어하기 위한 데이터변경이다.
(2) 변경내용 설계/구현단계
작업명령 타스크에서 생성되는 프레스 압력 명령설정 데이터를 수정하여 업무로직 컴포넌트를 개발한다.
도 15는 도 14의 변경된 공정관리분석에 의한 타스크 설정구성을 보인 예시도인데, 도시된 바와 같이 기존의 내용에서 타스크를 하나로 통합하고 이벤트와 컴포넌트 할당을 변경한다. 이후 작업명령 처리 컴포넌트를 새로운 컴포넌트로 변경한다.
(3) 통합테스트단계
변경내용설계/ 구현단계에서 개발된 변경 배포파일을 실제 공정에서 서비스하기 전에 테스트하고자 하는 이벤트를 선택하여 발생시키고 해당 이벤트 처리로직의 결과를 로그를 통해 확인한다
(4) 운영 테스트단계
배포파일을 운영서버에 복사하고 서비스를 시작한다. 이후 테스트 데이터 및 가상 소재를 적용하여 운영테스트를 실시한다.
(5) 배포단계
데이터 파일을 초기화하고, 로그파일을 초기화하고, 데이터관리 정책을 초기화한 후 서비스를 시작한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기와 같은 본 발명은 개발시 개발환경에 필수적인 태스크용 API가 독립적인 컴포넌트로 지원되고 있어 개발조직에서 API개발에 필요한 개발기간과 시간과 인원을 절감할 수 있다는 장점과,
상기 개발시는 GUI환경하에서 개발툴에 등록된 타스크, 채널, 이벤트, 컴포넌트를 불러와 디자인함으로써 별도의 컴파일 과정이 필요 없다는 장점과,
개발 기간 중에 발생 되는 요구사항의 변경에 대해 변경요인 처리에 대해 다른 업무로직과의 연관성을 검증할 필요가 없다는 장점과,
타스크와 이벤트 업무로직을 개발요소 없이 통합할 수 있어 통합에 필요한 기간과 개발공수를 절감할 수 있다는 장점과,
유지보수시에는 조업방식에 따라 공정 흐름이 변경될 때 이벤트의 흐름을 재설정하여 빠르게 적용할 수 있다는 장점과,
조업방식에 따라 작업명령 변경, 작업결과 보고서 작성방식 변경 등 업무처리 로직의 변경 내용을 개발하고 공정의 중단 없이 공정에 반영할 수 있다는 장점과,
업데이트 된 컴포넌트를 공정의 중단 없이 동적 업데이트 할 수 있어서, 제품 생산성이 증가 된다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 제조공정 전체 시스템의 자동화작업을 위한 공정관리분석단계와, 자동화작업을 위한 소프트웨어시스템 요구사항을 분석 후, 제조공정의 자동화설비(PLC, DCS, 계측장비, 기타 등등의 산업현장에서 사용되는 자동화 설비)를 포함한 자동화 작업을 제어하는 프로그램을 개발하는 방법에 있어서,
    컴퓨터에 설치되어 실행되는 GUI를 이용한 MDD기반의 개발툴을 실행하여 제조공정을 제어하는 적어도 하나 이상의 타스크와, 타스크 간에 연결된 통신채널을 통해 주고받는 적어도 하나 이상의 이벤트와, 이벤트에 따른 공정처리업무를 수행하는 적어도 하나 이상의 독립적인 컴포넌트를 등록하는 단계와, 상기 독립적인 컴포넌트를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 타스크를 불러와 등록하는 단계와, 상기 타스크를 불러와 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 타스크 사이를 채널로 연결하여 실행경로를 등록하는 단계와, 상기 실행경로를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 채널에 이벤트를 등록하는 단계와, 상기 이벤트를 등록하는 단계 후 상기 이벤트에 적어도 하나 이상의 컴포넌트를 불러와 등록하는 단계를 거쳐 디자인하는 등록시스템 설계/ 구현단계와;
    상기 시스템 설계/ 구현단계에서 디자인된 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하여 가상의 자동화작업을 논리적으로 시뮬레이션하여 테스트하는 통합테스트 단계와;
    이후 상기 통합테스트 단계를 거쳐 디자인된 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하고, 실제 제조공정상에 가상의 재료를 투입하여 가동하여 실제 자동화 설비 및 자동화작업을 제어하는 타스크를 실행하여 물리적으로 시뮬레이션하는 운영테스트 단계와;
    이후 각 공정별 조업자의 컴퓨터에 상기 운영테스트 단계를 거친 배포파일이 설치되어 프로세스컴퓨터(운영서버)의 관리하에 서비스되도록 하는 배포단계로 이루어지되,
    상기 시스템 설계/ 구현단계는 컴퓨터에 설치 후 실행되는 GUI를 이용한 MDD기반의 개발툴이 디스플레이(예: CRT, LCD 등의 범용 디스플레이장치)상에서 실행시 적어도 하나 이상의 타스크 아이콘을 임의의 위치에 디자인하여 등록한 후, 등록된 타스크 아이콘을 공정 역할에 따라 각각 명명하여 설정하고, 각각 명명된 타스크 간의 통신방향을 화살표로 나타내는 채널 아이콘을 불러와 디자인하여 등록하고, 디자인된 채널에 적어도 하나이상의 이벤트를 등록하고, 등록된 각각의 이벤트에 적어도 하나 이상의 컴포넌트를 등록하는 단계인 것을 특징으로 하는 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템 개발방법.
  3. 삭제
  4. 제조공정의 자동화 설비를 제어하는 프로그램을 유지보수하는 방법에 있어서,
    상기 2항에 따라 개발된 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템에 변경공정 발생시, 공정관리변경분석단계 후, 컴퓨터에 설치되어 실행되는 GUI를 이용한 MDD기반의 개발툴을 실행하여 변경 제조공정을 제어하는 적어도 하나 이상의 타스크와, 변경 타스크 간에 연결된 통신채널을 통해 주고받는 적어도 하나 이상의 변경 이벤트와, 변경 이벤트에 따른 공정처리업무를 수행하는 적어도 하나 이상의 독립적인 변경 컴포넌트를 등록하는 단계와, 상기 독립적인 변경 컴포넌트를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 변경 타스크를 불러와 등록하는 단계와, 상기 변경 타스크를 불러와 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 변경 타스크 사이를 변경 채널로 연결하여 실행경로를 등록하는 단계와, 상기 실행경로를 등록하는 단계 후 적어도 하나 이상의 변경 채널에 변경 이벤트를 등록하는 단계와, 상기 변경 이벤트를 등록하는 단계 후 상기 변경 이벤트에 적어도 하나 이상의 변경 컴포넌트를 불러와 등록하는 단계를 거쳐 디자인하는 변경 내용 설계/ 구현단계와;
    상기 변경내용 설계/ 구현단계에서 디자인된 변경 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하여 가상의 자동화작업을 논리적으로 시뮬레이션하여 테스트하는 통합테스트 단계와;
    이후 상기 통합테스트 단계를 거쳐 디자인된 변경 배포파일을 프로세스컴퓨터(운영서버)에 복사하고, 실제 제조공정상에 가상의 재료를 투입하여 가동하여 실제 자동화 설비 및 자동화작업을 제어하는 타스크를 실행하여 물리적으로 시뮬레이션하는 운영테스트 단계와;
    이후 각 공정별 조업자의 컴퓨터에 상기 운영테스트 단계를 거친 변경배포파일을 컴포넌트 동적 업데이트 단계를 거쳐 실행시간으로 변경 배포파일을 설치하여 프로세스컴퓨터(운영서버)의 관리하에 서비스되도록 하는 배포단계로 이루어지되,
    상기 동적 업데이트 단계는 변경 업무로직 컴포넌트를 해당 타스크에게 업데이트 명령을 전달하여 타스크가 업무로직이 수행되고 있지 않은 시점에서 업무로직 컴포넌트를 수신된 새로운 컴포넌트로 교체하여, 이후 수행되는 업무로직이 새로운 로직으로 반영하는 단계인 것을 특징으로 하는 MDD기반의 공장자동화 제어 소프트웨어시스템의 유지 보수방법.
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