KR100695533B1 - 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조업을 위한 생산 관리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급변하는 경영환경 및 고객의 다양한 주문에 따라 시시각각으로 변화하는 생산현황의 정보원으로부터 실시간으로 정보를 수집하여 이를 관리자 및 전사적자원관리(ERP) 시스템의 자원과 연계하여 공정상에서 발생하는 다양한 제약에 대하여 신속하게 처리함으로써 생산현장을 최적으로 관리하고 고객에게 주문된 생산정보를 제공하므로 고객의 만족도를 개선할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템은 생산 현장의 각종 설비에 구비되며, 해당 설비의 상태 정보를 수집하는 다수의 임베디드 디바이스와; 상기 임베디드 디바이스와 데이터를 송수신하며, 상기 임베디드 디바이스로부터 전송되는 상태 정보를 실시간으로 수신하여 저장/분석하고, 분석된 정보에 따라 해당 설비의 제어 정보를 선택적으로 제공하는 통합 관리 서버;를 포함하여 구성된다.
전사적자원관리 시스템, 생산 설비, USN(Ubiquitous Sensor Network), 무선센서기술, 자동화, 임베디드, 분산처리
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템의 계층 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 임베디드 디바이스를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 도 3에 따른 임베디드 디바이스의 계층 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 통합 관리 서버를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 6은 도 5에 따른 통합 관리 서버의 계층 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 통합 관리 서버를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
본 발명은 제조업을 위한 생산 정보 관리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상세하게는 급변하는 경영환경 및 고객의 다양한 주문에 따라 시시각각으로 변화하는 생산현황의 정보원으로부터 실시간으로 정보를 수집하여 이를 관리자 및 전사적자원관리(ERP) 시스템의 자원과 연계하여 공정상에서 발생하는 다양한 제약에 대하여 신속하게 처리함으로써 생산현장을 최적으로 관리하고 고객에게 주문된 생산정보를 제공하므로 고객의 만족도를 개선할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
종래 기술인 국내 공개특허 제2001-58234호에서는 생산정보 시스템과 관련이 있는 전사적자원관리(ERP) 시스템의 도입 및 지원 시스템에 관한 기술을 개시하고 있다. 종래기술에 따르면, 전사적자원관리 시스템 선정 지원 시스템은 전사적자원관리 시스템 도입 및 선정 지원 시스템 구축 지원을 위한 논리적 모형 및 개발 시스템에 대한 개념적 구조를 설계하고, 개념적인 구조 설계를 통한 전사적자원관리 시스템 도입 및 선정 단계를 포괄적으로 규정하며, 세부 활동 및 입출력 사항을 개념적으로 정의하는 도입 선정 참조 모형 및 참조 모형에 따라 구체적인 의사 결정 과정을 수행할 수 있도록 세부적인 활동 및 단계별 연계 방안 등에 대한 지침과 방법을 제시하는 선정 지침을 구축하고, 이에 따른 결과물을 참조하여 웹상에서 직접 이들 과정을 지원하도록 구성된다.
한편, 생산공정의 자동화설비는 작업자가 개입하지 않고 연속자동으로 운전 하게 되며, 기계의 고장이 발생하면 생산공정의 생산성에 직접적 피해를 발생하게 된다. 또한, 부품제조업은 생산공정 특성상 작업자의 숙련도에 따른 의존도가 높아 작업자의 상세 작업결과입력에 따라 제품 품질에 직접적인 영향을 미치게 된다.
이러한 부품제조업의 생산공정의 작업지시는 ERP로부터 생성된 작업지시를 받아 생산공정의 가공, 조립, 검사, 포장 등의 작업장별로 소요부품목록과 공정계획서로 구성된 작업지시서를 받아 각 작업장의 작업자에게 당일 작업내용을 전달하게 된다. 각 작업장에 전달된 작업지시의 내용을 바탕으로 각 작업장의 작업을 실시한다.
생산공정의 작업장별 작업지시의 결과는 작업이 종료된 후 이를 품질정보, 설비가동정보 및 작업완료 정보를 작업지시서에 수기로 작성하여 반장에게 보고한 후 이를 전산 담당자로 통하여 당일 작업지시결과를 입력하여 처리하게 된다.
이러한 수작업 관리 방식은 공정관리 측면에서 생산실적 입력 지연 등의 요인으로 인해 생산정보의 즉시성과 진척관리가 어렵다는 문제점이 있으며 품질분석 결과의 생산공정으로의 피드백 지연으로 품질의 저하를 가져오며 설비 측면에서 라인 가동 현황 및 실시간 설비 모니터링이 불가능하다는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명은 이러한 배경에서 창안된 것으로 그 목적은 생산 현장의 생산현장 정보를 실시간으로 정보화하여 전사적자원관리 시스템으로부터 전달된 생산 일정 정보를 바탕으로 각 작업장별로 컴퓨터 네트워크를 이용하여 작업지시 및 보고, 생산 설비로부터 생산 실적을 수집 처리할 수 있는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가 산재해 있는 각각의 생산 설비마다 해당 설비의 상태정보를 수집하여 전송할 수 있는 임베디드 디바이스를 부가함으로써, 각각의 별도의 네트워크의 구성과 그에 따른 설비의 추가/이전, 업무 개선이나 자동화설비 도입을 통한 제조방식의 변경, 생산 제품의 추가가 발생하는 경우에도 최소한의 변경을 통해 재사용이 가능한 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가 각각의 임베디드 디바이스에 분산 처리 기능을 부가함으로써, 통합 관리 서버에 가해지는 부하를 최소화할 수 있는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가 각각의 설비별로 상태정보의 변화를 감시하여 해당 설비의 장애 및 설비 구동 현황을 미리 예측하여 생산 현황을 유지 관리할 수 있는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가 사용자의 요구에 따라 다양하게 변화하는 생산정보의 분석, 사용자 제공 애플리케이션 등을 표준화한 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 제공하데 있다.
상술한 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 본 발명에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템은 생산 현장의 각종 설비에 구비되며, 해당 설비의 상태 정보를 수집하는 다수의 임베디드 디바이스와, 임베디드 디바이스와 데이터를 송수신하며, 임베디드 디바이스로부터 전송되는 상태 정보를 실시간으로 수신 하여 저장/분석하고, 분석된 정보에 따라 해당 설비의 제어 정보를 선택적으로 제공하는 통합 관리 서버를 포함하여 구성된다.
부가적으로 관리자 또는 작업자에게 제공되되, 임베디드 디바이스 또는 통합 관리 서버와 데이터를 송수신하며, 통합 관리 서버로 설비 상태 정보를 조회하거나, 통합 관리 서버로부터 전송되는 시스템 관리 정보를 수신하여 관리자에게 통보하는 이동 단말기를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 부품제조업의 워크플로우에 최적화하여 시시각각 변화하는 생산공정으로부터 발생하는 생산현황을 실시간으로 수집하고 기준 생산현황정보와 비교하여, 부품제조업의 모든 생산공정의 가동 비율을 극대화할 수 있도록 최적 관리하며 생산능력과 비교하여 공장 전체의 효율적 로드밸랜스를 구현하여 생산능력을 극대화하고 생산설비 및 작업자로부터 실시간으로 수집되는 품질정보 및 설비운전정보를 바탕으로 지속적인 가동으로 인해 발생하는 공정불량을 방지할 수 있도록 하는 장점을 갖는다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템은 통합 관리 서버(100)와, 전사 적 자원관리 또는 전사적 설비관리 서버(10)와, 통합 관리 서버(100)의 데이터 조회를 위한 클라이언트 단말기(20)와, 해외 및 외주 공정을 포함한 원격 생산공정을 관리하기 위한 웹 기반 생산 정보화 시스템(50)이 인터넷 및 TCP/IP를 통한 LAN을 통하여 온라인으로 연결되어 있다.
또한, 생산현장의 설비에 구비된 임베디드 디바이스(200)와의 연결을 위해서 USN(Ubiquitous Sensor Network)기반의 ZigBee, IEEE802.15.4(MAC) 무선접속 프로토콜 이외에도 블루투스, RF 등 현존하는 무선 통신 프로토콜 및 앞으로 나오게 될 무선 통신 규약에 따른 통신 모뎀일 수 있으며 이를 위해 Gateway PC 및 Sink Node(60)가 시스템에 추가된다.
유비쿼터스(Ubiquitous)는 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경을 말한다. 유비쿼터스는 1988년 미국의 사무용 복사기 제조회사인 제록스의 와이저(Mark Weiser)가 '유비쿼터스 컴퓨팅'이라는 용어를 사용하면서 처음으로 등장하였다.
즉, 유비쿼터스는 컴퓨터에 어떠한 기능을 추가하는 것이 아니라 자동차·냉장고·안경·시계·스테레오장비 등과 같이 어떤 기기나 사물에 컴퓨터를 집어넣어 커뮤니케이션이 가능하도록 해 주는 정보기술(IT) 환경 또는 정보기술 패러다임을 뜻한다.
유비쿼터스화가 이루어지면 가정·자동차는 물론, 심지어 산 꼭대기에서도 정보기술을 활용할 수 있고, 네트워크에 연결되는 컴퓨터 사용자의 수도 늘어나 정보기술산업의 규모와 범위도 그만큼 커지게 된다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템은 이러한 유비쿼터스 기술을 이용하여 생산 현장의 설비에 설치된 임베디드 디바이스(200)를 통해 상태정보를 수집, 분석, 제어할 수 있도록 한다.
생산현장의 정보수집을 위해서 개별 생산 설비별로 임베디드 디바이스(200)가 설치된다. 임베디드 디바이스(200)는 지능화된 임베디드 S/W가 설치되어 생산설비에서 발생하는 상태정보 등을 보관하고 해당 설비를 직접 제어할 수 있으며 무선모듈이 설치되어 생산정보 시스템과 무선 네트워크로 연결된다.
생산현장의 정보수집 및 지시 방안에는 생산현장의 자동화설비에 수준에 따라 통합 관리 서버(100)가 직접 정보의 수집 및 제어하는 직접 제어 설비(30)와, 임베디드 디바이스(200)가 설치되어 임베디드 디바이스(200)로부터 해당 설비의 상태정보를 제공받는 간접 제어 설비(40)로 구분할 수 있다.
이렇게 직접 제어 설비(30)와 간접 제어 설비(40)로부터 제공되어 ERP/EAM서버 및 생산 정보화 서버(10)에 수집된 정보는 네트워크로 연결된 모든 클라이언트 단말기(20)를 통해서 관련정보를 조회할 수 있다.
임베디드 디바이스(200)는 생산 현장의 설비의 제어 수단과 연결되어 소정 위치에 부착되며, 통합 관리 서버(100)와 데이터를 송수신할 수 있는 통신 수단이 구비된 모뎀 형태일 수 있다. 임베디드 디바이스(200)는 생산 설비에 구비된 센서를 통해 감지되는 센싱 데이터를 수집하여 상술한 무선 통신 규약을 통해 통합 관리 서버(100)로 해당 기기의 상태 정보를 전송하고, 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)로부터 전송되는 생산 설비의 구동 명령을 수신하여 해당 생산 설비 를 구동한다. 이와 같은 임베디드 디바이스(200)의 설명은 도 2를 통해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 임베디드 디바이스를 개략적으로 도시한 블럭도이며, 도 3은 도 2에 따른 임베디드 디바이스의 계층 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 임베디드 디바이스(200)는 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)와 데이터를 송수신하는 통신부(201)와, 생산 설비에 구비된 감지 수단로부터 감지된 상태정보를 정의, 취합, 제어하는 상태정보 관리부(202)와, 상태정보 관리부(202)에 의해 정의, 취합, 제어된 상태 정보가 저장되는 상태정보 데이터베이스(203)와, 상태정보 데이터베이스(203)에 저장된 상태 정보를 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)의 요청 또는 소정 주기마다 제공하는 상태정보 제공부(204)와, 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)로부터 전송되는 설비 제어 신호에 따라 해당 설비의 구동을 제어하는 설비 구동 제어부(205)를 포함하여 구성된다.
통신부(201)는 예를 들면, USN(Ubiquitous Sensor Network)기반의 ZigBee, IEEE802.15.4(MAC) 무선접속 프로토콜을 통해 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)와 데이터를 송수신하는 통신 모뎀일 수 있으며, 상술한 ZigBee 프로토콜 이외에도 블루투스, RF 등 현존하는 무선 통신 프로토콜 및 앞으로 나오게 될 무선 통신 규약에 따른 통신 모뎀일 수 있다. 통신부(201)는 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)와 무선 통신 연결을 설정하고, 데이터를 송수신한다.
상태정보 관리부(202)는 생산 설비에 구비되어 해당 설비의 구동 상태 및 이 상 상태의 감지를 위한 다수의 감지 수단에 의해 감지된 상태정보를 수집하여 정의, 취합, 제어하고, 상태정보 데이터베이스(203)에 저장한다. 설비의 상태정보는 제조현장의 공정을 모니터링하기 위한 다양한 정보, 공정의 진행상태에 다른 정보, 설비의 이상 유무 정보일 수 있다.
상태정보 데이터베이스(203)는 예를 들면, EEPROM, 플래시 메모리와 같은 읽고 쓰기가 가능한 비휘발성 메모리이면 족하며, 상태정보 관리부(202)에 의해 정의, 취합, 제어되는 생산 설비의 상태정보를 저장한다. 이렇게 저장된 상태정보들은 상태정보 제공부(204)에 의해 엑세스 제어된다.
상태정보 제공부(204)는 통합 관리 서버(100) 또는 이동 단말기(300)로부터 해당 기기의 상태정보 제공 요청에 따라 상태정보 데이터베이스(203)로부터 엑세스 하여 제공한다. 또한, 자동 설비 시스템의 프로그램에 따라 소정 주기마다 저장된 상태정보를 통합 관리 서버(100)로 제공하거나 해당 설비의 작업자 또는 관리자의 이동 단말기(300)로 제공함으로써 해당 설비의 실시간 모니터링이 가능하게 한다.
설비 구동 제어부(205)는 통합 관리 서버(100) 또는 해당 설비의 작업자 또는 관리자의 이동 단말기(300)로부터 전송되는 설비 제어 신호에 따라 해당 설비의 구동을 제어한다. 통합 관리 서버(100)로부터 전송되는 설비 제어 신호는 설비의 온/오프와 같은 단순한 구동 지시는 물론 전사적자원관리 시스템에 의해 산출된 작업지시, 제품의 제조 이력 관리, 설비의 고장 감시 혹은 예방, 생산성의 분석, 자원의 상태관리, 품질관리, 현장 설비의 자동제어 관련 정보를 토대로 한 정보이다. 또한, 이동 단말기(300)는 통합 관리 서버(100)에 의해 전송되는 작업 지시 또는 고장의 감시 및 작업자 또는 관리자의 제어명령을 입력받아 설비 구동 제어부(205)로 전송한다.
통합 관리 서버(100)는 임베디드 디바이스(200)를 통해 무선으로 제공되는 생산 설비의 상태정보를 실시간으로 정보화하고, 전사적자원관리 시스템, 또는 외부의 데이터베이스 시스템으로부터 전달된 정보를 통합하여 컴퓨터 네트워크를 통해 분석, 제공함으로써 생산현장의 작업 및 관리를 최적화한다. 이러한 통합 관리 서버(100)의 상세한 설명은 도 4를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 통합 관리 서버를 개략적으로 도시한 블럭도이며, 도 5는 도 4에 따른 통합 관리 서버의 계층 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 통합 관리 서버(100)는 임베디드 디바이스(200) 또는 이동 단말기(300)와 무선 또는 유선 통신을 통해 데이터를 송수신하는 커뮤니케이션 드라이버(101)와, 커뮤니케이션 드라이버(101)를 통해 임베디드 디바이스(200) 또는 이동 단말기(300)로부터 제공되는 설비별 상태정보를 정의, 취합, 제어하는 포인트 매니저(102)와, 포인터 매니저에 의해 정의, 취합, 제어된 설비별 상태 정보가 저장되는 데이터베이스 매니저(103)와, 포인트 매니저(102) 및 데이터베이스 매니저(103)와 연동하여 스크립트 방식으로 양식의 구성정보와 화면을 의의로 제어하여 애플리케이션을 생성하고, 생성된 애플리케이션을 제공하는 애플리케이션 매니저(104)를 포함하여 구성된다.
커뮤니케이션 드라이버(101)는 생산현장, 공장설비, 각종장비, 제조현장 사용자가 각종 단말을 통해 입력하는 상태 정보 또는 임베디드 디바이스(200)의 상태 정보 관리부(202)에 의해 수집된 상태 정보를 수신하고 제어 또는 명령 신호들을 송신하기 위한 통신 드라이버들를 구비하며, 이와 같이 수신된 각종 정보를 태그의 형태로 관리함으로써 추가, 변경되는 장비에 대한 개발의 편이성과 유지보수의 효율성을 향상시킨다.
커뮤니케이션 드라이버(101)(communication driver)는 물리적 통신장비와 통신을 하기 위한 구동용 프로그램으로써, 통신 장비의 종류마다 별도로 개발되며, DLL 형태로 작성된 드라이버를 플러그인 모듈의 형태로 가져와 사용할 수 있다. 하나의 DLL은 특정 기능을 수행하기 위한 다수개의 하부 함수들로 구성된다. 이와 같이 커뮤니케이션 드라이버(101)를 구성하는 개별 드라이버 모듈은 위의 예와 같이 다수개의 함수를 포함하여 구성되며, 여러 개의 하부 함수를 갖는 DLL 파일들을 작성함으로써 각종 통신 장비를 구동하여 통신을 가능하게 하며, 새로운 통신장비가 추가되는 경우에는 새로운 드라이버 모듈을 시스템에 추가하여 통신을 가능하게 할 수 있게 된다.
이와 같은 커뮤니케이션 드라이버(101)는 컴퓨터상의 소프트웨어와 하드웨어의 결합체인 네트웨어를 통해 자동으로 정보를 송수신하거나, 생산 설비에 구비된 임베디드 디바이스(200)로부터 무선으로 상태정보 수신 또는 제어신호를 전송하거나, 작업자 등이 소지하고 있는 이동 단말기(300)를 통해 생산 설비의 상태정보를 입력받는다.
포인트 매니저(102)는 이와 같이 각종 태그의 형태로 수집된 각종 정보들을 물리적 태그와 가상 태그로 나누어 정의하며, 태그 정보가 일정 조건을 만족하는 경우 미리 정해진 이벤트 액션을 처리하여 애플리케이션에 반영될 수 있도록 제어하게 된다. 한편, 본 발명에 따른 생산정보 시스템은 각종 정보를 태그의 형태로 정의하여 통합적으로 관리, 분석하게 된다. 하나의 태그를 정의하기 위해서는 태그를 구별하고 관리하며, 태그의 특성을 나타내는 적어도 하나 이상의 필드를 정의하게 되고, 생산정보 시스템 내의 하부 시스템이나 프로그램은 이와 같이 일정하게 표준화되어 정의된 바에 따라 태그를 송수신, 관리, 제어함으로써 생산현장과의 연계 작업, 정보수집 등의 기능을 구현하게 된다. 한편, 각종 정보를 나타내는 태그를 정의하기 위한 필드가 일정하게 규격화됨에 따라 새로운 구성요소, 예컨대, 공장설비, 작업자 단말 등이 추가 변경한 경우에도 태그의 규격에 따라 새로이 추가된 설비 등을 운영하거나, 새로이 추가된 설비로부터 데이터를 취합하여 분석하는 것이 가능하게 된다.
태그는 실제 통신장비로부터 취합된 정보, 또는 통신장비로 전송될 정보를 정의하기 위한 물리적 태그(Physical Tag)와, 물리적 태그 정보에 따라 포인트매니저가 자체적으로 생성하는 가상 태그(Virtual Tag)로 구성된다.
포인트매니저는 기능에 따라 태그 정보를 관리하는 태그 매니저와, 태그 정보의 조건에 따른 이벤트의 발생과 관리를 수행하는 이벤트 매니저를 포함하여 구성된다.
태그 매니저(Tag Manager)는 물리적 태그 및 가상 태그를 정의한다. 물리적 태그를 정의하기 위해서는, 유일한 값을 갖는 태그명(TagName), 태그설명(TagDesc), 통신 대상 장비에 대한 드라이버를 나타내는 디바이스 타 입(DeviceType), 통신을 위한 데이터의 기본 전송 단위로써, 비트, 캐릭터, 워드, 숫자 등을 정의하기 위한 데이터타입(DataType), 통신장비의 식별번호를 나타내는 (DeviceID), PLC를 이용하는 경우에 PLC의 메모리 종류를 나타내는 메모리타입(MemType), 태그의 읽기/쓰기 모드를 정의하기 위한 태그타입(TagType), 통신을 위한 시작 메모리 어드레스를 정의하는 시작주소(StartAddress) 등의 필드를 정의하여야 한다.
가상 태그를 정의하기 위해서는 물리적 태그에서 정의한 것과 같이 태그명과 태그설명을 정의하여야 하며, 디바이스 타입과 디바이스 아이디는 가상태그로 지정하여야만 한다. 또한, 가상 태그의 경우에는 물리적 태그 정보 등을 이용한 태그 오퍼레이션(Tag Operation)을 규정하기 위한 계산식을 작성할 수 있다. 태그 오퍼레이션은 스크립트 등으로 작성된 계산식에 따라 결과 값을 산출하거나, 논리 값을 산출하거나, 값이 변환되는 등의 절차를 수행하도록 정의되며, 이와 같이 각종 정보를 가공, 분석함으로써, 사용자가 필요로 하는 정보를 생성할 수 있게 된다. 이러한 태그 오퍼레이션을 지정하기 위한 스크립트로는 비쥬얼베이직 스크립트(VBScripti) 등을 이용할 수 있다. 이와 같이 물리적 태그로부터 얻어진 정보를 가상 태그내에서 지정된 태그 오퍼레이션을 통해 가공함으로써, 생산현장의 생산을 주문하기 위한 생산주문관리, 제조현장의 공정을 모니터링하고, 공정의 진행상태를 점검하는 등의 생산관리, 품질관리, 설비의 이상 유무를 감지하고 유지 보수를 하기 위한 설비관리, 프로세스관리, 각종 데이터들을 가공하여 생산성을 분석하기 위한 생산성 분석 등에 관련된 정보를 애플리케이션에 전달하여 최종적으로 사용자에 게 제공할 수 있게 된다.
이벤트 매니저(Event Manager)는 특정한 태그가 특정한 조건을 만족시키는 경우에 이벤트를 발생시키고 생산정보시스템이 특정한 작업(이벤트액션)을 수행하도록 한다. 이를 위해서는 먼저 이벤트의 활성화를 나타내는 이벤트 인에이블(EventEnable), 이벤트가 발생할 때 처리해야할 작업인 이벤트액션(EventAction)을 정의하여야 한다. 이러한 이벤트액션으로는 특정한 스크립트 함수를 수행하거나, 일정계산식에 따른 정보의 가공, 정보의 통지, 저장 등의 작업 들을 정의할 수 있다.
이와 같이 포인트 매니저(102)와 커뮤니케이션 드라이버(101)는 서로 연계하여 인터넷, 인트라넷 등의 네트워크를 통해 직접 연결된 생산 현장의 각종 통신 장비와 통신을 수행하거나, 임베디드 디바이스(200)가 설치된 생산 설비와 통신을 수행한다.
한편, 커뮤니케이션 드라이버(101)와 직접 또는 임베디드 디바이스(200)를 통해 통신하는 설비들은 생산현장의 작업용 단말, PC, 휴대용 입출력 단말, 네트워크 기능을 갖는 제조설비, PLC 설비 등으로서, 새로운 종류의 생산 설비를 추가하는 경우에는 소정의 형태로 커뮤니케이션 드라이버(101) 모듈을 제작하여 해당 모듈만을 추가함으로써 본 발명에 따른 생산정보 시스템에 통합시킬 수 있게 된다.
데이터베이스 매니저(103)는 전사적자원관리 시스템, EAM, SCM 등의 시스템과 정보를 통합, 공유하기 위한 시스템이다. 본 발명에 따른 데이터베이스 매니저(103)는 허브앤 스포크(Hub & Spoke) 방식을 이용하여 다수개의 데이터베이스 및 테이블 내의 정보를 데이터베이스 매니저(103)를 중심으로 연계하며 연계된 정보를 오브젝트화하여 메모리상에서 비교 프로세스를 처리함으로서 불필요한 데이터 조회를 극소화한다.
데이터베이스 매니저(103)는 다수개의 시스템들 사이의 정보의 통합을 위한 도구이다. 본 발명에 따른 데이터베이스 매니저(103)는 허브 앤 스포크(Hub & Spoke) 방식을 이용하여 정보를 통합하게 된다. 허브 앤 스포크 시스템은 IBM 등의 기업이 기업 애플리케이션 통합 시스템에 적용한 방식으로서, 중앙집중적인 구조를 가지고 데이터 등을 통합하는 방식이다.
데이터베이스 매니저(103)는 데이터를 서로 공유하고자 하는 데이터베이스를 정의하고 연결을 위한 설정을 수행하는 단계, 소스 측 데이터베이스를 정의하는 단계, 및 타깃 측 데이터베이스를 정의하는 단계를 거쳐서 소스 측 데이터베이스와 타깃 측 데이터베이스를 연계시키게 된다.
데이터베이스 매니저(103)는 먼저 시스템간의 정보연계를 하기 위해 사용하고자 하는 데이터베이스를 정의하여야 한다. 이를 위해서 데이터베이스의 타입(Database Type)을 먼저 설정한다. 바람직하게는 본 발명에 이용가능한 데이터베이스 시스템은 각종 관계형 데이터베이스, 오라클, MS SQL, DB2, MS ACCESS와 같은 데이터베이스 및 엑셀, 텍스트 파일 혹은 CSV 파일을 포함하도록 할 수 있다. 데이터베이스 타입 이외에도 데이터베이스를 정의하고 데이터베이스 간의 연결을 위한 설정을 위해서는 OLE DB 공급자, 데이터베이스를 연결하는 사용자명, 또는 데이터베이스를 연결하기 위한 암호 등을 포함한 다수의 필드를 지정하여야 한다. OLE DB 공급자는 복수의 데이터베이스를 연결하기 위한 접속 연결자로서, Microsoft Jet 3.51 OLE DB Providedr 등을 이용하여 엑셀 및 MDB 파일들을 지원할 수 있으며 Microsoft OLE DB Provider for ODBC driver를 이용하는 경우에는 MS SQL, DB2를 지원할 수 있다. 한편, 오라클을 지원하기 위해서는 Microsoft OLE DB Provider for Oracle을 이용하도록 하며, 텍스트파일 혹은 CSV 파일을 연결하기 위해서는 Microsoft Text Driver를 접속연결자로서 사용한다.
이와 같이 서로 다른 둘 이상의 시스템의 정보를 연계하기 위한 데이터베이스의 정의 및 연결설정이 완료되면, 연결하고자 하는 데이터베이스의 소스 측 데이터베이스와 타깃 측 데이터베이스를 지정하여 양측의 데이터베이스 내의 정보를 공유, 연계시키도록 한다. 이와 같이 연계되는 두 개의 데이터베이스는 주로 두 가지 방식으로 서로 인터페이스를 하게 되는데, 먼저 콜렉션(Collection) 방식의 경우에는 소스데이터와 타겟데이터를 메모리에 일괄 저장하여 작업을 수행하는 방식으로서, 데이터베이스의 트래픽을 최소화시킬 수 있는 반면 하드웨어적인 메모리가 많이 필요하다는 특징이 있다. 다른 하나는 데이터 서치(Data Search) 방식의 경우에는 소스 측 데이터가 필요한 경우에 타겟 데이터베이스에서 한 개 혹은 그 이상의 데이터들을 조회하는 방식으로 작업 수행속도가 빠르고, 필요한 메모리량을 감소시키는 반면, 데이터 트래픽이 증가한다는 특징이 있다. 이와 같은 방식으로 사용자는 필요한 정보를 다양한 데이터베이스로부터 가져와 사용하고 통합적으로 제어할 수 있게 되는 것이다.
애플리케이션 매니저(104)는 포인트 매니저(102), 혹은 데이터베이스 매니 저(103) 등으로부터 제공되는 정보를 표준 템플릿에 적용하며, 새로운 사용자용 애플리케이션이 요구되는 경우에는 표준 템플릿을 기반으로 변경되는 부분만을 정의함으로써, 사용자용 애플리케이션을 개발할 수 있게 된다. 애플리케이션은 사용자에게 특정 양식의 문서, 보고서, 분석결과 데이터, 작업지시 정보들을 디스플레이를 통해 제공하고, 사용자로부터의 지시나 제어명령을 받아 작업현장과 송수신할 수 있게 하는 소프트웨어적인 구성요소를 지칭한다. 이와 같은 구성에 따르면 프로그래머의 능력에 크게 의존하지 않고 유지보수를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
애플리케이션 매니저(104)(Application manager)는 이미 개발된 애플리케이션 양식(Form)의 재사용성을 높이기 위해 스크립트 방식으로 프로그램 실행 중에 양식의 구성정보와 화면을 임의로 제어하며 결과물을 화면에 출력할 수 있도록 한 시스템이다. 애플리케이션 매니저(104)는 이미 저장된 템플릿 양식을 불러들여 재사용하거나, 삭제하거나, 혹은 양식 내부에 기능을 추가하거나 변경하여 새로운 양식을 용이하게 생성할 수 있다. 본 발명에 따른 생산정보 시스템의 애플리케이션 양식으로는 작업지시, 제품의 제조 이력 관리, 설비의 고장 감시 혹은 예방, 생산성의 분석, 자원의 상태관리, 품질관리, 현장 설비의 자동제어 관련된 것들을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 외부파일 또는 실행파일을 애플리케이션으로 구성할 수 있다. 이와 같이 사용자의 필요에 따라 지정된 방식으로 사용자와 인터페이스를 할 수 있는 애플리케이션을 작성함으로써, 사용자는 공장의 생산설비로부터 원하는 정보를 얻고, 생산공정 등의 제어에 필요한 명령을 애플리케이션을 통해 생산설비로 전달할 수 있게 되는 것이다.
한편, 애플리케이션 매니저(104)는 사용자별 설정정보를 웹서버를 통해 관리함으로써, 사용자의 단말, 예를 들어 PC, PDA 등 휴대단말 등이 변경, 교체되더라도 사용자별로 동일한 환경 설정정보에 따라 언제든지 작업을 수행할 수 있도록 사용자별 환경 설정정보를 저장, 관리한다.
애플리케이션 매니저(104)에서는 양식의 생성, 제어, 처리 등을 위해 스크립트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 VBScript 문법을 따르도록 할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 임베디드 디바이스(200)는 통합 관리 서버(100)의 과중한 부하에 따른 시스템 전체의 성능 저하를 방지하기 위하여 분산 처리 기능이 탑재되어 있다. 임베디드 디바이스(200)는 상술한 바와 같이 지능화된 임베디드 S/W가 설치되어 있으며, 이러한 임베디드 S/W는 주로 리눅스 또는 유닉스 기반으로 구현된다. 이에 따라 임베디드 디스플레이는 통합 관리 서버(100)의 포인트 매니저(102)와, 데이터베이스 매니저(103)와, 애플리케이션 매니저(104)의 기능을 수행하는 분산 처리부(206)가 탑재되어 있다.
분산 처리부(206)는 해당 생산 설비의 상태 정보를 실시간으로 수집하여 저장/분석하고, 분석된 정보를 통합 관리 서버(100)로 제공하거나 해당 설비의 제어 정보를 선택적으로 해당 설비로 출력한다.
이러한 분산 처리부(206)는 일종의 프로그램으로 모듈화되어 임베디드 디바이스(200)에 탑재된다. 분산 처리란 여러 개의 물리적으로 분산된 데이터 저장장소와 처리기들을 네트워크로 상호 연결하고 이들이 서로 통신을 하면서 일을 처리하는 방식을 말한다. 이렇게 여러 개의 데이터 저장장소와 처리기들을 가지면 여 러 처리기들이 동시에 여러 작업을 수행함으로써 성능이 향상될 수 있고, 데이터도 복사본을 여러 곳에 여분으로 유지함으로써 신뢰도를 올릴 수 있으며, 네트워크에 새로운 처리기 등을 첨가함으로써 쉽게 시스템의 확장을 꾀할 수 있다는 등의 장점이 있다.
따라서, 임베디드 디바이스(200)의 분산 처리부(206)는 해당 설비의 상태정보를 분석 처리함은 물론 통합 관리 서버(100)로부터 분석 리소스를 제공받아 분석하고, 분석된 결과를 다시 제공함으로써, 시스템을 통합관리 하는 통합 관리 서버(100)에 가해지는 부하를 줄임으로써, 시스템의 효율을 증대시킨다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 통합 관리 서버(100)는 네트워크를 통해 직접 연결된 각각의 생산 설비 또는 해당 생산 설비에 구비된 임베디드 디바이스(200)로부터 수집/제공되는 설비의 상태정보를 수신하여 연속적인 상태정보의 변화에 따라 기기의 상태를 판단하고, 이에 따른 설비의 상태에 따른 예측 정보를 생성하는 한편, 생성된 예측 정보에 대응하여 신속하고 능동적인 대처를 가능케 한다. 이러한 부가적인 기능을 구비한 통합 관리 서버(100)의 설명은 도 6을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 통합 관리 서버를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 통합 관리 서버(100)는 커뮤니케이션 드라이버(101)로부터 제공되는 기기 상태정보를 수신하여 해당 설비의 상태정보 변화에 따라 기기의 상태를 판단하고, 이에 따른 설비의 상태에 따른 예측 정보를 생성하여 출력하는 이상 상태 예측 매니저(105)와, 이상 상태 예측 매니저(105)에 의해 예측된 예측 정보에 따라 그에 대응되는 기기의 작업 지시를 이동 단말기(300)로 전송하거나, 관리자에게 통보하는 이벤트 처리 매니저(106)를 더 포함하여 구성된다.
이상 상태 예측 매니저(105)는 다수의 생산 설비의 임베디드 디바이스(200)로부터 제공되는 상태정보들을 실시간으로 감시하여 기기의 상태와 추후 일어날 상황을 예측하여 예측정보를 출력한다. 또한, 설비에 필요한 소모품과 같이 교체가 필요하거나 충전이 필요한 설비의 부가 장비의 교체 시점을 파악하여 제공할 수 있다. 이상 상태 예측 매니저(105)는 각각의 생산 설비별 상태정보를 지속적으로 감시하되, 이전 상태정보와 현재 수집되는 상태정보를 비교하여 해당 설비의 이상 상태를 미리 예측하여 예측 정보를 이벤트 처리 매니저(106)로 출력한다. 이러한 예측정보는 해당 설비의 소모품 소모 상태 및 교체 시점, 설비의 이상 및 오동작, 설비의 안정 정보 등일 수 있다.
이벤트 처리 매니저(106)는 이상 상태 예측 매니저(105)로부터 출력되는 설비의 예측 정보를 수신하여 해당 예측 정보에 따라 그에 대응되는 설비의 작업 지시를 이동 단말기(300)로 전송하거나, 관리자에게 통보한다. 예를 들어 설명하면, 해당 설비의 소모품의 교체 시점이 임박하면, 이상 상태 예측 매니저(105)로부터 해당 소모품의 교체 시점 정보를 포함하는 예측정보를 수신하여 해당 소모품의 교체 지시를 통합 관리 서버(100)로 전송하거나 해당 설비의 작업자 또는 관리자의 이동 단말기(300)로 해당 소모품의 교체 지시를 통보한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 통합 관리 서버(100)는 인터 넷을 포함하는 네트워크로 연결된 다수의 외부 컴퓨터와 연결을 설정하고, 설정된 외부 컴퓨터의 요청에 따라 생산 정보 및 설비 관리 정보를 제공하는 웹 서비스 매니저(107)를 더 포함한다.
웹 서비스 매니저(107)는 인터넷을 포함하는 네트워크로 연결된 다수의 외부 컴퓨터와 연결을 설정하고, 연결이 설정된 외부 컴퓨터로부터 생산 정보 및 설비 관리 정보 제공 요청에 따라 해당 설비의 정보를 데이터베이스 매니저(103)로부터 액세스하여 제공한다. 이때 외부 컴퓨터로 제공되는 생산 정보 및 설비 관리 정보를 특정 양식의 문서, 보고서, 분석결과 데이터, 작업지시 정보들을 디스플레이를 통해 제공한다
따라서 본 발명에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템은 부품제조업의 워크플로우에 최적화하여 시시각각 변화하는 생산공정으로부터 발생하는 생산현황을 실시간으로 수집하고 기준 생산현황정보와 비교하여, 부품제조업의 모든 생산공정의 가동 비율을 극대화할 수 있도록 최적 관리하며 생산능력과 비교하여 공장 전체의 효율적 로드밸랜스를 구현하여 생산능력을 극대화하고 생산설비 및 작업자로부터 실시간으로 수집되는 품질정보 및 설비운전정보를 바탕으로 계속 가동으로 인해 발생하는 공정불량을 방지할 수 있도록 한다. ERP에서 제공하는 일일 생산일정을 기준으로 비효율적 생산을 피할 수 있고, EAM에서 제공하는 설비의 예방정비 일정으로 기준으로 자동으로 작업자에게 정보를 제공함으로써, 규칙적이고 신속하게 예방정비 업무를 수행할 수 있어 생산현장에 설치되어 있는 고가의 생산 설비를 무고장 (Near Zero Down Time) 체계를 구축할 수 있어 공장 전체에 대한 공정의 최적화를 구현할 수 있고, 고객의 긴급 주문에 따른 경영환경 변화 대응에 유연하게 대처할 수 있도록 하는 장점을 갖는다.
한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (10)
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- 생산 현장의 각종 설비에 구비되며, 해당 설비의 상태 정보를 수집하되, 상기 통합 관리 서버 또는 이동 단말기와 데이터를 송수신하는 통신부와, 상기 생산 설비에 구비된 감지 수단으로부터 감지된 상태정보를 정의, 취합, 제어하는 상태정보 관리부와, 상기 상태정보 관리부에 의해 정의, 취합, 제어된 상태 정보가 저장되는 상태정보 데이터베이스와, 상기 데이터베이스에 저장된 상태 정보를 상기 통합 관리 서버 또는 이동 단말기의 요청 또는 소정 주기마다 제공하는 상태정보 제공부와, 상기 통합 관리 서버 또는 이동 단말기로부터 전송되는 설비 제어 신호에 따라 해당 설비의 구동을 제어하는 설비 구동 제어부와, 해당 생산 설비의 상태 정보를 실시간으로 수집하여 저장/분석하고, 분석된 정보를 상기 통합 관리 서버로 제공하거나 해당 설비의 제어 정보를 선택적으로 해당 설비로 출력하는 분산 처리부를 포함하는 다수의 임베디드 디바이스와;상기 임베디드 디바이스와 데이터를 송수신하며, 상기 임베디드 디바이스로부터 전송되는 상태 정보를 실시간으로 수신하여 저장/분석하고, 분석된 정보에 따라 해당 설비의 제어 정보를 선택적으로 제공하되, 상기 임베디드 디바이스 또는 이동 단말기와 무선 또는 유선 통신을 통해 데이터를 송수신하는 커뮤니케이션 드라이버와, 상기 커뮤니케이션 드라이버를 통해 상기 임베디드 디바이스 또는 이동 단말기로부터 제공되는 설비별 상태정보를 정의, 취합, 제어하는 포인트 매니저와, 상기 포인터 매니저에 의해 정의, 취합, 제어된 설비별 상태 정보가 저장되는 데이터베이스 매니저와, 상기 포인트 매니저 및 데이터베이스 매니저와 연동하여 스크립트 방식으로 양식의 구성정보와 화면을 의의로 제어하여 애플리케이션을 생성하고, 생성된 애플리케이션을 제공하는 애플리케이션 매니저와, 상기 커뮤니케이션 드라이버로부터 제공되는 기기 상태정보를 수신하여 해당 설비의 상태정보 변화에 따라 기기의 상태를 판단하고, 이에 따른 설비의 상태에 따른 예측 정보를 생성하여 출력하는 이상 상태 예측 매니저를 포함하는 통합 관리 서버와;상기 임베디드 디바이스 또는 통합 관리 서버와 데이터를 송수신하며, 상기 통합 관리 서버로 설비 상태 정보를 조회하거나, 통합 관리 서버로부터 전송되는 시스템 관리 정보를 수신하여 관리자에게 통보하는 이동 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 포인트 매니저가:실제 통신설비와 관련된 정보를 정의하고 관리하기 위한 물리적 태그와 관리 또는 사용의 목적을 위해 임의로 생성되는 가상 태그를 관리하기 위한 태그 매니저와;상기 태그 관리부에 의해 정의되는 물리적 태그 또는 가상 태그가 특정 조건인 경우 미리 정의된 이벤트 액션을 처리하는 이벤트 매니저;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템.
- 삭제
- 청구항 5에 있어서, 상기 통합 관리 서버가:상기 이상 상태 예측 매니저에 의해 예측된 예측 정보에 따라 그에 대응되는 기기의 작업 지시를 상기 이동 단말기로 전송하거나, 관리자에게 통보하는 이벤트 처리 매니저;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 통합 관리 서버가:인터넷을 포함하는 네트워크로 연결된 다수의 외부 컴퓨터와 연결을 설정하고, 설정된 외부 컴퓨터의 요청에 따라 생산 정보 및 설비 관리 정보를 제공하는 웹 서비스 매니저;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 애플리케이션 매니저가 생성하는 애플리케이션이:생산 주문 관리, 생산관리, 품질 관리, 설비관리, 프로세스 관리, 생산성 분석, 설비별 예측정보 중 적어도 어느 하나 이상을 위한 것임을 특징으로 하는 유비쿼터스 기술을 적용한 생산 관리 시스템.
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