SMART FACTORY 요소적용방안에대한연구

현대제철

반기영 부장

나승구 차장

이정한 과장

2015년 3월 20일

▣왜? SMART FACTORY가주목받는가?

• 현재 생산성과 품질 외에 해결해야 할 문제들 산재

• 숙련되고 경험 많은 전문가들의 감소 (은퇴,이직)

• 설비 고도화 및 유지 보수 항목 증대로 인한 비용 증가

• Big Data, Cloud, IoT 와 같은 IT 기술의 급속한 발달

• 경쟁 상대 증가와 사용자 요구에 발 빠른 대처 요구

현재 제조업 시스템의 고도화/지능화 필요

▣ Smart Factory 는무엇을해야있는가?

생산성 향상 품질 관리

에너지 절약 환경오염 감소

FACTORY

MES,ERP 등

환경기술, Smart Grid

최적화 기술 개발 자동화 기술 개발

인력

비용

IOT

BIG DATA

가상 현실

CLOUD

IT 기술

SMART FACTORY

SMART FACTORY

▣ SMART FACTOY 발전단계

1800, 1900 년대 : 증기 기관과 산업 혁명

품질 향상 1960 년대 : 전기, 전자 기술의 발전

생산성 향상

원가 절감 1980 년대 : 자동화 기술의 발전

에너지 및 환경 관리 2000 년대 : 통신 기술의 발전

현재 : IT 기술과 제조 기술과 융합

▣ SMART FACTOY 정의

용어정의

Smart : 똑똑한, 총명한

문제발생시이상변화를자각하고알려줌

Intelligent : (학습능력 , 이해력, 논리적인사고에있어서) 똑똑한, 총명한

진행되고있는문제를사전에경고하고대비하게하게함

Smart Factory, Smart Industry, Industry4.0, Smart Manufactory, Intelligent

Factory 등등의목적?

공정 및 에너지생산관리정보가통합연동 되어, 제품의생산성향상및

신뢰도가자동으로최적화되는공장

▣ Smart Factory 기술목표

Keyword : 인터넷, 모바일, 클라우드, 빅데이타, 가상 현실

IT 기술을 활용하여 시공간 제약을 극복하고 진단,분석 등

공장 운용에 필요한 정보를 자동으로 생산

공급자사용자

시간 공간 인공지능지원

▣ SMART FACTORY 연구배경

30년 전 모델의 공장을 지을 것인가? 30년 후 모델의 공장을 지을 것인가?

안정적 설비 운전 환경

설비 운전 경험 풍부

설비 공급사에 의존적 유지보수

폐쇄적 구조로 인해 확장 어려움

직관적이며 친인간적 운전 환경

자동화 및 신기술 적용으로 운전 쉬움

설비 공급사 이외 타사 기술 접목 쉬움

개방형 구조로 인해 기능 확장 쉬움

공장 운용 인원 소수화 및 관리 요소 증대로 인한 비용 증가

운전 및 유지 보수 인원들의 숙련도 편차 감소 방안 필요

▣ SMART FACTORY 기술개발목표

공장 운용 능력 극대화 자동화 기술을 활용한 공장 운용 효율화

공장 관리 요소 최적화

인원 숙련도 편차 최소화

진단 및 분석 기술을 활용한 자동 설비 관리

유무선 기술을 활용한 지원 시스템 개발

- 현재 널리 사용되고 있는 기술 활용 (개발 시간 단축 및 원활한 기술 수급)

- 신기술 도입에 따른 조업 및 정비 영향 최소화 (공장 정지 불가)

- 보안 및 안정성 기술 확보

개발 요구사항

▣ Smart Factory 적용을위한시스템구성

<설비 제어 PLC>

<MASTER PLC>

<HMI SERVER> <Trend SERVER>

- OPC를 이용 별도의 조업 및 설비 정도 데이터 수집및 저장 (* 설비 제어에 영향 없음)

OPC

<OPC-DB SERVER>

<ApplicationSERVER>

<조업 데이타>

<조업 및 설비 정보 데이타>

일반적인 공장 제어 시스템 OPC를 활용한 공장 제어 시스템

▣ Smart Factory 구현을위한설비객체화

현실 디지털가상화객체변환

기계요소

전기요소 EPLAN을활용한정보화 태그및관계를통한가상화

기계/전기/제어

H/W P&ID

S/W 영역

기계/전기/제어

설비사양 그외

<설비 객체화를 위한 정보>

▣ EPLAN을활용한설비객체응용 –운용능력극대화

설비 A

- 기계적 요소

- 전기적 요소

- 상호 연관 관계

EPLAN

- 설비 사양 정보

- 고유 TAG 번호

- 엔지니어링 정보

EXCEL- Data- Information

DataBase

응용소프트웨어(Visual Language, API)

정비시스템 조업시스템 진단시스템

다른시스템과연계하여새로운기능창출

▣ EPLAN의활용한 Smart Factory 응용기술개발

정비자설비A 스마트폰

부품 교체 또는 점검 사항 기록

EPLAN(설비A)

DataBase

갱신최신 도면/정비 이력

IOT Service

Big-data를 활용한 정비 내역 분석(주기적 교환 시기 예측)

공급사부품 A 스마트폰

교체 부품 준비 및 교체품 보관

물류관리시스템(필요 자재 자동 주문 및 발주)

공급시간단축으로재고관리편리

개방형 시스템

Cloud Service

<DATA 교환 서버>

<Application SERVER>

<OPC SERVER>

OPC

설비 및 현장 관리자

무선 필드 트랜스미터

WirelessHART

Wi-Fi

▣무선활용한 Smart Factory 응용기술개발

▣ SMART FACTORY 기술개발

<DATA 교환 서버>

OPC

<고숙련자>

원격 지역 고숙련자

- 영상과 음성을 통해 설비에 대한 정보 확인

- 숙력도 차이를 무선 통신을 이용 원격 지원

- 운전 상태 확인- 정비 이력 조회- 디지털 도면

해당 공장

- 설비 정보 요청- 유지 보수 지원

<Application SERVER> <Application SERVER>

<OPC SERVER> <OPC SERVER>

<방화벽-보안><방화벽-보안>

원료 공급 공장 원료 소비 공장

-인터탁 등 설비 돌발로 인한 위험 정보 공유

-생산 및 소요량 실시간 변화 감시로 운영 효율 최적화

▣ SMART FACTORY 기술개발

상호 운용 최적화 S/W 개발

▣기술융합을통한스마트팩토리구현

설비 객체화 기술

인터페이스 확장 기술

무선 통신 기술

IOT

BigData/Cloud

증감 현실

인터페이스 확장 및무선 통신

재고 관리시스템

정비 지원시스템

가상 조업시스템

품질 자동 관리 시스템

SMARTDATA

생산 최적화 시스템

- 응용 기술들을 융합하여 신기능의 시스템 개발

▣결론및개발방향

Smart Factory Infra 구축

: 시스템 적용 중

: 무선 설비 설치 진행 중

: 응용 기술 개발 중

Smart Factory 구현

: 지능형 운용 자동화 기술 개발

Smart Factory 기능 적용

: 최적 제어 기술 개발

: 광역 통신 인프라 구축

- Smart Factory 는 기술 변화에 빠르게 적응하며 진화하는 공장 임

빠르게 진화 적응 하기 위해서는 개방-협력적 기술 토대 필요

응용 시스템

응용 시스템

사용자

소비자

통신

통신

시공간

사용자

소비자

Smart Factory 진화

기능