계장기술(PROCON)

기술정보 (연재)스마트공장 핵심 기술과 품질평가 체계 정립 <1회>

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 125회 작성일 22-01-13 16:32

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1. 서 론

스마트공장은 제품의 설계, 제조, 유통 등 제품 수명주기가 하나의 공장에서 이뤄지는 것처럼, 실시간으로 연동되어 생산성 향상뿐만 아니라 개인 맞춤형 제조 등이 가능한 공장을 뜻한다. 즉, 스마트공장은 공장자동화가 진화한 형태로 ICT와 제조 기술이 융합하여 공장 내의 장비, 부품들이 소통하면서 최적의 생산체계를 구축하여 고객 맞춤형 제품, 다품종 복합(대량/소량) 생산이 가능한 유연한 생산체계 구현을 뜻하는 것이다.

스마트공장의 핵심 기술은 CPS(Cyber Physical System, 가상물리시스템), 로보틱스, 3D프린팅, IoT 기반 포그 컴퓨팅, 사이버 보안 등이 대표적이다. 이 중 CPS는 컴퓨터 프로그래밍으로 만들어진 가상(Cyber)세계, 즉 가상 공간과 사람, 공정, 설비와 같은 물리적(Physical) 세계의 결합을 통해 작업자와 기계간 통합된 작업 환경을 구현하는 것을 목표로 한다. CPS는 디지털 트윈(Digital Twin)과 디지털 스레드(Digital Thread)로 구분할 수 있으며, 디지털 트윈은 실제 생산 제조 라인을 소프트웨어 기반으로 구현하고, 시뮬레이션을 통해 생산 공정에서 발생할 수 있는 상황을 예측해 볼 수 있는 디지털 모델링 시스템을 의미한다.

시뮬레이션을 통해 생산된 데이터를 지속적으로 생산라인으로 전송하여 제품 및 생산을 최적화하는 것을 의미한다. 실제 장비를 일대일로 디지털 모델링하여 최적의 공장 운영모델을 만드는 게 디지털 트윈이라면, 생성된 모든 정보를 마치 실(Thread)처럼 끊김 없이 하나로 전달하는 것을 디지털 스레드라고 한다. 즉, 제품의 생산부터 폐기에 이르는 전 단계를 모니터링해 공장 내 모든 기계나 장비에 대한 디지털 정보를 종합하여 장비 작동 시나리오를 분석하고, 자산을 최적화하는 등 업무상 모든 의사결정에 도움을 주는 시스템을 뜻한다.

본고에서는 스마트공장 핵심 기술과 제품의 품질평가 체계를 정립하고, 중소·중견기업이 활용할 수 있는 컴포넌트 및 모듈러 등 스마트공장의 핵심 요소들에 대한 안전성, 성능, 신뢰성 평가 기술 및 시험평가 장비를 개발하고, 국제협력 기반의 시험 서비스 통합 플랫폼 구축 및 실증한 내용을 소개한다.


2. 국내 최초 산업용 이더넷 국제표준(RAPIEnet : IEC 61158-X-21)을 지원하는 각종 센서, 계측기 및 제어기기에 대한 HW/SW 시험평가 시스템 개발 및 검증

1) RAPIEnet 최대국 접속(에이징) 시험평가 시스템 개발
(최대 접속국 시험)
각종 RAPIEnet 대응 필드 기기를 접속하여 다양한 제어 요구에 맞는 리모트 디바이스국 연결 시스템을 구축할 수 있는지 확인하는 시험이다.
- 시험 대상 기기를 포함하여 최대 접속국(64국)에 접속한 시스템으로 12시간 연속 운전
- 산업용 유선 통신 시스템인 RAPIEnet은 다수국 연결(24개국 이상)과 안정적인 연결이 특장점이기에 이를 검증하는 시험평가 시스템이 중요하다.
3차 연도에는 64국으로 확대 예정이다.
- XG5000* 오토스캔 기능을 활용하여 전체 네트워크 시스템 구성 상태 확인
  *XG5000 : RAPIEnet I/F 모듈을 포함한 모든 통신 모듈의 동작을 위한 기본 파라미터 설정, 프레임 작성, 모듈 및 네트워크를 진단 등 통신 모듈 전용 소프트웨어
- 오토스캔 상에 표시된 국번의 모듈에 대하여 진단 서비스(리모트 통신 모듈 정보, 리모트 서비스별 상태, 리모트 미디어 정보) 가능

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2) RAPIEnet 기능 시험평가 시스템 개발
(하드웨어/소프트웨어 시험) 실사용 환경인 산업 환경을 고려한 RAPIEnet 장비의 내환경 특성 주요 검증 및
IEC 61158 Type 21 표준에 적합한 소프트웨어 기능 평가 시스템 구축이다.

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3) RAPIEnet 표준 적합성 툴 개발
(표준적합성 시험) IEC 61158 Type 21 표준 적합성 시험평가 툴(Conformance Test Tool) 소프트웨어이며, Link Layer와 Application Layer 등의 표준 준수 여부를 꼭 확인한다.
- RAPIEnet 표준 기반 Framwork 분석을 통한 표준 적합성 소프트웨어 개발

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- (Data Link Layer Test Procedure) Auto와 Manual으로 시험할 수 있으며, IEC 61158 Type 21에 정의된 총 62개의 항목에 따라 상태 변화를 확인한다.

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- (Application Layer Test Procedure) Auto와 Manual으로 시험할 수 있으며, IEC 61158 Type 21에 정의된 Topology를 지원하는 DUT는 표준에 기술된 상태 변화가 일어나며, 각각의 상태 변화를 확인한다.

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