공장 자동화 및 무인 자동화를 실현하기 위해 가장 기본적이며 중요한 기술은 제조공정에 대한 감시 기술이다. 특히 절삭공정에서 생산성을 향상시키기 위해서는 절삭 과정 중 드릴이나 앤드밀 등과 같은 공구의 마모상태가 실시간으로 감시되어야 한다. 본 논문은 드릴 공정에서 퍼지 논리를 도입하여 마모진단 시스템을 구성하였다. 실시간 마모진단을 위해서 절삭력과 절삭력의 변화량을 퍼지 입력 변수로 하여 컴퓨터를 이용한 드릴의 마모상태를 판단하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 퍼지 마모진단 시스템을 평가하기 위하여 퍼지 마모량과 드릴의 실제 마모량을 측정하여 그 결과를 비교하였다.
수많은 부품들로 구성되는 정보통신 기기들은 제조 시, 부품의 이상 유무를 정확히 판단하고 불량부품을 배제하는 것이 품질 개선을 위해 매우 중요하다. 최근 그 수요가 급격히 증가하고 있는 LCD의 경우, 제조 공정에서 LCD 패널을 보호하기 위해 외부 프레임을 합착하는 너트의 이상 유무를 판단하기 위해 인력에 의한 목시(目視)검사를 수행하고 있다. 생산이 급격히 확대되고 있는 이와 같은 장비의 부품 검사를 위한 자동화 시스템에 대한 필요성이 절실히 요구되고 있다. 본 논문에서는 LCD 프레임 제작 시에 삽입되는 너트의 불량 유무를 이미지 프로세싱을 이용하여 자동으로 검사하는 장비의 개발에 대하여 기술하였다. 개발된 시스템은 투입되는 너트의 나사선 개수, 피치 간 간격, 피치의 폭, 너트의 내경 측정을 자동으로 수행한다. 시스템의 고정밀도를 위해 고배율 렌즈와 교정 툴을 사용하고, 측정 결과 값을 일정하게 유지하기 위해 자동 광량 조절 조명을 제작하고, 자동 검사를 위한 알고리즘을 개발하였다. 개발 시스템을 실제 현장라인에 적용하여 에러율 측정을 통해 인력에 의한 검사보다 우수한 성능을 확인하였다.
중소기업 제조공장의 스마트팩토리 수준이 현재에는 기초 수준으로 창고를 관리하기 위해 재고 입출입에 따른 정확한 재고량을 파악하는 시스템이 부족하다. 또한 근로자 수작업과 경험에 의한 생산방식으로 데이터 손실로 정확한 자재를 관리하기 어려운 상황이다. 이를 해결하기 위해 근로자의 재고 파악을 위한 수작업을 최소화하며 자동화를 향상시키기 위해 재고량 자동 수집을 진행한다. 본 논문에서는 IoT기반의 자율이동모듈을 이용한 스마트 창고관리 시스템으로 자율이동모듈이 창고를 이동하면서 재고 보관함의 데이터를 수집한다. 이는 해당 보관함의 자재들 파악하기 위해 카메라 모듈이 비전처리 방식 통해 재고보관함의 네임텍을 인지한다. 인지한 문자화 처리 결과가 일치할 때 센서에 의해 측정된 데이터가 서버로 전달되고 데이터를 처리하여 데이터베이스에 저장한다. 저장된 데이터는 관리자용 웹 기반 모니터링 환경에서 실시간 재고량을 파악할 수 있다. 이를 통해 수작업을 줄이고 자동화된 재고관리시스템의 효과를 기대한다.
자동화 시스템은 RS232C에 의해 제어부와 GUI 시스템사이의 통신을 이용한다. 제업부는 실린더, 모터, 센서등과 같은 장치의 처리를 담당하며, GUI 시스템은 구동부로부터 직접 통신 방식이나 RS232C에 의해 신호를 받으며, 자동화 설비의 모든 상황의 분석 데이터를 사용자에게 제시한다. 이때 RS232C를 이용한 통신방식은 매우 중요하다. 이는 비용절감을 할 수 있으며 매우 단순한 구조를 가지므로 안정된 통신상태의 유지를 위한 유지보수가 쉽다. 반면 이러한 방법은 고속의 통신에서는 데이터나 신호의 손실을 가져올 수 있다. 따라서 데이터이 손실 없는 통신 프로세스의 제공은 매우 필요하다. 본 연구에서는 이를 위한 통신 알고리즘을 제시하였으며, 제어부와 자동화 시스템 사이의 RS232C를 이용한 송수신 상황에서 데이터의 손실을 막는 통신 처리를 구현하였다.
스마트 공장의 생산 계획 및 제조 데이터를 이용하여 AI 기반의 효율적인 재고 관리 및 물류 최적화 기술을 적용하면 해당 제조 기업의 생산성 향상과 고객 만족도 향상을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 공장의 생산 공정에서부터 데이터를 수집하여 클라우드에 저장하고, 여기에 저장된 제조 데이터를 활용하여 추후 AI 기반의 공급망 최적화 기술을 적용할 수 있는 시스템을 제안하였다. 기존 시스템의 경우는 대략 10종~20종 정도의 데이터 타입을 지원했다면, 제안 시스템은 100종 이상의 데이터 타입을 지원하도록 설계 및 개발된다. 또한 수집 주기의 경우는 매 초당 1~2회의 데이터를 수집할 수 있도록 지원하며, TB 단위의 데이터 수집이 가능하다. 따라서 본 시스템은 자동화된 데이터 수집 체계를 갖추고 있는 스마트 공장 외에 기존의 전통 제조 현장에도 적용할 수 있도록 고안하였다.
In this paper, in order to overcome shortcomings of manual inspection for the automotive PWM Shaft, we developed an automated inline inspection system. The automated inline inspection system consists of the work feeder unit, conveying unit, outer diameter check unit, run-out and roundness check unit, machine vision, defective separation unit and status alarm unit. We used the machine vision system for automatic inspection process and designed the inline systems for automatic feeding and selecting process. Also the repeated operation test was performed in order to verify the precision and reliability of the proposed automated inline inspection system.
본 논문에서는 자동화 제조시스템(Automated Manufacturing System, AMS)의 시뮬레이션 분석을 위한 그래픽 애니메이션 S/W(or 애니메이터)의 개발 방법을 제시하고 있다. AMS의 설계 및 분석을 위한 많은 방법들 중에서 컴퓨터 시뮬레이션이 가장 적합한 방법으로 여겨지고 있으며, 그래픽 애니메이션은 시뮬레이션 모델의 검증(verification)과 타당성 평가(validation), FA 기술자와의 의사전달, 시뮬레이션 결과의 발표자료 등으로 시뮬레이션 수행과정에서 필수적인 도구로 사용되고 있다. 본 연구에서 제시된 애니메이터는 대상 AMS의 3차원 layout을 생성하는 기능과 시뮬레이션 프로그램에 의해 생성된 "trace file"을 입력으로 하여 시뮬레이션 진행 과정을 "playback type"으로 애니메이션 하는 기능을 가지고 있다. 본 논문의 주요 연구결과는 다음과 같다. 1) 애니메이션 특성에 따라 AMS 구성 설비들과 작업물을 분류하였고, 2) 애니메이터 시스템의 구조(architecture)를 제시하였고, 3) C++과 GL을 이용하여 애니메이터를 구현하였고, 4) 자동창고 시뮬레이션에 개발된 애니메이터를 적용하여 보았다.개발된 애니메이터를 적용하여 보았다.
자동차공업의 미래를 점치는 전문가들은 1980 후반에서 1990년대에 제 4세대의 자동차공업의 핵심은 한국, 멕시코, 브라질을 중심으로 한 저생산요소 요인이 있는 국가에서 생산이 중점적으로 된다는 전망과 유동제조시스템(FMS)을 활용한 지역적으로 안분된 생산체제로 새로운 형태의 경쟁협력 관계가 발생하리라는 예측이 엇갈린다. 유동제조시스템에서 주요역할을 하는 부분은 생산순서를 결정하는 이론인데 현재의 저산기의 논리는 인간의 두뇌에 비교하면 아직 매우 단 순하고 원시적인 편이다. 현재 많은 노력이 경주되는 인공두뇌(artifical intellegence: Al)에 관한 연구에 많은 진전이 있다고 하더라도 당분간은 인간의 두뇌가 기계의 지능보다 월등한 부문이 있는 반면 인간이 활동하기 불편한 작업환경이 있다든가 단순 작업이 되어 인간에 지루함을 주는 일들이 있어 인간과 기계의 적절한 배분으로 적극 기계를 이용하는 자동화도 필요하지만 동시에 인간의 창의적인 능력을 활용하는 것도 매우 필요하다. 우리나라에서 자동차공업이 국제적으로 발전한다면 이는 한국적인 여건에 부합하는 창의적인 인간활동에 의한 것이지 값싼 노임 때문 만은 아닐 것이다.
임베디드 기기는 시퀀스 제어 기능과 수치연산 기능을 활용하여 제어 프로그램에 따라 산업현장의 기기 등 다양한 자동화 시스템에 활용된다. 현재 임베디드 기기는 기업의 산업현장, 원전, 대중교통 같은 국가기반시설에서 제어 시스템으로 활용되고 있다. 따라서 임베디드 기기를 대상으로 하는 공격은 큰 경제적 손실과 사회적 손실을 야기할 수 있다. 임베디드 기기를 대상으로 하는 공격은 대부분 데이터, 코드 변조로서 제어 프로그램을 대상으로 이루어진다. 산업 자동화 임베디드 기기의 제어 프로그램은 일반적인 프로그래밍 언어와 달리 회로 구조를 표현하기 위하여 설계되었고, 대부분의 산업 자동화 제어 프로그램은 그래픽 기반 언어인 LAD로 설계되어있어 정적분석이 용이하지 않다. 이러한 특징으로 인하여 산업 자동화 제어 프로그램에 대한 취약점 분석 및 보안 관련 연구는 정형 검증, 실시간 모니터링 수준에 그친다. 또한 사전에 취약점을 탐지하고 공격에 대한 대비가 가능한 산업 자동화 제어 프로그램 정적분석 연구는 매우 저조한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 산업 자동화 임베디드 프로그램에 대한 정적분석 효율성 증대를 위하여 회로 구조를 표현하기 위해 설계된 산업 자동화 제어 프로그램을 논리식으로 표현하기 위한 방법을 제시한다. 또한 다양한 제조사의 산업 자동화 제어 프로그램을 통합적으로 분석하기 위하여 LLVM IR을 활용한 중간어 변환 기술을 제안한다. LLVM IR을 활용함으로서 동적 분석에 대한 통합분석이 가능하다. 본 연구에서는 해당 방법에 대한 검증을 위하여 S 사(社)의 제어 프로그램을 대상으로 하여 논리식 형태의 중간어로 변환하는 프로그램의 시제품을 개발하였다.
프로세스 마이닝에서는 일반적으로 SAP ERP와 같은 정보시스템이 남기는 시스템의 디폴트 로그를 분석해왔지만, RPA라는 자동화 소프트웨어의 사용이 확대됨에 따라 RPA 봇이 남기는 로그를 활용할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 RPA 봇을 국내 제조기업(코스메틱 분야) 3개 사의 업무에 적용하여 로그를 남긴 후 분석함으로써 현업의 RPA 자동화에 대한 실제 현황을 파악하였다. Uipath와 파이썬을 이용하여 RPA 봇을 구현하고 로그를 남겼으며, 봇이 남긴 로그의 분석을 위해서는 프로세스 마이닝 전용 소프트웨어인 Disco를 사용하였다. 프로세스 마이닝을 통해 봇의 활용성과 성능이라는 두 측면에서 로그 분석을 해 본 결과, 개선 요구사항을 찾아볼 수 있었다. 특히 봇의 활용성 측면에서 활용도를 높여야 하는 경우가 많았고, 수행과정에서 오류나 예외발생 및 수행시간이 길어지는 구간이 발견된다는 점에서 모든 사례에서 개선 지점이 존재하고 있는 것으로 분석되었다. 이러한 분석은 설문이나 인터뷰에 의존했던 기존의 정성적 방법이 아닌 데이터를 활용한 증거 기반의 분석으로 봇의 자동화 현황과 성과를 분석한다는 점에서 매우 과학적이며 또 현업의 업무에 적용된 사례라는 점에서 실증적 의미를 갖는다. 나아가 '로그 마이닝 기반 자동화 현황 분석'은 봇 행동 최적화를 위한 의미있는 기초 단계로, 궁극적으로 프로세스 경영을 수행할 수 있는 토대가 된다고 볼 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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