스마트공장에서의 시스템 통합을 위한 객체홀론의 경량적 표현 및 운영방법

Abstract

4차 산업혁명으로 제조업의 중요성이 대두되면서 스마트공장의 보급을 위해 세계 각국에서 다양한 연구들이 진행중이다. 유연하고 효율성 있는 스마트공장의 고도화를 위해서는 물리-가상 제조객체간 양방향 미러링을 통한 사이버-물리 제조시스템의 개발이 필요하다. 사이버-물리 제조시스템상에서 제조객체들의 자율적·협업적 공정수행을 위해서는 제조객체들간의 상호 정보교류가 필수적이나, 다수의 그리고 이질적인 표현방법으로 인하여 제조객체 자체에 대한 정보교환이 원활히 이루어지지 못하였다. 본 논문에서는 제조객체들의 개방적 정보 교류 및 공유를 위하여 JSON(Java Script Object Notation)이라는 경량적이고 표준적인 방법을 이용하여 제조객체들을 구조화하고 표현하는 방법을 설계한다. 이를 위하여, 본 논문에서는 홀로닉 제조 패러다임에 입각하여 각 제조객체에 대한 데이터·워크플로우·메시지 모델을 설계한다. 또한, 스마트공장에서의 막힘없는 제조객체 정보교환을 수행하는 시제품을 구현한다. 이를 통하여, 제조객체 표현에 대한 단순성, 범용성, 개방성 및 상호운용성을 확보함으로써, 이기종 스마트공장 시스템들의 표준기반 통합을 가능하게 한다.

As the competitiveness of manufacturing increasingly becomes significant to cope with the era of the fourth industrial revolution, a lot of researches have been strived to develop and deploy Smart Factory. For the pursuit of Smart Factory which ensures flexibility and efficiency in manufacturing, it is vital to develop Cyber-Physical Production Systems (CPPS) that embody bi-directional mirroring between physical and cyber manufacturing objects. CPPS are recognized as the advanced model of Smart Factory in that they enable manufacturing objects to perform autonomous and collaborative decision-making. In CPPS, the information exchange in-between the objects is a fundamental requirement; however, it shows a limitation due to various and heterogeneous representations about the objects. This thesis presents the design of a structural and unique representation method that provides manufacturing objects with an open and seamless information exchange environment using Java Script Object Notation (JSON), which is a light-weight data interchange format. For such the purpose, this thesis includes the design of manufacturing objects’ data, workflow and message models under the paradigm of Holonic Manufacturing Systems. It also includes a prototype implementation to demonstrate the feasibility and validity of the proposed models. The deliverable of the present work is expected to facilitate the systems integration in heterogeneous smart factory systems through gaining simplicity, commodity, openness and interoperability on manufacturing objects’ representation.