Mark weiser가 1981년에 제창한 ubiquitious computing 개념은 2010년 기준으로 봐도 상당히 구현이 많이 되었습니다. 모바일폰도 보급되었고, 집 역시 인터넷과 자유롭게 연동되면서 일상 생활에서는 상당히 실현이 되었다고 봐도 과언이 아니었습니다.하지만 factory의 경우 한 시스템에서 gathering 된 데이터가 다른 시스템과 공유도 잘 안 되는 경우도 많았을 뿐더러, 공유를 한다 하여도 데이터 관점, 통신 관점 등 여러 분야에서 통합하는 데 상당히 애를 먹고, 시스템이 수정된다든가 새 시스템 도입 시 상당한 노력이 수반되었었습니다.이를 해결하기 위해 여러 접근이 있었지만, 해당 아티클에서는 factory를 thing들의 집합으로 보고, 독일의 kaiserslautern 내 DFKI 연구소에서 해당 비전을 이루려고 현재도 상당히 많은 노력을 기울이고 있습니다.90년대의 CIM(computer integrated manufacturing) 붐이 일 때부터 상당히 제조현장에 computing 기술을 적용코자 하는 연구가 활발했었습니다. 특히 최근의 IoT (2010년 이후) 열풍이 불면서 해당 기술의 적용에 관심이 불기 시작했습니다. 따라서, DFKI 연구소 역시 이 기술을 공장 환경에 접목하고자 하는 시도를 시작하게 되었습니다.(다음부터 나오는 내용은 최근의 DFKI testbed 구조하고는 다릅니다. 최근 건 또다른 모습입니다만, 접목코자 하는 기술들에 대한 방향 자체는 거의 비슷하므로, 그대로 진행하겠습니다. )DFKI 연구소에서는 해당 기술들의 적용에 있어 testbed를 만들었는데요, 이는 연구소에서 혼자 만든게 아니고, 인근 대학 및 독일의 주요 기업들의 참여로 이뤄졌습니다. 다음은 참여한 기업들, 대학을 나타낸 것입니다. 다음 그림들은 실 설비 및 설치된 layout들을 나타냅니다. 여기서는 액체 비누를 만듭니다. 기본적으로 재료를 받아 섞고, 이를 병에 부으며 개별적으로 라벨을 붙이고 고객 주문에 따라 맞춰 전달하는 것입니다. 구성하는 설비들은 당연히 한 벤더들이 아닌 다른 벤더들이 만들었으며, 따라서 실제 다양한 vendor들이 존재하는 제조현장 환경에서 도입하고자 하는 여러 스마트 팩토리 관련 기술들을 적용하기 좋은 테스트베드가 된 것입니다. 다음은 testbed에 적용된 여러 기술 요소들을 나타낸 것입니다. 보시다시피 bluetooth, zigbee, uwb, nfc 같은 통신기술들을 도입하여 기존의 유선망으로 경직되게 구성된 것이 아닌 shop floor 모든 구성 요소 및 MES /HMI /SCADA에 이르기까지 모두 무선 기반으로 자유롭게 연결되도록 하였습니다. 아울러, 기존의 설비 구동이나 운용의 경우 제어판이나 혹은 현장 LCD 화면 보고 현장 시스템에 직접 걸아가서 운용을 하는 경우가 많았습니다. 하지만, factory -of-thing을 지향하는 testbed에서는 당연히 이를 추구하지 않고, mobile 단말 등을 통해 언제, 어느 장소에서든 원격에서 PPR 관련 parameter를 지정할 수 있도록 하였습니다.(물론 정보시스템도 예왼 아니겠죠) 실제로 테스트베드의 각 설비들은 PnP 방식처럼 구동되게끔 되어 있습니다. PnP는 Plug and play가 아닌 plug and produce라는 말입니다. 이것이 뭐냐면, 모든 설비들은 공정 상에 각자의 고유 기능이 있죠. 근데 이것이 다른 설비들하고 강하게 의존하는 것이 아니라 독립적이라는 겁니다. 다만, 이들 사이에 연결되어 있는 건 전원 공급 및 네트워크이라는 거죠. (물론 여기서는 버퍼나 이송 수단에 대한 내용까진 안 들어 있긴 합니다.) 따라서 어떤 설비가 새로 교체되든 추가되든 간에 그냥 이들 간에 네트워크 연결만 되면 바로 설비 구성이 끝난다는 것입니다. 이에 부가적으로 해당 설비에서 제공하는 제어 메커니즘들이 대상 공장의 control logic 담당하는 곳과 유기적으로 연동되어야 하며, 신규 설비 도입에 따른 정보 시스템과의 연계도 중요합니다.이러한 사항을 달성하기 위해서는 일일이 사람이 달라붙어 하기엔 어렵습니다. 일련의 플랫폼에 독립적인 어떤 기술이 필요하겠죠. 이를 가능케 하는 일련의 기술들이 SOA(Service Oriented Architecture)관련 기술들입니다. 이는 다음 그림들과 같습니다. 자세한 설명은 후에 SOA 카테고리를 따로 열어서 설명을 드리도록 하겠습니다만, 기본적으로 WSDL로 각 기능들을 서비스화 합니다. 이는 XML message format으로 기술이 됩니다., UDDL에다가 서비스화된 WSDL 문서를 저장하구, 다른 end-point들이 여기서 필요한 서비스 찾습니다. BPEL은 이제 해당 서비스들을 가지고 일련의 workflow를 규정한 XML 문서입니다. 해당 workflow 내 서비스 중에 MES 같은 생산 관리 시스템과 ERP/SCM같은 기업 전사 시스템 사이의 연동 그런 것이 있을 경우 해당 데이터 간 통합이 필요한데요, 이에 주로 활용하는 것이 바로 B2MML이라고 하는 XML를 활용합니다.앞서 언급된 사항들을 종합하면 다음과 같은 구조가 나오겠네요. 이렇게 DFKI testbed에서 하는 일들을 잘 보아왔습니다. 하지만, 이를 실 산업현장에 적용하려면 수많은 난관들을 넘어야 하는 건 당연히 다 알 것입니다. DFKI 에서도 이를 인지하고 있구요. 다만, 이것이 기술적인 관점에서만 그렇지 않다는 것을 이들은 강조합니다.
상기 언급된 기술들이 실 산업에 적용 가능하도록 지속적인 기술 개발은 물론 필요하구요, 다음의 그림처럼 SoA 기반의 통합이 단일 시스템 내든 아닌 전사시스템 레벨이든 확대될 필요가 있습니다. (vertical integration과 horizontal integration의 밑바탕)
아울러, end-to-end engineering을 위해선 다음의 그림처럼 해당 사물과 관련된 일련의 기능(설비 모니터링, 동작 제어 등)에 대한 모델 및 라이프 사이클 데이터가 구비되고, 이들을 타 시스템에서 접근 가능하도록 서비스화 되어야 하며, 무엇보다 3C(computing, communication, computing)가 다 구현되어야 합니다. 이와 더불어 당연히 보안을 커버해야 하는 영역도 넓어지게 되죠.
하지만, 무엇보다 중요한 것은 절대로 CIM 시절의 과오를 되풀이하면 안 된다는 겁니다 .CIM을 적용할 당시에 가장 우려를 샀던 부분이 바로 사람들이 일자리를 잃는 것이 아닌가 하는 우려였습니다. 해당 스마트 시스템들은 인간의 노동에 도움을 주는 건 물론이거니와 인간이 남은 시간들을 더욱 창의적이고 고부가 가치가 높은 work에 투입시키도록 도와주는 역할을 하는 방향으로 발전시켜야 한다는 겁니다. 언제 어디서든지 사람들이 일할 수 있는 환경 조성이라든지, 모델 이용할 때 상당한 추상화 과정이 거쳐 있어 이해하기 쉽게 보인다는 건 그 중의 예일 뿐입니다.
출처 : https://blog.naver.com/ppepajbw432/221107659926
