Earticle

자동제조공정 자동화를 추진하고 있는 GM사는 앞으로 5 년내에 생산 System에 컴퓨터를 활용하는 기술개발에 수백만불을 투입한다고 한다. 생산에서 컴퓨터 황용기술은 종래의 설계소요시간을 단축하는것 외에도 날로 불어나는 설계조건을 쉽게 처리하여 설계의 집적 도를 높이는 효과 그리고 FA의 효율, 기능, 유연성에 있어서도 효과적이라는 것이다. 즉, MAP는 CIM(Computer Integrated Manufacturing)의 구현에의 길목에서 처리하고 지나가야 될 숙명적인 과제라 할 수 있다.

최근 수년간에 걸쳐 이루어진 센서기술의 발달과 컴퓨터를 이용한 데이타 처리능력의 혁신적인 발전은 대형의 복잡한 시스템을 실시간으로 운용하는데 있어서 막대한 양의 정보를 적절히 처리할 수 있는 기술을 요구한다. 예를 들어, 제철 또는 화학공장 공정제어에 있어서 여러 단계의 복잡한 공정의 상태에 관련된 정보는 다양한 센서들에 의하여 감지되어 제어컴퓨터에 전달된다. 또한 제어컴퓨터에서 생성되는 데이타는 자동화장비들의 각 구동장치로 분배된다. 이와 더불어 전체공정의 운용 및 관리와 제품의 품질 검사 및 시험에 관련된 데이타들도 적절히 전송되어야 한다. 또한 공장의 생산자동화 시스템에서도 수많은 로봇, PLC, CNC,AGV,켠베이어, 자동창고 등 자동화장비관련장비들의 시간적,공간적인 작업상태와 작업환경에 대한 무수한 정보들은 다양한 센서들에 의하여 감지되어 제어컴퓨터로 전달되어야 한다. 이러한 막대한 양의 데이타들을 적시에 수집하여 가공한 후 적시, 적소에 분배해 줄 수 있는 데이타 전송기술의 확보는 미래의 첨단생산시스템으로 인식되는 CIM(Computer Integrated Manufacturing)및 분산제어시스템(Distributed Control System)의 구축을 위한 선결과제라 할 수 있다. 이러한 문제들은 발전소, 최신예 항공기와 인공위성 등과 같이 고도의 제어기능과 매우 높은 신뢰도를 요구하는 시스템들에서도 마찬가지로 제기된다.

Fieldbus provides real-time data communication among field devices in the manufacturing automation and process control systems. In this study, an experimental model of fieldbus-based manufacturing automation system is developed. Experimental model consists of two robots, two conveyor belts, NC machine, PLC, sensors and operator station. These machines are interconnected into the Profibus network, and exchange their data through the services provided by FMS(Fieldbus Message Specification), which is the application layer protocol of Profibus. The experimental model is used to measure the network-induced delay of variable and file data transmitted through FMS services. Network-induced delays are collected and analyzed on each sublayer of Profibus protocol stack. The results obtained from the experiment of this study can be effectively utilized when fieldbus is implemented on the practical manufacturing automation systems.

This paper describes a task level cell programming environment that deals with difficulties in programming Flexible Manufacturing Cells (FMCs), and consists of the cell programming editor and the automatic generation module. In the cell programming editor, cell programs can be developed with task- oriented cell specifications that reduces the amount of details to be considered by cell programmers. The automatic generation module transforms task specifications into executable programs used by cell constituents. The development tool in designing the environment is an object-oriented approach which provides a simple to use and intuitive user interface, and allows for an easy development of object models associated with the environment. Test results are illustrated in order to demonstrate the applicability of the developed envifonment.

In an automated industry PLC plays a central role to control the automation system. Therefore, fault free operation of PLC controlled automation system is essential in order to maximize a firm’s productivity. A prior test of control system is a practical way to check fault operations, but it is a time consuming job and can not check all possible fault operation. A formal verification of PLC program could be a best way to check all possible fault situation. Tracing the history of the study on formal verification, we found three problems, the first is that a formal representation of PLC control system is incomplete, the second is a state explosion problem and the third is that the verification result is difficult to use for the correction of control program. In this paper, we propose a transformation method to reproduce the control system correctly in formal model and efficient procedure to verify and correct the control program using verification result. To demonstrate the proposed method, we provided a suitable case study of an automation system.

본 논문에서는 자동화 생산 시설물의 객체모니터링을 위해서 생산라인 현장의 상태 감시 모니터링이 가능한 시스템을 구현하고자하 며, 효율성을 향상시키기 위해 영상추적필터를 이용한 CCTV 영상추적 기술을 제안하고자 한다. 이 시스템에서는 자동화 생산 시설 물의 객체모니터링을 위해 기존에 일반적으로 사용되었던 영상모니터링 방식이 아닌 영상추적필터를 기반으로 소프트웨어를 구축 하여 효율적이며, 신뢰성 있는 데이터 전달을 함으로써 PC 기반의 모니터링이 가능하게 한다. 그리고 실시간 상태 확인이 가능하도 록 함으로써 관리자의 접근성과 편의성을 향상시켰다. 또한 제안한 모니터링 시스템에 영상추적필터를 적용한 시뮬레이션을 수행함 으로써 성능개선효과를 확인하였으며, 제안한 시스템의 효율성과 유용성을 확인하였다.

In this paper, we implement the real-time status monitoring system to surveil the object in the automation manufacturing facilities and we propose the CCTV video tracking system using the video tracking filter to improve efficiency. To surveil the object in automation manufacturing facilities, we implement monitoring SW on the based of the video tracking filter instead of the general method for the video monitoring so the reliable monitoring based on the PC is possible efficiently. In addition, accessibility and convenience for administrator are improved as the real-time status confirmation function. Also, we conform the performance improvement effect through the performance analysis of the proposed monitoring system using the video tracking filter.

이 연구는 중학교 ‘제조 기술과 자동화’ 단원과 관련된 3D 프린터 활용 교육 프로그램을 개발하는데 목적이 있다. 교육 프로그램의 개발은 준비, 개발, 실행, 평가의 4단계로 제시하였다. 준비 단계에서는 단원 내용 분석, 주제 선정으로 구성하였으며, 개발 단계에서는 교육 목표 설정, 학습 내용 선정, 수업 목표 진술, 학습 내용 구성, 전문가 타당도 검증으로 제시하였다. 실행단계에서는 개발된 프로그램을 학생을 대상으로 예비 적용 및 현장 적용을 실행하였으며, 평가 단계에서는 실행한 프로그램에 대하여 학생에 대한 평가의 결과를 토대로 프로그램을 수정․보완하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 3D 프린터를 활용한 교육 프로그램의 예비 주제로 연필꽂이, 핸드폰 고리, 도장 만들기를 선정하였고, 전문가의 적합성 평가를 토대로 연필꽂이 만들기를 프로그램의 주제로 선정하였다. 둘째, 연필꽂이 만들기의 학습 내용은 디자인 및 3차원 설계를 진행하는 구상 및 설계 단계, 3D 프린터 출력을 위한 파일 변환 및 출력을 하는 출력 단계, 출력물 다듬기 및 설문 작성을 하는 평가 단계로 구성하여 제시하였다. 셋째, 중학교 기술교과 ‘제조 기술과 자동화’ 단원에서 3D 프린터를 활용한 교육 프로그램은 교과 전문가 집단의 타당도 검사, 예비 적용과 현장 적용에서 학생들의 평가를 통해 프로그램을 수정․보완하여 최종적인 프로그램을 개발하였다.

The purpose of this study was to develop the technology education program with 3D printer focused on the ‘Manufacturing Technology and Automation’ in the middle school technology subject. The education program was implemented by following the 4 stages of preparation, development, implementation, and evaluation. The preparation stage was composed of the analysis of ‘Manufacturing Technology and Automation’ unit and the selection of themes. The development stages was made up of the establishing educational objectives, the selection of learning content, the preparation of the theme net, and the organization of learning content. And the development program was put into practice for the students in the implementation stage. In the evaluation stage, the program was revised and supplemented by the evaluations obtained from the specialists and students. The results of this study were as follows. First, the preliminary themes of the technology education program with 3D printer were selected pencil stand, strap of mobile phone, and stamp. Through the consultation of experts, the theme of education was chosen to make pencil stand. Second, the learning contents of making pencil stand were composed of conception and design stage of concept sketches and 3D modelling, printing stage of converting the file for 3D printing, and evaluation stage of the output finishing and presentation of activity. Third, the validity assessment of the education program with 3D printer was conducted by experts group. And the developed program was evaluated by students through preliminary lesson and field application. Through these activity, the final program was developed.

모터로 다수의 롤러를 제어하여 대상 제품을 이송하는 자체 구동 롤러 컨베이어 시스템은 물류의 분기 및 합 류, 대상 제품의 정렬 제어에 적합한 물류 시스템으로서 식품 제조 공정을 중심으로 활용도가 높아지고 있다. 본 논 문에서는 유니티 소프트웨어를 활용하여 자체 구동 롤러 컨베이어 시스템의 3차원 그래픽 모델링 기반 시뮬레이션 환경을 구축하고, 대상 제품이 시간적으로 불규칙하게 공급되는 상황에서 시스템을 구성하는 롤러의 제어에 의해 일 정한 간격을 유지하도록 정렬시킬 수 있는 기법을 제안하였다. 시뮬레이션 결과 대상 제품의 위치를 파악하는 센서 데이터를 바탕으로 롤러를 구동하는 모터를 제어함으로써 제품의 효과적인 정렬이 가능함을 확인하였다.

The self-driving roller conveyor system, which transports target products by controlling multiple rollers with a motor, is a logistics system suitable for branching and joining logistics and controlling the alignment of target products, and its utilization is increasing, especially in the food manufacturing process. In this paper, we build a simulation environment using Unity software based on 3D graphic modeling of a self-driving roller conveyor system. In a situation where target products are supplied irregularly in terms of time, a method is proposed that can align products to maintain constant spacing by controlling the rollers. Simulation results show that effective alignment of products is possible by controlling the motor that drives the roller based on sensor data of the product position.

In this work the microcontroller is programmed in MikroBasic where the pattern shape is first determined using Fast Fourier Transforms offline and then the Fourier Coefficients are embedded in the program to perform calculations online to obtain the desired pattern. The stepper motors are used for accurate manufacturing. The program shows that microcontrollers do have sufficient memory to incorporate complex programs for intricate shape production.

우리나라 산업의 근간인 뿌리기업의 자동화 스마트 공정상 IOT 미들웨어는 사물인터넷 기기(센서 등)의 데이터 정보를 해석하고 관리하며 제어할 수 있는 중추적 역할이 요구된다. 특히 뿌리산업은 산업별 공정 흐름이 상이하고 기업별 데이터 처리요구도 다양해 이를 수용하기 위한 범용 IOT 미들웨어가 필요한 상황이다. 본 논문이 제시한 IOT 미들웨어 구조 는 그에 대한 해결책으로 통신, 데이터 수집과 처리, 서비스 연계 등 미들웨어 기본 프로세스는 엔진부로 범용화 시키고 뿌리 산업 분야별 사물인터넷 기기와 기업별 처리 요구사항은 개별적으로 대응할 수 있는 Plug-in 구조를 도입함으로서 유연하고 효과적인 뿌리산업 스마트 공정을 제안하였다. 또한 미들웨어 Plug-in과 연계 서비스 계층 간 네트워크 데이터에 대한 암호 화를 통해 변조, 탈취 등에 대한 예방과 보안을 강화하는 방안을 제시하였다. 향후 MQTT, COAP, XAMP 등 다양한 네트워 크 프로토콜에서 확장 가능할 수 있도록 뿌리산업에 특성화된 IOT 미들웨어 플랫폼으로 발전시킬 시스템을 제안하고자 한다.

IOT middleware is required to play a pivotal role in interpreting, managing, and controlling data information of Internet devices (sensors, etc.). In particular, the root industry has different process flows for different industries, and there are various data processing requirements for each company. Therefore, a general purpose IOT middleware is needed to accommodate this. The IOT middleware structure proposed by this paper is a plug-in that can be used as an engine part for middleware basic processes such as communication, data collection, processing and service linkage, We propose a flexible and effective smart process for root industry. In addition, we propose a method to strengthen prevention and security against tampering, deodorization, etc. through encryption of network data between middleware plug - in and related service layer. We propose a system that will be developed as an IOT middleware platform that is specialized in the root industry so that it can be extended in various network protocols such as MQTT, COAP, XAMP.

The manufacturing environment is rife with nonlinear processes. In this context, an intelligent production controller should be able to predict the dynamic behavior of various subsystems as they react to transient environmental conditions, the varying internal condition of the manufacturing plant, and the changing demands of the production schedule. This level of adaptive capability may be achieved through a coherent methodology for a learning coordinator to predict nonlinear and stochastic processes. The system is to serve as a real time, online supervisor for routine activities as well as exceptional conditions such as damage, failure, or other anomalies. The complexity inherent in a learning coordinator can be managed by a modular architecture incorporating case based reasoning. In the interest of concreteness, the concepts are presented through a case study involving a knowledge based robotic system.

Welding using lasers can be mass-produced in high speed. In the laser welding, performing real-time monitoring system of the welding quality is very important in enhancing the efficiency of welding. In this study, the plasma and molten metal which are generated during laser welding were measured using the UV sensor and IR sensors. The results of laser welding were classified into five categories such as optimal heat input, little low heat input, low heat input, partial joining due to gap mismatch, and nozzle deviation. Also, a system was formulated which uses the measured signals with a fuzzy pattern recognition method which is used to perform real-time evaluation of the welding quality and the defects which can occur in laser welding.

Many concerns that new technology and computerization would destroy a significant proportion of middle class jobs. This study examines the impact of automation on manufacturing jobs in a small open economy. Using a firm level panel data from South Korean manufacturing industry, this study investigates how computerization changes labor demand in a small open economy. The empirical analysis reveals that there is a negative relationship between automation and employment. In other words, the demand for routine jobs which are easily replaceable by computer capital tends to decrease due to technological development. However, the negative relationship is smaller in major export industries even with an increasing trend of automation. As such, this study suggests that the negative effect of automation on employment could be offset by the level of trade concentration of each industry in a small open economy.

생산자동화기술을 도입하여 도입성과를 향상시키려면 자동화기술을 도입하고 활용함에 있어서 성공요인들을 문헌과 현장의 사례들을 통하여 충실히 검토하고 종합적으로 분석한 후에 이를 생산시스템에 적용할 때에는 자동화기술의 상반관계(trade-off)에 있는 성과변수를 동시에 향상시켜 경쟁력을 갖게 될 것이다. 기업전략과 생산전략을 수립하고 그 틀 안에서, 생산자동화기술 추진전략을 세워 전략사이의 적합성이 높을 때 자동화기술 도입성과는 크게 향상될 것임을 유념해야 한다. 따라서 본 연구에서 제시한 생산자동화기술 성공요인이 자동화기술 도입성과에 영향을 미치므로 자동화기술 추진전략이 기업의 능력범위 안에서 이들 요인을 잘 반영하고 있는지를 검토하고, 분석한 후에 종합적으로 판단하여야 한다. 이러한 과정을 거쳐 자동화기술이 도입되고 운영될 때 자동화기술 도입효과는 극대화될 수 있다.

Fieldbus provides real-time data communication among field devices in the process control and manufacturing automation systems. This paper presents an implementation method of Profibus in the experimental model of manufacturing automation system. The manufacturing automation system considered in this paper consists of robots, NC machines, sensors, conveyers and PCs. The application task programs are developed on the basis of FMS/FMA7 communication services which are provided by Profibus application layer. The communication and application programs are developed in the real-time environment.