KR102334965B1 - Predictive maintenance system for efficient management of factory automation equipment and productivity improvement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 0), 무선 AP(200), 네트워크(300), 모바일 단말(600)을 포함하는 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템(1)에 있어서, APDM 장비(100)는, 유선 통신(시리얼, 이더넷) 및 무선통신(Wi-Fi, LTE) 기반의 장치로서 제어부, 유/무선 통신모뎀, 저장매체로 구성되며, 수집, 분석 모듈들이 내장되어 관리자에게 자체 디스플레이 화면과 모바일 단말(600)에 근거리 무선통신을 통해 데이터를 확인할 수 있도록 프로그램을 제공하며, 공장 자동화 설비(10)의 가동, 생산, 상태, 공구, 변동점, 알람을 포함하는 데이터를 데이터 베이스(130)에 저장하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 의해, APDM 장비의 예지 보전 기술을 통해 통해 체계적인 관리로 소모품 관리, 장비 이력관리, 고장 예측 등 설비의 비가동 시간을 현저히 낮춰 생산품(제품, 부품) 생산성 향상과 설비 수명에 도움을 줄 수 있는 효과를 제공한다. The present invention relates to a predictive maintenance system for efficient management of factory automation equipment and improvement of productivity. The present invention provides a predictive maintenance system (1) for efficient management and productivity improvement of factory automation equipment including 0), wireless AP (200), network (300) and mobile terminal (600), APDM equipment (100) ) is a device based on wired communication (serial, Ethernet) and wireless communication (Wi-Fi, LTE), and consists of a control unit, wired/wireless communication modem, and storage medium. It provides a program to check data through short-distance wireless communication with the mobile terminal 600, and stores data including operation, production, status, tool, change point, and alarm of the factory automation facility 10 into the database 130 ) may be characterized in that it is stored in
As a result, systemic management through predictive maintenance technology of APDM equipment can significantly reduce equipment downtime such as consumables management, equipment history management, and failure prediction, which can help improve product (product, parts) productivity and equipment lifespan. provides an effect.
Description
본 발명은 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, APDM 장비의 예지 보전 기술을 통해 통해 체계적인 관리로 소모품 관리, 장비 이력관리, 고장 예측 등 설비의 비가동 시간을 현저히 낮춰 생산품(제품, 부품) 생산성 향상과 설비 수명에 도움을 줄 수 있도록 하기 위한 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a predictive maintenance system for efficient management and productivity improvement of factory automation facilities, and more specifically, to a systematic management through predictive maintenance technology of APDM equipment, such as consumables management, equipment history management, failure prediction, etc. It relates to a predictive maintenance system for efficient management of factory automation equipment and productivity improvement to help improve product (product, part) productivity and equipment life by significantly lowering downtime.
기존의 CNC(Computer Numerical Control) 머신 등에 해당하는 공장 자동화 설비에 대한 관리는 작업자(담당자) 노하우 의존성이 높고, 비체계화에 따른 관리 소홀로 손실이 발생되는 구조적 문제점을 가지고 있다. The management of factory automation equipment, which corresponds to the existing CNC (Computer Numerical Control) machine, has a structural problem in that it is highly dependent on the know-how of the operator (person in charge), and loss occurs due to negligence in management due to disorganization.
보다 구체적으로, 공장 자동화 설비에 연결하는 대부분의 장비들은 설비 상태에 대해 실시간으로 모니터링 할 수는 있으나 기본 제공되는 모듈 장치의 수집 데이터로는 분석에 어려움이 있다. More specifically, most of the equipment connected to the factory automation equipment can monitor the equipment status in real time, but it is difficult to analyze the collected data of the module device provided by default.
특히 사용자는 지속적인 점검 및 대응에 피로도가 높고, 숙련자의 노하우에 의존하는 경향이 클 뿐만 아니라, 장애 원인이 다양하여 즉각적인 원인 분석이 어렵고, 미리 예측하여 예방할 수 없으며, 대응 시간이 지연됨에 따라 정상 운행까지의 비가동시간이 늘어나기 때문에 생산율이 감소하는 상황에 이른다.In particular, users are highly fatigued from continuous inspection and response, and they tend to depend on the know-how of skilled workers, and it is difficult to analyze the cause immediately due to various causes of failure. As the downtime increases, the production rate decreases.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서, 공장 자동화 설비에 대해서 축적된 데이터들과 함께 분석하여 설비의 장애, 품질 불량 원인 파악 등을 도출하여 이상 징후 판단을 제공함으로 사용자에게 예측 관리할 수 있도록 하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.Accordingly, in the field of technology, technology development for predictive management by providing judgment on abnormalities by analyzing the data accumulated on factory automation facilities and deriving the causes of equipment failures and quality defects, etc. this is being requested
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, APDM 장비의 예지 보전 기술을 통해 통해 체계적인 관리로 소모품 관리, 장비 이력관리, 고장 예측 등 설비의 비가동 시간을 현저히 낮춰 생산품(제품, 부품) 생산성 향상과 설비 수명에 도움을 주도록 하기 위한 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, and through systematic management through predictive maintenance technology of APDM equipment, significantly lowers equipment downtime such as consumables management, equipment history management, and failure prediction to improve productivity of products (products, parts) This is to provide a predictive maintenance system for efficient management of factory automation facilities and improvement of productivity to help the equipment life cycle.
또한, 본 발명은 공장 자동화 설비의 고장 시점, 그 밖에 고장 유형 MTTR(평균 수리시간, Mean Time To Repair) / MTBF(평균 고장간격 시간, Mean Time Between Failures), 생산 종합 효율 등의 분석 정보에 대해서도 종합적으로 취득이 가능하므로, 예지 보전을 통해 생산 품질 향상과 가격 경쟁력을 높일 수 있도록 하기 위한 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention relates to analysis information such as failure time of factory automation equipment, other failure types MTTR (Mean Time To Repair) / MTBF (Mean Time Between Failures), production efficiency, etc. Since it is possible to acquire comprehensively, it is to provide a predictive maintenance system for efficient management of factory automation facilities and productivity improvement to improve production quality and price competitiveness through predictive maintenance.
또한, 본 발명은 공장 자동화 설비 고장 조치를 전문 인력을 통해 분석 진행 할 경우 1~2 주 소요 되고 금전적 손실이 발생되었던 부분을 APDM 장비의 예지 보전시스템으로 관리자에게 고장 예측과 원인 결과를 제공함으로 손실을 최소화할 수 있도록 하기 위한 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention provides a predictive maintenance system of APDM equipment to the manager with a failure prediction and cause and result for the part that takes 1 to 2 weeks and financial loss has occurred when analyzing the failure measures of factory automation equipment through a professional manpower. This is to provide a predictive maintenance system for efficient management of factory automation facilities and productivity improvement to minimize
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템은, 각 공장 자동화 설비(10)에 설치된 Active Predictive Maintenance(이하, APDM) 장비(100), 무선 AP(200), 네트워크(300), 모바일 단말(600)을 포함하는 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템(1)에 있어서, APDM 장비(100)는, 유선 통신(시리얼, 이더넷) 및 무선통신(Wi-Fi, LTE) 기반의 장치로서 제어부, 유/무선 통신모뎀, 저장매체로 구성되며, 수집, 분석 모듈들이 내장되어 관리자에게 자체 디스플레이 화면과 모바일 단말(600)에 근거리 무선통신을 통해 데이터를 확인할 수 있도록 프로그램을 제공하며, 공장 자동화 설비(10)의 가동, 생산, 상태, 공구, 변동점, 알람을 포함하는 데이터를 데이터 베이스(130)에 저장하는 것을 특징으로 할 수 있다.In order to achieve the above object, a predictive maintenance system for efficient management and productivity improvement of factory automation facilities according to an embodiment of the present invention is an Active Predictive Maintenance (hereinafter, APDM)
이때, APDM 장비(100)는, 저장된 데이터를 실시간으로 반영하여 실시간 모니터링 화면을 제공하며, 각 데이터의 정보 간에 통합 분석을 통해 품질, 알람 이상 현상을 미리 예측한 결과 정보를 도출하여 공장 자동화 설비(10)의 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the
또한, APDM 장비(100)는, 분석한 데이터로 공장 자동화 설비(10) 제어 파라미터 값을 도출하여 자동 및 수동으로 공장 자동화 설비(10)를 제어를 함으로써, 공장 자동화 설비(10) 관리와 제품의 품질 상태를 제공하며, APDM 장비(100)에 의해 수집된 모든 데이터는 무선 AP(200)를 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 또는 클라우드 서버에 전송되어 통합 솔루션이 가능토록 지원하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the
본 발명의 실시예에 따른 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템은, APDM 장비의 예지 보전 기술을 통해 통해 체계적인 관리로 소모품 관리, 장비 이력관리, 고장 예측 등 설비의 비가동 시간을 현저히 낮춰 생산품(제품, 부품) 생산성 향상과 설비 수명에 도움을 줄 수 있는 효과를 제공한다. The predictive maintenance system for efficient management and productivity improvement of factory automation equipment according to an embodiment of the present invention provides systematic management through the predictive maintenance technology of APDM equipment. It provides an effect that can help improve productivity of products (products, parts) and the lifespan of equipment by significantly lowering the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템은, 공장 자동화 설비의 고장 시점, 그 밖에 고장 유형 MTTR(평균 수리시간, Mean Time To Repair) / MTBF(평균 고장간격 시간, Mean Time Between Failures), 생산 종합 효율 등의 분석 정보에 대해서도 종합적으로 취득이 가능하므로, 예지 보전을 통해 생산 품질 향상과 가격 경쟁력을 높일 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the predictive maintenance system for efficient management and productivity improvement of factory automation equipment according to another embodiment of the present invention, the failure time of the factory automation equipment, and other failure types MTTR (Mean Time To Repair) / MTBF Analysis information such as (mean time between failures) and overall production efficiency can also be acquired comprehensively, so it provides the effect of improving production quality and enhancing price competitiveness through predictive maintenance.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템은, 공장 자동화 설비 고장 조치를 전문 인력을 통해 분석 진행 할 경우 1~2 주 소요 되고 금전적 손실이 발생되었던 부분을 APDM 장비의 예지 보전시스템으로 관리자에게 고장 예측과 원인 결과를 제공함으로 손실을 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.In addition, the predictive maintenance system for efficient management and productivity improvement of factory automation facilities according to another embodiment of the present invention takes 1 to 2 weeks and reduces financial loss when analyzing the failure measures of factory automation facilities through a professional manpower. It is possible to provide the effect of minimizing the loss by providing the failure prediction and cause and result to the manager as a predictive maintenance system of APDM equipment.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1) 중 APDM 장비(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)의 APDM 장비(100) 중 데이터 수집 모듈(121)에 의해 제공되는 UI 화면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)의 APDM 장비(100) 중 데이터 제공 모듈(122)에 의해 제공되는 UI 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)의 APDM 장비(100) 중 공구 관리 모듈(124)에 의해 감지되는 공구 교환을 분석하는 인공신경망 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing a
2 is a block diagram showing the components of the
3 is a diagram illustrating a UI screen provided by the data collection module 121 of the
4 is a diagram illustrating a UI screen provided by the
5 is a diagram illustrating an artificial neural network structure for analyzing tool exchange detected by the tool management module 124 among the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.In the present specification, when any one component 'transmits' data or signal to another component, the component may directly transmit the data or signal to another component, and through at least one other component This means that data or signals can be transmitted to other components.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템(이하, 예지 보전 시스템)(1)을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 예비 보전 시스템(1)은 각 공장 자동화 설비(10)에 설치된 Active Predictive Maintenance(이하, APDM) 장비(100), 무선 AP(200), 네트워크(300), 중앙 관제 서버(400), AI 서버(500), 빅데이터 서버(500a), 각 APDM 장비(100)를 관리하는 적어도 하나 이상의 모바일 단말(600)을 포함할 수 있다.1 is a diagram illustrating a predictive maintenance system (hereinafter, referred to as a predictive maintenance system) 1 for efficient management of factory automation equipment and improvement of productivity according to an embodiment of the present invention. 1, the preliminary maintenance system (1) is installed in each factory automation equipment (10) Active Predictive Maintenance (hereinafter, APDM) equipment (100), wireless AP (200), network (300), central control server ( 400), the
APDM 장비(100)는 유선 통신(시리얼, 이더넷) 및 무선통신(Wi-Fi, LTE) 기반의 장치로서 제어부, 유/무선 통신모뎀, 저장매체 등으로 구성되며, 수집, 분석 모듈들이 내장되어 관리자에게 자체 디스플레이 화면과 모바일 단말(600)에 근거리 무선통신을 통해 데이터를 확인할 수 있도록 프로그램을 제공할 수 있다. The
APDM 장비(100)는 각 수집 모듈을 통해 가동, 생산, 상태, 공구, 변동점, 알람 등의 데이터를 데이터 베이스(130)에 저장할 수 있다.
특히, APDM 장비(100)는 저장된 데이터를 실시간으로 반영하여 실시간 모니터링 화면을 제공하며, 각 데이터의 정보 간에 통합 분석을 통해 품질, 알람 이상 현상을 미리 예측한 결과 정보를 도출하여 공장 자동화 설비(10)의 사용자에게 제공할 수 있다.In particular, the
또한 APDM 장비(100)는 분석한 데이터로 최상에 설비 제어 파라미터 값을 도출하여 자동/수동으로 공장 자동화 설비(10)를 제어를 함으로써, 최상의 설비 관리와 제품의 품질 상태를 제공할 수 있다. APDM 장비(100)에 의해 수집된 모든 데이터는 중앙 관제 서버(400) 또는 클라우드 서버에 전송되어 통합 솔루션이 가능토록 지원할 수 있다. In addition, the
네트워크(300)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(300)가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(300)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 그 밖의 5G 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(300)는 무선 AP(200), 중앙 관제 서버(400) 및 AI 서버(500), 빅데이터 서버(500a), 모바일 단말(600), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1) 중 APDM 장비(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)의 APDM 장비(100) 중 데이터 수집 모듈(121)에 의해 제공되는 UI 화면을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)의 APDM 장비(100) 중 데이터 제공 모듈(122)에 의해 제공되는 UI 화면을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 예지 보전 시스템(1)의 APDM 장비(100) 중 공구 관리 모듈(124)에 의해 감지되는 공구 교환을 분석하는 인공신경망 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a block diagram showing the components of the
먼저, 도 2를 참조하면, APDM 장비(100)는 송수신부(110), 제어부(120), 데이터베이스(130), 디스플레이부(140)를 포함하며, 제어부(120)는 데이터 수집 모듈(121), 데이터 제공 모듈(122), 데이터 분석 모듈(123), 공구 관리 모듈(124), 안전 감지 모듈(125), 예지 보전 모듈(126), 추적 모듈(127) 및 모바일 제공모듈(128)을 포함할 수 있다. First, referring to FIG. 2 , the
데이터 수집 모듈(121)은 공장 자동화 설비(10)의 가공 데이터 수집 및 저장과 함께, 데이터 정형화를 통해 결과 정보를 데이터베이스(130) 상에서 관리를 수행하고, 수집된 데이터 및 결과 정보를 도 3과 같이 디스플레이부(140)로 출력하거나 무선 AP(200)로 전송을 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 제공할 수 있다. The data collection module 121 collects and stores the processing data of the
본 발명에서, 공장 자동화 설비(10)는 CNC(Computer Numerical Control) 머신 기반의 생산품을 제조하기 위한 설비일 수 있다. 이에 따라, 데이터 수집 모듈(121)은 공장 자동화 설비(10)의 각 구성 요소 중 겐트리 로더(Gantry Loader)에 부착된 라인 센서 및 측정 엔코더를 통해 측정된 각 구동 축 좌표 및 구동 축의 부하량, 피더에 부착된 라인 센서와 피더에 부착된 측정 엔코더를 통해 측정된 각각 FEED(생산품을 위한 공작물의 1회전마다 절삭 방향으로 절삭 공구를 이송하는 길이) 및 스핀들 모터 부하량, 피더에 부착된 측정 엔코더와, 팬에 부착된 측정 엔코더를 통해 측정된 FEED RPM 및 FAN 속도 등을 파라미터 정보로 포함하는 상태 데이터를 각 공장 자동화 설비(10)의 ID를 메타데이터로 한 상태 데이터를 수신하도록 송수신부(110)를 제어할 수 있다.In the present invention, the
데이터 수집 모듈(121)은 수신된 상태 데이터를 구성하는 각 파라미터 정보에 대해서 데이터베이스(130)에 미리 저장된 각 파라미터 별 유효 범위 내인지를 정형적으로 판단하여 분석한 결과 정보를 디스플레이부(140)로 출력할 뿐만 아니라, 유효 범위를 벗어나는 경우 모바일 제공모듈(128)에 대한 요청에 따라 모바일 제공모듈(128)에 의해 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 중앙 관제 서버(400) 및 관리자가 운영하는 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어할 수 있다.The data collection module 121 formally determines whether each parameter information constituting the received state data is within an effective range for each parameter pre-stored in the database 130 and transmits the analysis result information to the display unit 140 . In addition to output, when out of the effective range, the central control server 400 and the manager through the
또한, 데이터 수집 모듈(121)은 각 공장 자동화 설비(10)에 대한 상태 데이터를 구성하는 각 파라미터 정보에 대한 시계열적 데이터로 데이터베이스(130) 상에 타임라인에 따라 저장하고, 저장된 시계열적 데이터를 그래프 등의 형태의 이력 관리 정보로 디스플레이부(140)로 출력하거나, 무선 AP(200)로 전송을 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 제공할 수 있다. In addition, the data collection module 121 stores time-series data for each parameter information constituting the state data for each
데이터 제공 모듈(122)은 각 공장 자동화 설비(10)에 대해서 분석한 "결과 정보", "이력 관리 정보" 외에 생산실적, 설비상태, 공구 교체 시점, 변동점, 알람 등의 "분석 데이터"에 대해서 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통한 모바일 단말(600)의 액세스(access) 또는 근거리 무선 통신을 통한 무선 AP(200)를 통한 액세스에 따른 데이터 요청에 따라 실시간 데이터(결과 정보, 분석 데이터) 및 미리 설정된 시간 동안의 데이터에 대해 수집한 이력 데이터를 도 4와 같이 자체적으로 디스플레이부(140)로 제공하거나 무선 AP(200)로 전송을 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 제공하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 각 분석 데이터를 수치화한 직관적 정보에 대한 접근 권한을 제공할 수 있다.The
데이터 분석 모듈(123)은 각 공장 자동화 설비(10)의 구성 요소 중 겐트리 로더, 피더, 스핀들 모터 부하량, 팬 등을 포함하는 전장품에 대한 공정별 부하량을 포함한 다양한 파라미터를 프로파일링하여 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 빅데이터 서버(500a) 상으로 빅데이터화할 수 뿐만 아니라, 빅데이터 서버(500a) 상에 축적된 프로파일 데이터에 대해서 AI 서버(500)에 의해 제공받은 분석 알고리즘을 통해 각 전장품의 고장시점을 예측하며, 예측된 고장시점을 디스플레이부(140)로 출력하거나 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통한 근거리 무선 통신 방식으로, 각 공장 자동화 설비(10)와 매칭되어 저장된 단말식별번호에 해당하는 모바일 단말(600)로 각 전장품의 고장시점으로부터 미리 설정된 시간 이전에 고장 발생 가능성과 함께 해결 방향 정보를 전송하도록 송수신부(110)를 제어할 수 있다. The data analysis module 123 is a wireless AP ( 200) and the analysis algorithm provided by the
보다 구체적인 분석 알고리즘의 예로, AI 서버(500)는 빅데이터 서버(500a)에 저장된 상태 데이터를 구성하는 각 전장품의 파라미터 정보가 누적된 정량적 수치 범위로 구분된 "제 1 변화 인자"(각 전장품의 파라미터 별 수치 범위에 따른 고장 발생 시간의 지남에 따라 생기는 변화에 대한 정보)와, 각 전장품에 대한 최초 교체 이후 시간이 지남에 따른 "제 2 변화 인자"(각 전장품의 파라미터 별 시간의 지남에 따라 생기는 변화에 대한 정보)를 빅데이터 서버(500a) 상에서 추출한 뒤, 각 전장품의 기초 영상을 활용하는 머신러닝 알고리즘으로 추출된 제 1 및 제 2 변화 인자를 입력함으로써, 제 1 및 제 2 변화 인자별로 각기 설정된 제 1 및 제 2 가중치를 멀티플리케이션하여 연산된 제 1 및 제 2 결과치가 적용된 영상 정보를 각 기간(주, 달, 년 단위, 계절 단위 등)에 따라 생성한 뒤, 생성된 영상 정보를 네트워크(300)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 실 예로 시간이 지나면서 생기는 각 전장품에 대한 사용과 시간에 따른 현실감 나는 영상 정보를 관리자에게 제공할 수 있다. As an example of a more specific analysis algorithm, the
여기서 AI 서버(500)의 분석 알고리즘에 의해 생성되는 영상 정보는 각 전장품에 대해서 제 1 결과치 및 제 2 결과치가 제 1 내지 제 n 단계(n은 2 이상의 자연수) 별로 구분된 상태에서 각 단계가 증가할수록 제 1 및 제 2 결과치에 매칭된 각 전장품에 대한 사용 흔적이 점차적으로 증가하는 것을 나타내는 이미지 또는 동영상 화상 정보로, 각 생성된 영상 정보에 대해서 메타데이터로 데이터 분석 모듈(123)에 의해 각 모바일 단말(600)에 의한 피드백 정보 중 실제 고장나는 시점의 매칭도를 내림차순으로 정렬하고 가장 큰 정량적 수치에 해당하는 매칭도를 갖는 영상 정보를 고장시점의 영상 정보로 설정하여 데이터 분석 모듈(123)이 AI 서버(500)로 제공할 수 있다. Here, the image information generated by the analysis algorithm of the
여기서 제 1 가중치 각 전장품과 연동되어 있는 적어도 하나 이상의 공구에 대한 제 1 변화 인자의 총 합산된 정량적 수치에 비례하는 값일 수 있으며, 제 2 가중치는 각 전장품과 연동되어 있는 적어도 하나 이상의 공구에 대한 제 2 변화 인자의 총 합산된 정량적 수치에 비례하는 값일 수 있으며, 비례 상수는 생성된 영상 정보에 따른 실제 고장시점이 모바일 단말(600)로부터 네트워크(300)를 통해 데이터 분석 모듈(123)로 피드백 정보로 제공되는 경우, 데이터 분석 모듈(123)이 각 전장품 별로 구분된 대한 영상 정보에 대한 피드백 정보 중 실제 고장나는 시점과 매칭되도록 조절할 수 있다.Here, the first weight may be a value proportional to the total sum of the first change factors for at least one or more tools interlocked with each electrical component, and the second weight may be a value proportional to the total value of at least one or more tools interlocked with each electrical component. It may be a value proportional to the total sum of the two change factors, and the proportional constant is feedback information from the
이를 위해, AI 서버(500)의 분석 알고리즘은 머신러닝 알고리즘으로, 결정 트리(DT, Decision Tree) 분류 알고리즘, 랜덤 포레스트 분류 알고리즘, SVM(Support Vector Machine) 분류 알고리즘 중 하나일 수 있다.To this end, the analysis algorithm of the
공구 관리 모듈(124)은 각 공장 자동화 설비(10)에서 전장품을 포함하는 공구의 수명과 보정값(교체 시점)을 실시간으로 파악할 뿐만 아니라, 빅데이터 서버(500a) 상에 저장된 각 공구의 교환 기록을 통해 공구 교환 감지를 효과적으로 관리할 수 있다. 이를 위해 각 공장 자동화 설비(10)를 관리하는 관리자는 모바일 단말(600)을 통해 공구의 교체 시점을 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통해 공구 관리 모듈(124)로 전송하여 데이터베이스(130) 상에 저장하도록 하거나, 자체적으로 각 공장 자동화 설비(10) 상에서 교체되는 공구에 대한 바코드 감지 등의 센서 방식을 통해 감지를 통해 감지 정보를 데이터 버스 또는 근거리 무선 통신 방식으로 공구 관리 모듈(124)로 제공될 수 있다. The tool management module 124 not only grasps the lifespan and correction value (replacement time) of tools including electrical components in each
즉, 공구 관리 모듈(124)은 공장 자동화 설비(10)의 전장품인 경우 데이터 분석 모듈(123)이 AI 서버(500)로부터 획득한 영상 정보를 통해 영상 정보와 매칭되는 수명, 교체 시간, 원인 등을 무선 AP(200)를 통해 네트워크(300)와 연결된 빅데이터 서버(500a)에 대한 요청을 통해 수신하도록 송수신부(110)를 제어한 뒤, 네트워크(300)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하거나 무선 AP(200)를 통해 근거리 무선 통신 방식으로 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어할 수 있다.That is, when the tool management module 124 is an electrical component of the
또한, 공구 관리 모듈(124)은 공장 자동화 설비(10)의 전장품이 아닌 단순 교체용 소모품 등과 같은 공구인 경우 공구의 교체 시점으로부터 각 공구별 자체 교체 시점을 데이터베이스(130) 상에서 추출한 뒤, 잔여 수명, 교체 시간 등을 네트워크(300)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하거나 무선 AP(200)를 통해 근거리 무선 통신 방식으로 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어할 수 있다.In addition, if the tool management module 124 is a tool such as a consumable for simple replacement rather than an electrical component of the
한편, 공구 관리 모듈(124)에 의해 감지되는 공구 교환은 도 5와 같이 인공신경망 구조를 제공하는 무선 AP(200)를 통해 네트워크(300)와 연결된 AI 서버(500)에 대한 요청을 통해 공구 파손을 분석할 수 있다.On the other hand, the tool exchange detected by the tool management module 124 is tool breakage through a request to the
도 5를 참조하면, 인공신경망 구조는 입력층, 중간층, 출력층으로 구성된다. 입력층에서는 공구 파손 상태를 모니터링할 수 있는 파라미터들인 상술한 스핀들 모터 부하량, 서보 모터 부하량, 전류, 주파수, RPM, FEED등의 상태 데이터를 입력으로 받는 수집데이터 입력 과정을 거칠 수 있다. Referring to FIG. 5 , the artificial neural network structure is composed of an input layer, an intermediate layer, and an output layer. The input layer may undergo a collection data input process in which state data such as the above-described spindle motor load, servo motor load, current, frequency, RPM, and FEED, which are parameters for monitoring the tool breakage state, are received as inputs.
중간층에서는 입력층에서 수신받은 각각의 인자들이 공구파손 여부의 밀접도에 따라 가중치를 달리하여 신경망 함수로 연산을 수행하는 방식으로, 인공신경망 가중치 입력에 따른 인공신경망 활성화 함수 연산을 수행할 수 있다. In the middle layer, the neural network activation function operation according to the artificial neural network weight input can be performed in such a way that each factor received from the input layer is calculated with a neural network function by varying the weight according to the degree of closeness of tool breakage.
출력층에서는 중간층에서 인공신경망 활성화 함수 연산에 따른 연산된 결과에 따라서 공구파손 여부 또는 공구파손 징조를 파악하는 정상데이터 비교 분석 및 정상 고장 유무 판별 과정을 수행할 수 있다. In the output layer, it is possible to perform a normal data comparison analysis and normal failure determination process to determine whether or not a tool is damaged or a sign of tool damage according to the calculated result according to the operation of the artificial neural network activation function in the middle layer.
안전 감지 모듈(125)은 각 공장 자동화 설비(10)별로 설정된 관리자가 운영하는 모바일 단말(600)로 관리자가 공장 자동화 설비(10)별의 안전문을 열고 작업하는 상황과 동일한 안전에 대해 상시 모니터링기능을 제공할 수 있다.The
즉, 안전 감지 모듈(125)은 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로, 데이터 분석 모듈(123)에 의해 분석된 각 전장품의 고장시점 예측 정보, 해결 방향 정보(조기 교체, 소모품 교체 등)와, 공구 관리 모듈(124)에 의해 분석된 공구 파손 여부 또는 공구파손 징조에 대한 정보를 종합적으로 분석한 위험요소 구성요소 정보를 전송하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 각 공장 자동화 설비(10)별로 안전에 대해 확인 및 감시가 가능한 안전 감지 기능을 제공할 수 있다. That is, the
보다 구체적으로, 안전 감지 모듈(125)은 각 전장품을 중심으로 각 공장 자동화 설비(10)의 구성요소에 대한 데이터 분석 모듈(123)에 의해 생성된 영상 정보를 조합하여 내부 2차원 모델링 정보를 생성할 수 있다.More specifically, the
여기서 2차원 모델링 정보에는 각 전장품 및 소모품의 예상 교체 시점이 메타데이터로 저장될 수 있다. Here, in the two-dimensional modeling information, an expected replacement time of each electrical component and consumable may be stored as metadata.
한편, 안전 감지 모듈(125)은 각 전장품에 대한 영상 정보에서 교체 시점이 도래한 것이 2개 이상 모인 경우 위험도가 증가하는 구성요소에 대한 정보를 무선 AP(200)를 통해 네트워크(300)와 연결된 빅데이터 서버(500a)에 대한 요청을 통해 수신한 뒤, 위험도가 증가하는 구성요소에 대해서 각 교체 시점 정보를 경고 메시지와 함께 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 직접 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어할 수 있다. On the other hand, the
예지 보전 모듈(126)은 각 공장 자동화 설비(10)별로 예지보전 데이터 제공 기능을 제공할 수 있다.The
보다 구체적으로, 예지 보전 모듈(126)은 각 공장 자동화 설비(10)별로 스핀들 모터의 부하를 포한하는 상술한 상태 데이터의 파라미터 정보와 생산품의 품질의 상관관계 분석을 통해 각 공장 자동화 설비(10)별로 장애 발생을 사전에 예방하며, 이로 인해 설비의 수명 및 제품의 품질 향상시킬 수 있다. 이를 위해 각 공장 자동화 설비(10)는 각 상태 데이터의 파라미터 정보에 따른 생산품에 대한 품질 단계 정보 요청을 무선 AP(200)로 근거리 무선통신을 통해 전송하며, 무선 AP(200)는 네트워크(300)를 통하거나 직접적으로 근거리 무선 통신을 통해 품질 단계 정보 요청을 모바일 단말(600)로 전송하여 모바일 단말(600) 상에서 품질 단계 정보가 입력되며, 품질 단계 정보가 예지 보전 모듈(126)로 제공될 수 있다. More specifically, the
또한, 예지 보전 모듈(126)은 각 공장 자동화 설비(10)별로 앰프, 엔코더, 팬, 배터리 등의 각 공장 자동화 설비(10)별로 구동에 필요한 각종 전장품의 상태를 각 전장품에 형성된 센싱부에 대한 모니터링을 통해 센싱 정보와 데이터베이스(130) 상에 저장된 기초 정보 간의 비교를 통해 이상 징후 발생시 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)에 의한 근거리 무선 통신을 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 관리자에게 통지를 수행하여, 장애 발생 시 각 공장 자동화 설비(10)의 설비 수명에 치명적인 전장품을 예지 보전함으로써 각 공장 자동화 설비(10)의 수명을 향상시킬 수 있다.In addition, the
또한, 예지 보전 모듈(126)은 각 공장 자동화 설비(10)별로 겐트리 로더(Gantry Loader)의 구동 및 이송횟수를 감지하여 이동거리에 따른 기어 마모도, 구동 축 부하 등을 파악 분석하여 모니터링 정보를 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 겐트리 로더의 이상 징후 감지 및 설비 수명을 향상시킬 수 있다. In addition, the
한편, 예지 보전 모듈(126)은 모바일 단말(600)로 예지 보전 데이터를 제공하기 위해 정형화된 데이터를 기준으로 하여 관리자가 특정 조건 및 offset 조건을 설정한 데이터를 디스플레이부(140)에 표시하여 제공하고, 각 공장 자동화 설비(10) 별로 설비 예지 보전 데이터의 축적된 데이터와 품질 데이터를 분석하여 품질 이상의 전조 증상을 예측한 데이터를 제공할 수 있다.On the other hand, the
이를 위해, 예지 보전 모듈(126)은 분석 방법으로 생산 시간 시점을 동일하게 적용하여 생산품의 불량 품질일 때의 데이터와 각 공장 자동화 설비(10) 별로 설비 예지 보전 데이터를 딥러닝(deep learning) 알고리즘으로 학습 및 분석 통해 데이터를 산출하여, 정형화된 데이터를 실시간 품질 데이터와 비교하여 품질 이상을 예측한 데이터를 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로 제공할 수 있다. To this end, the
추적 모듈(127)은 각 공장 자동화 설비(10) 별로 변동점 관리 및 이상원인 추적 기능을 제공할 수 있다.The tracking module 127 may provide a change point management and abnormal cause tracking function for each
즉, 추적 모듈(127)은 각 공장 자동화 설비(10) 별로 각 모바일 단말(600)에 의한 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 근거리 무선 통신 방식에 의한 무선 AP(200)를 통한 상태 데이터를 구성하는 각 파라미터 정보인 가공 데이터에 대한 임의 변경 요청을 수신하도록 송수신부(110)를 제어한 뒤, 변동점을 빅데이터 서버(500a) 상에 기록함으로써, 범용기 및 전용기에서 관리되어야 할 모든 데이터에 대한 변동점을 관리할 수 있다.That is, the tracking module 127 detects the
추적 모듈(127)은 변동점에 해당하는 각 항목의 상태 변화를 기록하여 변동점이 발생한 구성요소에 대한 이상 발생 시 변동점을 고려한 히스토리 분석으로 발생 원인을 역추적하는 방식으로, 원인 파악을 통해 신속히 문제 해결을 하며, 동일한 문제의 재발을 방지하는 역할을 수행하는 "변동점 관리 및 이상원인 추적기능"을 제공할 수 있다. The tracking module 127 records the state change of each item corresponding to the change point, and when an abnormality occurs with respect to the component where the change point occurs, the cause of the occurrence is traced back through history analysis in consideration of the change point. It can provide "change point management and abnormal cause tracking function" that solves problems and prevents the recurrence of the same problem.
모바일 제공모듈(128)은 모바일 멀티플랫폼 환경을 제공하기 위해 장소에 구애받지 않고 태블릿과 스마트폰 등에 해당하는 모바일 단말(600)에 의한 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통한 직접적인 액세스에 따라 실시간 모니터링 기능을 제공할 수 있으며, 이를 위해 데이터베이스(130)에 수집된 모든 데이터에 대해서 클라우드 기반을 활용하여 데이터를 공유할 뿐만 아니라, 알람 발생시에는 모바일 단말(600)을 운영하는 관리자에게 통지할 수 있다. The mobile providing
또한, 모바일 제공모듈(128)은 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통한 모바일 단말(600)의 원격 제어를 위해 각 모바일 단말(600)에 의한 각 공장 자동화 설비(10)에 대한 액세스를 중계하기 위해 각 공장 자동화 설비(10)의 회로도에 따른 구성 요소와 상태 정보를 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어함으로, 각 공장 자동화 설비(10)에 대한 확인 및 수정이 가능하도록 하는 기능을 제공할 수 있다. In addition, the mobile providing
이러한 구성을 통해 APDM 장비(100)는 예지보전 시스템 및 방법을 통해 체계적인 관리로 소모품 관리, 장비 이력관리, 고장 예측 등 설비의 비가동 시간을 현저히 낮춰 제품(부품) 생산성 향상과 설비 수명에 도움을 줄 수 있으며, 공장 자동화 설비의 고장 유형, MTTR(평균 수리시간, Mean Time To Repair) / MTBF(평균 고장간격 시간, Mean Time Between Failures), 생산 종합 효율 등의 분석 정보를 취득함으로예지 보전을 통해 생산 품질 향상과 가격 경쟁력을 높일 수 있다.Through this configuration, the
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.The present invention can also be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. also includes
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium is distributed in network-connected computer systems, and computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms are used, these are only used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention. , it is not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
1 : 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템
100 : APDM(Active Predictive Maintenance) 장비
110 : 송수신부
120 : 제어부
121 : 데이터 수집 모듈
122 : 데이터 제공 모듈
123 : 데이터 분석 모듈
124 : 공구 관리 모듈
125 : 안전 감지 모듈
126 : 예지 보전 모듈
127 : 추적 모듈
128 : 모바일 제공모듈
130 : 데이터베이스
140 : 디스플레이부
200 : 무선 AP
300 : 네트워크
400 : 중앙 관제 서버
500 : AI 서버
500a : 빅데이터 서버1: Predictive maintenance system for efficient management of factory automation facilities and improvement of productivity
100: APDM (Active Predictive Maintenance) equipment
110: transceiver
120: control unit
121: data acquisition module
122: data providing module
123: data analysis module
124: tool management module
125: safety detection module
126: predictive maintenance module
127: tracking module
128: mobile providing module
130: database
140: display unit
200: wireless AP
300: network
400: central control server
500 : AI Server
500a: Big Data Server
Claims (3)
APDM 장비(100)는,
유선 통신(시리얼, 이더넷) 및 무선통신(Wi-Fi, LTE) 기반의 장치로서 제어부, 유/무선 통신모뎀, 저장매체 등으로 구성되며, 수집, 분석 모듈들이 내장되어 관리자에게 자체 디스플레이 화면과 모바일 단말(600)에 근거리 무선통신을 통해 데이터를 확인할 수 있도록 프로그램을 제공하며, 각 수집 모듈을 통해 가동, 생산, 상태, 공구, 변동점, 알람을 포함하는 데이터를 데이터 베이스(130)에 저장하며, 저장된 데이터를 실시간으로 반영하여 실시간 모니터링 화면을 제공하며, 각 데이터의 정보 간에 통합 분석을 통해 품질, 알람 이상 현상을 미리 예측한 결과 정보를 도출하여 공장 자동화 설비(10)의 사용자에게 제공하며, 분석한 데이터로 설비 제어 파라미터 값을 도출하여 자동/수동으로 공장 자동화 설비(10)를 제어를 함으로써, 최상의 설비 관리와 제품의 품질 상태를 제공하며, APDM 장비(100)에 의해 수집된 모든 데이터는 중앙 관제 서버(400) 또는 클라우드 서버에 전송되어 통합 솔루션이 가능토록 지원하며,
공장 자동화 설비(10)는 CNC(Computer Numerical Control) 머신 기반의 생산품을 제조하기 위한 설비이며,
APDM 장비(100)는, 송수신부(110), 제어부(120), 데이터베이스(130), 디스플레이부(140)를 포함하며, 제어부(120)는 데이터 수집 모듈(121), 데이터 제공 모듈(122), 데이터 분석 모듈(123), 공구 관리 모듈(124), 안전 감지 모듈(125), 예지 보전 모듈(126), 추적 모듈(127) 및 모바일 제공모듈(128)을 포함하며,
데이터 수집 모듈(121)은,
공장 자동화 설비(10)의 가공 데이터 수집 및 저장과 함께, 데이터 정형화를 통해 결과 정보를 데이터베이스(130) 상에서 관리를 수행하고, 수집된 데이터 및 결과 정보를 디스플레이부(140)로 출력하거나 무선 AP(200)로 전송을 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 제공하며,
공장 자동화 설비(10)의 각 구성 요소 중 겐트리 로더(Gantry Loader)에 부착된 라인 센서 및 측정 엔코더를 통해 측정된 각 구동 축 좌표 및 구동 축의 부하량, 피더에 부착된 라인 센서와 피더에 부착된 측정 엔코더를 통해 측정된 각각 FEED(생산품을 위한 공작물의 1회전마다 절삭 방향으로 절삭 공구를 이송하는 길이) 및 스핀들 모터 부하량, 피더에 부착된 측정 엔코더와, 팬에 부착된 측정 엔코더를 통해 측정된 FEED RPM 및 FAN 속도를 파라미터 정보로 포함하는 상태 데이터를 각 공장 자동화 설비(10)의 ID를 메타데이터로 한 상태 데이터를 수신하도록 송수신부(110)를 제어하며,
수신된 상태 데이터를 구성하는 각 파라미터 정보에 대해서 데이터베이스(130)에 미리 저장된 각 파라미터 별 유효 범위 내인지를 판단하여 분석한 결과 정보를 디스플레이부(140)로 출력할 뿐만 아니라, 유효 범위를 벗어나는 경우 모바일 제공모듈(128)에 대한 요청에 따라 모바일 제공모듈(128)에 의해 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 중앙 관제 서버(400) 및 관리자가 운영하는 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어하며,
각 공장 자동화 설비(10)에 대한 상태 데이터를 구성하는 각 파라미터 정보에 대한 시계열적 데이터로 데이터베이스(130) 상에 타임라인에 따라 저장하고, 저장된 시계열적 데이터를 그래프 등의 형태의 이력 관리 정보로 디스플레이부(140)로 출력하거나, 무선 AP(200)로 전송을 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 제공하며,
데이터 제공 모듈(122)은,
각 공장 자동화 설비(10)에 대해서 분석한 "결과 정보", "이력 관리 정보" 외에 생산실적, 설비상태, 공구 교체 시점, 변동점, 알람 등의 "분석 데이터"에 대해서 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통한 모바일 단말(600)의 액세스(access) 또는 근거리 무선 통신을 통한 무선 AP(200)를 통한 액세스에 따른 데이터 요청에 따라 실시간 데이터(결과 정보, 분석 데이터 포함) 및 미리 설정된 시간 동안의 데이터에 대해 수집한 이력 데이터를 자체적으로 디스플레이부(140)로 제공하거나 무선 AP(200)로 전송을 통해 네트워크(300)를 거쳐 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 제공하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 중앙 관제 서버(400) 및 모바일 단말(600)로 각 분석 데이터를 수치화한 직관적 정보에 대한 접근 권한을 제공하며,
데이터 분석 모듈(123)은,
각 공장 자동화 설비(10)의 구성 요소 중 겐트리 로더, 피더, 스핀들모터 부하량, 팬를 포함하는 전장품에 대한 공정별 부하량을 포함한 복수의 파라미터를 프로파일링하여 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통해 빅데이터 서버(500a) 상으로 빅데이터화할 수 뿐만 아니라, 빅데이터 서버(500a) 상에 축적된 프로파일 데이터에 대해서 AI 서버(500)에 의해 제공받은 분석 알고리즘을 통해 각 전장품의 고장시점을 예측하며, 예측된 고장시점을 디스플레이부(140)로 출력하거나 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통한 근거리 무선 통신 방식으로, 각 공장 자동화 설비(10)와 매칭되어 저장된 단말식별번호에 해당하는 모바일 단말(600)로 각 전장품의 고장시점으로부터 미리 설정된 시간 이전에 고장 발생 가능성과 함께 해결 방향 정보를 전송하도록 송수신부(110)를 제어하며,
공구 관리 모듈(124)은,
각 공장 자동화 설비(10)에서 전장품을 포함하는 공구의 수명과 보정값(교체 시점)을 실시간으로 파악할 뿐만 아니라, 빅데이터 서버(500a) 상에 저장된 각 공구의 교환 기록을 통해 공구 교환 감지를 효과적으로 관리하며,
공장 자동화 설비(10)의 전장품인 경우 데이터 분석 모듈(123)이 AI 서버(500)로부터 획득한 영상 정보를 통해 영상 정보와 매칭되는 수명, 교체 시간, 원인을 무선 AP(200)를 통해 네트워크(300)와 연결된 빅데이터 서버(500a)에 대한 요청을 통해 수신하도록 송수신부(110)를 제어한 뒤, 네트워크(300)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하거나 무선 AP(200)를 통해 근거리 무선 통신 방식으로 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하며,
공장 자동화 설비(10)의 전장품이 아닌 단순 교체용 소모품과 같은 공구인 경우 공구의 교체 시점으로부터 각 공구별 자체 교체 시점을 데이터베이스(130) 상에서 추출한 뒤, 잔여 수명, 교체 시간을 네트워크(300)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하거나 무선 AP(200)를 통해 근거리 무선 통신 방식으로 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하며,
안전 감지 모듈(125)은,
각 공장 자동화 설비(10)별로 설정된 관리자가 운영하는 모바일 단말(600)로 관리자가 공장 자동화 설비(10) 각각의 안전문을 열고 작업하는 상황과 동일한 안전에 대해 상시 모니터링기능을 제공하며,
무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로, 데이터 분석 모듈(123)에 의해 분석된 각 전장품의 고장시점 예측 정보, 해결 방향 정보(조기 교체, 소모품 교체 포함)와, 공구 관리 모듈(124)에 의해 분석된 공구 파손 여부 또는 공구파손 징조에 대한 정보를 종합적으로 분석한 위험요소 구성요소 정보를 전송하도록 송수신부(110)를 제어함으로써, 각 공장 자동화 설비(10)별로 안전에 대해 확인 및 감시가 가능한 안전 감지 기능을 제공하며,
각 전장품을 중심으로 각 공장 자동화 설비(10)의 구성요소에 대한 데이터 분석 모듈(123)에 의해 생성된 영상 정보를 조합하여 내부 2차원 모델링 정보를 생성하며, 2차원 모델링 정보에는 각 전장품 및 소모품의 예상 교체 시점이 메타데이터로 저장하며,
각 전장품에 대한 영상 정보에서 교체 시점이 도래한 것이 2개 이상 모인 경우 위험도가 증가하는 구성요소에 대한 정보를 무선 AP(200)를 통해 네트워크(300)와 연결된 빅데이터 서버(500a)에 대한 요청을 통해 수신한 뒤, 위험도가 증가하는 구성요소에 대해서 각 교체 시점 정보를 경고 메시지와 함께 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 직접 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어하며,
예지 보전 모듈(126)은,
각 공장 자동화 설비(10)별로 예지보전 데이터 제공 기능을 제공하며,
각 공장 자동화 설비(10)별로 스핀들 모터의 부하를 포함하는 상태 데이터의 파라미터 정보와 생산품의 품질의 상관관계 분석을 통해 각 공장 자동화 설비(10)별로 장애 발생을 사전에 예방하며,
각 공장 자동화 설비(10)는 각 상태 데이터의 파라미터 정보에 따른 생산품에 대한 품질 단계 정보 요청을 무선 AP(200)로 근거리 무선통신을 통해 전송하며, 무선 AP(200)는 네트워크(300)를 통하거나 직접적으로 근거리 무선 통신을 통해 품질 단계 정보 요청을 모바일 단말(600)로 전송하여 모바일 단말(600) 상에서 품질 단계 정보가 입력되며, 품질 단계 정보가 예지 보전 모듈(126)로 제공되면,
예지 보전 모듈(126)은,
각 공장 자동화 설비(10)별로 앰프, 엔코더, 팬, 배터리의 각 공장 자동화 설비(10)별로 구동에 필요한 각종 전장품의 상태를 각 전장품에 형성된 센싱부에 대한 모니터링을 통해 센싱 정보와 데이터베이스(130) 상에 저장된 기초 정보 간의 비교를 통해 이상 징후 발생시 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)에 의한 근거리 무선 통신을 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어하며,
각 공장 자동화 설비(10)별로 겐트리 로더(Gantry Loader)의 구동 및 이송횟수를 감지하여 이동거리에 따른 기어 마모도, 구동 축 부하를 파악 분석하여 모니터링 정보를 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통해 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어하며,
모바일 단말(600)로 예지 보전 데이터를 제공하기 위해 정형화된 데이터를 기준으로 하여 관리자가 특정 조건 및 offset 조건을 설정한 데이터를 디스플레이부(140)에 표시하여 제공하고, 각 공장 자동화 설비(10) 별로 설비 예지 보전 데이터의 축적된 데이터와 품질 데이터를 분석하여 품질 이상의 전조 증상을 예측한 데이터를 제공하며,
추적 모듈(127)은,
각 공장 자동화 설비(10) 별로 변동점 관리 및 이상원인 추적 기능을 제공하며, 각 공장 자동화 설비(10) 별로 각 모바일 단말(600)에 의한 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 근거리 무선 통신 방식에 의한 무선 AP(200)를 통한 상태 데이터를 구성하는 각 파라미터 정보인 가공 데이터에 대한 임의 변경 요청을 수신하도록 송수신부(110)를 제어한 뒤, 변동점을 빅데이터 서버(500a) 상에 기록하며,
변동점에 해당하는 각 항목의 상태 변화를 기록하여 변동점이 발생한 구성요소에 대한 이상 발생 시 변동점을 고려한 히스토리 분석으로 발생 원인을 역추적하는 방식으로, 원인 파악을 통해 신속히 문제 해결을 하며, 동일한 문제의 재발을 방지하는 역할을 수행하는 "변동점 관리 및 이상원인 추적기능"을 제공하며,
모바일 제공모듈(128)은,
모바일 멀티플랫폼 환경을 제공하기 위해 장소에 구애받지 않고 태블릿과 스마트폰 등에 해당하는 모바일 단말(600)에 의한 무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통한 직접적인 액세스에 따라 실시간 모니터링 기능을 제공하며,
무선 AP(200)와 연결된 네트워크(300)를 통하거나 무선 AP(200)를 통한 모바일 단말(600)의 원격 제어를 위해 각 모바일 단말(600)에 의한 각 공장 자동화 설비(10)에 대한 액세스를 중계하기 위해 각 공장 자동화 설비(10)의 회로도에 따른 구성 요소와 상태 정보를 모바일 단말(600)로 전송하도록 송수신부(110)를 제어하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 설비의 효율적 관리와 생산성 향상을 위한 예지 보전 시스템.
Active Predictive Maintenance (hereinafter, APDM) equipment (100), wireless AP (200), network (300), central control server (400), AI server (500), big data server ( 500a), including at least one or more mobile terminals 600 for managing each APDM equipment 100,
APDM equipment 100,
It is a device based on wired communication (serial, Ethernet) and wireless communication (Wi-Fi, LTE) and consists of a control unit, wired/wireless communication modem, and storage medium. A program is provided to the terminal 600 to check data through short-range wireless communication, and data including operation, production, status, tool, change point, and alarm are stored in the database 130 through each collection module. , reflects the stored data in real time to provide a real-time monitoring screen, and through integrated analysis between the information of each data, predicts quality and alarm anomalies in advance and derives the result information and provides it to the users of the factory automation facility 10, By deriving the value of the facility control parameter with the analyzed data and automatically/manually controlling the factory automation facility 10, the best facility management and product quality status are provided, and all data collected by the APDM equipment 100 is It is transmitted to the central control server 400 or cloud server to support an integrated solution,
The factory automation facility 10 is a facility for manufacturing CNC (Computer Numerical Control) machine-based products,
The APDM device 100 includes a transceiver unit 110 , a control unit 120 , a database 130 , and a display unit 140 , and the control unit 120 includes a data collection module 121 and a data providing module 122 . , including a data analysis module 123, a tool management module 124, a safety detection module 125, a predictive maintenance module 126, a tracking module 127, and a mobile provision module 128,
The data collection module 121 is
Together with the processing data collection and storage of the factory automation facility 10, the result information is managed on the database 130 through data standardization, and the collected data and result information are output to the display unit 140 or wireless AP ( 200) through the network 300 and provided to the central control server 400 and the mobile terminal 600,
Of each component of the factory automation facility 10, each drive shaft coordinate and the load amount of the drive shaft measured through the line sensor and measuring encoder attached to the gantry loader, the line sensor attached to the feeder, and the line sensor attached to the feeder FEED (length of feeding the cutting tool in the cutting direction for each revolution of the workpiece for production) and spindle motor load measured through a measuring encoder, respectively, measured through a measuring encoder attached to the feeder and a measuring encoder attached to the fan Controls the transceiver 110 to receive the state data including the FEED RPM and the FAN speed as parameter information and the state data with the ID of each factory automation facility 10 as metadata,
For each parameter information constituting the received state data, it is determined whether it is within the effective range for each parameter pre-stored in the database 130 and not only outputs the analysis result information to the display unit 140, but also when it is out of the effective range In response to a request for the mobile providing module 128, the central control server 400 and the mobile terminal 600 operated by the manager are transmitted through the network 300 connected to the wireless AP 200 by the mobile providing module 128. Controls the transceiver 110 so as to
As time-series data for each parameter information constituting the state data for each factory automation facility 10, it is stored according to a timeline on the database 130, and the stored time-series data is converted to history management information in the form of graphs, etc. It is output to the display unit 140 or provided to the central control server 400 and the mobile terminal 600 through the network 300 through transmission to the wireless AP 200,
The data providing module 122,
In addition to the "result information" and "history management information" analyzed for each factory automation facility 10, the wireless AP 200 and Real-time data (including result information and analysis data) and preset data according to a data request according to access of the mobile terminal 600 through the connected network 300 or access through the wireless AP 200 through short-range wireless communication The historical data collected for data over time is provided to the display unit 140 by itself or to the central control server 400 and the mobile terminal 600 through the network 300 through transmission to the wireless AP 200 . By controlling the transceiver 110 to do so, the central control server 400 and the mobile terminal 600 provide access to intuitive information that digitizes each analysis data,
The data analysis module 123 is
Network 300 connected to wireless AP 200 by profiling a plurality of parameters including load amount for each process for electric equipment including gantry loader, feeder, spindle motor load, and fan among components of each factory automation facility 10 Not only can it be made into big data on the big data server 500a through the Predict and output the predicted failure time to the display unit 140 or through the network 300 connected to the wireless AP 200 or a short-distance wireless communication method through the wireless AP 200, each factory automation facility (10) Controls the transceiver 110 to transmit solution direction information along with the possibility of a failure before a preset time from the failure point of each electrical component to the mobile terminal 600 corresponding to the terminal identification number that is matched and stored,
The tool management module 124 includes:
In each factory automation facility 10, the tool life and correction values (replacement timing) of tools including electrical components are grasped in real time, and tool exchange detection is effectively detected through the exchange records of each tool stored in the big data server 500a. manage,
In the case of an electrical device of the factory automation facility 10, the data analysis module 123 uses the image information acquired from the AI server 500 to determine the life span, replacement time, and cause matching the image information through the wireless AP 200 through the network ( After controlling the transceiver 110 to receive through a request to the big data server 500a connected to 300 ), the transceiver 410 is controlled or wirelessly transmitted to the mobile terminal 600 through the network 300 . Controls the transceiver 410 to transmit to the mobile terminal 600 in a short-range wireless communication method through the AP 200,
In the case of a tool such as a consumable for simple replacement rather than an electrical component of the factory automation facility 10, the self-replacement time for each tool is extracted from the time of tool replacement on the database 130, and the remaining life and replacement time are stored in the network 300. Controls the transceiver 410 to transmit to the mobile terminal 600 through, or controls the transceiver 410 to transmit to the mobile terminal 600 in a short-range wireless communication method through the wireless AP 200,
The safety detection module 125 is
A mobile terminal 600 operated by a manager set for each factory automation facility 10 provides a constant monitoring function for the same safety as the situation in which the manager opens each safety door of the factory automation facility 10 and works,
Through the network 300 connected to the wireless AP 200 or through the wireless AP 200 to the mobile terminal 600, the failure point prediction information of each electrical component analyzed by the data analysis module 123, solution direction information ( By controlling the transceiver 110 to transmit the information on whether or not the tool is damaged or the information on the sign of tool breakage analyzed by the tool management module 124 and the information on the risk factor component comprehensively analyzed (including early replacement and replacement of consumables), , provides a safety detection function that can check and monitor safety for each factory automation facility (10),
By combining the image information generated by the data analysis module 123 for the components of each factory automation facility 10 centered on each electrical component, internal 2D modeling information is generated, and the 2D modeling information includes each electrical component and consumables. The expected replacement time is stored as metadata,
A request to the big data server 500a connected to the network 300 through the wireless AP 200 for information on the components that increase the risk when two or more of the video information for each electrical equipment have arrived at the replacement time After receiving through the mobile terminal 600 through the network 300 connected to the wireless AP 200 or directly through the wireless AP 200 with a warning message for each replacement time information for components with increased risk Controls the transceiver 110 to transmit to
Predictive maintenance module 126,
Provides predictive maintenance data provision function for each factory automation facility (10),
By analyzing the correlation between the parameter information of the state data including the load of the spindle motor for each factory automation facility 10 and the quality of the product, the occurrence of a failure is prevented in advance for each factory automation facility 10,
Each factory automation facility 10 transmits a request for quality level information on a product according to the parameter information of each state data to the wireless AP 200 through short-range wireless communication, and the wireless AP 200 communicates with the network 300 through the network 300 . or directly transmits a quality level information request to the mobile terminal 600 through short-range wireless communication so that the quality level information is input on the mobile terminal 600, and when the quality level information is provided to the predictive maintenance module 126,
Predictive maintenance module 126,
For each factory automation facility (10), the state of various electrical components required for operation of each factory automation facility (10) of the amplifier, encoder, fan, and battery is monitored through the sensing unit formed in each electrical component, sensing information and database (130) Transceiver 110 to transmit to the mobile terminal 600 through the network 300 connected to the wireless AP 200 or through short-range wireless communication by the wireless AP 200 when an abnormal symptom occurs through comparison between the basic information stored on the ) to control
By detecting the number of driving and transport of the gantry loader for each factory automation facility 10, the gear wear according to the moving distance and the driving shaft load are identified and analyzed, and the monitoring information is transmitted to the wireless AP 200 and the network (300) connected to the network (300). ) to control the transceiver 110 to transmit to the mobile terminal 600 through or through the wireless AP 200,
In order to provide predictive maintenance data to the mobile terminal 600, data in which the administrator sets specific conditions and offset conditions on the basis of standardized data is displayed on the display unit 140 and provided, and each factory automation facility (10) By analyzing the accumulated data and quality data of predictive maintenance data for each facility, we provide data that predicts symptoms of quality abnormalities,
The tracking module 127 is
It provides a change point management and abnormal cause tracking function for each factory automation facility 10, and through the network 300 connected to the wireless AP 200 by each mobile terminal 600 for each factory automation facility 10, or After controlling the transceiver 110 to receive a request for arbitrary change to processed data, which is each parameter information constituting the state data through the wireless AP 200 according to the short-range wireless communication method, the transceiver 110 is controlled, and the point of change is set to the big data server 500a ) is recorded on the
By recording the change in status of each item corresponding to the point of change, when an abnormality occurs in the component where the point of change occurs, the cause of the occurrence is traced back through history analysis taking the point of change into account. It provides "change point management and abnormal cause tracking function" that plays a role in preventing the recurrence of problems.
The mobile providing module 128,
In order to provide a mobile multi-platform environment, direct access through the wireless AP 200 and the network 300 connected to the wireless AP 200 by the mobile terminal 600 corresponding to a tablet or a smartphone, etc., regardless of location, or through the wireless AP 200 Provides real-time monitoring function according to
Access to each factory automation facility 10 by each mobile terminal 600 for remote control of the mobile terminal 600 via the network 300 connected to the wireless AP 200 or via the wireless AP 200 Efficient management and productivity improvement of factory automation facilities, characterized in that the transceiver 110 is controlled to transmit the components and status information according to the circuit diagram of each factory automation facility 10 to the mobile terminal 600 for relay Predictive conservation systems for
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