Asset Administration Shell 모델링 자동화 시스템 개발: 대체 제조공정의 탐색

Abstract

4차 산업에서 스마트 공장 구현과 실행은 생산성 향상과 효율성 제고로 인해 저성장 시기에 살아남으려는 각 기업의 생존 전략이 되고 있다. 스마트 공장의 핵심 기술 중 하나는 디지털 트윈으로, 생산 공정뿐만 아니라 산업 내부와 외부 간 모든 물리적 요소들을 디지털로 표현하여 가상 공간에서의 시뮬레이션 진행을 통해 현실 세계로의 제어와 피드백이 가능하다는 이점이 있다. 스마트 공장의 디지털 트윈을 적용하기 위해서는 공정 내 모든 물리적 요소들이 기기와 기기 간 데이터 교환과 의사소통을 가능하게 하는 상호운용성이 보장되어야 하는데, 상호운용성을 보장하는 개념으로 자산관리쉘(AAS:Asset Administration Shell)이 있다. 그러나, 중소 제조기업은 자원 역량의 한계로 인하여, 자사의 설비에 대한 AAS를 생성하고 이를 현업에서 활용하는 것에는 많은 어려움이 있다.

따라서, 본 논문에서는 중소 제조기업의 자산과 자산의 메타 데이터에 대한 AAS 기반 디지털 트윈 모델의 생성을 자동화하는 방법을 구현한다. 또한, AAS와 최단 경로 알고리즘을 활용하여 공정별 설비 배치와 공급사슬망 복원 사례를 설명한다. 제안된 방법은 중소 제조기업의 홈페이지에 명시된 자산 및 자산의 메타 데이터를 웹 크롤링한 후, 메타 데이터별 서브 모델을 내재화하고 eCl@ss 표준 코드를 부여한 AAS 모델을 구축한다. 생성된 AAS 모델은 데이터베이스에 저장되는데, 이는 컴퓨터의 자동화된 자산 탐색을 가능하게 한다. 사례에서는 제조공정별 설비 배치와 한 제조기업의 설비가 고장이 발생하였을 때, AAS 모델 기반 최단 경로 탐색 알고리즘을 활용하여 지리적으로 가까운 대안 설비 및 해당 기업을 찾아서 공급사슬망을 복원하는 것과 특정 생산 공정의 설비를 배치하는 시나리오를 실행하여 제안된 방법을 구현한다.