철강산업의스마트팩토리사례 스마트팩토리이해 철강산업의스마트팩토리 철강산업적용사례 2015. 3.18 POSCO ICT 컨설팅그룹홍승민파트너
목차 I. 스마트팩토리이해 II. 철강산업의스마트팩토리 II. 철강산업적용사례 1
전통제조 ( 철강 ) 산업은무엇을고민하고있는가? I. 스마트팩토리이해 노동원가및원자재비용상승, 환경문제로성장한계도달또한, 맞춤형제조, 제품사이클단축, 제품변동성증가 2 출처 : IDC 세미나 (2013)
생산 ( 제조 ) 혁신은? I. 스마트팩토리이해 생산현장의혁신은 품질고도화, 원가절감, 적기납기 로귀결 원가 품질 생산 ( 제조 ) Excellency 납기 생산품질설비안전 환경에너지 3
공장자동화는어떻게발전되어왔는가? I. 스마트팩토리이해 생산공정의효율화, 무인화등은 70 년대부터많은성과를이루었고완전자동화된최종모습이 Smart Factory Industry 3.0 Industry 4.0 Manual 설비제어 Automation 공장 Smart 공장 사람에의한제어 사후조치, 해결시간이 장시간소요 HMI 를통한통합제어 원인분석및해결시간 단축 완전한자동생산체계 CPS* 기반의 Virtual Factory 문제점및원인의선제적대응 4 *CPS : Cyber Physical System
Smart Factory 정의? I. 스마트팩토리이해 스마트팩토리 (Smart Factory) 는사물인터넷 (Internet of Things) 기술을기반으로, 공장안의모든요소가유기적으로연결되어지능적으로운영되는공장 5
Smart Factory 모습? I. 스마트팩토리이해 인간의개입을최소화하고기계스스로가제어하는인공지능형의자동생산체계 Industry 4.0 > Smart Factory > Smart Machine Internet Of Service Cyber Physical System App Platform Smart Smart Smart Factory Machine Smart Machine Smart Machine Smart Machine Smart CPS* Machine (App Platform) Machine CPS* (App Platform) CPS* (App Platform) App Platform Internet Of Things 센서컨트롤러네트워크디바이스 6
목차 I. 스마트팩토리이해 II. 철강산업의스마트팩토리 II. 철강산업적용사례 7
철강산업제조혁신방향은? II. 철강산업의스마트팩토리 철강산업의어려움극복도 품질고도화, 원가절감, 적기납기 필수 철강산업특징 경기민감산업 제조원가비중이높은산업 규모의경제적용 높은전후방연쇄효과 원가 품질 생산 ( 제조 ) Excellency 생산품질설비안전 환경에너지 납기 8
왜별도의구축방법을고민했을까? II. 철강산업의스마트팩토리 산업특성과비용이고려된 현재인프라를최대활용한 Smart Factory 구축 Smart Factory 모습 현실모습 가변생산경로, 가변자재운반경로不연속제조공정 ( 모듈공정 ) 자율 분산제어범용장비중심설비고장은한기계에만영향 타설비를이용하여생산활동가능 고정생산경로, 고정자재운반경로연속제조공정 ( 일관공정 ) 중앙 집중제어전용특수장비중심하나의설비고장은공장전체에영향 생산인력은일이없고, 설비비용계속발생 9
어떤방법으로구축하려고하였는가? II. 철강산업의스마트팩토리 최소의비용으로현재생산환경하에서스마트팩토리구축방법은소프트웨어중심의혁신 구축대상 구축방법 기존공장리모델링 기존데이타 SMART 시스템 신규데이타 vs. 공정정보 설비정보 영상 / 위치 혈압 / 체온 신설공장신규적용 시스템로그 열 / 가스 10
목차 I. 스마트팩토리이해 II. 철강산업의스마트팩토리 III. 철강산업적용사례 11
구현방향? III. 철강산업적용사례 과거 HW( 기계 ) 에 SW 설치방식에서 SW 에 HW 설치방식으로전환 Industry 3.0 Industry 4.0 Machine + Software Software + Machine 12
구현목표? III. 철강산업적용사례 경쟁사와초격차유지를위해 Differentiating 단계에서 Breakaway 단계로 Jump Up 필요 Value Jump Up Differentiating Breakaway Competitive Foundational Ad hoc Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 13 Difficulty
변화모습? III. 철강산업적용사례 최고의경쟁력제품을생산하는 Smart Factory 구현 구분현재변경 설비고장대응정비품질 / 생산성고려예지정비 품질평균값으로품질판정설비상태고려품질예측 조업 지시대로생산 소재 / 공정상태고려실시간최적생산 안전생산중심센서배치안전을최우선으로센싱및통제 에너지차별없이공평배분가격, 효율성고려최적배분 14
구현영역? III. 철강산업적용사례 현재운영중인공장을우선적으로 Smart Factory 화 공장기획 ( 설비, 공정등 ) 공장건설 (ENG, 시공, 시운전 ) 공장운영 ( 제품개발, 생산, 유지보수 / 정비 ) Plan 투자효율 ENG 품질 제품품질 Prediction/ Forecasting Do 생산효율 설비효율 Intelligent Machine Computer Controlled 환경 / 안전 See 제어 관리효율 15
제철소 Smart Factory 구현모습 III. 철강산업적용사례 4 Centralized Observability & Controllability: - 실시간모니터링센터 2 1 Big Data 활용 : - 제품불량사전예측 - 고장예측 Total Energy Optimization : - EMS,ESS 활용에너지효율화 5 Smart Factory Environment & Safety - MPS & Plasma - 위치추적기반의작업자안전 6 로보트활용무인화 : -자동 Scarfing -무인크레인 3 IoT, 무선활용 : - 실시간물류 16 7 Virtual-Factory : - 신 / 증설설계시사전검증 - Platform 개발
1 Big Data 활용 : 제품불량사전예측 III. 철강산업적용사례 제품생산공정별품질영향인자도출및설비분위기등으로 불량분석및예측기능 머신비전 (Machine Vision) 을통한품질검증 제품불량패턴예측 품질인자정렬 DB 화 품질예측 예측기반자동제어 17
III. 철강산업적용사례 멀티포인트센서를활용한빅데이터수집분석으로 설비고장예지분석 열연공장진동특성외다수의센서포인트활용빅데이타수집, 분석통해 고장예측진단정밀화 압연기모터진동특성모니터링하는 CMS* 의발전 * CMS : Condition Monitoring System) 18
III. 철강산업적용사례 에너지다소비공정 EMS* 운영으로효율화 19 소스 : 언론발표자료 * EMS: Energy Management System
III. 철강산업적용사례 재고및물류관리, 고객정보제공 직립형 RFID RFID Tag 부착창고적재재고조사 고객사입고관리 실시간트래킹 20 화물선적 https://www.youtube.com/watch?v=3vdo11ssutg
III. 철강산업적용사례 포항 광양 해외 생산설비정보수집 본사글로벌통합모니터링센터 (G-IMC) 21 현장카메라모니터 설비및생산데이터축적 전문가원격자문 *IMC: Integrated Monitoring System 소스 : 언론발표자료
III. 철강산업적용사례 Clean Gas Dust Gas 22
III. 철강산업적용사례 LED 램프 카메라 충격센서및복합가스검침센서 BT 및 GPS 가스검침기 LED 램프무전기 카메라 착용확인용턱끈 스피커마이크 작업장내작업자위치및상태인식 작업현장위험인식및통제 작업자행동분석 23
III. 철강산업적용사례 Robot Control System L-1 Network L-2 Network Torch Robot Camera Highresolution Slab Moving Rail Robot Moving System * 연주 Scarfing 공정은 Slab 의표면에있는개재물을고압산소와 LNG 가스를이용하여제거하는작업 24
III. 철강산업적용사례 수동운전 ( 크레인 1 명, 지상 1 명 ) 무인화 ( 크레인 0 명, 지상 0 명 ) MES 지상국 기간망 무선랜 무인크레인 B B 무인제어 PLC S 25
III. 철강산업적용사례 HMI Data PLC DCS 3D 형상 설비구동 Simulator Virtual Factory 구현 - 3D 로 Real Factory 와동일한설비제작 - 설비구동용시뮬레이터개발 - 설비운전 Data 입력하여검증 Senor Virtual Factory 3D 교육컨텐츠활용 신입엔지니어교육및포철공고가상현실교육실운영 - HMI 등실제공장운영환경재현 26
Data III. 철강산업적용사례 Feed-Back Test Massive Connectivity Secure Registration, Scalable Data Transfer Data IoT Cloud Analytics 열연 Process Data 생산품질설비에너지환경 Data Solution 27
III. 철강산업적용사례 환경개선 (Dust,Sox,Nox) 운전인력감소 58% 생산성증대 27% 제품품질향상 21% 에너지효율향상 34% 100% 이상 28
당면문제 ( 예시 ) 과도한재고와이로인한가격인하그리고제품가치의하락정확하지못한납기회신 (Order Promising) 과이로인한고객의수요대응부족낮은자산운용율잘못된제품구성 (Product Mix) 으로인한수익의하락빈번한재고고갈과이로인한급배송 (Expediting) 긴급수요에대한부적절한공급관련대응복잡해져가는제품구성과짧아지는수명주기단방향적인 (Unidirectional) 계획능력과이로인한공급망전체최적화의어려움 29
감사합니다. 30