컴퓨터 통합 생산

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1. 개요
2. 역사
- 2.1. 개념의 등장과 발전
- 2.2. 다양한 CIM 개념
3. 주요 과제
4. 구성 요소
5. CIMOSA
- 5.1. CIMOSA의 구성 요소
- 5.2. CIMOSA의 특징
6. 활용 분야
참조

1. 개요

컴퓨터 통합 생산(CIM)은 1970년대에 "디지털 제조" 개념에서 시작되어, 조직 및 인력의 효율성을 높이는 통합 시스템과 데이터 통신을 활용하여 제조 기업 전체를 통합하는 것을 의미한다. CIM은 다양한 개념으로 발전해 왔으며, 주요 과제로는 서로 다른 구성 요소의 통합, 데이터 무결성 확보, 공정 제어가 있다. CIM 시스템은 컴퓨터 지원 설계(CAD), 컴퓨터 지원 제조(CAM) 등 다양한 기술과 장비를 포함하며, CIMOSA와 같은 개방형 시스템 아키텍처를 통해 비즈니스 통합을 위한 솔루션을 제공한다. CIM은 산업 공학, 생산 공학, 기계 공학 분야뿐만 아니라 전자 설계 자동화에도 활용된다.

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컴퓨터 통합 생산
개요
유형	제조 방식
설명	컴퓨터를 이용한 제조 제어
관련 분야	전산학 기계 공학 제조 공학 산업 공학
상세 내용
특징	전체 제조 공정을 통합 관리 생산 효율성 및 유연성 향상 데이터 기반 의사 결정 지원
구성 요소	컴퓨터 지원 설계 (CAD) 컴퓨터 지원 제조 (CAM) 컴퓨터 지원 엔지니어링 (CAE) 제조 실행 시스템 (MES) 전사적 자원 관리 (ERP) 공급망 관리 (SCM) 자동화 시스템 (예: 로봇, PLC)
장점	생산성 향상 품질 향상 비용 절감 재고 감소 리드 타임 단축 고객 맞춤형 생산 가능
단점	초기 투자 비용 높음 시스템 구축 및 유지보수 복잡 보안 문제 발생 가능성 인력 교육 필요
적용 분야	자동차 산업 전자 산업 항공 우주 산업 의료 기기 산업 식품 산업
관련 기술	산업 자동화 인공지능 빅 데이터 사물 인터넷 (IoT) 클라우드 컴퓨팅
발전 방향	스마트 팩토리 구현 디지털 트윈 기술 적용 인공지능 기반 최적화 예지보전 시스템 구축
같이 보기
관련 항목	유연 생산 시스템 (FMS) 산업 자동화 스마트 팩토리 제조업 제조 시스템 공학
참고 자료
참고 문헌	Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven (2006). Manufacturing engineering and technology (5th ed.). Prentice Hall. p. 1192. ISBN 978-7-302-12535-8. Laplante, Phillip A. (2005). Comprehensive dictionary of electrical engineering (2nd ed.). CRC Press. p. 136. ISBN 978-0-8493-3086-5.
외부 링크	유연 생산 시스템

2. 역사

1970년대 초, 조셉 해링턴 박사의 저서 《컴퓨터 통합 제조》 출간과 함께 "디지털 제조"라는 개념이 주목받기 시작했다.^[4] 1984년부터 컴퓨터 통합 생산(CIM)이 본격적으로 개발되고 기계 공구 제조업체, 컴퓨터 및 자동화 시스템 협회, 제조 기술자 협회(CASA/SME)에서 홍보했다.

문헌 연구에 따르면 독일과 미국을 중심으로 CIM에 대한 37가지의 서로 다른 개념이 발표되었다.^[5]

2. 1. 개념의 등장과 발전

"디지털 제조"라는 개념은 1970년대 초, 조셉 해링턴 박사의 저서 《컴퓨터 통합 제조》 출간과 함께 주목받기 시작했다.^[4] 그러나 컴퓨터 통합 제조(CIM)가 본격적으로 개발되고 기계 공구 제조업체, 컴퓨터 및 자동화 시스템 협회, 제조 기술자 협회(CASA/SME)에 의해 홍보된 것은 1984년이었다.

CIM은 "조직 및 인력의 효율성을 향상시키는 새로운 관리 철학과 결합된 통합 시스템 및 데이터 통신을 사용하여 전체 제조 기업을 통합하는 것"으로 정의되기도 한다.

문헌 연구에 따르면 CIM에 대한 37가지의 서로 다른 개념이 발표되었으며, 대부분 독일과 미국에서 나왔다. 이 37개의 출판물을 연대순으로 살펴보면 CIM 개념이 어떻게 발전했는지 알 수 있으며, 각 개념 간의 차이점 또한 확인할 수 있다.^[5]

2. 2. 다양한 CIM 개념

1970년대 초, 조셉 해링턴 박사가 저서 《컴퓨터 통합 제조》를 출간하면서 "디지털 제조"라는 개념이 주목받기 시작했다.^[4] 1984년에는 컴퓨터 통합 제조(CIM)가 개발되어 기계 공구 제조업체, 컴퓨터 및 자동화 시스템 협회, 제조 기술자 협회(CASA/SME)에 의해 널리 알려졌다.

CIM은 "조직 및 인력의 효율성을 향상시키는 새로운 관리 철학과 통합 시스템 및 데이터 통신을 결합하여 전체 제조 기업을 통합하는 것"을 의미한다.

문헌 연구에 따르면 CIM에 대해 서로 다른 37가지 개념이 발표되었으며, 이들 대부분은 독일과 미국에서 나왔다. 37개의 출판물을 시간 순서대로 살펴보면 CIM 개념의 발전 과정을 확인할 수 있다. 또한, 모든 출판물에서 제시하는 개념이 서로 다르다는 점도 주목할 만하다.^[5]

3. 주요 과제

컴퓨터 통합 생산(CIM) 시스템을 원활하게 작동하도록 개발하는 데는 다음과 같은 세 가지 주요 과제가 있다.

서로 다른 공급업체의 구성 요소 통합 문제
데이터 무결성 확보
공정 제어

3. 1. 시스템 통합 문제

컴퓨터 통합 생산(CIM) 시스템을 원활하게 작동하도록 개발하는 데는 다음과 같은 세 가지 주요 과제가 있다.

'''서로 다른 공급업체의 구성 요소 통합''': CNC, 컨베이어, 로봇과 같은 서로 다른 기계가 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 경우 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어 AGV의 경우 배터리 충전 시간도 다를 수 있다.
'''데이터 무결성''': 자동화 정도가 높을수록 기계를 제어하는 데 사용되는 데이터의 무결성이 더욱 중요해진다. CIM 시스템은 기계 작동에 필요한 인력을 절감하지만, 기계를 제어하는 데 사용되는 데이터 신호에 대한 적절한 안전 장치가 있는지 확인하는 데 추가적인 인력이 필요하다.
'''공정 제어''': 컴퓨터는 제조 시설의 작업자를 지원하는 데 사용될 수 있지만, 제어 소프트웨어 설계자가 예측할 수 없는 상황을 처리할 수 있는 유능한 엔지니어가 항상 대기해야 한다.

3. 2. 데이터 무결성 확보

CIM 시스템이 원활하게 작동하기 위해서는 다음의 세 가지 주요 과제를 해결해야 한다.

'''서로 다른 공급업체의 구성 요소 통합''': CNC, 컨베이어, 로봇과 같은 서로 다른 기계가 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 경우 문제가 발생할 수 있다. (예: AGV의 경우 배터리 충전 시간도 다른 경우)^[1]
'''데이터 무결성''': 자동화 정도가 높을수록 기계를 제어하는 데 사용되는 데이터의 무결성이 더욱 중요해진다. CIM 시스템은 기계 작동에 필요한 인력을 절감하지만, 기계를 제어하는 데 사용되는 데이터 신호에 대한 적절한 안전 장치가 있는지 확인하는 데 추가적인 인력이 필요하다.^[1]
'''공정 제어''': 컴퓨터는 제조 시설의 작업자를 "지원"하는 데 사용될 수 있지만, 제어 소프트웨어 설계자가 예측할 수 없는 상황을 처리할 수 있는 유능한 엔지니어가 항상 대기해야 한다.^[1]

3. 3. 공정 제어의 어려움

컴퓨터 통합 생산(CIM) 시스템 개발에는 세 가지 주요 과제가 있다.

'''서로 다른 공급업체의 구성 요소 통합''': CNC, 컨베이어, 로봇과 같은 서로 다른 기계가 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 경우 (예: AGV의 경우 배터리 충전 시간도 다른 경우) 문제가 발생할 수 있다.
'''데이터 무결성''': 자동화 정도가 높을수록 기계를 제어하는 데 사용되는 데이터의 무결성이 더욱 중요해진다. CIM 시스템은 기계 작동에 필요한 인력을 절감하지만, 기계를 제어하는 데 사용되는 데이터 신호에 대한 적절한 안전 장치가 있는지 확인하는 데 추가적인 인력이 필요하다.
'''공정 제어''': 컴퓨터는 제조 시설의 작업자를 "지원"하는 데 사용될 수 있지만, 제어 소프트웨어 설계자가 예측할 수 없는 상황을 처리할 수 있는 유능한 엔지니어가 항상 대기해야 한다.

4. 구성 요소

컴퓨터 통합 생산(CIM) 시스템은 설계, 분석, 계획, 구매, 원가 회계, 재고 관리, 유통 등의 기능 영역과 자재 관리 및 관리를 포함한 공장 현장 기능을 컴퓨터로 연결하여 모든 작업의 직접적인 제어 및 모니터링을 제공한다. CIM은 제조 분야에서 정보 통신 기술(ICT)을 구현한 예시이며, 최소 두 대의 컴퓨터가 정보를 교환하는 것을 의미한다. 예를 들어 팔 로봇의 컨트롤러와 마이크로컨트롤러 간의 정보 교환이 이루어진다.

CIM은 CAD/CAM 시스템과 같은 높은 수준의 ICT가 사용되고 공정 계획 및 데이터 가용성이 확보될 때 가장 유용하다. 컴퓨터 통합 생산은 인간의 개입 없이 완전히 독립적으로 운영되는 ''무인 공장''과는 다르지만, 그 방향으로 나아가는 중요한 단계이다. 유연 생산을 시스템의 일부로 포함하여, 공장은 컴퓨터의 도움을 받아 다양한 제품을 생산하거나 생산량을 빠르게 변경하도록 신속하게 수정될 수 있다.

CIM 운영에는 다음과 같은 요소들이 포함될 수 있다:

컴퓨터 지원 기술
장치 및 장비
관련 기술
기타 (린 생산)

4. 1. 컴퓨터 지원 기술

컴퓨터 지원 설계(CAD)
컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE)
컴퓨터 지원 제조(CAM)
컴퓨터 지원 공정 계획(CAPP)
컴퓨터 지원 품질 보증(CAQ)
생산 계획 및 제어(PPC)
전사적 자원 관리(ERP)
공통 데이터베이스로 통합된 비즈니스 시스템.

4. 2. 장치 및 장비

컴퓨터 통합 생산에 필요한 장치 및 장비는 다음과 같다.

컴퓨터 수치 제어 공작 기계
DNC 공작 기계
PLC
로봇
컴퓨터
소프트웨어
컨트롤러
네트워크
인터페이스
모니터링 장비

4. 3. 관련 기술

CIM 시스템에서 설계, 분석, 계획, 구매, 원가 회계, 재고 관리, 유통과 같은 기능 영역들은 자재 관리 및 관리를 포함한 공장 현장 기능과 컴퓨터를 통해 연결되어 모든 작업의 직접적인 제어 및 모니터링을 제공한다.

CIM은 제조 분야에서 정보 통신 기술 (ICT)을 구현한 한 예시이다. CIM은 최소 두 대의 컴퓨터가 정보를 교환하는 것을 의미하며, 예를 들어 팔 로봇의 컨트롤러와 마이크로컨트롤러가 있다.

CIM은 CAD/CAM 시스템과 같은 높은 수준의 ICT가 회사 또는 시설에서 사용되고, 공정 계획 및 해당 데이터의 가용성이 있을 때 가장 유용하다. 컴퓨터 통합 생산 시스템은 인간의 개입 없이 완전히 독립적으로 운영되는 ''무인 공장''과는 같지 않지만, 그 방향으로 나아가는 큰 발걸음이다. 시스템의 일부는 유연 생산을 포함하며, 여기서 공장은 컴퓨터의 도움을 받아 다양한 제품을 생산하거나 제품의 생산량을 빠르게 변경하도록 신속하게 수정할 수 있다.

CIM 운영에서 발견될 수 있는 서브 시스템은 다음과 같다.

컴퓨터 지원 기술

필요한 장치 및 장비

기술

기타

5. CIMOSA

CIMOSA(컴퓨터 통합 생산 개방형 시스템 아키텍처)는 1990년대 AMICE 컨소시엄에서 일련의 ESPRIT 프로젝트로 개발한 CIM을 위한 개방형 시스템 아키텍처에 대한 유럽 제안이다.^[7]^[8] CIMOSA의 목표는 "기업이 변화를 관리하고 시설과 운영을 통합하여 전 세계적인 경쟁에 직면하도록 돕는 것"이었다.^[9] 또한 CIM 환경에서 요구되는 엔터프라이즈 모델링과 엔터프라이즈 통합 모두에 일관된 아키텍처 프레임워크를 제공한다.^[9]

CIMOSA는 비즈니스 통합을 위한 솔루션을 제공한다.^[10]

5. 1. CIMOSA의 구성 요소

CIMOSA는 비즈니스 통합을 위한 솔루션을 제공하기 위해 다음 네 가지 제품을 제공한다.^[10]

CIMOSA 엔터프라이즈 모델링 프레임워크: 엔터프라이즈 아키텍처를 위한 참조 아키텍처를 제공한다.
CIMOSA IIS: 물리적 및 애플리케이션 통합을 위한 표준이다.
CIMOSA 시스템 수명 주기: CIM 개발 및 배포를 위한 수명 주기 모델이다.
표준화에 대한 기여: 국제 표준 개발의 기초.

Vernadat (1996)에 따르면, CIMOSA는 비즈니스 프로세스라는 용어를 만들었으며, 기존의 기능 모델 또는 활동 기반 접근 방식과 반대로 경계 횡단 접근 방식을 기반으로 하는 통합된 엔터프라이즈 모델링을 위한 프로세스 기반 접근 방식을 도입했다. CIMOSA와 함께 CIM을 위한 "개방형 시스템 아키텍처(OSA)"의 개념이 도입되었으며, 이는 벤더에 독립적이고 표준화된 CIM 모듈로 구성되도록 설계되었다. 여기서 OSA는 "기능, 정보, 자원 및 조직 측면에서 설명된다. 이는 구조적 엔지니어링 방법으로 설계되어야 하며 운영 사용을 위해 모듈식이고 진화적 아키텍처로 운영 가능하게 만들어야 한다."^[9]

5. 2. CIMOSA의 특징

CIMOSA(컴퓨터 통합 생산 개방형 시스템 아키텍처)는 비즈니스 프로세스라는 용어를 만들었으며, 기존의 기능 모델이나 활동 기반 접근 방식과 반대로 경계 횡단 접근 방식을 기반으로 하는 통합된 엔터프라이즈 모델링을 위한 프로세스 기반 접근 방식을 도입했다.^[9] CIMOSA와 함께 CIM을 위한 "개방형 시스템 아키텍처"(OSA)의 개념이 도입되었으며, 이는 벤더에 독립적이고 표준화된 CIM 모듈로 구성되도록 설계되었다. 여기서 OSA는 기능, 정보, 자원 및 조직 측면에서 설명된다. 이는 구조적 엔지니어링 방법으로 설계되어야 하며 운영 사용을 위해 모듈식이고 진화적 아키텍처로 운영 가능하게 만들어야 한다.^[9]

CIMOSA는 다음 네 가지 유형의 제품으로 비즈니스 통합을 위한 솔루션을 제공한다:^[10]

CIMOSA 엔터프라이즈 모델링 프레임워크는 엔터프라이즈 아키텍처를 위한 참조 아키텍처를 제공한다.
CIMOSA IIS는 물리적 및 애플리케이션 통합을 위한 표준이다.
CIMOSA 시스템 수명 주기, CIM 개발 및 배포를 위한 수명 주기 모델이다.
표준화에 대한 기여, 국제 표준 개발의 기초.

6. 활용 분야

컴퓨터 통합 생산(CIM)은 자동차, 항공, 우주 개발, 선박 건조 산업에서 사용된다.

CIM 시스템에서 설계, 분석, 계획, 구매, 원가 회계, 재고 관리, 유통과 같은 기능 영역들은 자재 관리 및 관리를 포함한 공장 현장 기능과 컴퓨터를 통해 연결되어 모든 작업의 직접적인 제어 및 모니터링을 제공한다.

CIM은 제조 분야에서 정보 통신 기술(ICT)을 구현한 한 예시이다. CIM은 최소 두 대의 컴퓨터가 정보를 교환하는 것을 의미하며, 예를 들어 팔 로봇의 컨트롤러와 마이크로 컨트롤러가 있다.

CIM은 CAD/CAM 시스템과 같은 높은 수준의 ICT가 회사 또는 시설에서 사용되고, 공정 계획 및 해당 데이터의 가용성이 있을 때 가장 유용하다.

CIM이 사용되는 분야는 다음과 같다.

산업 공학 및 생산 공학
기계 공학
전자 설계 자동화 (제조를 위한 인쇄 회로 기판(PCB) 및 집적 회로 설계 데이터)

참조

_[1] 서적 Manufacturing engineering and technology https://books.google[...] Prentice Hall
_[2] 서적 Comprehensive dictionary of electrical engineering https://books.google[...] CRC Press
_[3] 웹사이트 Flexible Manufacturing Systems http://industrialaut[...] 2017-03-21
_[4] 웹사이트 http://www.simflow.n[...] 2020-10-27
_[5] 간행물 Modelle und Strategien zur Einführung des Computer Integrated Manufac-turing (CIM) – Ein Literaturüberblick http://tuprints.ulb.[...] 2017-07-27
_[6] 서적 Principles of Computer-Integrated Manufacturing John Wiley & Sons 1992-09
_[7] 간행물 Open System Architecture for CIM, Research Report of ESPRIT Project 688 Springer-Verlag 1991
_[8] 간행물 Open System Architecture, CIMOSA, AD 1.0, Architecture Description ESPRIT Consortium AMICE 1991
_[9] 문서 Enterprise Modeling and Integration 1996
_[10] 문서 Handbook of Design, Manufacturing, and Automation 1994
_[11] 논문 Transactions: The Best Papers of 1987, Simulation of Factory Communication Protocols, Proc. of Simulation and Artificial Intelligence in Manufacturing https://books.google[...] Society of Manufacturing Engineers 1987-10
_[12] 논문 산업용 FMS 통신 프로토콜 : 분석 분석 https://books.google[...] 30-th Midwest Symposium on Circuits and Systems 1987-08

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