machine and process orchestration · 2021. 3. 30. · • manual / alternative model ......

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오영환 / SAP KOREA ICA DSC

SAPSAP Digital Manufacturing Cloud

Shop Floor Designer (SFD)Machine and Process Orchestration

PUBLIC

Shop floor Designer의의미1

3PUBLIC© 2021 SAP SE or an SAP affiliate company. All rights reserved.

• 최신 Upgrade• Model Info• Manual / Alternative Model• Pre-Defined Skill• Address Information (OPC)

etc.

Asset Administration Shell기계 대 기계의 프로세스 정의 및 실행

Physical Plant

System

Solution

Maker

AssetInfo

(Cloud)

Connector

Info

설비 관리

생산 관리 (Shop Floor Designer)

AAS


공정과 설비 연결의 어려움 - Challenge

Machine and Process Orchestration

Manual Configuration creation and distribution

수기 유지보수 설정통합 프로세스 대신파트 분산 프로세스

통합 프로세스 대신파트 분산 프로세스

No application integration without

physical connectivity

물리적 연결점이 없어시스템적 통합제어 안됨.

T

S

E

T

S

E

T

S

E

S

S

SS

기술적 이름으로Mapping하는 문제



Machine and Process Orchestration

12

3 3

4

5 6

7

22

2

2


MES 시스템과 머신 오케스트레이션을 통합한 최적 제조 프로세스 흐름을 설계하고 다양한 SAP PCo 런타임에 간편하게 구축

현장 제조 프로세스의 설비와 공정 연결 디자인 - Shop Floor Designer

Design Time

Runtime

Operator

Shop Floor Designer

SAP Digital Manufacturing

Cloud

Production Process Specialist

Line 1 Line 2 Line x

자재 이동

Conveyor

창고 이동

Auto-cart

Production Engineer

웰딩 처리

Welding Wrench

Event (eg.작업시작 클릭)

Start SFC웰딩 공정

MES(eg.시스템 인식)

Runtime(eg.정보 전송)

Check Components

Runtime(eg.MES)


Shop Floor Designer 영역

DMC: Digital Manufacturing Cloud

Shop Floor Designer1. 시스템 통합 및 기능 확장성

• DMC (Digital Manufacturing Cloud) 내의 통합 및 확장 기능

• 파트너 및 고객의 솔루션과 통합 (SAP 외부 솔루션과 통합)

2. 제조 프로세스에서의 Digital Twin 지향

• 전체 수명주기를 가진 제조 프로세스 관리

• 복합적인 전개 환경 :

비용효과를 위한 클라우드 환경 구성 및고성능을 위한 Edge 환경 구성 또는 하이브리드 전개 가능

3. 산업 자동화 ( Industrial Automation )

• 자동화 레이어와 설비 간 IT/OT 융합을 통한 시스템 통합

• 다양한 설비의 산업 통신규격 (Protocol) 지원

Process Engine

Machine Model

SAP Plant Connectivity

…

DesignTime

ServiceRegistry

Run Time

Partner Connectivity


SAP 클라우드 플랫폼에 직접 구축한 Application

고객이 직접 운영하는 시스템 영역 (On-Prem 환경)

Shop Floor

Designer

시스템 통합 및 기능 확장성

Service registry는 Shop Floor Designer가 제공하는 다양한 기능의 확장을 의미합니다. 예를 들어 SAP 시스템으로 부터의 서비스, 고객 및 파트너사 시스템으로 부터의 서비스 그리고 혁신적인 산업기술과 관련한 서비스 등을 포함 합니다.

파트너의 기능 확장 및 시스템

통합

확장성 SAP의 기능 확장 및 시스템

S/4HANA

S/4HANA /ERP

SAP ME/MII

SAP EWM

OtherSystems

파트너가 SAP 클라우드 플랫폼에 배포한 확장 기능고객은 해당 App을 구독하고, SFD에 사용

SAP 클라우드플랫폼 위에확장된 FaaS또는 기타 시스템

고객의 기능 확장 및 시스템

파트너사가 고객에게 직접 제공하는 확장 Application

서비스 등록


제조 프로세스에서의 Digital Twin 지향

산업 자동화 ( Industrial Automation )



공정과 설비간 Modeling 및 Design

• IT/OT 융합을 통해 설비,장비를 쉽게 연결하고, 제조프로세스를 클라우드 상에 디지털 트윈으로 구축.

• 제조 프로세스의 디자인은 중앙의 그래픽 디자이너내에서 “드래그 앤 드랍” 으로 처리

• 버전 관리 및 재사용 템플릿 운영

분석 및 최적화*

• 장비 설비가 효율적이거나 병목 상황인 런타임Performance 지표를 통해 통찰력 확보

• Shop Floor의 디자인 및 모델링을 업데이트하기 위한 최적안 제안.

• 머신러닝 기반의 지능형 최적화

배포 및 활성화

• 다중 런타임 (설비)에 제조 프로세스 배포

• 자동 및 수동 활성화

• Rollback*

모니터링 및 로깅

• 현장 제조 상황에 대한 실시간 모니터링

• SFC (Shop Floor Control) 단위의 진척 사항 실시간 추적

• 제조 프로세스의 이력 기록

시뮬레이션 및 디버깅*

• 설비에 배포하기 전 최종 생산 프로세스를시뮬레이션 확인

• 순차적으로 제조 프로세스를 디버깅 확인

*: 현재 개발 중인 기능

Design Simulate

DeployOptimize

Monitor

Shop Floor Designer

Design

Runtime

DMC-Shop Floor Designer는 고객의 공정과 설비간 모델링, 시뮬레이션, 적용에서 부터 모니터링과 최적화 까지 제조 프로세스 전반에 걸친 수명주기에 대한Digital Twin을 제공 합니다.





Shop Floor Designer는 설계 및 모델링, 시뮬레이션 및 배치부터 모니터링 및 최적화까지 전체 라이프사이클을 갖춘 제조 프로세스와 조정의 디지털 트윈을고객에게 제공

DigitalTwin

SHOP FLOOR

OFFICE

Shop Floor Designer

MonitoringProcess Design

Plant 1 on Cloud Plant 2 on Edge

Submit

To Multiple Plants

Deploy&

Activate

Real-time Monitoring

Real-time Data CollectionTop-down equipment controlBottom-up data collection

Shop Floor Designer - Process Engine

Process Engine 1on Cloud

Process Engine 2on Edge

Digital Twin of Manufacturing Process





산업 자동화 (Industrial Automation)

Shop Floor Designer는 장비 및 설비 조합의 디자인을 통해 하향식 중앙 제어 및 상향식 데이터 수집의 두 방향으로 통합함으로 고객의 산업 자동화를 실현.

SAP Plant Connectivity ▪ Support protocols as OPC UA, OPC DA, IP21, OSIsoft Asset Framework, Proficy Historian, File System▪ Support SDK protocols for proprietary, specific agents (e.g. ifm Linerecorder, UDP, RFC1006,

Euromap 6x, Atlas Copco Open Protocol and multiple other project specific implementations, Kafka)

SAP Digital Manufacturing Cloud

Shop Floor Designer & Machine Model

Shop Floor Equipment & Devices

LIMSDevices & SensorsPlant DB & Historians PLCDCS & SCADA

…

프로세스 엔진 (Cloud/Edge 런타임)

Current statically, need to be enhanced to support flexible production, e.g. BRF…

Equipment Connectivity from Partners (EAP, EAS…)

Partner 1 Partner 2

장비 및 설비의 연결 Interface (Machine Model Runtime)

…

Green Field신규 공장

구축

Brown Field기존 공장의업그레이드





산업 자동화 - Example

제조 공정 (Production Routing)

Sh

op

Flo

or

De

sig

ner

-P

rod

uct

ion

Pro

cess

StartSFC

HotForming

CompleteSFC

LogNC

Placing Transfer Tab Folding

MylarWrap

BracketAssembly< 6

= 6

OK

NG

DataCollection

Grabbing

ModelAnalysis

ShellAddingWelding Baking QA Packing

…

A Series of Assembly & Test

WindingHot

FormingCCD

InspectionVisual

Inspection

HotPressing Binding

Top Cap Welding

MaterialConsume

StartSFC Welding

CompleteSFC

PairingScript

Plant 1 Plant 2

DMC 생산실행 (MES)Operation Activity

EquipmentActivity

공정의 Activity와 장비의 Activity를 연결하여 산업 자동화를 쉽고 빠르게 구현합니다. 아래는 베터리 셀 생산에 대한 예시를 보여주고 있습니다.




DMC 생산 실행 (MES)Operation Activity

EquipmentActivity

예시2

15PUBLIC© 2021 SAP SE or an SAP affiliate company. All rights reserved. Weld Cell 1 Weld Cell 1

현장 제조 프로세스의 설비와 공정 연결 디자인 - Shop Floor Designer / 기계 제조 산업기계 대 기계의 프로세스 정의 및 실행

Do_Welding

Welding

Move_To_Position

컨베어 벨트

Move_To_Storage

자재이동

작업자

Do_Inspection

Visual Inspection

Physical Plant


(PCo)

자동화엔지니어

생산기술

Design-Time

SAP DMC -Shop Floor Designer (SFD)

SAP DMC - Production Operator Dashboard (POD)

Runtime


Cooldown

Cooling Coil

Process Cell 1

Mixing

혼합 탱크

PumpIn

저울 및 분배기

PumpOut_CIP

Goods Movement

Operator 실제 공장


(PCo)

Automation Engineer

Production Engineer

Design-Time

SAP DMC -Shop Floor Designer (SFD)

SAP DMC - Production Operator Dashboard (POD)

Runtime

Process Cell n

현장 제조 프로세스의 설비와 공정 연결 디자인 - Shop Floor Designer / 프로세스 산업기계 대 기계의 프로세스 정의 및 실행


추가 예시 EWM과의 통합 (기본 제공)Out-of-Box Integration with EWM: 자동차 조립 공정에서 Auto-staging

1 공정, N 제품

하나의 공정에 다중 제품 생산(변형 구성, Variant Configuration)(옵션 별 파트가 다양)

1 제조 프로세스

하나의 제조 프로세스 (라인) 상에서 다른 제품이다른 로직을 타면서 제조됨. (혼류 생산)

N 작업 공정 절차

제조 프로세스 상에서 다중 공정 절차 진행

01원자재 준비(Raw Mat.)

03

샤시 조립(Chassis)

05

구동 축 조립(Axle)

Trans. Bearing* 1

Axle Link * 1

A-Frame Link * 1

Spring Clip * 1

Snap Ring * 2

Car Assembly Routing

일정에 따른 Stage 자재를 위한 생산 프로세스 실행


추가 예시 EWM과의 통합 (기본 제공)Out-of-Box Integration with EWM: 자동차 조립 공정에서 Auto-staging

1 공정, N 제품

하나의 공정에 다중 제품 생산(변형 구성, Variant Configuration)(옵션 별 파트가 다양)

1 제조 프로세스

하나의 제조 프로세스 상에서 다른 제품이 다른로직을 타면서 제조됨. (혼류 생산)

N 작업 공정 절차

제조 프로세스 상에서 다중 공정 절차 진행

01원자재 준비(Raw Mat.)

03

샤시 조립(Chassis)

05

구동 축 조립(Axle)

Trans. Bearing* 1

Axle Link * 1

A-Frame Link * 1

Spring Clip * 1

Snap Ring * 2

Car Assembly Routing

일정에 따른 Stage 자재를 위한 생산 프로세스 실행


Shop Floor Designer 주요 하이라이트Visualization Designer

제조 프로세스를 “Drag and Drop”을 통해 쉽게 디자인 할 수 있도록 합니다. 이러한 가시화는 중요한 기능을 제공합니다 . 예를 들어 주 프로세스와 서브 프로세스를 디자인 하거나, 동기 / 비동기 방식의 선택, 변수의 전달, 오류 처리 방식, 병렬 실행 등을 구현이 가능하게 합니다.


Shop Floor Designer 주요 하이라이트Development in Design

“Drag & Drop” 기능 외에, 프로세스 디자인을 확장하기 위한 추가적인 접근 방식을 제공합니다.

• 다자인 상의 각 단계에서 Script Task 추가

• FaaS (Function as a Service)를 통한 개발 (SAP Cloud Platform extension factory)

Script Task in SFD

Development via FaaS


Shop Floor Designer 주요 하이라이트Process Monitoring

현재 상황을 SFD에서 모니터링이 가능하여 설비의 병목 구간 및 비효율 적인 프로세스를 파악하는데 도움을 주며, 로그를 통해 분석 가능 합니다.

Failed

Cell Prod.

Grabbing

CELL P

Cell Assa.

LCD Glass

LCD Cell

LCD Array

Forming


Shop Floor Designer 주요 하이라이트Service Registry

서비스 등록 기능은 API 및 FaaS로 부터 Import한 서비스를 정의 하는 중앙 관리소 입니다. 이 서비스는 DMC내의 작업자 실행 보드 (MES-POD) 또는 DMC-SFD에서 활용됩니다.

AN1905_AT_1

AN1905_AT_2

AN1905_AT_1

AN1905_AT_2


• 최신 Upgrade• Model Info• Manual / Alternative Model• Pre-Defined Skill• Address Information (OPC)

etc.

Physical Plant

System

Solution

Maker

AssetInfo

(Cloud)

Connector

Info

설비 관리

디자인

PCO - Edge

Service Registry

FaaS (Function As a Service) Machine ModelAIN

Deploy

Activate

런타임 수신

Customer System

런타임 수행

설비 등록(On board)

Summary

Thank you.

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