KR-20260061340-A - State-Transition Based Industrial Operation Data Architecture System

Abstract

본 발명은 상태전이 기반 산업 운영 데이터 구조 및 관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 산업 설비 또는 공정에서 발생하는 간접 계측 신호를 수집하고, 상기 신호로부터 특징 벡터 및 위험도 점수를 생성하며, 위험도 점수를 기준으로 설비 또는 공정의 운영 상태를 판단한다. 또한 본 발명은 위험도 점수, 상태전이 결과, 운영 결정 정보 및 운영 책임 정보를 동일 식별자 기반의 산업 운영 데이터 구조로 저장 및 관리함으로써 산업 설비 또는 공정의 운영 과정 전체를 일관된 데이터 구조로 관리할 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명은 산업 설비 또는 공정의 운영 데이터를구조적으로 통합 관리할 수 있으며, 운영 이력 추적, 책임 판단 및 분쟁 대응을 위한 객관적인 근거를 제공할 수 있다.

Inventors

• 구교선
• 구현우

Assignees

• 구교선
• 구현우

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20260325

Claims (6)

1. 산업 설비 또는 공정의 운영 상태를 판단하고 운영 데이터를 관리하기 위한 산업 운영 시스템에 있어서, 설비 또는 공정에서 발생하는 전류, 전압, 진동, 온도, 압력 또는 생체신호를 포함하는 간접 계측 신호 Si(t)를 수집하는 신호 수집부; 상기 간접 계측 신호로부터 평균값, 실효값(RMS), 피크값 및 변동계수를 포함하는 특징 벡터 Xi(t)를 생성하는 특징 벡터 생성부; 상기 특징 벡터를 기반으로 위험도 점수 Ri(t)를 산출하는 위험도 산출부; 상기 위험도 점수를 복수의 임계값과 비교하여 설비 또는 공정의 운영 상태 STi를 결정하고 상태전이를 수행하는 상태전이 판단부; 상기 상태전이 결과에 따라 수행되는 운영 결정, 제어 명령 및 이벤트 정보를 생성하는 운영 결정 생성부; 및 상기 간접 계측 신호, 특징 벡터, 위험도 점수, 상태전이 정보, 운영 결정 정보 및 시간 정보를 포함하는 복수의 입력 요소를 기반으로 결정 식별자(Decision-ID)를 생성하고, 상기 Decision-ID를 기준으로 상기 운영 데이터들을 시간 순서뿐 아니라 상태전이 간의 인과 관계를 포함하여 연계 저장하며, 상태전이 이력, 운영 결정 이력 및 제어 이벤트 이력을 포함하는 산업 운영 데이터 구조(Operation Data Model)를 생성 및 관리하는 운영 데이터 구조 관리부를 포함하며, 상기 산업 운영 데이터 구조는 Decision-ID를 중심으로 신호 데이터, 특징 벡터, 위험도, 상태전이, 운영 결정, 이벤트 및 책임 정보를 계층적 또는 그래프 구조로 연결하는 다차원 데이터 모델로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 Decision-ID는 설비 또는 공정 식별자, 시간 정보, 위험도 점수, 상태전이 정보 및 운영 결정 정보를 포함하는 복수의 요소를 조합하여 생성되는 것을 특징으로 하는 상태전이 기반 산업 운영 데이터 구조 및 관리 시스템
2. 청구항 1에 있어서, 상기 Decision-ID는 간접 계측 신호, 위험도 점수, 상태전이 결과 및 시간 정보를 포함하는 복수의 입력 요소에 대해 해시 함수 또는 조합 함수에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 시스템
3. 청구항 1에 있어서, 상기 산업 운영 데이터 구조는 이전 상태, 현재 상태 및 다음 상태를 포함하는 상태전이 체인을 구성하고, 상태전이 간의 인과 관계를 포함하여 상태 변화의 원인 및 결과 관계를 추적할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 시스템
4. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템은 상태전이 또는 운영 이벤트 발생 시 해당 시점의 간접 계측 신호, 위험도 점수 및 상태 정보를 포함하는 스냅샷 데이터를 생성하고 이를 상기 Decision-ID와 연계하여 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템
5. 청구항 1에 있어서, 상기 운영 결정 정보는 복수의 설비 또는 공정으로 전파되며, 상기 전파 경로, 전파 대상 및 전파 결과가 상기 산업 운영 데이터 구조에 포함되고, 상기 전파에 의해 대상 설비 또는 공정의 상태전이가 유도되며, 그 결과가 새로운 Decision-ID로 생성되어 기존 데이터 구조와 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템
6. 청구항 1에 있어서, 상기 산업 운영 데이터 구조는 운영 결정 시점의 상태전이 정보, 제어 이벤트 및 시간 정보를 기반으로 운영 책임 판단 정보를 생성하고 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템

Description

상태전이 기반 산업 운영 데이터 구조 및 관리 시스템{State-Transition Based Industrial Operation Data Architecture System} 본 발명은 복수의 설비, 공정 또는 운영 주체가 연동되는 산업 시스템의 운영 데이터를 관리하는 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 전압, 전류, 진동, 음향 또는 생체신호와 같은 간접 계측 신호로부터 산출된 위험도 정보, 상태전이 정보, 운영 판단 정보 및 책임 판단 정보를 통합 데이터 구조로 저장·관리함으로써 산업 시스템의 운영 상태를 통합적으로 관리하는 데이터 구조 및 관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 설비 또는 공정 단위의 제어 기술을 넘어, 산업 시스템 전반에서 생성되는 운영 데이터를 상태전이 기반의 통합 데이터 구조로 관리함으로써 운영 제어, 위험 관리 및 책임 판단을 동시에 수행할 수 있는 산업 운영 데이터 관리 기술에 관한 것이다. 종래의 산업 시스템 운영 기술은 주로 개별 설비 또는 단일 공정의 상태를 감지하거나 제어하는 기술에 초점을 두고 발전하여 왔다. 예를 들어, 제조 설비나 에너지 설비에서는 전압, 전류, 진동 또는 온도와 같은 센서 신호를 수집하여 이상 상태를 감지하거나 공정을 제어하는 방식이 일반적으로 사용된다. 이러한 기술은 특정 설비의 상태를 판단하거나 공정을 제어하는 데에는 유효하지만, 복수의 설비, 공정 또는 운영 주체가 연동되는 시스템 전체의 운영 상태를통합적으로 관리하는 구조를 제공하지 못하는 한계가 있다. 특히 현대 산업 환경에서는 제조 공정, 에너지 설비, 물류 시스템, 의료 시스템 등에서 복수의 설비와 공정이 연동되어 운영되며, 하나의 설비 또는 공정에서 발생한 위험 상태가 다른 설비 또는 공정의 운영에 영향을 미치는 경우가 빈번하게 발생한다. 그러나 종래 기술에서는 이러한 시스템 전체의 운영 상태를 일관된 데이터 구조로 기록하거나 관리하는 방식이 충분히 제공되지 못하였다. 대부분의 시스템에서는 센서 데이터, 공정 로그, 제어 기록 및 품질 기록이 서로 다른 형식으로 저장되거나 개별 시스템에 분산되어 저장되는 경우가 많아, 위험 상태의 발생, 상태 전이 과정, 운영 판단 및 결과에대한 데이터를 통합적으로 분석하거나 관리하기 어렵다는 문제가 있었다. 또한 종래의 품질 관리 기술에서는 불량 발생 여부를 결과 중심으로 판단하는 경우가 많았으며, 불량이 발생하기 이전 단계에서의 위험 상태 변화, 운영 판단 과정 및 공정 간 영향 관계를 체계적으로 기록하고 분석하기 위한 데이터 구조가 충분히 마련되어 있지 않았다. 이로 인해 불량 발생의 원인을 정확하게 분석하거나, 운영 과정에서의 판단이 적정하였는지를 객관적으로 평가하기 어려운 문제가 발생하였다. 특히 복수의 설비, 공정 및 조직이 연동되는 산업 환경에서는 하나의 위험 상태가 여러 공정 또는 설비를 거치면서 점진적으로 확대될 수 있음에도 불구하고, 종래의 데이터 관리 방식에서는 이러한 상태 변화와 운영 판단 과정을 통합적으로 기록하기 어려웠다. 예를 들어, 센서 데이터는 설비 제어 시스템에 저장되고, 공정 로그는 별도의 생산 관리 시스템에 저장되며, 운영 판단 기록은 별도의 관리 시스템에 기록되는 경우가 많아 시스템 전체의 운영 상태를 시간 순서 기반의 통합 데이터 구조로 관리하기 어렵다는 구조적 한계가 존재하였다. 이와 같은 이유로, 복수의 설비 및 공정이 연동되는 산업 시스템에서 간접 계측 신호로부터 산출된 위험도 정보, 상태전이 정보, 운영 판단 정보 및 책임 판단 정보를하나의 통합 데이터 구조로 저장하고 관리할 수 있는 새로운 데이터 관리 기술이 요구되고 있다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 산업 시스템에서 발생하는 운영 데이터를 상태전이 기반의 통합 데이터 구조로 관리함으로써 시스템 전체의 운영 상태를 일관된 기준으로 기록하고 분석할 수 있는 데이터 구조 및 관리 시스템을 제공한다. 도 1은 상태전이 기반 산업 운영 데이터 구조 및 관리 시스템의 전체 구성도이다. 도 2는 간접 계측 신호로부터 특징 벡터 및 위험도 점수를 생성하는 데이터 처리 구조를 나타내는 구성도이다. 도 3은 위험도 점수에 따라 설비 또는 공정의 상태가 변화하는 상태전이 구조를 나타내는 상태전이 구성도이다. 도 4는 Decision-ID를 기준으로 위험도, 상태전이, 운영 결정 및 책임 정보를 연계 저장하는 산업 운영 데이터 구조를 나타내는 데이터 구조도이다. 도 5는 상태전이에 따른 운영 결정이 복수의 설비 또는 공정으로 전파되는 구조를 나타내는 전파 구조도이다. 도 6은 상태전이 또는 운영 이벤트 발생 시점의 데이터를 Decision-ID와 연계하여 저장하는 스냅샷 데이터 생성 구조를 나타내는 구성도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상태전이 기반 산업 운영 데이터 구조 및 관리 시스템은 산업 설비 또는 공정에서 발생하는 간접 계측 신호를 기반으로 설비의 운영 상태를 판단하고, 운영 과정에서 발생하는 다양한 정보를 하나의 데이터 구조로 관리하기 위한 시스템으로 구현될 수 있다. 우선, 신호 수집부는 설비 또는 공정에서 발생하는 전류, 전압, 진동, 온도, 압력 또는 생체신호와 같은 간접 계측 신호를 실시간으로 수집한다. 다음으로 특징 벡터 생성부는 상기 간접 계측 신호로부터 평균값, 실효값, 피크값 또는 변동계수와 같은 특징 정보를 산출하여 특징 벡터를 생성한다. 위험도 산출부는 상기 특징 벡터를 기반으로 설비 또는 공정의 이상 가능성을 나타내는 위험도 점수를 산출한다. 상태전이 판단부는 상기 위험도 점수를 사전에 정의된 임계값과 비교하여 설비 또는 공정의 운영 상태를 정상 상태, 경고 상태 또는 정지 상태로 판단하고 상태전이를 수행한다. 운영 결정 기록부는 상기 상태전이 결과에 따라 수행되는운영 결정, 제어 명령 또는 이벤트 정보를 기록한다. 운영 데이터 구조 관리부는 상기 위험도 점수, 상태전이 결과, 운영 결정 정보 및 운영 책임 정보를 동일 식별자를 기준으로 연계하여 하나의 데이터 구조로 저장하고 관리한다. 또한 상기 데이터 구조는 설비 운영 이력, 상태전이 과정 및 제어 결과를 추적할 수 있도록 구성될 수 있으며, 필요에 따라 운영 보고서 또는 분석 정보를 생성하는 데 활용될 수 있다. 상기 운영 데이터 구조에 기록된 운영 결정 정보는 동일 시스템에 연결된 복수의 설비 또는 공정으로 전파되어 각 설비의 제어 명령 또는 운영 정책에 반영될 수 있다. 그리고 상기 운영 결정 전파 과정 역시 산업 운영 데이터 구조에 기록되어 운영 결정의 적용 범위 및 영향 관계를 추적할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 산업 운영 데이터 구조는 외부 상태 판단 시스템 또는 환경 상황판단 시스템으로부터 제공되는 상태 정보, 상태전이 정보 및 운영 판단 정보를 포함하여 저장 및 관리할 수 있다. 또한 본 발명의 산업 운영 데이터 구조는 Decision-ID를 중심으로 각 데이터 요소 간의 관계를 그래프 형태로 구성할 수 있으며, 각 상태전이 및 운영 이벤트 간의 인과 관계를 포함하는 시간 흐름 구조로 저장될 수 있다. 또한 하나의 운영 결정이 복수의 설비로 전파될 경우, 해당 전파에 의해 대상 설비 또는 공정의 상태전이가 유도되고, 그 결과는 새로운Decision-ID로 생성되어 기존 데이터 구조와 연속적으로 연결되며, 이를 통해 시스템 전체의 연쇄 상태전이 흐름을 추적할 수 있다. 본 발명은 산업 설비 또는 공정의 운영 데이터를 통합 관리할 수 있는 산업 운영 데이터 구조 및 관리 시스템에 관한 것으로서, 제조 공정 관리, 전력 설비 운영, 에너지 관리 시스템, 스마트 공장, 물류 자동화 시스템, 의료 설비 관리 시스템 및 스마트 시티 인프라 관리 시스템 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다. 또한 본 발명은 산업 설비의 운영 과정에서 발생하는 데이터, 상태전이 및 제어 이력을 구조적으로 관리할 수 있으므로, 산업 설비 운영의 자동화, 신뢰성 향상 및 운영 효율성 향상에 기여할 수 있다. 따라서 본 발명은 산업 설비 또는 공정의 운영 관리가 필요한 다양한 산업 분야에서 널리 이용될 수 있다.