[공장관리기술사 기출] CPS(Cyber Physical System)

공장관리기술사 - 토픽 모음

(112회-1교시-5번)

CPS(Cyber Physical System)

1. CPS(Cyber Physical System)의 개념

- 사이버 물리 시스템이라고 하며, 컴퓨터 기반 시스템과 물리적 시스템을 긴밀하게 통합하여 상호 작용하는 시스템임. 즉, 컴퓨팅 요소와 물리적 요소가 융합되어 실시간으로 데이터를 수집하고 분석하여 물리적 세계를 제어하고 관리하는 시스템임

 

2. CPS의 주요 특징

- 연결성: 물리적 시스템과 사이버 시스템이 네트워크를 통해 연결되어 실시간으로 데이터를 주고받음

- 지능성: 수집된 데이터를 분석하고 학습하여 시스템을 스스로 제어하고 최적화함

- 실시간성: 실시간으로 데이터를 수집하고 분석하여 즉각적으로 반응함

- 복잡성: 다양한 요소들이 복잡하게 상호 작용하는 시스템임

- 안전성: 안전성과 신뢰성을 보장하기 위한 매커니즘이 필요함

 

3. CPS의 구성 요소

- 센서: 물리적 환경의 데이터를 수집하는 장치 (예: 온도 센서, 압력 센서, 카메라)

- 액추에이터: 물리적 환경을 제어하는 장치 (예: 모터, 밸브, 스위치)

- 통신 네트워크: 센서, 액추에이터, 컴퓨팅 장치 사이의 데이터 통신을 위한 네트워크 (예: 인터넷, 이더넷)

- 컴퓨팅 장치: 데이터를 처리하고 분석하는 장치 (예: 컴퓨터, 임베디드 시스템)

- 제어 알고리즘: 물리적 시스템을 제어하기 위한 알고리즘

 

4. CPS의 장점

- 효율성 향상: 자동화, 최적화, 예측 유지보수 등을 통해 효율성을 향상시킬 수 있음

- 안전성 향상: 실시간 모니터링, 위험 예측, 자동 제어 등을 통해 안전성을 향상시킬 수 있음

- 생산성 향상: 자동화, 최적화, 지능화 등을 통해 생산성을 향상시킬 수 있음

- 새로운 서비스: CPS를 기반으로 새로운 서비스를 창출할 수 있음

 

5. CPS의 적용 분야

- 스마트 팩토리: 생산 자동화, 품질 관리, 설비 관리, 에너지 관리

- 자율 주행 자동차: 주행 환경 인식, 경로 계획, 차량 제어

- 스마트 도시: 교통 관리, 환경 모니터링, 재난 관리

- 스마트 헬스케어: 환자 모니터링, 원격 진료, 맞춤형 의료

- 스마트 에너지: 에너지 생산, 소비, 저장 최적화

- 스마트 농업: 작물 재배 환경 제어, 생육 상태 모니터링

 

6. CPS의 과제

- 보안: 사이버 공격으로부터 시스템을 보호하기 위한 보안 기술 개발이 필요함

- 안전: 시스템 오류 또는 고장으로 인한 사고 발생 가능성을 최소화해야 함

- 신뢰성: 시스템의 안정적인 운영을 위한 신뢰성 확보가 중요함

- 상호 운용성: 다양한 시스템 및 장치 간의 상호 운용성을 확보해야 함

- 데이터 관리: 방대한 데이터를 효율적으로 수집, 저장, 처리, 분석하기 위한 기술 개발이 필요함