CPS(Cyber Physical System)

CPS는 모든 사물이  IoT 기반으로 연결되고 컴퓨팅과 물리세계가 융합되어 자동화 지능화 되는 것을 말한다.

 

 

 

CPS 의 가장 큰 기술적 요소는 Communication, Computing, Control 이다.

1) Communication - 4M(Man, Machine, Material, Method) 에서 발생하는 데이터를 수집하는 기술

2) Computing - 수집된 데이터를 바탕으로 특정 계산을 통해 공장을 제어하거나 

                     사용자에게 의사결정을 지원하기 위한 정보를 제공하는 기술 

3) Control - 그 정보를 받아서 공장을 제어하는 기술

 

CPS 기술을 공장에 적용한 것을 CPPS(Cyber Physical Production System)라고 하는데 스마트한 부품을 사용해 CPPS로 스마트한 제품을 생산하는 것이 스마트팩토리라고 정의하고 있다.

 

CPPS가 제대로 작동하기 위해서는 설비와 공정 및 제품 관련 데이터를 센서, 액추에이터(에너지를 사용하여 기계적인 일을 하는 기구), 컨트롤러(기동, 운전, 정지, 속도 조정등), 디바이스 등을 통해 수집하고 PLM, MES, ERP, SCM 등의 제조 IT 솔루션을 통해 신뢰성 있게 분산제어하는 지능형 시스템이 구축되어야 한다. 기존에는 지능형 제어보다는 단순하게 피드백을 받아 수행하는 피드백 제어가 주류를 이루었다.

 

 

 

현실세계(Physical System)의 다양한 현상과 디지털 사이버세계(Cyber System)가 긴밀하게 결합된 시스템을 CPS라고 하는데 이는 여러 분야에서 다양하게 정의된다. 그중에서도 가장 기본이 되는 메커니즘은 제어대상(제조설비, 자동차 등) 에 센서를 부착하여 IoT 기기를 이용해 센서에서 발생하는 각종 데이터를 클라우드 상의 빅데이터로 수집, 분석 한 후 현실세계에 결과를 피드백하는 것이다.

 

CPS는 기본적으로 IoT 인프라가 변화, 발전함에 따라 다양하게 발생하는 데이터가 기폭제가 되어 확장, 운영되는 시스템이다. 체계적인고 통합화된 IoT 인프라가 결국은 CPS 기반으로 활용되고, CPS가 원활하게 작동할 수 있도록 지원하게 된다.

IoT와 CPS는 현실 환경에서 센서를 통해 생성된 방대한 양의 다양한 데이터를 수집, 관리하는 애플리케이션을 지원할 수 있도록 설계한다.

 

■ 독일과학기술아카데미(Acatech) 가 정의한 CPS 특징

- 물리 세계와 디지털 세계 간의 직접 연결

- 정보, 데이터, 기능 통합을 통한 새로운 시스템

- 기능 통합(다기능성)

- 네트워크를 통한 접근

- 센서와 액추에이터 네트워크

- 시스템 내외부 네트워킹

- 전용 사용자 인터페이스

- 어렵고 복잡한 물리적 상태 배치

- 장시간 운용

- 자동화, 적응성, 자율성

- 높은 요구(시큐리티, 데이터 보호, 신뢰성, 고비용)

 

■ 미국의 산업인터넷 전략의 강점

1. 전 세계 공장의 기계로부터 취합된 모든 데이터를 구글과 같은 인터넷 사업자의 데이터 센터에 축적하고 그 데이터를 해석해 지구 차원의 거대 비즈니스를 창출할 잠재력이 있다.

2. GE가 '산업인터넷컨소시엄(IIC)' 을 설립하고 미국 기업뿐만 아니라 외국 기업의 참여를 독려해 사실상의 표준을 만들 체제를 강화해가고 있다.

3. 애플의 글로벌 전략에서 알 수 있듯이 미국의 선진 기업들은 IoT 생태계를 기반으로 튼튼한 글로벌 전략 토대를 갖고 있다. 특히 애플의 PC, 스마트폰, 태블릿, 아이패드 등의 정보 단말기는 상호 접속을 통해 동기화함으로써 정보 공유화가 가능하다. 이처럼 GE는 OS를 탑재한 기계들이 동기화되면 제조업 분야에서 제2의 구글, 애플이 생겨날 수 있다.

4. 자금력을 보유한 미국의 기업들이 3D 프린터와 같은 디지털 제조기술을 보유한 영향력 있는 기업들에게 투자하면 적량 맞춤형 대량생산이라는 디지털 제조혁신을 주도할 수 있다.

 

 

- 출처 : 스마트팩토리 - 제4차 산업혁명의 출발점 - , 정동곤 지음/한울아카데미