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생산 데이터 파이프라인: 센서에서 경영진까지
Day 1: 제조 데이터 분석 기초
생산 데이터 파이프라인: 센서에서 경영진까지
스마트 팩토리 최적화 > Day 1: 제조 데이터 분석 기초
학습 목표
- 센서 -> PLC -> MES -> ERP 데이터 흐름을 설명할 수 있다
- 각 계층에서 수집되는 데이터 유형을 구분할 수 있다
- ISA-95 모델의 기본 구조를 이해한다
제조 데이터 피라미드 (ISA-95)
Level 4: ERP (Enterprise)
┌──────────────────────────────┐
│ SAP, Oracle │ 주문, 재고, 원가 │
│ 주기: 일/주 │ 데이터: GB/월 │
└──────────────┬───────────────┘
│
Level 3: MES (Manufacturing Execution)
┌──────────────┴───────────────┐
│ 작업지시, 실적, 품질, 추적 │
│ 주기: 분 │ 데이터: GB/일 │
└──────────────┬───────────────┘
│
Level 2: SCADA / DCS
┌──────────────┴───────────────┐
│ 공정 감시, 알람, 트렌드 │
│ 주기: 초 │ 데이터: GB/시간 │
└──────────────┬───────────────┘
│
Level 1: PLC / RTU
┌──────────────┴───────────────┐
│ 제어 로직, I/O 처리 │
│ 주기: ms │ 데이터: MB/초 │
└──────────────┬───────────────┘
│
Level 0: 센서 / 액추에이터
┌──────────────┴───────────────┐
│ 온도, 압력, 진동, 전류, 위치 │
│ 주기: us~ms │ 데이터: 연속 │
└──────────────────────────────┘각 계층별 데이터 특성
| 계층 | 시스템 | 데이터 예시 | 주기 | AI 활용 |
|---|---|---|---|---|
| Level 0 | 센서 | 온도 245.3C, 진동 2.1mm/s | us~ms | 예지보전 |
| Level 1 | PLC | 설비 RUN/STOP, 카운트 | ms~s | 실시간 모니터링 |
| Level 2 | SCADA | 트렌드, 알람 이력 | s~min | SPC, 공정 감시 |
| Level 3 | MES | 생산 실적, LOT 추적 | min | OEE, 품질 분석 |
| Level 4 | ERP | 수주, 재고, 원가 | day | 수요예측, 생산계획 |
AI를 위한 데이터 통합 아키텍처
센서 (시계열) --> InfluxDB / TimescaleDB
PLC (이벤트) --> Kafka / MQTT Broker
MES (트랜잭션) --> PostgreSQL
ERP (마스터) --> SAP HANA / Oracle
| |
+------+------+
|
┌────────v────────┐
│ Data Lake │
│ (MinIO / S3) │
└────────┬─────────┘
|
┌────────v────────┐
│ AI/ML Pipeline │
│ - OEE 분석 │
│ - 수요 예측 │
│ - 공정 최적화 │
│ - 예지보전 │
└─────────────────┘AI로 학습하기 — 꿀팁
센서→MES 파이프라인 아키텍처 다이어그램AI 학습 팁
센서 → PLC → MES → ERP 계층별 데이터 흐름을 그림 없이 글로만 이해하면 추상적으로 남습니다. AI로 실제 공장 구성에 맞는 데이터 파이프라인 Mermaid 다이어그램을 생성하세요.
제조 공장 데이터 파이프라인을 Mermaid flowchart로 그려줘. 공장 구성: 설비 수=[약 50대], 통신 프로토콜=[OPC-UA/Modbus/MQTT 중 선택], MES 솔루션=[자체개발/SAP ME/Ignition 등], ERP=[SAP S4/Oracle/자체]. 다이어그램 포함 요소: 1) 계층별(Field/Control/MES/ERP) 데이터 흐름, 2) 각 계층 데이터 샘플링 주기(센서 100ms, PLC 1s, MES 1min 등), 3) AI 추론 서버가 연결되는 지점, 4) 데이터 병목 가능 구간을 빨간색으로 표시. Mermaid 코드로 출력해줘.
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실습 — 직접 해보기
제조 데이터 파이프라인
센서에서 경영진까지 데이터가 지나는 단계를 그림으로 봅니다. 실제 데이터가 흐르지 않고 단계마다 정한 규칙으로 계산해 보여주는 것이며, MoE 단계도 학습된 모델이 아니라 사람이 정한 상수로 게이트와 가중합을 계산합니다. 구조를 읽는 자리이지 성능을 재는 자리가 아닙니다.
핵심 포인트
- • ISA-95 모델: Level 0(센서) ~ Level 4(ERP) 5단계 구조
- • 하위 계층일수록 데이터 빈도 높고, 상위로 갈수록 집계/요약
- • AI 분석을 위해 여러 계층의 데이터를 Data Lake에 통합
- • 센서 -> PLC -> SCADA -> MES -> ERP 순서로 데이터 상향 전달