VEXPLOR
TECHNOLOGY DEEP DIVE — DARK FACTORY IMPLEMENTATION

다크팩토리는이렇게 만듭니다.

중소벤처기업부 「자율형공장 구축 지원사업」 실증 현장(스피폭스 · 2025년 선정)을 기준으로, 데이터 수집부터 생산 운영까지 폐쇄루프의 전 과정을 단계별 기술로 공개합니다. 실증 현장에서 구현하고 있는 실제 과정입니다.

KOREA MSS AUTONOMOUS FACTORY PROGRAM · PLC 243 · 186·25·6 SYNC [검증] · DES ACC 85% [검증] · AI→PLC [검증]
00THE LOOPCPS 5-LAYER · BI-DIRECTIONAL

물리 공장과 가상 공장이
맞물려 돌아갑니다.

물리 공장의 상태가 실시간으로 가상(디지털트윈)에 반영되고, 가상에서 내린 AI 의사결정이 검증을 거쳐 물리 설비 제어로 돌아옵니다. 이 양방향 폐쇄루프가 다크팩토리의 뼈대이며, 아래 네 단계가 쉬지 않고 순환합니다.

설비와 판단 노드를 잇는 닫힌 빛의 루프FIG — THE LOOP SIMPLY RUNS
STAGE 01 — PERCEPTION

데이터 수집 —
설비의 모든 신호를 표준으로.

프레스 라인의 신호 가닥과 서버 랙의 데이터가 엣지 캐비닛으로 합류FIG — TWO SOURCES, ONE STREAM

다크팩토리는 데이터에서 시작합니다. 스피폭스 현장에서는 완제품 2차 프레스 186대를 포함해 반제품·열처리·탈유·세척·건조 설비까지 PLC 243대를 연동하고, 현장의 신호를 세 단계에 걸쳐 모읍니다 — 현장(PLC·센서)에서 공정 엣지로, 엣지에서 공장 데이터웨어하우스·데이터레이크로.

설비마다 프로토콜이 달라 연동이 어렵다는 문제가 있습니다. RS-485·RS-232 직결 PLC부터 OPC-UA, TCP/IP까지 엣지 게이트웨이가 통합하고, 수집된 데이터는 AAS(IEC 63278) 표준 자산 모델로 정리되어 어떤 설비의 어떤 값인지 알 수 있게 됩니다.

설비 신호만으로는 부족합니다 — 무엇을 언제까지 만들어야 하는지는 업무 시스템이 알고 있습니다. 그래서 MES·ERP의 수주·생산계획·BOM·작업지시 데이터를 함께 연동해, 현장의 상태와 생산의 목표를 하나의 데이터 기반 위에 올립니다.

FIELD [ PLC 243 · SENSORS ] + BUSINESS [ MES · ERP — 수주·BOM·작업지시 ] EDGE GATEWAY [ RS-485 · RS-232 · OPC-UA · TCP/IP 통합 ] KAFKA EVENT BUS TSDB(INFLUXDB) · DATA LAKE AAS(BASYX) 표준 자산 모델FIG — 3-LEVEL COLLECTION · 엣지에서 초당 10만 건+ 센서 원시 데이터 처리
  • 3레벨 수집 체계현장 PLC·센서 → 공정 엣지 → 공장 DW·데이터레이크. 엣지에서 1차 처리해 네트워크 부하와 지연을 줄입니다.SCALE초당 10만 건+ 센서 원시 데이터 · PLC 243대 (2차 프레스 186 + 반제품 30 + 열처리·탈유·세척·건조)
  • 업무 시스템 연동 — 무엇을 만들지MES·ERP에서 수주·생산계획·BOM·작업지시를 받아옵니다. 현장 신호가 "지금 어떤 상태인가"라면, 이 데이터는 "무엇을 언제까지 만들어야 하는가"입니다.SOURCE기존 MES 연계 · ERP 수주/납기/BOM · 작업지시 이력 · 자재 정보
  • 이기종 프로토콜 통합연식과 제조사가 다른 설비를 엣지 게이트웨이 하나로 묶습니다. 오래된 설비도 배제하지 않습니다.PROTOCOLSPLC 직결(RS-485 · RS-232) · OPC-UA · TCP/IP · MQTT
  • 무엇을 모으나 — 데이터 4유형설비 상태(가동·정지 사유·제어 파라미터), 공정(생산 속도·사이클타임·온도), 품질(비전 검사 이미지·불량 유형), 물류(위치·재고·이송 이력)를 나눠 수집합니다.SIGNALS정지 사유 · 원료 요청 신호 · 열판 온도 · QR 추적 이력 · 불량 이미지 · 비전 검사 80대
  • 이벤트 버스·계층별 저장수집 즉시 Kafka 이벤트 버스로 흘려 마이크로서비스가 나눠 처리하고, 데이터 성격에 맞는 저장소에 계층적으로 쌓습니다.STACKKAFKA · INFLUXDB(시계열) · MONGODB(문서) · POSTGRESQL(관계형) · S3/MINIO(데이터 레이크)
  • AAS 표준 자산화설비·센서·제품을 국제표준 자산관리쉘(Shell·Submodel)로 모델링해, 태그가 아니라 의미 있는 데이터로 만듭니다.STANDARDAAS IEC 63278 · ECLIPSE BASYX · WACE-AAS MODELER (1건 3일 · 57% 단축, AAS 모델링 한정)
STAGE 02 — DECISION

분석 · 시뮬레이션 —
실행하기 전에 가상에서 먼저.

물리 라인 위 홀로그램 트윈이 세 갈래 시나리오로 갈라지는 장면FIG — THE FUTURE IS TESTED FIRST

모인 데이터를 바탕으로 AI가 판단합니다. 판단의 출발점은 생산계획입니다 — ERP·MES에서 받은 수주와 납기, BOM을 입력으로 무엇을 언제, 어떤 순서로 만들지를 최적화하고, 그 계획을 실행하기 전에 가상에서 검증합니다. 핵심 원칙은 한 가지입니다 — 어떤 판단도 가상에서 검증되기 전에는 설비에 닿지 않습니다. DES(이산사건)와 ABS(에이전트 기반)를 결합한 하이브리드 시뮬레이션 엔진이 설비 고장, 자재 지연, 긴급 투입, 병목 같은 What-If 시나리오를 병렬로 비교해 의사결정을 사전 검증합니다.

이 시뮬레이션의 정확도는 공인기관 시험으로 85%를 확인했고(시간·자원·생산량 3축 종합), ML 기반 파라미터 자동 보정으로 현장과의 오차를 계속 줄여 갑니다. 공장 전체는 브라우저에서 열리는 Unity 3D 디지털트윈으로 시각화되어, 현장과 100ms 수준으로 동기화됩니다(적용 중).

DATA [ 설비 상태 + MES·ERP 수주·BOM ] AI DECISIONING [ NSGA-II 다목적 최적화 · 강화학습 디스패칭(DQN·PPO) · CSP · 몬테카를로 리스크 ] DES + ABS SIMULATION [ WHAT-IF 병렬 비교 · ACC 85% [검증] ] PASS / FAILFIG — VALIDATE BEFORE EXECUTE · 검증 없는 제어 없음
  • DES+ABS 하이브리드 시뮬레이션라인 전체를 가상에서 시뮬레이션해 시나리오별 결과를 수치로 비교합니다. 생산계획 최적화와 긴급발주 대응을 실행 전에 검증합니다.PROOF시뮬레이션 정확도 85% — 공인기관 시험 통과 [검증]
    WHAT-IF납기 우선 vs 설비효율 vs 작업전환 최소화 · 설비 1~3대 고장 · 자재 지연 30분/1시간/2시간 · 민감도 ±10/±20%
  • 생산계획 최적화·AI 의사결정수주·납기·BOM을 입력으로 생산 순서와 자재 투입 시점을 계산합니다. 가동률·리드타임·에너지를 동시에 고려하는 다목적 최적화와, 상황에 따라 배차 규칙을 스스로 고르는 강화학습 디스패칭이 함께 작동합니다.ALGONSGA-II · DQN · PPO · 풀백 룰 SPT/EDD/CR/ATCS · CSP · MONTE CARLO
    FEEDBACK설비별 최적 속도·온도·사이클타임 학습 — 불량률이 오르면 속도를 늦추고, 여유가 생기면 올리는 실시간 조정
  • Unity 3D WebGL 디지털트윈설치 없이 브라우저에서 공장 전체를 봅니다. CAD 도면이 자동 변환 파이프라인을 거쳐 3D 모델이 됩니다.TWINUNITY URP · CAD(STEP/IGES)→FBX 자동 변환 · LOD 4단계 · GPU 인스턴싱 · WEBSOCKET 100MS 동기화(적용 중) · 동적 객체 30+ 동시 20FPS
  • 예지보전 — 설비 이상 예측설비의 운전 데이터와 검사 이미지를 함께 학습해, 고장이 나기 전에 이상 징후를 미리 알리고 정비 시점을 권고합니다. 프레스 금형 같은 소모 부품의 수명 예측도 같은 방식으로 다룹니다.MODELLSTM AE+CNN 이상 예측 · 시계열 수명 예측 + COX 생존분석 · 설비별 정비·교체 권고
  • 품질-공정 상관 분석불량이 나면 어떤 공정 조건 때문인지 데이터를 역추적합니다. 원인을 아는 불량은 재발하지 않습니다.METHODPCA · SHAP 특성 중요도 · RANDOM FOREST · SPC/CPK 실시간 모니터링
  • 비전 AI 품질 판정난반사 금속 표면에서 0.1mm 결함을 잡습니다. 신뢰도가 낮은 샘플은 사람에게 넘기고, 판정 드리프트가 감지되면 자동으로 재학습합니다.VISIONCNN 앙상블(EFFICIENTNET-B3 · RESNET50 · MOBILENETV2) · TENSORRT INT8 <100MS · 편광 카메라 + GAN 2단계 반사 제거 · 비전 80대 적용 중
STAGE 03 — EXECUTION

설비 제어 —
검증을 통과한 판단만 내려갑니다.

검증 게이트 링을 통과한 빛이 PLC 제어반으로 내려가는 장면FIG — ONLY WHAT PASSES MAY COMMAND

시뮬레이션을 통과한 판단이 실제 설비로 내려가는 단계입니다. 이 경로에는 이중 안전장치가 있습니다 — 물리 제약을 위반하는 명령은 규칙 검증이 실행 전에 차단하고, 제어 권한 자체가 AAF(L0~L4) 프레임워크로 검증된 만큼만 단계적으로 이양됩니다. 처음에는 AI가 판단만 하고(Shadow Mode), 판단 일치율이 검증되면 승인 후 실행으로, 그다음에야 제한된 범위의 자율 실행으로 넘어갑니다.

AI 판단을 PLC까지 직접 내려 설비를 제어하는 이 경로는 실물 설비에서 실증을 마쳤고, 스피폭스 현장에서 프레스 186대·AMR 25대·EMS 6대의 동시 동기화를 실증했습니다(AMR·EMS는 고객 기존 설비의 AI 관제 연동).

VALIDATED DECISION CONSTRAINT CHECK [ 물리 제약 위반 → 실행 전 차단 ] AAF GATE [ SHADOW → 승인 → 자율 ] EDGE NODE [ 제어 명령 검증 ] PLC EXECUTE AUDIT LOGFIG — CONTROL PATH · AI→PLC 직접제어 실물 실증 [검증]
  • 대규모 이기종 동시 제어프레스 186대·AMR 25대·EMS 6대를 하나의 라인처럼 동기화합니다. 설비 하나가 아니라 라인 전체를 통합 제어합니다.PROOF186 · 25 · 6 동시 동기화 실증 [검증] · AI→PLC 직접제어 [검증]
  • 설비별 제어 능력프레스는 가동·정지·파라미터·속도를, EMS는 소진 예측에 따른 선제 자동 공급을, AMR은 실시간 트래픽 기반 동적 경로와 충돌 회피를, 크레인은 예측 배치와 출고 균형을 제어합니다.SCOPE프레스 RUN/STOP·금형 교체 신호·후공정 연동 속도 조절 · 열처리 제품별 파라미터·로드밸런싱 · 탈유/세척 에너지 스케줄링 · EMS 소진 예측 선제 공급 · AMR 동적 경로·충돌 회피 · 크레인 FIFO-긴급성 균형
  • 설비 간 연계 제어설비 하나의 고장이 라인 전체로 번지지 않게 — 고장 시 대체 설비 자동 배정, 병목 발생 시 전후 공정 속도 동기화.LINKED고장 → 대체 배정 · 병목 → 전후 공정 동기화
  • 이중 검증과 비상 정지제약을 충족하는 해만 생성되도록 설계하고(CSP·패널티 함수), 원격 비상 정지·재가동 기능과 산업제어망 분리 보안을 갖춥니다.SAFETY제약 충족 해만 생성 · 원격 비상 정지·재가동 · 네트워크 세그먼테이션 · 전 제어 이력 실시간 로깅
  • 단계적 제어권 이양자율화를 서두르지 않습니다. Shadow Mode에서 AI 판정을 숙련자와 병행 비교해 일치율을 검증한 뒤에만 다음 단계로 넘어갑니다.GOVERNANCESHADOW MODE → 승인 후 실행 → 자율 제어 · AAF L0–L4
STAGE 04 — OPERATION

생산 운영 —
루프가 돌고, 사람은 예외를 봅니다.

불 꺼진 공장에 AMR 빛 궤적이 흐르고 관제실에 한 사람이 서 있는 장면FIG — THE FACTORY RUNS IN THE DARK

네 단계가 이어지면 공장은 이렇게 돌아갑니다. 설비 이상 징후가 감지되면 AI가 원인을 분석하고, 시뮬레이션으로 대응안을 검증한 뒤, 생산 일정을 다시 짜고 설비와 물류를 재배치합니다. 이 순환이 관제실(Control Room)의 디지털트윈 화면 위에서 실시간으로 보입니다.

사람의 역할이 바뀝니다 — 모든 설비를 지켜보던 감시자에서, AI가 올린 예외와 승인 요청만 처리하는 결정자로. 신규 설비 도입이나 배치 정책 변경은 실제 라인에 손대기 전에 가상시운전으로 먼저 검증해 실패 비용을 없앱니다. 판정 정확도가 흔들리면 드리프트 감지가 MLOps 재학습을 자동으로 실행합니다.

DETECT ANALYZE [ 원인 분석 ] SIMULATE [ 대응안 검증 ] RESCHEDULE [ 일정·배차 재배치 ] EXECUTE DETECT …FIG — THE LOOP IN OPERATION · 사람은 예외 처리와 승인만
  • 실시간 관제 (Control Room)공장 전체가 브라우저 속 3D 트윈으로 한눈에. 설비 상태·물류 흐름·이상 알림이 한 화면에서 움직입니다.VIEWUNITY 3D WEBGL · 실시간 상태 반영 · 이상 알림 라우팅
  • 가상시운전설비 증설, 레이아웃 변경, 배차 정책 교체를 실제 라인이 아니라 트윈에서 먼저 실험합니다.USE신규 설비 도입 검증 · 정책 변경 사전 검증 · 교육·비상훈련
  • 이상 대응 시나리오설비가 고장 나면 대체 설비를 자동 배정하고 생산계획을 다시 짭니다. 긴급 발주가 들어오면 What-If 시뮬레이션으로 끼워 넣을 최적 지점을 찾아 삽입합니다. 품질 이상은 심각도에 따라 다단계로 경고하고 연관 공정을 함께 조정합니다.CASES고장 → 대체 배정 · 긴급 발주 → WHAT-IF 삽입점 도출 · 품질 이상 → 다단계 경고 + 정비·교체 시점 자동 제안
  • 스스로 유지되는 AI현장은 계속 변합니다. 시뮬레이션 예측과 실제 생산 결과를 상시 비교해 모델을 다시 학습하고, 판정이 흔들리기 시작하면 드리프트를 감지해 재학습을 자동으로 실행합니다.MLOPS예측 vs 실측 상시 대조 · KL DIVERGENCE 드리프트 감지 · 자동 재학습 · 파라미터 자동 보정
  • 정직한 자율화무인 공장을 하루아침에 약속하지 않습니다. 검증된 범위 안에서 자율을 넓혀 가고, 그 과정 전체가 감사 로그로 남습니다.PRINCIPLE단계적 자율화 · 전 실행 감사 로그 · 과제 목표치(계획)는 싣지 않았습니다
05PORTABILITYSAME STACK · DIFFERENT PROCESS TYPES

한 공장의 성공이 아니라,
이식되는 기술 스택입니다.

위 기술들은 1회성 구축물이 아닙니다. 2026년 선정 현장(체카 · 중고차 재제조)이 스피폭스와 동일한 스택을 이식해 구축되고 있습니다 — 대량 반복 생산(양산형)과 차량마다 다른 개별 판단(변량형), 서로 다른 두 공정 유형에 같은 스택을 적용할 수 있다는 증명입니다.

검증85%DES 시뮬레이션 정확도 — 공인기관 시험
검증186 · 25 · 6프레스·AMR·EMS 동시 동기화 실증
검증AI → PLC실물 설비에서 직접제어 실증 완료
계획 단계의 과제 목표치는 싣지 않았습니다 · [검증] = 공인시험·실증 완료 · AMR·EMS는 고객 기존 설비의 AI 관제 연동

우리 공장에는 어떻게 적용될까요.

현재 설비·데이터 수준을 진단하고, 어느 단계부터 시작할지 함께 설계합니다.

자율형공장 구축 서비스 도입 진단 받기