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Caffeine Platform Framework

Caffeine은 IEC 63278 AAS(Asset Administration Shell) 표준을 핵심으로 한 .NET 10 기반 IIoT 플랫폼 프레임워크입니다.

센서 태그를 연결하면 IDTA 표준 디지털 트윈이 자동 생성됩니다.

센서/PLC → 드라이버 → 태그 → AAS 자동 매핑 → 디지털 트윈

🎯 Caffeine이 해결하는 문제​

제조 현장에는 수십 종의 장비, 수백 종의 프로토콜, 수천 개의 태그가 있습니다. 기존 IIoT 솔루션은 각 장비마다 개별 매핑 작업이 필요하고, 시스템 간 데이터 교환에 표준이 없어 사일로가 발생합니다.

Caffeine V3는 IEC 63278 AAS 국제 표준을 자동화 레이어로 내장하여 이 문제를 해결합니다.

기존 방식Caffeine V3
장비별 수동 매핑 (수주 소요)ECLASS IRDI 기반 자동 매핑 (분 단위)
독점 데이터 포맷 (벤더 종속)IEC 63278 국제 표준 디지털 트윈
새 장비 추가 시 코드 수정DLL 복사만으로 플러그인 확장
장비 검색·설정 수동 작업mDNS Zero-Config 자동 검색
규칙 기반 이상 탐지ML/AI 자동 이상 탐지 + RUL 예측

🌐 핵심 차별점: AAS 자동 매핑​

V3의 가장 큰 변화는 태그-서브모델 양방향 자동 매핑입니다.

장비 카테고리(Pump, Motor, Compressor 등)와 센서 속성(Temperature, Vibration 등)을 지정하면, SemanticIdCatalog가 ECLASS IRDI를 자동 해석하여 IEC 63278 호환 서브모델을 생성합니다.

// 태그 연결 → 디지털 트윈 자동 생성 (3줄)
services.AddCaffeineAas();
services.AddCaffeineAasMapping(m => m.UseEclassDefaults());
services.AddCaffeineAasProtocol(p => p.ExposeViaRest("/api/v3/aas"));

💡 왜 "플랫폼 프레임워크"인가​

Caffeine은 플랫폼이자 프레임워크입니다.

관점플랫폼으로서프레임워크로서
즉시 사용Admin 대시보드, CLI, Bridge Discovery—
확장 개발—IDriverModule, ISubmodelProvider, IComponent
데이터 인프라InfluxDB, Redis, Kafka 통합—
AI/ML이상 탐지, RUL 예측 내장IAnomalyDetectionService, ILlmService
표준 준수IEC 63278 AAS REST/MQTT 서버AasBuilder, AasMappingBuilder Fluent API
  • 플랫폼: 설치하면 바로 장비 모니터링·분석이 가능합니다
  • 프레임워크: NuGet 패키지를 참조하여 자체 IIoT 솔루션을 개발할 수 있습니다

🏗️ V3 핵심 기능​

1. IEC 63278 AAS 디지털 트윈​

센서 데이터를 국제 표준 구조(Submodel)로 자동 변환합니다.

  • 7종 서브모델 Provider: Nameplate, TechnicalData, OperationalData, AlarmCondition, PredictiveMaintenance, MaintenanceHistory, AiModelNameplate
  • IDTA 표준 SemanticId: ECLASS IRDI + IDTA Submodel Template URI
  • AAS Protocol Server: IEC 63278 Part 2 준수 REST/MQTT 엔드포인트
  • 역할 기반 접근 제어: Administrator, User, Guest 권한 분리

2. Zero-Config Bridge Discovery​

mDNS/DNS-SD로 네트워크의 장비 게이트웨이를 자동 검색하고 바인딩합니다.

  • 자동 검색: _caffeine-bridge._tcp 서비스 타입으로 mDNS 스캔
  • 원클릭 바인딩: 발견된 Bridge를 Admin UI에서 즉시 연결
  • Heartbeat 모니터링: 30초 간격 자동 헬스 체크
  • 매니페스트: 바인딩 시 태그 목록·서브모델 유형 자동 수집

3. AI-Native 분석​

ONNX Runtime + ML.NET 기반 실시간 분석이 내장되어 있습니다.

  • 이상 탐지: Spike, ChangePoint, Multivariate 3가지 모드
  • RUL 예측: 잔존 수명(Remaining Useful Life) 예측
  • RAG 기반 AAS 검색: Claude AI 연동 자연어 질의
  • TypeDB 지식 그래프: 장비 관계·인과 분석

4. 드라이버 플러그인 시스템​

IDriverModule 인터페이스를 구현하는 것만으로 새 장비를 지원합니다.

드라이버프로토콜용도
SecsGem (HSMS)SECS/GEM반도체 장비
ModbusTcp / ModbusRtuModbus산업 자동화
MitsubishiMELSECPLC 통신
OmronFINSPLC 통신
LSE (XGT)XGTPLC 통신
SimulationVirtual Memory개발·테스트

DLL을 drivers/ 폴더에 복사하면 런타임에 자동 로드됩니다.

5. 실시간 데이터 파이프라인​

Reactive Programming(Rx.NET) 기반의 선언적 데이터 처리 파이프라인입니다.

6. 클라이언트 SDK + CLI​

// gRPC 기반 Client SDK
var client = new CaffeineClientBuilder()
    .WithServerUrl("https://engine:5001")
    .Build();

await client.ConnectAsync();
var tags = await client.Tags.ReadBatchAsync(["Temp", "Pressure"]);
# CLI로 프로젝트 스캐폴딩
dotnet tool install -g NEXCODE.Caffeine.Cli
cafe init --name MyDriver --template driver-full

👥 누구를 위한 것인가​

시스템 아키텍트​

"장비 데이터를 **국제 표준(IEC 63278)**으로 구조화하고, 지식 그래프로 장비 관계를 모델링하며, ML 파이프라인으로 예지 보전을 구현하는 통합 플랫폼이 필요합니다."

Caffeine은 Clean Architecture 기반으로 Domain → Application → Infrastructure 레이어가 분리되어 있어, 각 계층을 독립적으로 교체·확장할 수 있습니다. 116개 Core 인터페이스가 모든 확장 지점을 정의합니다.

플랫폼 엔지니어​

"새 장비 드라이버를 DLL 하나로 배포하고, Bridge를 네트워크에 꽂으면 자동 검색되어 Engine에 연결되는 운영 경험이 필요합니다."

IDriverModule 인터페이스 하나만 구현하면 새 장비를 지원합니다. Bridge Discovery는 mDNS로 네트워크를 스캔하여 Zero-Config 바인딩을 제공합니다.

비즈니스 의사결정자​

"글로벌 고객에게 IEC 표준 준수를 증명하고, 벤더 종속 없이 개방형 아키텍처로 장기 투자를 보호해야 합니다."

Caffeine V3는 IEC 63278, IDTA Submodel Template, ECLASS IRDI 등 국제 표준을 기본 내장합니다. 독점 포맷이 아닌 표준 기반 디지털 트윈으로 벤더 종속을 제거합니다.

🚀 빠른 시작​

# 1. CLI 설치
dotnet tool install -g NEXCODE.Caffeine.Cli

# 2. 프로젝트 생성
cafe init --name MyFactory --template driver-full --git

# 3. 인프라 시작 (Redis, InfluxDB)
cafe infra up

# 4. 실행
cd MyFactory && dotnet run

5분이면 첫 태그를 읽고, AAS 디지털 트윈을 확인할 수 있습니다. 자세한 가이드는 빠른 시작 (5분 완성)을 참고하세요.

🏢 사용 사례​

반도체 제조 (Fab)​

SECS/GEM 드라이버로 수백 대 장비 데이터를 수집하고, AAS 표준으로 구조화하여 FDC(Fault Detection & Classification)와 예지 보전을 구현합니다.

스마트 팩토리​

Modbus/Mitsubishi/Omron PLC를 Bridge Discovery로 자동 검색하고, ECLASS 기반 AAS 매핑으로 MES/ERP와 표준 인터페이스를 제공합니다.

에너지·유틸리티​

MQTT 센서 데이터를 Kafka로 스트리밍하고, ML 기반 이상 탐지로 설비 고장을 사전 예방합니다. TypeDB 지식 그래프로 설비 간 인과 관계를 분석합니다.

로보틱스·AGV​

IRoboticDevice 인터페이스로 AGV 함대를 관리하고, Safety 정책으로 긴급 정지를 제어합니다. OTA 업데이트로 원격 펌웨어 배포가 가능합니다.

📦 NuGet 패키지 구조​

Tier 1 (SDK)          : Caffeine.Client, Caffeine.IPC
Tier 2 (Abstractions) : Caffeine.Core, Caffeine.Robotics.Abstractions, Caffeine.Testing
Tier 3 (Modules)      : Caffeine.AAS, Caffeine.Aas.Mapping, Caffeine.AAS.Rag, Caffeine.AI
Tier 4 (Drivers)      : Caffeine.Drivers.SecsGem / ModbusTcp / Omron / Mitsubishi / Lse
Tier 5 (UI/Tools)     : Caffeine.UI, Caffeine.Cli, Caffeine.Identity

📚 다음 단계​

📬 기술 지원​

📄 라이선스​

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