KR20240142165A - Apparatus and Method for Simulation of Factory automation device and factory procedures - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Unity를 사용해 직접 모델링하는 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터 및 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하는 렌더링부, 상기 렌더링부에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축하는 구축부, 상기 구축부에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는 제어 신호 입력부 및 상기 구축부에서 구축된 가상 스마트 팩토리내에서 상기 제어 신호 입력부로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부를 포함하는, 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치에 의해 제어로직 검증을 통해 의사 결정에 도움을 주고, 오류를 감소시키며, 장비 파손 경감효과 및 시스템 구축 시간 및 비용절감 효과가 도출된다.The present invention relates to a simulation device and method for factory automation equipment and processes that are directly modeled using Unity, comprising: a data collection unit that collects workspace data and sensor data for constructing a smart factory; a rendering unit that performs rendering in Unity based on the workspace data collected by the data collection unit; a construction unit that applies a physics engine to the data rendered by the rendering unit to construct a virtual smart factory; a control signal input unit that receives equipment operation control signals necessary for operating the virtual smart factory constructed by the construction unit; and a simulation unit that simulates a virtual operation process based on the equipment operation control signals input to the control signal input unit within the virtual smart factory constructed by the construction unit. The simulation device for factory automation equipment and processes helps in decision-making through control logic verification, reduces errors, and achieves effects of reducing equipment damage and reducing system construction time and costs.
Description
본 발명은 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 유니티(Unity)를 사용해 직접 모델링하는 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a simulation device and method for factory automation equipment and processes, and more specifically, to a simulation device and method for factory automation equipment and processes directly modeled using Unity.
일반적으로 시뮬레이션 시스템은 물리적 시스템과 현상을 컴퓨터나 모델 또는 다른 장비들에 의해서 표현하는 것으로 현실 상태나 상황을 실험하는 것이 곤란하거나 불가능한 경웨 그에 해당하는 모델을 작성하여 실험하는 시스템이다. In general, a simulation system is a system that expresses physical systems and phenomena using computers, models, or other equipment, and creates models to experiment in cases where it is difficult or impossible to experiment with real-world conditions or situations.
실제 설비를 이용하여 테스트를 수행하면 많은 비용과 시간이 요구될 수 있는데 시뮬레이션 시스템을 이용하여 다양한 테스트를 수행함으로써 설계 제품 또는 공정에 대한 검증을 통해 개발 초기에 발생되는 잦은 설계 변경을 최소화할 수 있고 개발기간 단축은 물론 비용을 절감할 수 있는 효과가 도출된다. Conducting tests using actual equipment can be costly and time-consuming, but by performing various tests using a simulation system, frequent design changes that occur in the early stages of development can be minimized through verification of the design product or process, which can shorten the development period and reduce costs.
한편, 시뮬레이션 시스템은 3D CAD(Computer Aided Design)를 이용하여 3차원으로 구현된다. 여기서 3D CAD는 컴퓨터를 사용하여 3차원 물체를 설계하는 것으로 물체를 선, 표면, 알맹이 정보로 표현한다. Meanwhile, the simulation system is implemented in three dimensions using 3D CAD (Computer Aided Design). Here, 3D CAD is a method of designing three-dimensional objects using a computer, and expresses the objects as line, surface, and particle information.
시뮬레이션 환경을 구축하기 위해서는 3D CAD 데이터를 포함한 다양한 엔지니어링 데이터셋이 필요하다. 이때 엔지니어링 데이터셋의 형태는 최종 타겟 시스템마다 그 정의가 다양하다. 이에 따라 타겟 시스템마다 상이한 형태로 시뮬레이션 환경(가상 공장 시스템)이 구축된다. In order to build a simulation environment, various engineering data sets including 3D CAD data are required. At this time, the definition of the form of the engineering data set varies depending on the final target system. Accordingly, the simulation environment (virtual factory system) is built in a different form for each target system.
따라서 시스템 전문가가 아니면 가상 공장 시스템의 구축이 쉽지않고 구축이 되더라도 상용 밴더 제품의 시스템 의존도가 매우 큰 실정이다. Therefore, unless you are a system expert, it is not easy to build a virtual factory system, and even if it is built, the system is highly dependent on commercial vendor products.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 도출된 것으로, 가상 스마트 팩토리상에서 공장의 생산라인에 사용되는 실제 장비와 동일한 기능을 수행하기 위한 가상 장비를 제어함에 있어서, 실제 하드웨어 동작에 대한 실시간 데이터를 가상 컴포넌트로 표현하고 공정의 설비 및 물리적 프로세스를 모니터링하는 사전검증 시뮬레이션을 위한 향상된 사용자 인터페이스를 제공할 수 있는 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention was derived from this technical background, and the purpose of the present invention is to provide a simulation device and method for factory automation equipment and processes that can provide an improved user interface for pre-verification simulation that expresses real-time data on actual hardware operations as virtual components and monitors equipment and physical processes of a process when controlling virtual equipment to perform the same functions as actual equipment used in a factory production line on a virtual smart factory.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다. To achieve the above-mentioned task, the present invention includes the following configuration.
즉 본 발명의 일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치는 스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터 및 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하는 렌더링부, 상기 렌더링부에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축하는 구축부, 상기 구축부에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는 제어 신호 입력부 및 상기 구축부에서 구축된 가상 스마트 팩토리 내에서 상기 제어 신호 입력부로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부를 포함한다.That is, a simulation device for factory automation equipment and processes according to one embodiment of the present invention includes a data collection unit that collects workspace data and sensor data for constructing a smart factory, a rendering unit that performs rendering in Unity based on the workspace data collected by the data collection unit, a construction unit that constructs a virtual smart factory by applying a physics engine to the data rendered by the rendering unit, a control signal input unit that receives an equipment operation control signal necessary for operating the virtual smart factory constructed by the construction unit, and a simulation unit that simulates a virtual operation process based on the equipment operation control signal input to the control signal input unit within the virtual smart factory constructed by the construction unit.
한편, 하나의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법은 스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터 및 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집 단계, 상기 데이터 수집 단계에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하는 렌더링 단계, 상기 렌더링 단계에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축하는 구축 단계, 상기 구축 단계에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는 제어 신호 입력 단계 및 상기 구축 단계에서 구축된 가상 스마트 팩토리 내에서 상기 제어 신호 입력 단계로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 단계를 포함한다.Meanwhile, a method performed in a computing device having one or more processors and a memory storing one or more programs executed by the one or more processors includes a data collection step of collecting workspace data and sensor data for constructing a smart factory, a rendering step of performing rendering in Unity based on the workspace data collected in the data collection step, a construction step of constructing a virtual smart factory by applying a physics engine to the data rendered in the rendering step, a control signal input step of receiving an equipment operation control signal necessary for operating the virtual smart factory constructed in the construction step, and a simulation step of simulating a virtual operation process based on the equipment operation control signal input by the control signal input step within the virtual smart factory constructed in the construction step.
본 발명에 의하면 가상 스마트 팩토리상에서 공장의 생산라인에 사용되는 장비와 동일한 기능을 수행하기 위한 가상 장비를 제어함에 있어서, 실제 하드웨어 동작에 대한 실시간 데이터를 가상 컴포넌트로 표현하고 공정의 설비 및 물리적 프로세스를 모니터링하는 사전검증 시뮬레이션을 위한 향상된 사용자 인터페이스를 제공할 수 있는 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공할 수 있는 효과가 도출된다. According to the present invention, in controlling virtual equipment for performing the same functions as equipment used in a factory production line on a virtual smart factory, it is possible to provide a simulation device and method for factory automation equipment and processes capable of expressing real-time data on actual hardware operations as virtual components and providing an improved user interface for pre-verification simulation that monitors equipment and physical processes of a process.
또한 제어로직 검증을 통해 의사 결정에 도움을 주고, 오류를 감소시키며, 장비 파손 경감효과 및 시스템 구축 시간 및 비용절감 효과가 있다. In addition, it helps decision-making through control logic verification, reduces errors, reduces equipment damage, and reduces system construction time and cost.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법의 흐름도이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a simulation device for factory automation equipment and processes according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart of a simulation method for factory automation equipment and processes according to one embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as having a meaning generally understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, unless specifically defined to have a different meaning in the present invention, and should not be interpreted in an overly comprehensive meaning or an overly narrow meaning.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시예들에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 시스템은 적어도 하나의 컴퓨터 장치에 의해 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예들에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법은 전문가 상담 제공 시스템에 포함되는 적어도 하나의 컴퓨터 장치를 통해 수행될 수 있다. 이때, 컴퓨터 장치에는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 프로그램이 설치 및 구동될 수 있고, 컴퓨터 장치는 구동된 컴퓨터 프로그램의 제어에 따라 본 발명의 실시예들에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 장치와 결합되어 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다.The simulation system of factory automation equipment and processes according to embodiments of the present invention can be implemented by at least one computer device, and the simulation method of factory automation equipment and processes according to embodiments of the present invention can be performed by at least one computer device included in an expert consultation providing system. At this time, a computer program according to an embodiment of the present invention can be installed and run on the computer device, and the computer device can perform the simulation method of factory automation equipment and processes according to embodiments of the present invention under the control of the run computer program. The above-described computer program can be stored in a computer-readable recording medium so as to be combined with the computer device and cause the computer to execute the simulation method of factory automation equipment and processes.
일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치는 디지털 트윈(Digital Twin)기반의 PLC 사전검증 시뮬레이션 시스템을 제공할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 실제 하드웨어 동작에 대한 실시간 데이터를 가상 컴포넌트로 표현하고 공정의 설비 및 물리적 프로세스를 모니터링하여 사용자 인터페이스를 향상시킬 수 있다. A simulation device for factory automation equipment and processes according to one embodiment can provide a PLC pre-verification simulation system based on a digital twin. Through simulation, real-time data on actual hardware operations can be expressed as virtual components, and the equipment and physical processes of the process can be monitored to improve the user interface.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a simulation device for factory automation equipment and processes according to one embodiment of the present invention.
일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)는 통신 인터페이스(110), 메모리(120), 입출력 인터페이스(130) 및 프로세서(140)를 포함한다. A simulation device (10) of factory automation equipment and processes according to one embodiment includes a communication interface (110), a memory (120), an input/output interface (130), and a processor (140).
그리고 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)는 네트워크(20)를 통해 공정 관리자 단말(35), 공정 관리 서버(30) 및 다양한 공정 설비들과 제어신호 및 모니터링 신호를 송수신할 수 있다. And the simulation device (10) of factory automation equipment and processes can transmit and receive control signals and monitoring signals with a process manager terminal (35), a process management server (30), and various process equipment through a network (20).
공정 관리자 단말(35)은 공정 관리자가 소지하는 단말장치를 포괄하도록 해석된다. The process manager terminal (35) is interpreted to encompass a terminal device carried by a process manager.
공정 관리자 단말(35)은 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 공정 관리자 단말(35)의 예를 들면 스마트 폰(Smart Phone), 휴대 단말기(Portable Terminal), 이동 단말기(Mobile Terminal), 폴더블 단말기(Foldable Terminal), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), PMP(Portable Multimedia Player) 단말기, 텔레매틱스(Telematics) 단말기, 내비게이션(Navigation) 단말기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 슬레이트 PC(Slate PC), 태블릿 PC(Tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(Wearable Device, 예를 들어, 워치형 단말기(Smartwatch), 글래스형 단말기(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display) 등 포함), 와이브로(Wibro) 단말기, IPTV(Internet Protocol Television) 단말기, 스마트 TV, 디지털방송용 단말기, AVN(Audio Video Navigation) 단말기, A/V(Audio/Video) 시스템, 플렉시블 단말기(Flexible Terminal), 디지털 사이니지 장치 등과 같은 다양한 단말기에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서 공정 관리자 단말(35)은 실질적으로 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 네트워크(20)를 통해 다른 전자 기기들 및/또는 공정 관리 서버(30)와 통신할 수 있는 다양한 물리적인 컴퓨터 장치들 중 하나를 의미할 수 있다.The process manager terminal (35) may be a fixed terminal implemented as a computer device or a mobile terminal. Examples of the process manager terminal (35) include a smart phone, a portable terminal, a mobile terminal, a foldable terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP) terminal, a telematics terminal, a navigation terminal, a personal computer, a notebook computer, a slate PC, a tablet PC, an ultrabook, a wearable device (including, for example, a smartwatch, a smart glass, an HMD (Head Mounted Display), etc.), a Wibro terminal, an IPTV (Internet Protocol Television) terminal, a smart TV, a digital broadcasting terminal, an AVN (Audio Video Navigation) terminal, an A/V (Audio/Video) system, a flexible terminal, a digital signage device, etc., and can be applied to various terminals. In embodiments of the present invention, the process manager terminal (35) may mean one of various physical computer devices that can communicate with other electronic devices and/or the process management server (30) through a network (20) using a wireless or wired communication method.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(20)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크(20)는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(20)는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The communication method is not limited, and may include not only a communication method that utilizes a communication network (for example, a mobile communication network, wired Internet, wireless Internet, and broadcasting network) that the network (20) may include, but also a short-range wireless communication between devices. For example, the network (20) may include any one or more of a network such as a personal area network (PAN), a local area network (LAN), a campus area network (CAN), a metropolitan area network (MAN), a wide area network (WAN), a broadband network (BBN), and the Internet. In addition, the network (20) may include any one or more of a network topology including, but not limited to, a bus network, a star network, a ring network, a mesh network, a star-bus network, a tree, or a hierarchical network.
공정 관리 서버(30)는 공장 내 설비 및 전반적인 공정 과정에 대한 사항을 저장 및 관리하는 기술적 구성을 포괄하도록 해석된다. The process management server (30) is interpreted to encompass a technical configuration that stores and manages information about the facilities and overall process within the factory.
공정 관리 서버(30)는 공정 관리자 단말(35)을 포함하여 복수의 전자 기기들과 네트워크(20)를 통해 통신하여 명령, 코드, 파일, 컨텐츠, 서비스 등을 제공하는 컴퓨터 장치 또는 복수의 컴퓨터 장치들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공정 관리 서버(30)는 네트워크(20)를 통해 접속한 복수의 전자 기기들로 공정 전반에 걸쳐 공정 작업 모니터링 및 제어 상태에 대한 정보를 제공하는 시스템일 수 있다The process management server (30) may be implemented as a computer device or multiple computer devices that communicate with multiple electronic devices through a network (20) including a process manager terminal (35) to provide commands, codes, files, contents, services, etc. For example, the process management server (30) may be a system that provides information on the process operation monitoring and control status throughout the process to multiple electronic devices connected through a network (20).
다양한 공정 설비들이라함은 각종 공정 작업에서 제어 신호에 따라 공정 과정을 수행하는 장비들을 포함한다. 예를 들어 센스 스위치, 포토, 레이저변위, 모터, 실린더, 램프등을 포함한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. Various process facilities include equipment that performs process steps according to control signals in various process operations. Examples include sensor switches, photos, laser displacement, motors, cylinders, lamps, etc., but are not limited thereto.
일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)는 사전 검증 시뮬레이션 장비를 구축하기 위해 C#기반의 상용개발 지원 라이브러리인 Unity를 사용해 직접 모델링한다. 2D CAD도면을 바탕으로 렌더링 작업 후 파일을 변환해 Unity에 적용 등의 방법으로 3D모델링 데이터를 확보하고, 확보된 데이터에 물리엔진을 적용해 가상 공간에 배치한다. 그리고 C# 프로그래밍으로 입출력신호를 파악하고 물리 엔진의 중력적용, 오브젝트 간 마찰 및 충돌, 설비 이상감지 상태 등을 설정한 후, 장비를 제어하기 위해 PLC Ladder 프로그램을 작성하고 MX-Component 또는 OPC Server로 PC와 PLC간 데이터 통신을 실시하여 실물 장비의 동작을 사전 검증한다.According to one embodiment, a simulation device (10) of factory automation equipment and processes is directly modeled using Unity, a C#-based commercial development support library, to build a pre-verification simulation device. 3D modeling data is secured by converting the file after rendering based on a 2D CAD drawing and applying it to Unity, etc., and a physics engine is applied to the secured data and placed in a virtual space. Then, input/output signals are identified using C# programming, and gravity application, friction and collision between objects, equipment abnormality detection status, etc. of the physics engine are set, and a PLC Ladder program is written to control the equipment, and data communication between a PC and a PLC is performed using MX-Component or OPC Server to pre-verify the operation of the actual equipment.
이에 따라 시뮬레이터를 통해 상황별로 다양한 시퀀스 설계방법으로 수행된 행동들의 결과를 예측하여 제어로직 및 PLC 프로그램 검증을 수행할 수 있다. 이에 따라 시운전시 발생하는 논리적 오류 및 프로그램 문제를 줄여 시운전 소요 시간과 비용을 줄일 수 있다. Accordingly, the results of actions performed using various sequence design methods depending on the situation can be predicted through the simulator to verify control logic and PLC programs. Accordingly, logical errors and program problems occurring during test operation can be reduced, reducing the time and cost required for test operation.
또한 스마트팩토리가 구현되면 각 공장에서 수집된 수많은 데이터를 기반으로 분석하고, 의사결정하는 데이터 기반의 공장 운영(Data Driven Operation) 체계를 갖춤으로써 생산현장에서 발생하는 현상, 문제들의 상관관계를 얻어낼 수 있으며 원인을 알 수 없었던 돌발 장애, 품질 불량 등의 원인을 알아내고 해결할 수 있게 된다. In addition, once a smart factory is implemented, it will be possible to obtain correlations between phenomena and problems occurring at production sites by establishing a data-driven factory operation system that analyzes and makes decisions based on the vast amount of data collected from each factory (Data Driven Operation), and it will be possible to identify and resolve the causes of unexpected failures and quality defects that were previously unknown.
이에 따라 숙련공들의 경험 즉 암묵지에 머물러있던 노하우를 축적하여 형식지화함으로서 누구나 쉽게 활용할 수 있고, 현장에서 발생하는 돌발 상황들이 모니터링되어 비숙련자도 대응할 수 있도록 원격지에서 가이드를 해주는데 활용될 수도 있다. Accordingly, the experience of skilled workers, that is, the know-how that was tacitly retained, can be accumulated and formalized so that anyone can easily utilize it, and it can also be utilized to provide guidance from a remote location so that even unskilled workers can respond by monitoring unexpected situations that occur in the field.
통신 인터페이스(110)는 네트워크(20)를 통해 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)가 다른 장치들과 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 프로세서(140)가 메모리(120)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이나 명령, 데이터, 파일 등이 통신 인터페이스(110)의 제어에 따라 네트워크(20)를 통해 다른 장치들로 전달될 수 있다. The communication interface (110) can provide a function for the simulation device (10) of the factory automation facility and process to communicate with other devices via the network (20). For example, requests, commands, data, files, etc. generated by the processor (140) of the simulation device (10) of the factory automation facility and process according to a program code stored in a recording device such as a memory (120) can be transmitted to other devices via the network (20) under the control of the communication interface (110).
역으로 다른 장치로부터의 신호나 명령, 데이터, 파일 등이 네트워크(20)를 거쳐 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 통신 인터페이스(110)를 통해 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)로 수신될 수 있다. 통신 인터페이스(110)를 통해 수신된 신호나 명령, 데이터 등은 프로세서(140)나 메모리(120)로 전달될 수 있고, 파일 등은 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)가 더 포함할 수 있는 저장 매체(상술한 영구 저장장치)로 저장될 수 있다.Conversely, signals, commands, data, files, etc. from other devices can be received by the simulation device (10) of factory automation equipment and processes through the communication interface (110) of the simulation device (10) of factory automation equipment and processes via the network (20). Signals, commands, data, etc. received through the communication interface (110) can be transmitted to the processor (140) or memory (120), and files, etc. can be stored in a storage medium (the permanent storage device described above) that the simulation device (10) of factory automation equipment and processes can further include.
메모리(120)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 여기서 ROM과 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치는 메모리(120)와는 구분되는 별도의 영구 저장 장치로서 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)에 포함될 수도 있다.The memory (120) is a computer-readable recording medium and may include a non-permanent mass storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a disk drive. Here, the non-permanent mass storage device such as a ROM and a disk drive may be included in a simulation device (10) of factory automation equipment and processes as a separate permanent storage device distinct from the memory (120).
또한, 메모리(120)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리(120)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 메모리(120)로 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체가 아닌 통신 인터페이스(110)를 통해 메모리(120)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 소프트웨어 구성요소들은 네트워크(20)를 통해 수신되는 파일들에 의해 설치되는 컴퓨터 프로그램에 기반하여 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 메모리(120)에 로딩될 수 있다.In addition, the memory (120) may store an operating system and at least one program code. These software components may be loaded into the memory (120) from a computer-readable recording medium separate from the memory (120). The separate computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD/CD-ROM drive, a memory card, etc. In another embodiment, the software components may be loaded into the memory (120) through a communication interface (110) other than a computer-readable recording medium. For example, the software components may be loaded into the memory (120) of the simulation device (10) of the factory automation equipment and process based on a computer program installed by files received through a network (20).
입출력 인터페이스(130)는 입출력 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 마이크, 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 디스플레이, 스피커와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(130)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 입출력 장치는 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)와 하나의 장치로 구성될 수도 있다.The input/output interface (130) may be a means for interfacing with an input/output device. For example, the input device may include a device such as a microphone, a keyboard, or a mouse, and the output device may include a device such as a display or a speaker. As another example, the input/output interface (130) may be a means for interfacing with a device that integrates functions for input and output, such as a touch screen. The input/output device may be configured as a single device with a simulation device (10) of factory automation equipment and processes.
프로세서(140)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(120) 또는 통신 인터페이스(110)에 의해 프로세서(140)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(140)는 메모리(120)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행 하도록 구성될 수 있다.The processor (140) may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. The instructions may be provided to the processor (140) by the memory (120) or the communication interface (110). For example, the processor (140) may be configured to execute instructions received according to program code stored in a storage device such as the memory (120).
일 실시예에 있어서 프로세서(140)는 데이터 수집부(1410), 렌더링부(1420), 구축부(1430), 제어신호 입력부(1440), 시뮬레이션부(1450), 원인 분석부(1460), 해결방안 제시부(1470) 및 이력 정보 제공부(1480)를 포함한다. In one embodiment, the processor (140) includes a data collection unit (1410), a rendering unit (1420), a construction unit (1430), a control signal input unit (1440), a simulation unit (1450), a cause analysis unit (1460), a solution presentation unit (1470), and a history information provision unit (1480).
데이터 수집부(1410)는 스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터 및 공장 내의 기계 및 장비에서 생성되는 데이터를 수집하여 분석하고, 생산 프로세스를 자동화하고 최적화하는 센서 데이터를 수집한다. The data collection unit (1410) collects and analyzes workspace data for building a smart factory and data generated from machines and equipment within the factory, and collects sensor data for automating and optimizing the production process.
데이터 수집부(1410)는 스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터를 2D CAD파일로 입력받을 수 있다. 또한 예를 들어, 온도, 압력, 진동 및 습도와 같은 물리적인 요소를 측정하는 센서가 있으며, 생산 라인에서 발생하는 데이터, 예를 들어 생산량, 속도 및 고장률과 같은 비즈니스 데이터를 수집할 수 있다.The data collection unit (1410) can input workspace data for building a smart factory as a 2D CAD file. In addition, there are sensors for measuring physical elements such as temperature, pressure, vibration, and humidity, and can collect data generated in the production line, such as business data such as production volume, speed, and failure rate.
일 실시예에 있어서 센서 데이터를 사용하여 생산 라인에서 발생하는 결함을 감지하고, 자동으로 해당 기계를 정지하거나 보수를 예약할 수 있다. 이에 따라 생산성을 향상시키고 재고량과 공정 시간을 줄이는 데 도움이 된다.In one embodiment, sensor data can be used to detect defects occurring on a production line and automatically stop the machine or schedule maintenance, helping to improve productivity and reduce inventory and process times.
또한, 센서 데이터를 분석하여 생산 라인에서 발생하는 문제를 식별하고, 재고량과 생산 시간을 줄일 수 있다. 예를 들어, 센서 데이터를 사용하여 기계의 작동 방식을 최적화하고, 최적의 생산 라인 속도를 설정하면 생산성을 향상시킬 수 있다. 센서 데이터를 수집하고 분석하여 생산 프로세스를 최적화하면, 생산성과 효율성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있다.In addition, sensor data can be analyzed to identify problems occurring on the production line, and reduce inventory and production time. For example, sensor data can be used to optimize the operation of machines and set the optimal production line speed, which can improve productivity. By collecting and analyzing sensor data to optimize the production process, productivity and efficiency can be improved and costs can be reduced.
렌더링부(1420)는 데이터 수집부(1410)에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행한다. 일 양상에 있어서, 렌더링부(1420)는 데이터 수집부(1410)로 입력받은 2D CAD 도면 형태의 작업 공간 정보에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하되, 2D CAD 파일을 Unity의 이미지(Image) 컴포넌트를 사용하여 캔버스에 이미지로 출력하고, 캔버스 내에서 UI요소를 더 배치하거나, 스크립트를 작성하여 동적으로 조작 제어 신호를 입력받는다.The rendering unit (1420) performs rendering in Unity based on the workspace data collected by the data collection unit (1410). In one aspect, the rendering unit (1420) performs rendering in Unity based on the workspace information in the form of a 2D CAD drawing input by the data collection unit (1410), outputs the 2D CAD file as an image on a canvas using Unity's Image component, and dynamically inputs manipulation control signals by arranging more UI elements within the canvas or writing a script.
Unity는 3D 게임과 애플리케이션을 제작하기 위한 통합 개발 환경이다. Unity에서 렌더링 작업을 위해 재료(Material) 생성 과정, 게임 오브젝트 생성 과정, 재료 적용 과정, 조명 설정 과정, 카메라 설정 과정을 수행할 수 있다. Unity is an integrated development environment for creating 3D games and applications. In Unity, you can perform the process of creating materials, creating game objects, applying materials, setting up lighting, and setting up cameras for rendering.
렌더링부(1420)에서 렌더링에 따라 설정한 조명과 카메라에 따라 가상 스마트 팩토리의 오브젝트가 렌더링된다. 이를 위해서는 Scene 뷰에서 원하는 각도로 카메라를 조정하고, Play 또는 start 버튼을 누르면 스마트 팩토리의 오브젝트가 재료와 조명의 영향을 받아 렌더링된 결과물로 출력될 수 있다. In the rendering unit (1420), objects of the virtual smart factory are rendered according to the lighting and camera set according to rendering. To do this, adjust the camera to a desired angle in the Scene view, and press the Play or start button so that objects of the smart factory can be output as rendered results affected by materials and lighting.
구체적으로 Unity에서는 재료(Material)를 사용하여 렌더링을 처리한다. 재료는 스마트 팩토리 오브젝트의 모양, 질감, 색상 등을 결정하는 데 사용된다. 재료를 생성하려면 일 예로 프로젝트 창에서 Assets > Create > Material을 선택하고, 이름을 지정한 후, 재료의 속성을 설정할 수 있다. Specifically, Unity uses Materials to handle rendering. Materials are used to determine the appearance, texture, color, etc. of smart factory objects. To create a material, for example, select Assets > Create > Material in the Project window, name it, and then set the properties of the material.
그리고 렌더링 대상이 될 3D 모델이나 2D 스프라이트를 Unity 내에 스마트 팩토리 오브젝트(Object)로 생성한다. 이를 위해서는 일 예로 프로젝트 창에서 Assets > Create > 3D Object 또는 2D Object를 선택한다.Then, create a 3D model or 2D sprite to be rendered as a smart factory object within Unity. To do this, for example, select Assets > Create > 3D Object or 2D Object in the project window.
그리고 스마트 팩토리 오브젝트에 생성한 재료를 적용한다. 이를 위해서는 스마트 팩토리 오브젝트를 선택한 후, Inspector 창에서 Material 속성을 클릭하고, 생성한 재료를 선택한다. Then apply the created material to the smart factory object. To do this, select the smart factory object, click the Material property in the Inspector window, and select the created material.
렌더링부(1420)는 렌더링 결과물에 영향을 미치는 조명을 설정할 수 있다. 이를 위해서는 Hierarchy 창에서 Directional Light 등의 조명을 추가하고, Inspector 창에서 조명의 속성을 조정할 수 있다. The rendering unit (1420) can set lighting that affects the rendering results. To do this, you can add lighting such as Directional Light in the Hierarchy window and adjust the properties of the lighting in the Inspector window.
또한 렌더링부(1420)는 렌더링 결과물을 보여줄 카메라를 설정한다. 이를 위해 Hierarchy 창에서 Camera를 추가하고, Inspector 창에서 카메라의 속성을 조정하도록 구현될 수 있다.In addition, the rendering unit (1420) sets a camera to display the rendering result. To do this, a Camera can be added in the Hierarchy window and the camera's properties can be adjusted in the Inspector window.
구축부(1430)는 렌더링부(1420)에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축한다. The construction unit (1430) applies a physics engine to the data rendered in the rendering unit (1420) to build a virtual smart factory.
물리 엔진(Physics Engine)은 물리학적 법칙과 원리를 컴퓨터 그래픽스나 게임 등의 분야에서 시뮬레이션하거나 적용하는 소프트웨어로, 물리 엔진은 물리적인 충돌, 운동, 중력, 탄성, 마찰력 등의 요소를 계산하여 실제 세계와 유사한 동작을 만들어 낼 수 있다.A physics engine is software that simulates or applies the laws and principles of physics to fields such as computer graphics and games. A physics engine can create motions similar to those in the real world by calculating physical collisions, motion, gravity, elasticity, and friction.
물리 엔진은 게임, 애니메이션, 가상현실 등의 분야에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 게임에서 물리 엔진은 플레이어와 NPC의 움직임, 충돌, 점프, 무게 등을 처리하며, 애니메이션에서는 캐릭터의 움직임, 물결, 바람, 불꽃 등을 구현하는 데 사용된다. 또한 가상 현실 분야에서는 물리 엔진이 물체의 운동, 충돌, 중력 등을 계산하여 실제 세계와 유사한 경험을 제공한다. Physics engines play an important role in fields such as games, animation, and virtual reality. For example, in games, physics engines handle movement, collisions, jumps, and weight of players and NPCs, and in animation, they are used to implement character movement, waves, wind, and flames. In addition, in the field of virtual reality, physics engines calculate the movement, collisions, and gravity of objects to provide an experience similar to the real world.
일 실시예에 있어서, 물리 엔진은 Unity에서 사용하는 PhysX, Unreal Engine에서 사용하는 PhysX, Havok 로 구현될 수 있다.In one embodiment, the physics engine can be implemented with PhysX used in Unity, PhysX used in Unreal Engine, or Havok.
실제 정보를 수집하여 디지털 트윈 모델에 반영하기 위해 센서 및 센서 데이터를 수집하기 위한 사물인터넷(IoT)과 기업용 소프트웨어, 위치정보, 보안, 클라우드, 빅데이터, 가상현실 등 ICT 관련 기술들을 적극 활용하여 스마트 팩토리 구축이 가능하다.Smart factories can be built by actively utilizing ICT-related technologies such as the Internet of Things (IoT), enterprise software, location information, security, cloud, big data, and virtual reality to collect real-world information and reflect it in a digital twin model.
스마트 팩토리는 IoT(Internet of Things), 빅데이터, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 3D 프린팅 기술을 포괄한다. 즉 스마트 팩토리는 IoT 기술을 활용하여 제조 설비 및 생산 라인 각 부분의 센서 데이터를 수집하고, 빅데이터 기술을 활용하여 이러한 데이터를 분석하고 예측 모델을 만들어 낼 수 있다. 또한 인공지능 기술을 적용하여 생산 시스템을 최적화하고, 클라우드 컴퓨팅 기술을 이용하여 수집된 데이터를 효율적으로 저장하고 처리할 수 있다. 또한 3D 프린팅 기술을 활용하여 더욱 빠르고 정확한 생산이 가능하다.Smart factories encompass IoT (Internet of Things), big data, artificial intelligence, cloud computing, and 3D printing technology. In other words, smart factories can use IoT technology to collect sensor data from each part of the manufacturing facility and production line, and use big data technology to analyze this data and create a predictive model. In addition, they can apply artificial intelligence technology to optimize the production system, and use cloud computing technology to efficiently store and process the collected data. In addition, they can use 3D printing technology to enable faster and more accurate production.
스마트팩토리는 기존의 생산 시스템과 IT 기술을 융합하여 생산성과 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있다. 스마트팩토리는 생산라인의 자동화와 연계하여 생산 데이터를 실시간으로 수집하고 분석하여 생산 과정에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 예측하고 대처할 수 있다.Smart factories can increase productivity and efficiency and reduce costs by integrating existing production systems with IT technology. Smart factories can collect and analyze production data in real time through automation of production lines, and predict and respond to problems that may occur during the production process.
스마트팩토리는 생산 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 사전에 예측하고 대응할 수 있으므로 생산의 효율성을 높일 뿐 아니라 생산품의 품질을 높이고 불량률을 낮출 수 있다. 또한 생산 라인의 자동화와 연계하여 생산 과정의 인력 투입을 최소화하고 생산 비용을 절감할 수 있다. Smart factories can predict and respond to problems that may occur during the production process in advance, so they can not only increase production efficiency but also improve product quality and reduce defect rates. In addition, by linking with the automation of production lines, they can minimize the input of manpower in the production process and reduce production costs.
스마트팩토리가 구현되면 각 공장에서 수집된 수많은 데이터를 기반으로 분석하고, 의사결정하는 데이터 기반의 공장 운영(Data Driven Operation) 체계를 갖춤 으로써 생산현장에서 발생하는 현상, 문제들의 상관관계를 얻어낼 수 있으며 원 인을 알 수 없었던 돌발 장애, 품질 불량 등의 원인을 알아내고 해결할 수 있게 된다.Once a smart factory is implemented, it will have a data-driven operation system that analyzes and makes decisions based on the vast amount of data collected from each factory. This will enable it to obtain correlations between phenomena and problems occurring at production sites, and identify and resolve the causes of unexpected failures and quality defects that were previously unknown.
제어신호 입력부(1440)는 구축부(1430)에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는다. 즉, 제어신호 입력부(1440)는 가상 스마트 팩토리 운영을 위한 장비들에 대한 설정 신호등을 입력받을 수 있다. The control signal input unit (1440) receives equipment operation control signals required for operating the virtual smart factory constructed in the construction unit (1430). That is, the control signal input unit (1440) can receive setting signals for equipment for operating the virtual smart factory.
이때 제어신호 입력부(1440)는 장비 제어 신호를 PLC ladder 프로그램으로 작성한다. 그리고 시뮬레이션부(1450)는 디지털 트윈 기반의 PLC 사전검증 시뮬레이션을 수행한다.At this time, the control signal input unit (1440) writes the equipment control signal as a PLC ladder program. And the simulation unit (1450) performs a PLC pre-verification simulation based on digital twins.
디지털 트윈(Digital Twin) 기반의 PLC 사전검증 시뮬레이션은 제조 공정이나 산업 자동화 등에서 사용되는 PLC(Programmable Logic Controller)의 동작을 미리 시뮬레이션하여 오류를 최소화하고 안전한 운영을 보장할 수 있다. PLC pre-verification simulation based on digital twin can minimize errors and ensure safe operation by simulating the operation of PLC (Programmable Logic Controller) used in manufacturing processes or industrial automation in advance.
디지털 트윈은 현실 세계에 있는 물리적인 객체나 공간을 디지털적으로 복제한 가상 세계를 말한다. PLC 사전검증 시뮬레이션에서는 실제 PLC의 동작을 디지털 트윈으로 구현하고, 이를 이용하여 가상의 제어 시스템을 구축할 수 있다. 이를 통해 제어 시스템의 동작을 미리 시뮬레이션하여 오류를 발견하고 수정할 수 있다. 또한 PLC의 프로그램을 수정하는 등의 작업을 디지털 트윈 상에서 미리 검증하여 실제 시스템에 문제가 없도록 유지관리할 수 있다. A digital twin is a virtual world that digitally replicates physical objects or spaces in the real world. In PLC pre-verification simulation, the operation of an actual PLC can be implemented as a digital twin, and a virtual control system can be built using this. This allows the operation of the control system to be simulated in advance, allowing errors to be discovered and corrected. In addition, work such as modifying the PLC program can be verified in advance on the digital twin, allowing maintenance to ensure that there are no problems with the actual system.
디지털 트윈을 통해 제품 설계부터 생산라인 설계, 예지보전, 가상 교육에 이르기까지 생산 전 과정에 걸쳐 생산성 향상 및 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. Digital twins can be expected to improve productivity and reduce costs across the entire production process, from product design to production line design, predictive maintenance, and virtual training.
디지털 트윈 기반의 PLC 사전검증 시뮬레이션은 시간과 비용을 절약하며, 안전한 운영을 보장할 수 있다. PLC 사전검증 시뮬레이션에는 Siemens의 SIMATIC S7-PLCSIM, Rockwell Automation의 Emulate 3D, Schneider Electric의 Unity Pro 등의 솔루션이 적용될 수 있다.PLC pre-verification simulation based on digital twins can save time and cost and ensure safe operation. Solutions such as Siemens' SIMATIC S7-PLCSIM, Rockwell Automation's Emulate 3D, and Schneider Electric's Unity Pro can be applied to PLC pre-verification simulation.
또한 물리 시스템에 대한 동작 모델이 디지털 트윈을 통해 가시화 및 제반정보 표출 함으로써 물리 시스템이 현재 어떻게 운영되고 동작하는지 상태파악에 편리성을 제공할 수 있다. In addition, by visualizing the behavioral model of the physical system and displaying all information through a digital twin, it is possible to provide convenience in understanding how the physical system is currently operating and functioning.
시스템의 동작 모델이 디지털 트윈으로 만들어져 있으므로 조건에 따른 시뮬레이션이 가능하고 실제 동작과 비교하면서 프로세스의 최적화 운영을 지원할 수 있다. Since the system's operation model is created as a digital twin, simulation according to conditions is possible and comparison with actual operation can support optimized operation of the process.
PLC ladder는 Programmable Logic Controller(PLC)에서 사용되는 프로그래밍 언어 중 하나로, 사다리 모양의 구조로 이루어진 프로그래밍 언어이다. PLC ladder는 디지털 논리 회로를 구현하는 데 사용되며, 스위치, 센서, 모터 등의 입력과 출력을 처리하고 제어하기 위해 사용된다.PLC ladder is one of the programming languages used in Programmable Logic Controllers (PLCs), and is a programming language with a ladder-shaped structure. PLC ladder is used to implement digital logic circuits, and is used to process and control inputs and outputs such as switches, sensors, and motors.
PLC ladder는 사다리를 따라서 위에서 아래로 실행되는 방식으로 동작한다. 가로선은 입력을 나타내고, 세로선은 출력을 나타낸다. PLC ladder는 논리 연산자와 비교 연산자 등을 사용하여 입력과 출력 간의 논리적인 관계를 정의한다. PLC ladder의 실행 결과는 출력 장치의 동작에 직접적인 영향을 미치므로, 신뢰성이 높은 제어 시스템을 구현할 수 있다. PLC ladder는 간단하고 직관적인 구조로 인해, PLC 프로그래밍의 초보자도 쉽게 이해하고 구현 가능하다. 또한 PLC ladder는 프로그램을 수정하거나 유지보수할 때도 간단한 수정만으로도 시스템을 쉽게 업그레이드할 수 있는 장점이 있다. The PLC ladder operates from top to bottom along the ladder. Horizontal lines represent inputs, and vertical lines represent outputs. The PLC ladder defines logical relationships between inputs and outputs using logical operators and comparison operators. The execution result of the PLC ladder directly affects the operation of the output device, so a highly reliable control system can be implemented. The PLC ladder has a simple and intuitive structure, so even beginners in PLC programming can easily understand and implement it. In addition, the PLC ladder has the advantage of being able to easily upgrade the system with simple modifications when modifying or maintaining the program.
시뮬레이션부(1450)는 구축부(1430)에서 구축된 가상 스마트 팩토리 내에서 제어신호 입력부(1440)로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션한다.The simulation unit (1450) simulates a virtual operation process based on an equipment operation control signal input to the control signal input unit (1440) within a virtual smart factory constructed in the construction unit (1430).
스마트 팩토리는 IoT, 빅데이터, 인공지능, 로봇 등 다양한 기술이 융합된 공장을 말하며, 시뮬레이션부(1450)는 다양한 소프트웨어와 시스템에 의해 스마트 팩토리 시뮬레이션을 수행할 수 있다. A smart factory refers to a factory that combines various technologies such as IoT, big data, artificial intelligence, and robots, and the simulation unit (1450) can perform smart factory simulations using various software and systems.
스마트 팩토리 시뮬레이션을 위한 다양한 소프트웨어는 예를 들어 Rockwell Automation사의 Emulate3D나 Siemens사의 Tecnomatix Plant Simulation, Visual Components 중 하나일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. Various software for smart factory simulation can be, but are not limited to, Emulate3D from Rockwell Automation, Tecnomatix Plant Simulation from Siemens, or Visual Components.
이에 따라 설계, 제작, 운영으로의 연동이 가능하여 전주기동안 확보된 데이터 이력을 활용하여 기회비용을 넘어서는 효과를 확보할 수 있다. 또한, 디지털 트윈을 위한 충실도 높은 가상 시험 수준의 공학 시뮬레이션 모델을 활용하여 다물리 해석이 가능하도록 소프트웨어 기능 구현을 하고 시뮬레이션과 하드웨어가 통합 플랫폼에 연결될 수 있도록하여 제품 전주기에 걸쳐 종합적 활용이 가능하다. Accordingly, linkage from design, production, and operation is possible, and by utilizing the data history secured throughout the entire cycle, an effect that exceeds the opportunity cost can be secured. In addition, by utilizing a high-fidelity virtual test-level engineering simulation model for digital twins, software functions are implemented to enable multi-physics analysis, and simulation and hardware can be connected to an integrated platform, enabling comprehensive utilization throughout the entire product cycle.
원인 분석부(1460)는 시뮬레이션부(1450)에서의 시뮬레이션 결과에 기반하여 기설정된 정상 운영 범위 이탈시 정상 운영 범위 이탈 원인을 분석한다.The cause analysis unit (1460) analyzes the cause of deviation from the normal operating range when the preset normal operating range is deviated based on the simulation results from the simulation unit (1450).
즉, 고장 시나리오를 시뮬레이션 한 경우에 그 결과에 대해 변수를 가변시키면서 정상 운영 범위로 진입하기 위해 수정이 필요한 변수 종류 및 변수 값 범위에 대한 정보를 분석결과로 도출할 수 있다. That is, when a failure scenario is simulated, information on the types of variables that need to be modified and the range of variable values that need to be modified to enter the normal operating range can be derived from the analysis results while varying the variables based on the results.
원인 분석부(1460)는 원인 분석에 기반하여 시뮬레이션부(1450)에서 수행되는 시뮬레이터를 통해 주어진 상황에서 여러 가지 다양한 시퀀스 설계방법으로 수행된 행동들의 결과를 예측할 수 있다. 즉 시스템의 전반적인 동작상태에 대한 데이터를 이용하여 이미 발생한 문제에 대해 시뮬레이션으로 재현함으로써 원인 분석을 수행할 수 있다. The cause analysis unit (1460) can predict the results of actions performed with various sequence design methods in a given situation through a simulator performed in the simulation unit (1450) based on cause analysis. In other words, cause analysis can be performed by reproducing a problem that has already occurred through simulation using data on the overall operating status of the system.
해결방안 제시부(1470)는 원인 분석부(1460)에서 분석된 이탈 원인 해결 방안을 제시해준다. 그리고 이력 정보 제공부(1480)는 원인 분석부(1460)에서 분석된 이탈 원인과 유사한 원인 발생에 대한 대처 방안 이력에 관한 정보를 수집하여 제공해준다.The solution suggestion unit (1470) suggests solutions to the causes of deviation analyzed by the cause analysis unit (1460). In addition, the history information provision unit (1480) collects and provides information on the history of countermeasures for causes similar to the causes of deviation analyzed by the cause analysis unit (1460).
이에 따라 시뮬레이션부(1450)는 스마트 팩토리 시뮬레이션을 통해 공장 내의 생산 라인, 자동화 시스템, 물류 시스템 등을 가상으로 구현하여 최적화된 생산 계획을 세울 수 있다. 또한, 해결방안 제시부(1470)는 고장 시나리오를 시뮬레이션하여 예측되는 결과에 기반하여 대응 방안을 마련할 수도 있다.Accordingly, the simulation unit (1450) can virtually implement production lines, automation systems, logistics systems, etc. within the factory through smart factory simulation to establish an optimized production plan. In addition, the solution proposal unit (1470) can simulate failure scenarios and prepare response measures based on the predicted results.
물리 시스템의 운영상태를 지속적으로 파악하는 과정에 정상적 동작 모델을 벗어나는 상태를 즉각적으로 파악하는 것이 가능하여 문제가 발생하기 전에 대응 조치를 할 수 있다. 또한 돌발적인 상태 변화에 따른 긴급 대응 조치를 동작 모델과 시뮬레이션 기능으로 가능하게 한다. In the process of continuously monitoring the operating status of a physical system, it is possible to immediately detect a state that deviates from the normal operation model, allowing for countermeasures to be taken before a problem occurs. In addition, emergency response measures for sudden state changes are possible with the operation model and simulation functions.
뿐만 아니라 복잡한 시스템을 대상으로 유지보수를 수행함에 있어 작업자에게 시뮬레이터를 통해 정보를 제공함으로써 직관적 이해를 돕고, 보수 정보, 조치 방법 등 제반 정보 서비스를 제공하여 업무 효율성을 높일 수 있다. In addition, by providing information to workers through a simulator when performing maintenance on complex systems, it is possible to help them understand intuitively, and by providing various information services such as maintenance information and action methods, work efficiency can be improved.
디지털 트윈을 통해 전문가들의 지식을 가시화하는 수단으로 활용가능하여 지식을 공유하고 확산할 수 있는 채널 기능을 제공할 수 있다. 또한 시뮬레이션의 연합적 연동을 통해 공통 문제 또는 복합적 문제에 대한 원인을 보다 쉽게 파악하고, 산업 영역 간에 발생하는 상호 관계 및 부작용을 분석하여 산업 생태계 전반에 걸친 이해관계자 간 협업을 지원할 수 있다. Digital twins can be used as a means to visualize the knowledge of experts, providing a channel function for sharing and disseminating knowledge. In addition, through the federated linkage of simulations, the causes of common or complex problems can be more easily identified, and the interrelationships and side effects occurring between industrial areas can be analyzed to support collaboration between stakeholders across the industrial ecosystem.
또한, 다른 실시예들에서 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)는 도 1의 구성요소들보다 더 적은 혹은 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 컴퓨터 장치는 상술한 입출력 장치 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.Also, in other embodiments, the simulation device (10) of factory automation equipment and processes may include fewer or more components than the components of FIG. 1. However, it is not necessary to explicitly illustrate most of the conventional components. For example, the computer device may be implemented to include at least some of the input/output devices described above, or may further include other components such as a transceiver, a database, etc.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법의 흐름도이다. FIG. 2 is a flow chart of a simulation method for factory automation equipment and processes according to one embodiment of the present invention.
일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법은 사전검증 시뮬레이션 장비를 구축하기 위해 C#기반의 상용개발 지원 라이브러리인 Unity를 사용해 직접 모델링, 2D CAD도면을 바탕으로 렌더링 작업 후 파일을 변환해 Unity에 적용 등의 방법으로 3D 모델링 데이터를 확보한다. A simulation method of factory automation equipment and processes according to one embodiment involves securing 3D modeling data by directly modeling using Unity, a C#-based commercial development support library, to build pre-verification simulation equipment, converting the file after rendering based on 2D CAD drawings, and applying it to Unity.
그리고 확보된 데이터에 물리 엔진을 적용해 가상 공간에 배치하고 C# 프로그래밍으로 가상 장비의 동작을 설정한다. 장비를 제어하기 위해 PLC Ladder 프로그램을 작성하고, 공정 간의 데이터 송 수신을 위한 네트워크 통신은 CC-Link방식을 사용한다.Then, a physics engine is applied to the acquired data, placed in a virtual space, and the operation of the virtual equipment is set with C# programming. A PLC Ladder program is written to control the equipment, and network communication for sending and receiving data between processes uses the CC-Link method.
또한 실제 PLC제어프로그램과 연동하여 가상공간에서의 동작구현을 위해 각 구동 디바이스별 3D모델링 작업과 입출력신호를 파악하고 물리 엔진의 중력적용,오브젝트 간 마찰 및 충돌, 설비 이상감지 상태 등을 적용하기 위해 디바이스 별 상태, 이벤트, 오퍼레이션을 결정할 수 있다. In addition, in order to implement operations in virtual space by linking with the actual PLC control program, 3D modeling work for each driving device and input/output signals can be identified, and the status, events, and operations for each device can be determined to apply gravity, friction and collision between objects, and equipment abnormality detection status of the physics engine.
구체적으로 일 실시예에 따른 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법은 하나의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법으로, 먼저 스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터 및 센서 데이터를 수집한다(S200).Specifically, a method for simulating factory automation equipment and processes according to one embodiment is performed in a computing device having one or more processors and a memory storing one or more programs executed by the one or more processors, wherein workspace data and sensor data for constructing a smart factory are first collected (S200).
그리고 상기 데이터 수집 단계에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링을 수행한다(S210). And, based on the workspace data collected in the above data collection step, rendering is performed in Unity (S210).
이때 렌더링 단계는 데이터 수집 단계로 입력받은 2D CAD 도면 형태의 작업 공간 정보에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하되, 2D CAD 파일을 Unity의 이미지(Image) 컴포넌트를 사용하여 캔버스에 이미지로 출력하고, 캔버스 내에서 다른 UI 요소와 함께 배치하거나, 스크립트를 작성하여 동적으로 조작 제어 신호를 입력받는다.At this time, the rendering step performs rendering in Unity based on the workspace information in the form of a 2D CAD drawing received in the data collection step, outputs the 2D CAD file as an image on the canvas using Unity's Image component, and places it together with other UI elements within the canvas, or writes a script to dynamically input manipulation control signals.
또한 렌더링 단계에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축한다(S220). Additionally, a virtual smart factory is built by applying a physics engine to the rendered data in the rendering stage (S220).
이후에 구축 단계에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는다(S230).Afterwards, in the construction phase, equipment operation control signals required for operating the constructed virtual smart factory are input (S230).
그리고 구축 단계에서 구축된 가상 스마트 팩토리내에서 제어 신호 입력 단계로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션한다(S240).And in the construction phase, a virtual operation process based on the equipment operation control signal received in the control signal input phase is simulated within the virtual smart factory constructed in the construction phase (S240).
이에 따라 장비 및 생산라인의 신뢰성향상, 다운 타임 감소 및 성능향상을 통한 OEE(전체 장비 효율성) 향상, 생산성 및 수익성 향상과 생산시간 단축, 제품 가용성 및 시장 평판등 다양한 영역의 리스크 감소가 가능하다. 또한 지리적 위치에 상관없이 장비에 대한 원격 문제 해결이 가능하고 고장 발생 이전에 문제를 예측하여 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. Accordingly, it is possible to improve the reliability of equipment and production lines, reduce downtime, improve OEE (Overall Equipment Effectiveness) through improved performance, increase productivity and profitability, shorten production time, and reduce risks in various areas such as product availability and market reputation. In addition, it is possible to remotely troubleshoot equipment regardless of geographic location, and reduce maintenance costs by predicting problems before failure occurs.
뿐만 아니라 제품 등 수명 주기 전체를 포괄할 수 있는 방대한 소프트웨어 기술의 집대성을 위한 통합 플랫폼화를 추진하고 디지털 트윈 활용을 위한 다양한 플랫폼/솔루션이 출시하여 소프트웨어 개발 기업들의 경쟁력을 올리는데 큰 영향을 줄수 있고, 사업/업무의 관행, 수행체계, 정보화, 지능화, 자율동작을 통해 모든 것을 변화시킬 수 있는 사고체계 전환을 유발하는 것으로, 디지털 전환(Digital Transformation)을 제공할 수 있다. In addition, it can have a great impact on increasing the competitiveness of software development companies by promoting integrated platformization for the collection of vast software technologies that can cover the entire life cycle including products and releasing various platforms/solutions for utilizing digital twins, and can provide digital transformation by inducing a change in the thinking system that can change everything through business/work practices, performance systems, informatization, intelligence, and autonomous operation.
또한 현실과 동일한 가상 모델의 활용은 업무절차, 수행체계, 동작 모델, 개인화 서비스 등에 대해 혁신적 변화를 만드는 데에 영감(Inspiration)을 줄 수 있다.Additionally, the use of virtual models identical to reality can provide inspiration for innovative changes in work procedures, performance systems, operation models, and personalized services.
상기 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 케이스 내부에는 흡음층을 구성할 수 있다.A sound-absorbing layer can be formed inside the case of the simulation device (10) of the above factory automation equipment and process.
상기 흡음층으로는 천연섬유 부직포가 사용될 수 있다.Natural fiber non-woven fabric can be used as the above sound-absorbing layer.
상기 흡음층의 두께는 0.5 ~ 15㎜인 것이 바람직하다. 상기 흡음층의 두께가 0.5㎜ 미만에서는 충분한 흡음 효과가 얻어지지 않고, 15㎜를 초과하면 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 내벽과의 공간이 충분히 확보되지 않으므로 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 온도를 높일 수 있는 단점이 되므로 바람직하지 않다.The thickness of the above-mentioned sound-absorbing layer is preferably 0.5 to 15 mm. If the thickness of the above-mentioned sound-absorbing layer is less than 0.5 mm, sufficient sound-absorbing effect is not obtained, and if it exceeds 15 mm, sufficient space is not secured with the inner wall of the simulation device (10) of the factory automation equipment and process, which is undesirable because it may increase the temperature of the simulation device (10) of the factory automation equipment and process.
상기 흡음층의 단위 무게는 12 ~ 600g/m2 로 하는 것이 바람직하다. 12g/m2 미만에서는 충분한 흡음효과가 얻어지지 않고, 또한 600g/m2를 넘으면 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 경량성 등을 확보할 수 없으므로 바람직하지 않다.It is preferable that the unit weight of the above sound-absorbing layer be 12 to 600 g/m 2 . If it is less than 12 g/m 2 , sufficient sound-absorbing effect is not obtained, and if it exceeds 600 g/m 2 , it is not preferable because it is difficult to secure the lightness of the factory automation equipment and process simulation device (10).
상기 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.5 ~ 25데시텍스의 범위인 것이 바람직하다. 0.5데시텍스 미만에서는 저주파 소음의 흡수가 어렵고 쿠션성도 저하되므로 바람직하지 않으며, 25데시텍스를 넘으면 고주파 소음의 흡수가 어려우므로 바람직하지 않다. The fineness of the fibers constituting the above-mentioned sound-absorbing layer is preferably in the range of 0.5 to 25 decitex. If it is less than 0.5 decitex, it is difficult to absorb low-frequency noise and cushioning properties are also reduced, so it is not preferable. If it is more than 25 decitex, it is difficult to absorb high-frequency noise, so it is not preferable.
상기 흡음층의 부직포의 인장강도는 10Kgf/㎠으로 형성되고, 소음감소계수(NRC)는 0,680으로 형성된다. The tensile strength of the nonwoven fabric of the above sound-absorbing layer is formed as 10 kgf/㎠, and the noise reduction coefficient (NRC) is formed as 0.680.
이러한 상기 흡음층이 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)에 구비되므로 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치(10)의 소음을 저감시킬 수 있다.Since the above-mentioned sound-absorbing layer is provided in a simulation device (10) of factory automation equipment and processes, noise of the simulation device (10) of factory automation equipment and processes can be reduced.
흡음층을 구성하는 부직포, 두께, 무게, 섬도 등의 구성 성분을 한정하고 구성비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 흡음 효과를 나타내었다.The reason for limiting the components of the nonwoven fabric, thickness, weight, fineness, etc. that constitute the sound-absorbing layer and limiting the numerical value of the composition ratio is that the inventor analyzed the test results through repeated failures and found that the optimal sound-absorbing effect was achieved at the above-mentioned composition components and numerical value-limited ratio.
상기 프로세서(140)의 표면에는 내오염성을 향상시키기 위해 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 내오염성 도포층이 도포될 수 있다.A contamination-resistant coating layer made of a contamination-preventing coating composition may be applied to the surface of the processor (140) to improve contamination resistance.
상기 내오염성 도포용 조성물은 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르의 총 함량은 전체 수용액에 대해 1 ~12 중량%이다.The above-mentioned anti-fouling coating composition contains sodium sulfate and alkyl ethoxylate ether in a molar ratio of 1:0.01 to 1:2, and the total content of sodium sulfate and alkyl ethoxylate ether is 1 to 12 wt% based on the total aqueous solution.
상기 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 내오염성 도포층의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.The above sodium sulfate and alkyl ethoxylate ether are preferably used in a molar ratio of 1:0.01 to 1:2. If the molar ratio is outside the above range, the application properties of the antifouling coating layer may deteriorate or the moisture absorption of the surface may increase after application, resulting in the problem of the coating film being removed.
상기 소듐설페이트 및 알킬 에톡실레이트 에테르는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 12 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 내오염성 도포층의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 12 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.The above sodium sulfate and alkyl ethoxylate ether are preferably present in an amount of 1 to 12 wt% of the total aqueous composition. If the amount is less than 1 wt%, there is a problem that the application properties of the antifouling coating layer are reduced, and if the amount exceeds 12 wt%, crystal precipitation is likely to occur due to an increase in the thickness of the coating film.
한편, 본 내오염성 도포용 조성물을 프로세서(140) 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 프로세서(140) 상의 최종 도포막 두께는 900 ~ 2300Å이 바람직하다. 상기 도포막의 두께가 900 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2300 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.Meanwhile, as a method of applying the composition for coating the inner contamination resistance onto the processor (140), it is preferable to apply it by spraying. In addition, the final thickness of the coating film on the processor (140) is preferably 900 to 2300 Å. If the thickness of the coating film is less than 900 Å, there is a problem of deterioration in the case of high-temperature heat treatment, and if it exceeds 2300 Å, there is a disadvantage of easy occurrence of crystal precipitation on the coating surface.
또한, 본 내오염성 도포용 조성물은 소듐설페이트 0.1 몰 및 알킬 에톡실레이트 에테르 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.In addition, the composition for coating the present invention for anti-pollution properties can be prepared by adding 0.1 mol of sodium sulfate and 0.05 mol of alkyl ethoxylate ether to 1000 ml of distilled water and then stirring.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.The reason why the ratio of the above components and the thickness of the coating film are numerically limited as above is that the inventor of the present invention analyzed the test results through repeated failures and showed the optimal anti-pollution coating effect at the above ratio.
상기 공정 관리 서버(30)의 표면에는 살균기능 및 사용자의 스트레스 완화 등에 도움이 되는 기능성 오일이 혼합된 환경용 방향제 물질이 코팅될 수 있다.The surface of the above process management server (30) may be coated with an environmental air freshener mixed with functional oils that help with sterilization and relieving user stress.
방향제 물질과 기능성 오일의 혼합 비율은 상기 방향제 물질 95~97중량%에 상기 기능성 오일 3~5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은 타임오일(Thyme oil) 45중량%, 타라곤오일(Tarragon oil)55중량%로 이루어진다.The mixing ratio of the fragrance material and the functional oil is 95 to 97 wt% of the fragrance material and 3 to 5 wt% of the functional oil, and the functional oil is composed of 45 wt% of thyme oil and 55 wt% of tarragon oil.
여기서 기능성 오일은 방향제 물질에 대해 3~5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 3~5중량%를 초과하면 그 효과가 크게 향상되지 않는 반면에 경제성이 떨어진다. 타임오일(Thyme oil) 은 살균력이 강한 성분을 함유하고 있어 방부 등의 작용효과가 있으며, 타라곤오일(Tarragon oil)은 스트레스 완화 등에 좋은 효과가 있다. 따라서, 이러한 기능성 오일이 혼합된 방향제 물질이 공정 관리 서버(30)에 코팅됨에 따라, 공정 관리 서버(30)의 표면을 살균 처리하고 사용자의 스트레스 등을 경감시키는 등의 효과를 얻을 수 있다.Here, it is preferable that the functional oil is mixed in an amount of 3 to 5 wt% with the air freshener. If the mixing ratio of the functional oil is less than 3 wt%, the effect is minimal, and if the mixing ratio of the functional oil exceeds 3 to 5 wt%, the effect is not significantly improved, while the economic feasibility is poor. Thyme oil contains a strong sterilizing ingredient and thus has effects such as preservative effects, and tarragon oil has a good effect on relieving stress, etc. Therefore, when the air freshener mixed with such functional oil is coated on the process management server (30), it is possible to obtain effects such as sterilizing the surface of the process management server (30) and alleviating user stress, etc.
환경용 방향제 물질 및 기능성 오일에 대해 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.The reason for limiting the composition and numerical mixing ratio of the environmental air freshener material and functional oil is that the inventor analyzed the test results through repeated failures and found that the composition and numerical ratio showed the optimal effect.
상기 메모리(120)의 표면에 방열용 코팅제가 도포되어 메모리(120)에서 방출되는 열이 충분히 발산되지 못하여 메모리(120)의 표면이 과도하게 가열되는 방지하고 열을 효과적으로 방출할 수가 있다.A heat-dissipating coating agent is applied to the surface of the memory (120), so that the heat emitted from the memory (120) is not sufficiently dissipated, preventing the surface of the memory (120) from being excessively heated, and effectively dissipating the heat.
이 방열용 코팅제 조성물은 부틸셀로솔브 12중량%, 메틸트리메톡시실란43중량%, 산화크롬 8중량%, 그라파이트 11중량%, 질화규소 7중량%, 수산화나트륨(NaOH) 5중량%, 산화티탄 4중량%, 발연 실리카 3중량%, 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란 7중량%로 구성된다.This heat-dissipating coating composition is composed of 12 wt% of butyl cellosolve, 43 wt% of methyl trimethoxysilane, 8 wt% of chromium oxide, 11 wt% of graphite, 7 wt% of silicon nitride, 5 wt% of sodium hydroxide (NaOH), 4 wt% of titanium oxide, 3 wt% of fumed silica, and 7 wt% of 3-mercaptopropyl trimethoxysilane.
부틸셀로솔브는 방열 코팅층 보호 등의 역할을 하며, 메틸트리메톡시실란은 바인더 수지 역할을 하고, 산화크롬은 내마모 역할을 하며, 그라파이트는 열전도성과 전기적 특성이 우수하고, 질화규소는 강도 향상 및 균열을 방지하며, 수산화나트륨은 분산제 역할을 하고, 산화티탄은 내후성을 위해서, 발연 실리카는 침강방지 역할을 하고, 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란은 부착력 증강 등의 역할을 한다.Butyl cellosolve protects the heat-dissipating coating layer, methyl trimethoxysilane acts as a binder resin, chromium oxide provides wear resistance, graphite has excellent thermal conductivity and electrical properties, silicon nitride improves strength and prevents cracks, sodium hydroxide acts as a dispersant, titanium oxide provides weather resistance, fumed silica prevents sedimentation, and 3-mercaptopropyl trimethoxysilane enhances adhesion.
방열 두께는 8~1500㎛을 형성하는 것이 바람직하다.It is desirable to form a heat dissipation thickness of 8 to 1500㎛.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.The reason for limiting the composition and components and limiting the numerical value of the mixing ratio as described above is that the inventor analyzed the test results through repeated failures and found that the optimal effect was achieved at the limited ratio of the components and numerical value.
전술한 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.The above-described method may be implemented as an application or may be implemented in the form of program commands that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, etc., singly or in combination.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program commands recorded on the above computer-readable recording medium are those specifically designed and configured for the present invention, and may also be known and available to those skilled in the art of computer software.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, and flash memory.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the present invention, and vice versa.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.
10 : 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치
20 : 네트워크
30 : 공정 관리 서버
110 : 통신 인터페이스
120 : 메모리
130 : 입출력 인터페이스
140 : 프로세서
1410 : 데이터 수집부
1420 : 렌더링부
1430 : 구축부
1440 : 제어 신호 입력부
1450 : 시뮬레이션부
1460 : 원인 분석부
1470 : 해결방안 제시부
1480 : 이력정보 제공부10: Simulation device for factory automation equipment and processes
20: Network 30: Process Management Server
110: Communication interface 120: Memory
130 : Input/Output Interface 140 : Processor
1410: Data collection section 1420: Rendering section
1430: Construction section 1440: Control signal input section
1450: Simulation Department 1460: Cause Analysis Department
1470: Solution Presentation Section 1480: History Information Provision Section
Claims (4)
상기 데이터 수집부에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하는 렌더링부;
상기 렌더링부에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축하는 구축부;
상기 구축부에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는 제어 신호 입력부; 및
상기 구축부에서 구축된 가상 스마트 팩토리내에서 상기 제어 신호 입력부로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부;를 포함하는, 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치.
Data collection unit that collects workspace data and sensor data for building a smart factory;
A rendering unit that performs rendering in Unity based on the workspace data collected from the above data collection unit;
A construction unit that builds a virtual smart factory by applying a physics engine to the data rendered in the above rendering unit;
A control signal input unit for receiving equipment operation control signals required for operating a virtual smart factory constructed in the above-mentioned construction unit; and
A simulation device for factory automation equipment and processes, comprising a simulation unit that simulates a virtual operation process based on an equipment operation control signal input to the control signal input unit within a virtual smart factory constructed in the above-mentioned construction unit.
상기 렌더링부는,
상기 데이터 수집부로 입력받은 2D CAD 도면 형태의 작업 공간 정보에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하되,
2D CAD 파일을 Unity의 이미지(Image) 컴포넌트를 사용하여 캔버스에 이미지로 출력하고, 캔버스 내에서 UI요소를 더 배치하거나, 스크립트를 작성하여 동적으로 조작 제어 신호를 입력받으며;
상기 제어 신호 입력부는, 장비 제어 신호를 PLC ladder 프로그램으로 작성하고;
상기 시뮬레이션부는, 디지털 트윈 기반의 PLC 사전검증 시뮬레이션을 수행하는, 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치.
In the first paragraph,
The above rendering part,
Based on the workspace information in the form of a 2D CAD drawing inputted into the above data collection unit, rendering is performed in Unity.
Output 2D CAD files as images on the canvas using Unity's Image component, place more UI elements within the canvas, or write scripts to dynamically input manipulation control signals;
The above control signal input section writes equipment control signals as a PLC ladder program;
The above simulation unit is a simulation device for factory automation equipment and processes that performs PLC pre-verification simulation based on digital twins.
상기 시뮬레이션부에서의 시뮬레이션 결과에 기반하여 기설정된 정상 운영 범위 이탈시 정상 운영 범위 이탈 원인을 분석하는 원인 분석부; 및
상기 원인 분석부에서 분석된 이탈 원인 해결 방안을 제시해주는 해결 방안 제시부를 더 포함하고;
상기 원인 분석부에서 분석된 이탈 원인과 유사한 원인 발생에 대한 대처 방안 이력에 관한 정보를 수집하여 제공해주는 이력 정보 제공부;를 더 포함하는, 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 장치.
In the second paragraph,
A cause analysis unit that analyzes the cause of deviation from the normal operating range when the preset normal operating range is deviated based on the simulation results in the above simulation unit; and
It further includes a solution presentation section that presents solutions to the causes of deviation analyzed in the above cause analysis section;
A simulation device for factory automation equipment and processes, further comprising a history information providing unit that collects and provides information on the history of countermeasures for causes similar to the causes of deviation analyzed in the above cause analysis unit.
상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법으로서,
스마트 팩토리 구축을 위한 작업 공간 데이터 및 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집 단계;
상기 데이터 수집 단계에서 수집된 작업 공간 데이터에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하는 렌더링 단계;
상기 렌더링 단계에서 렌더링된 데이터에 물리 엔진을 적용하여 가상 스마트 팩토리를 구축하는 구축 단계;
상기 구축 단계에서 구축된 가상 스마트 팩토리 운영에 필요한 장비 구동 제어신호를 입력받는 제어 신호 입력 단계; 및
상기 구축 단계에서 구축된 가상 스마트 팩토리내에서 상기 제어 신호 입력 단계로 입력받은 장비 구동 제어신호에 기반한 가상 운행 과정을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 단계;를 포함하고;
상기 렌더링 단계는,
상기 데이터 수집부로 입력받은 2D CAD 도면 형태의 작업 공간 정보에 기반하여 Unity에서 렌더링 수행하되, 2D CAD 파일을 Unity의 이미지(Image) 컴포넌트를 사용하여 캔버스에 이미지로 출력하고, 캔버스 내에서 다른 UI 요소와 함께 배치하거나, 스크립트를 작성하여 동적으로 조작 제어 신호를 입력받는, 공장 자동화 설비 및 공정의 시뮬레이션 방법.one processor, and
A method performed on a computing device having a memory storing one or more programs executed by one or more processors,
Data collection step for collecting workspace data and sensor data for building a smart factory;
A rendering step that performs rendering in Unity based on the workspace data collected in the above data collection step;
A construction step of building a virtual smart factory by applying a physics engine to the data rendered in the above rendering step;
A control signal input step for receiving a control signal for operating equipment required for operating a virtual smart factory constructed in the above construction step; and
It includes a simulation step for simulating a virtual operation process based on an equipment operation control signal input in the control signal input step within a virtual smart factory constructed in the above construction step;
The above rendering step is,
A method for simulating factory automation equipment and processes, wherein rendering is performed in Unity based on workspace information in the form of a 2D CAD drawing inputted into the above data collection unit, the 2D CAD file is output as an image on a canvas using Unity's Image component, and is arranged together with other UI elements within the canvas, or a script is written to dynamically input an operation control signal.
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|---|---|---|---|
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| KR100291815B1 (en) | 1997-02-27 | 2001-06-01 | 가네꼬 히사시 | Ion implantation process simulation device and its simulation method realizing accurate interpolation of ion implant profile |
| KR102441522B1 (en) | 2020-02-18 | 2022-09-06 | 한국공학대학교산학협력단 | Factory safety control method and system using autonomous control of factory facilities and work process simulation |
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