KR101596121B1

KR101596121B1 - 가상설비 시뮬레이션 시스템 및 그 이용 방법

Info

Publication number: KR101596121B1
Application number: KR1020140036222A
Authority: KR
Inventors: 송호섭
Original assignee: 주식회사 포스코아이씨티
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2016-02-22
Also published as: KR20150113306A

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 가상설비 시뮬레이션 시스템은, 복수의 설비들을 가상공간에 나타내는 가상설비들 각각에 대한 상태를 정의한 단위 모델들을 포함하는 가상설비 정의부; 및 상기 가상설비의 제어 정보인 제1 이벤트에 응답하여 상기 가상설비의 단위 모델의 상태를 제1 상태로 변경하고, 상기 변경된 제1 상태를 시뮬레이션하는 가상설비 시뮬레이션부를 포함한다.

Description

가상설비 시뮬레이션 시스템 및 그 이용 방법{VIRTUAL FACILITY SIMULATION SYSTEM AND USING METHOD THEREOF}

본 발명은 가상설비 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 가상공간에서 시뮬레이션을 수행하는 최소의 객체인 가상설비를 모델링하는 가상설비 시뮬레이션 시스템 및 그 이용 방법에 관한 것이다.

시뮬레이션 시스템은 물리적 시스템과 현상을 컴퓨터나 모델 또는 다른 장비에 의해서 표현하는 것으로 현실의 상태나 상황을 실험하는 것이 곤란하거나 불가능한 경우 그에 해당하는 모델을 작성하여 실험하는 시스템을 말한다.

제철소, 발전소 등에서는 시뮬레이션 시스템을 수행함으로써 현장에서 직접 조작하지 않고도 안전하고 빠른 시간 내에 발전소를 운전 및 제어해볼 수 있다는 효과가 있다. 또한, 시뮬레이션 시스템은 설계 제품 또는 공정에 대한 검증을 통해 개발 초기에 발생되는 잦은 설계 변경을 최소화할 수 있고, 개발 기간 단축 및 비용 절감이라는 장점이 있다.

이러한 시뮬레이션 시스템은 CAD(Computer Aided Design)를 이용하여 3차원으로 구현된다. 3D CAD 데이터는 상용 밴더 제품마다 그 정의가 다르기 때문에 각 밴더사의 전문가가 아니면 시스템 구축이 용이하지 않고 구축이 되더라도 상용 밴더 제품의 시스템 의존도가 상당히 크다는 문제가 있다. 또한, 시스템 간 정보의 호환을 할 수 없어 정보의 재사용이 불가능하다는 다른 문제가 있다.

또한 철강공정과 같은 연속공정을 시뮬레이션 하기 위해서는 가상공장을 구성하는 모든 데이터가 공장 단위로 모델링된다. 가상공장의 하나의 설비를 교체하여 다른 시뮬레이션을 수행하고자 할 때, 해당 설비만 수정되는 것이 아니라 공장 전체를 다시 구성해야 하며, 시스템 전문가가 아니면 수정 작업이 불가능하며, 비용과 시간의 낭비를 발생시킨다는 또 다른 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시뮬레이션 객체, 즉, 가상설비를 효율적으로 모델링할 수 있는 가상설비 모델링 시스템 및 그 이용 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 가상설비 시뮬레이션 시스템은, 계층적 복수의 설비들을 가상공간에 나타내는 가상설비들 각각에 대한 상태를 정의한 단위 모델들을 포함하는 가상설비 정의부; 및 상기 가상설비의 제어 정보인 제1 이벤트에 응답하여 상기 가상설비의 단위 모델의 상태를 제1 상태로 변경하고, 상기 변경된 제1 상태를 시뮬레이션 하는 가상설비 시뮬레이션부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 계청적 구조를 가지는 복수의 가상설비들을 효율적이고 쉽게 모델링할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 가상설비들 각각을 단위 모델로 모델링하여설비가 변경 및 추가 되더라도 프로그램 수정이 용이하고 다른 모델에 영향을 미치지 않기 때문에 빠르게 시스템을 재구성할 수 있다는 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 가상설비들에 대한 연결 관계를 결합 모델로 정의함으로써, 연속적 흐름을 가지는 공정의 가상설비들을 효과적으로 모델링할 수 있다는 또 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 3D 가상공간에서 가상 설비들을 이용하여 다양한 테스트를 수행할 수 있어 개발 초기에 발생되는 잦은 설계 변경을 최소화할 수 있고, 개발 기간 단축은 물론, 개발 비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조설비 시뮬레이션 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조설비 시뮬레이션 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2의 가상설비 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 계층적 구조를 가지는 복수의 가상설비들의 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가상설비를 시뮬레이션 하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 가상설비를 시뮬레이션 하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조설비 시뮬레이션 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조설비 시뮬레이션 시스템(100)은 3D 가상공간이라는 시스템 환경에서 실제 설비와 동일한 움직임을 구현하는 가상 설비를 모델링함으로써, 3D 가상공간에서 다양한 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 하는 시스템이다.

이와 같은 제조설비 시뮬레이션 시스템(100)은, 도 1a에 도시된 바와 같은 실제 설비를 도 1b에 도시된 바와 같은 가상 설비로 모델링함으로써 각 실제 설비 별로 가상 설비를 시뮬레이션 할 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 실제 설비들은 실제 설비에 부착되어 있는 센서에 의해 획득된 센서 정보를 PLC로 제공하고, PLC는 센서 정보에 기초하여 설비를 구동하기 위한 구동기(예컨대, 모터)의 제어 정보를 생성하여 실제 설비로 전달하게 된다.

따라서, 가상 설비 또한 도 1b에 도시된 바와 같이, 가상 설비에 부착되어 있는 가상 센서에 의해 획득되는 센서 정보를 가상의 PLC로 제공하고, 가상의 PLC는 센서 정보에 기초하여 가상 설비를 구동하기 위한 가상 구동기(예컨대, 가상 모터)의 제어 정보를 생성하여 가상 설비로 전달하게 된다.

그리고, 제조설비 시뮬레이션 시스템(100)은 가상의 PLC 제어에 의한 가상 구동기의 움직임에 따른 유체의 유량, 유속 등을 해석하고, 그 해석 결과를 가상설비의 3차원 형상과 함께 하나의 영상으로 표현한다.

한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명이 철강산업에 적용되는 것으로 가정하며, 본 발명에서 사용되는 제조설비란 용어는 철강을 생성하는 철강제조 설비를 의미하고, 유체는 철강의 제조에 이용되는 용강을 의미하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 철강산업에만 적용되는 것은 아니며, 원료(예컨대, 석유)나 화학 등과 같은 연속 흐름 공정이 주를 이루는 산업분야의 시뮬레이션 시스템으로도 이용할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조설비 시뮬레이션 시스템을 나타내는 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조설비 시뮬레이션 시스템(200)은 가상설비 뷰어(210) 및 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)을 포함한다.

먼저, 가상설비 뷰어(210)는 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)과 연동하여 가상설비의 3차원 형상 및 움직임을 표현한다. 가상설비 뷰어(210)는 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)으로부터 특정 가상설비의 움직임 정보가 수신되면, 상기 특정 가상설비의 3차원 형상을 표현하고, 움직임 정보에 따라 특정 가상설비의 움직임을 표현한다.

또한, 가상설비 뷰어(210)는 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)으로부터 공정을 따라 이동하는 물체에 대한 해석 정보를 더 수신할 수 있다. 가상설비 뷰어(210)는 특정 가상설비의 움직임 정보와 함께 물체 해석 정보가 수신되면, 가상설비의 3차원 형상 및 움직임에 물체 해석 결과를 반영하여 사용자에게 디스플레이할 수 있다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 복수의 가상설비들을 모델링하고, 가상설비에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 이하에서는 도 3을 참조하여 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 3은 도 2의 가상설비 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 가상설비 시스템(220)은 가상설비 모델링부(310), 가상설비 제어부(320), 가상설비 시뮬레이션부(330) 및 데이터베이스(330)를 포함한다.

가상설비 모델링부(310)는 복수의 가상설비들의 상태 및 동작을 모델링한다. 이러한 가상설비 모델링부(310)는 가상설비 정의부(312), 및 움직임 정의부(314)를 포함하고, 일 실시예에 있어서, 해석함수 정의부(316)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 가상설비 정의부(312)는 복수의 가상설비들 간의 관계를 포함하는 결합 모델 및 상기 복수의 가상설비들 각각에 대한 단위 모델을 정의한다.

복수의 가상설비들은 계층적 구조를 가진다. 복수의 가상설비들은 상위 가상설비, 상기 상위 가상설비를 구성하는 적어도 하나의 하위 가상설비를 포함할 수 있다.

예를 들어 설명하면, 상위 가상설비는, 도 4에 도시된 바와 같이, 철강공정의 제조설비 중 하나인 래들(ladle)을 포함할 수 있다. 래들은 하위 가상설비로서, 버켓(bucket) 및 슬라이드 게이트(slide gate)을 포함할 수 있다. 더 나아가, 버켓에 대응되는 가상설비는 하위 가상설비로서, 밴드(band) 및 컨테이너(container)를 포함할 수 있고, 슬라이드 게이트에 대응되는 가상설비는 하위 가상설비로서, 볼트(bolt), 너트(nut) 및 샤프트(shaft)를 포함할 수 있다.

즉, 래들은 버켓 및 슬라이드 게이트와 같은 하위 가상설비를 포함하는 동시에 버켓 및 슬라이드 게이트의 상위 가상설비가 될 수 있다. 또한, 버켓은 밴드 및 컨테이너와 같은 하위 가상설비를 포함하는 동시에 밴드 및 슬라이드 게이트의 상위 가상설비가 될 수 있다.

가상설비 정의부(312)는, 상술한 바와 같이, 계층적 구조를 가지는 복수의 가상설비들을 결합 모델 및 단위 모델로 정의한다.

보다 구체적으로, 가상설비 정의부(312)는 복수의 가상설비들 중 최소 객체들, 즉, 최하위 가상설비들에 대하여 단위 모델을 정의한다. 예컨대, 버켓을 구성하는 밴드 및 컨테이너와, 슬라이드 게이트를 구성하는 볼트, 너트, 샤프트를 단위 모델로 정의할 수 있다.

단위 모델은 이벤트에 따른 상태를 모델링한 것으로서, 아래와 같이 정의될 수 있다.

AM=<X, Y, S, ext, int, out, ta>

단위 모델(AM)은 3개의 집합(X, Y, S)과 4개의 함수(ext, int, out, ta)로 구성된다. 상기 X는 입력 이벤트 집합으로서, 외부로부터 입력되는 이벤트들의 집합을 나타내고, 상기 Y는 출력 이벤트 집합으로서, 모델에서 외부로 출력되는 이벤트들의 집합을 나타내고, 상기 S는 모델이 가질 수 있는 상태들의 집합을 나타낸다.

이전 상태에서 현재 상태(s)로 변화된 시점을 기준으로 현재 상태에 머물고 있는 시간을 e라고 한다. 하나의 상태에는 그 상태에서 머물 수 있는 최대 시간이 정해져 있는데, 이 값은 시간진행함수(ta)에 의하여 구해진다. 따라서, 0≤e≤ta가 된다. 현재 상태(s)와 현재 상태에 머문 시간(e)을 합쳐서 모델의 전체 상태(Q)라고 한다.

상기 ext는 외부 상태변화 함수로서, 외부에서 입력 이벤트가 발생했을 때, 내부 상태를 변화시키기 위한 함수이다. 외부 상태변화 함수는 입력 이벤트가 발생했을 때, 모델은 하나의 전체 상태(Q)에 있게 되고, 각 경우에 대해서 어떤 상태로 이동할 것인지를 정의한 함수이다.

상기 int는 내부 상태변화 함수로서, 외부 이벤트가 없는 경우, 현 상태에 머물 수 있는 시간이 다 지나면(e=ta), 내부 상태를 변화시키기 위한 함수이다. 내부 상태변화 함수는 내부 상태변화가 발생했을 경우, 어떤 상태에서 어느 상태로 이동할 것인지를 정의한 함수이다.

한편, 내부 상태변화가 발생하기 바로 직전에 현 상태에서의 출력이 먼저 발생하게 된다. 상기 out은 출력함수를 나타내는 것으로서, 현 상태에서 어떠한 출력을 발생할 것인지를 정의한 함수이다.

한편, 가상설비 정의부(312)는 복수의 가상설비들 간의 결합 관계를 모델링한 결합 모델을 정의한다. 결합 모델은 복수의 하위 모델들 및 결합 모델 간의 관계를 정의한 것으로서, 복수의 하위 모델들과 연결된다. 이때, 하위 모델은 단위 모델뿐만 아니라 결합 모델을 포함할 수도 있다.

한편, 결합 모델은 단위 모델과 달리 상태, 상태변화 함수 및 출력함수가 정의되지 않는다. 결합 모델은 아래와 같이 정의될 수 있다.

CM=<X, Y, {Mi}, EIC, EOC, IC>

결합 모델(CM)은 3개의 집합(X, Y, M)과 3개의 관계(EIC, EOC, IC), 하나의상함수(SELECT)로 구성된다. 상기 X는 입력 이벤트 집합으로서, 외부로부터 입력되는 이벤트들의 집합을 나타내고, 상기 Y는 출력 이벤트 집합으로서, 모델에서 외부로 출력되는 이벤트들의 집합을 나타내며, 상기 {Mi}은 결합 모델에 포함된 하위 모델들의 집합을 나타낸다.

상기 EIC는 외부 입력 연결 관계로서, 결합 모델의 입력 이벤트와 하위 모델들의 입력 이벤트 간의 연결 관계를 나타낸다. 만약 서로 연결되어 있다면, 결합 모델로 입력 이벤트가 발생하는 경우, 연결된 하위 모델의 입력 이벤트가 발생하는 것으로 판단한다.

상기 EOC는 외부 출력 연결 관계로서, 결합 모델의 출력 이벤트와 하위 모델들의 출력 이벤트 간의 연결 관계를 나타낸다. 하위 모델에서 발생한 출력 이벤트가 결합 모델의 출력 이벤트로 변환되어 외부로 전달된다.

상기 IC는 내부 연결 관계로서, 하위 모델들의 입력 이벤트 간의 연결 관계를 나타낸다. 하나의 하위 모델의 출력 이벤트가 다른 하나의 하위 모델의 입력으로 전달된다.

가상설비 정의부(312)는 도 4에 도시된 가상설비들에 대하여 아래와 같이 결합 모델을 정의할 수 있다.

CM#1: Ladle

{Mi}: Bucket, Slide Gate

X: Ladle Input Event

Y: Ladle Output Event

EIC: Ladle Input Event -> Bucket Input Event

Ladle Input Event -> Slide Input Event

EOC: Bucket Output Event -> Ladle Output Event

Slide Gate Output Event -> Ladle Output Event

IC: Bucket Output Event -> Slide Gate Input Event

Slide Gate Output Event -> Bucket Input Event

CM#2: Bucket

{Mi}: Band, Container

X: Bucket Input Event

Y: Bucket Output Event

EIC: Bucket Input Event -> Band Input Event

Bucket Input Event -> Container Input Event

EOC: Band Output Event -> Bucket Output Event

Container Output Event -> Bucket Output Event

IC: Band Output Event -> Container Input Event

Container Output Event -> Band Input Event

CM#3: Slide Gate

{Mi}: Bolt, Nut, Shaft

X: Slide Gate Input Event

Y: Slide Gate Output Event

EIC: Slide Gate Input Event -> Bolt Input Event

Slide Gate Input Event -> Nut Input Event

Slide Gate Input Event -> Shaft Input Event

EOC: Bolt Output Event -> Slide Gate Input Event

Nut Output Event -> Slide Gate Input Event

Shaft Output Event -> Slide Gate Input Event

IC: Bolt Output Event -> Nut Input Event

Bolt Output Event -> Shaft Input Event

Nut Output Event -> Bolt Input Event

Nut Output Event -> Shaft Input Event

Shaft Output Event -> Bolt Input Event

Shaft Output Event -> Nut Input Event

상술한 바를 살펴보면, 가상설비 정의부(312)는 버켓과 슬라이드 게이트에 대응되는 결합 모델들을 하위 모델로 해서 래들에 대하여 결합 모델을 정의하고, 상기 하위 모델들과 연결시킬 수 있다. 그리고, 가상설비 정의부(312)는 밴드와 컨테이너에 대응되는 단위 모델들을 하위 모델로 해서 버켓에 대하여 결합 모델을 정의하고, 상기 하위 모델들과 연결시킬 수 있다.

다음, 움직임 정의부(314)는 복수의 가상설비들 각각에 대한 동작 알고리즘을 정의한다. 보다 구체적으로, 움직임 정의부(314)는 특정 이벤트에 대한 특정 동작을 정의한다. 이때, 상기 특정 이벤트는 가상설비 제어부(320)에 의하여 생성된 제어 정보 또는 시뮬레이션 결과를 기초로 발생한다.

한편, 움직임 정의부(314)는 시뮬레이션 결과에 따른 이벤트 발생을 더 정의할 수 있다. 움직임 정의부(314)는 시뮬레이션 결과가 일정 조건을 만족할 때 특정 이벤트 발생을 정의할 수 있다.

이러한 움직임 정의부(314)는 가상설비의 움직임을 상태도(State Chart) 등을 이용하여 정의할 수 있다.

다음, 해석알고리즘 정의부(316)는 공정을 따라 이동하는 물체에 대한 해석알고리즘을 정의한다. 상기 해석알고리즘은 물체에 대한 역학적 정보 및 가상설비에 대한 역학적 정보를 기초로 물체 해석 정보를 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 해석알고리즘은 CAE(Computer Aided Engineering) 해석 프로그램으로서, ANSYS, ABAQUS, FLUENT, I-DEAS, LS-DYNA, FEMAP, 및 FADIOSS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

특히, 본 발명이 철강공정에 적용되는 경우, 해석알고리즘 정의부(316)는 철강공정을 따라 흐르는 유체에 대한 해석알고리즘을 정의할 수 있다. 이러한 경우, 유체 해석알고리즘은 유체의 형상 및 속성을 기초로 유체 해석 정보를 생성할 수 있다. 이때, 유체의 형상은 유체의 온도분포 및 유동 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 유체의 속성은 유체의 강도, 유동속도 및 점성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)이 래들 설비를 시뮬레이션한다고 가정하면, 유체 해석알고리즘은 래들의 부피, 용강의 온도, 용강의 현재 높이를 기초로 용강의 탕면의 유동을 분석하여 유체 해석 정보를 생성할 수 있다.

다음, 가상설비 제어부(320)는 가상의 PLC를 모사하는 기능을 수행하는 것으로서, 공정 내에 포함된 가상설비에 대한 제어 정보를 생성하고, 생성된 제어 정보를 가상설비 시뮬레이션부(330)에 송신한다.

이러한 가상설비 제어부(320)는 관리자에 의하여 미리 정의된 제어흐름 정보를 이용하여 제어 정보를 생성할 수 있다. 제어흐름 정보는 가상설비 제어와 관련된 순차적 행위를 모델링하기 위한 것으로서, 상태 다이어그램이나 액티비티 다이어그램으로 정의될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 가상설비 제어부(320)는 실제 공정의 설비에 적용된 PLC와 연동될 수도 있다.

다음, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 이벤트에 따라 가상설비에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 보다 구체적으로, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 가상설비 제어부(320)로부터 특정 가상설비에 대한 제어 정보가 수신되면, 수신된 제어 정보를 기초로 가상설비에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

가상설비 시뮬레이션부(330)는 가상설비 제어부(320)로부터 가상설비에 대한 제어 정보가 수신되면, 수신된 제어 정보에 대응하는 제1 이벤트를 발생할 수 있다. 그리고, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 발생한 제1 이벤트를 가상설비 정의부(312)에 의해 정의된 단위 모델에 입력하여 가상설비의 상태를 변경할 수 있다.

그리고, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 가상설비 제어부(320)로부터 상위 가상설비에 대한 제어 정보가 수신되면, 수신된 제어 정보에 대응하는 제2 이벤트를 발생할 수 있다. 그리고, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 제2 이벤트를 상위 가상설비에 대한 결합 모델에 정의된 외부 입력 연결 관계에 따라 하위 가상설비에 대한 입력 이벤트로 변경할 수 있다. 그리고, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 변경된 입력 이벤트를 하위 가상설비의 단위 모델에 입력하여 상태를 변경할 수 있다.

한편, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 단위 모델에 정의된 시간함수에 의하여 제3 이벤트가 생성되면, 해당 단위 모델의 내부 상태변화 함수에 상기 제3 이벤트를 입력하여 가상설비의 상태를 변경할 수 있다.

또한, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 이벤트를 움직임 정의부(314)에 정의된 동작 알고리즘에 입력하여 움직임 정보를 생성한다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 생성된 움직임 정보를 가상설비 뷰어(210)에 송신하고, 가상설비 뷰어(210)를 통해 제어 정보에 따른 움직임을 시뮬레이션한다.

한편, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 가상설비 뷰어(210)로부터 시뮬레이션 결과를 수신할 수 있고, 수신된 시뮬레이션 결과가 동작 알고리즘에 정의된 조건을 만족하면 새로운 이벤트를 발생할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 새로 발생한 이벤트에 따라 가상설비의 상태를 변경하고, 이벤트에 따른 움직임 정보를 새로 생성하여 가상설비 뷰어(210)에 다시 송신할 수 있다.

예를 들어 설명하면, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 가상설비 제어부(320)로부터 제어 정보로서, 버켓을 구동하는 모터에 대한 동작 명령을 수신할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 제어 정보에 따라 동작 이벤트를 생성하고, 가상설비 정의부(312)에서 버켓을 구성하는 모터에 대한 단위 모델(이하, '모터 모델'이라 함)을 호출할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 동작 이벤트를 모터 모델에 입력하여 모터의 상태를 정지에서 동작으로 변경할 수 있다.

그리고, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 움직임 정의부(314)에서 모터 모델에 대한 동작 알고리즘을 호출하고, 동작 이벤트를 호출된 동작 알고리즘에 입력하여 움직임 정보를 생성할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 생성된 움직임 정보를 가상설비 뷰어(210)에 송신하고, 가상설비 뷰어(210)로부터 시뮬레이션 결과를 수신할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 시뮬레이션 결과가 일정 조건을 만족하면 새로운 이벤트를 발생할 수 있다.

예컨대, 시뮬레이션 결과로 모터의 RPM을 수신하는 경우, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 수신된 시뮬레이션 결과 모터의 RPM이 소정의 값을 초과하면, 모터 모델의 출력함수를 통해 모터 모델과 연관된 컨테이너 모델에 대한 동작 이벤트를 생성할 수 있다.

한편, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 하나의 하위 가상설비에 대한 시뮬레이션 결과에 따라 다른 하나의 하위 가상설비에 대한 이벤트를 발생할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 하나의 하위 가상설비에 대한 시뮬레이션 결과 또는 상기 하나의 하위 가상설비의 단위 모델의 출력 함수에 의하여 이벤트를 출력할 수 있다.

가상설비 시뮬레이션부(330)는 상기 하나의 하위 가상설비의 상위 가상설비에 대한 결합 모델을 탐색하고, 상위 가상설비에 포함된 하위 가상설비들 간의 연결관계를 확인할 수 있다. 가상설비 시뮬레이션부(330)는 상기 출력한 이벤트를 탐색된 결합 모델에 정의된 내부 연결관계에 따라 다른 하위 가상설비에 대한 이벤트로 변경하고, 변경한 이벤트를 상기 다른 하위 가상설비의 단위 모델에 입력하여 상기 다른 하위 가상설비에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이때, 상기 다른 하위 가상설비는 입력된 이벤트에 의해 상태가 변경될 수 있다.

한편, 가상설비 시뮬레이션부(330)는 움직임 정보와 함께 공정을 따라 이동하는 물체에 대한 해석 정보를 가상설비 뷰어(210)에 더 송신할 수 있다.

가상설비 시뮬레이션부(330)는 해석알고리즘 정의부(316)에 정의된 해석알고리즘에 물체의 형상, 속성, 및 가상설비의 역학적 정보 중 적어도 하나를 입력하여 물체에 대한 해석 정보를 생성할 수 있다. 이때, 물체의 형상, 속성, 및 가상설비의 역학적 정보는 관리자에 의하여 미리 설정될 수 있다.

다음, 데이터베이스(340)는 복수의 가상설비들 각각에 대한 모델들, 동작 알고리즘과, 해석알고리즘 정의부(316)에 정의된 다양한 해석알고리즘을 저장한다.

또한, 데이터베이스(340)는 복수의 가상설비들에 대한 시뮬레이션 정보를 저장한다. 시뮬레이션 정보는 제어 정보에 따라 특정 가상설비에 대하여 수행한 시뮬레이션에 관한 정보로서, 이벤트 정보, 상태 정보, 움직임 정보, 물체 해석 정보를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가상설비를 시뮬레이션 하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 살펴보면, 먼저, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 특정 가상설비에 대한 제어 정보를 생성한다(S501). 제어 정보는 가상설비 제어와 관련된 순차적 행위를 모델링하기 위한 것으로서, 관리자에 의하여 미리 정의될 수 있다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 제어 정보에 대응하는 제1 이벤트를 생성하고(S502), 생성된 제1 이벤트에 따라 특정 가상설비에 대한 상태를 변경한다(S503).

가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 복수의 단위 모델들 및 복수의 결합 모델들 중에서 특정 가상설비에 대한 모델을 검색하고, 검색된 모델에 생성된 제1 이벤트를 입력한다. 특정 가상설비에 대한 상태는 입력된 제1 이벤트에 의하여 변경된다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 생성된 제1 이벤트에 따른 움직임 정보를 생성하여 가상설비 뷰어(210)에 송신한다(S504 및 S505). 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 특정 가상설비에 대한 동작 알고리즘을 검색하고, 동작 알고리즘을 통해 제1 이벤트에 대한 움직임 정보를 생성한다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 가상설비 뷰어(210)로부터 시뮬레이션 결과를 수신한다(S506). 시뮬레이션 결과는 가상설비 뷰어(210)에 의하여 움직임을 수행한 결과로서, 가상설비에 대한 역학적 정보를 포함할 수 있다.

예컨대, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)이 가상설비 뷰어(210)에 모터에 대한 움직임 정보를 송신하면, 가상설비 뷰어(210)는 움직임 정보에 따라 모터를 시뮬레이션할 수 있다. 그리고, 가상설비 뷰어(210)는 시뮬레이션 결과로서 모터의 속도 또는 RPM을 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)에 송신할 수 있다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 시뮬레이션 결과가 일정 조건을 만족하면 미리 정의된 새로운 제2 이벤트를 발생한다(S507). 이때, 제2 이벤트는 제1 이벤트에 의하여 상태가 변경된 가상설비에 대한 이벤트일 수 있고, 제1 이벤트에 의하여 상태가 변경된 가상설비와 연관된 다른 가상설비에 대한 이벤트일 수도 있다.

한편, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 새로 발생한 제2 이벤트에 따라 복수의 가상설비들 중 적어도 하나의 상태를 변경하고, 이벤트에 따른 움직임 정보를 새로 생성하여 가상설비 뷰어(210)에 다시 송신한다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 가상설비를 시뮬레이션 하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 특정 가상설비에 대한 제어 정보를 생성한다(S601). 제어 정보는 가상설비 제어와 관련된 순차적 행위를 모델링하기 위한 것으로서, 관리자에 의하여 미리 정의될 수 있다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 제어 정보에 대응하는 제1 이벤트를 생성하고(S602), 생성된 제1 이벤트에 따라 특정 가상설비에 대한 상태를 변경한다(S603).

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 생성된 제1 이벤트에 따른 움직임 정보를 생성하고, 공정을 따라 이동하는 물체에 대한 해석 정보를 생성한다(S604 및 S605).

가상설비 시뮬레이션 시스템(220) 해석알고리즘을 통해 물체의 형상, 속성, 및 가상설비의 역학적 정보 중 적어도 하나를 기초로 한 물체에 대한 해석 정보를 생성할 수 있다. 이때, 물체의 형상, 속성, 및 가상설비의 역학적 정보는 관리자에 의하여 미리 설정될 수 있다.

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 움직임 정보 및 유체 해석 정보를 가상설비 뷰어(210)에 송신한다(S606). 다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 가상설비 뷰어(210)로부터 시뮬레이션 결과를 수신한다(S607).

다음, 가상설비 시뮬레이션 시스템(220)은 시뮬레이션 결과가 일정 조건을 만족하면 미리 정의된 새로운 제2 이벤트를 발생한다(S608). 이때, 제2 이벤트는 제1 이벤트에 의하여 상태가 변경된 가상설비에 대한 이벤트일 수 있고, 제1 이벤트에 의하여 상태가 변경된 가상설비와 연관된 다른 가상설비에 대한 이벤트일 수도 있다.

도 5 및 도 6에서는 이벤트 발생에 따라 특정 가상설비에 대한 상태를 변경하는 단계가 특정 가상설비에 대한 움직임 정보를 생성하는 단계보다 먼저 이루어지는 것으로 도시하고 있으나, 다른 일 실시예에 있어서는 특정 가상설비에 대한 움직임 정보를 생성하는 단계가 특정 가상설비에 대한 상태를 변경하는 단계 보다 선행할 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있다.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

복수의 설비들을 가상공간에 나타내는 가상설비들 각각에 대한 상태를 정의한 단위 모델들을 포함하는 가상설비 정의부; 및
상기 가상설비의 제어 정보인 제1 이벤트에 응답하여 상기 가상설비의 단위 모델의 상태를 제1 상태로 변경하고, 상기 변경된 제1 상태를 시뮬레이션하는 가상설비 시뮬레이션부를 포함하고,
상기 단위 모델은,
상기 제1 이벤트에 의하여 상기 가상설비의 상태를 변화시키는 외부 상태변화 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 단위 모델은, 현재 상태에서 머물 수 있는 최대 시간을 정의한 시간함수, 및 현재 상태에서 머물 수 있는 최대 시간이 지나면, 상태를 변화시키는 내부 상태변화 함수를 포함하고,
상기 가상설비 시뮬레이션부는, 상기 제1 상태에 대한 시간함수에 정의된 최대 시간이 지나면, 상기 내부 상태변화 함수에 따라 상기 제1 상태를 제2 상태로 변경하고, 상기 변경된 제2 상태를 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
제3항에 있어서,
상기 단위 모델은, 상기 내부 상태변화 함수에 의하여 상태가 변경되기 전 새로운 이벤트를 출력하는 출력함수를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
복수의 설비들을 가상공간에 나타내는 가상설비들 각각에 대한 상태를 정의한 단위 모델들을 포함하는 가상설비 정의부; 및
상기 가상설비의 제어 정보인 제1 이벤트에 응답하여 상기 가상설비의 단위 모델의 상태를 제1 상태로 변경하고, 상기 변경된 제1 상태를 시뮬레이션하는 가상설비 시뮬레이션부를 포함하고,
상기 가상설비 정의부는, 상기 가상설비들 중에서 적어도 하나의 가상설비로 구성된 상위 가상설비, 및 상기 적어도 하나의 가상설비 간의 연결관계를 정의한 결합 모델을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
제5항에 있어서,
상기 결합 모델은, 상기 상위 가상설비를 구성하는 적어도 하나의 가상설비의 이벤트 간의 연결관계를 나타내는 내부 연결 관계를 포함하고,
상기 가상설비 시뮬레이션부는, 상기 상위 가상설비를 구성하는 하나의 가상설비에 대한 이벤트를 상기 내부 연결 관계에 따라 다른 하나의 가상설비에 대한 이벤트로 변경하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
제6항에 있어서, 상기 가상설비 시뮬레이션부는,
상기 하나의 가상설비에 대한 시뮬레이션 결과로 제2 이벤트가 출력되면, 상기 제2 이벤트를 상기 다른 하나의 가상설비에 대한 이벤트로 변경하고, 상기 다른 하나의 가상설비의 단위 모델을 외부 상태변화 함수에 따라 상기 변경된 이벤트에 대한 상태로 변경하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
제6항에 있어서,
상기 가상설비 시뮬레이션부는, 상기 하나의 가상설비의 단위 모델에 정의된 출력함수에 의하여 제3 이벤트가 출력되면, 상기 제3 이벤트를 상기 다른 하나의 가상설비에 대한 이벤트로 변경하고, 상기 다른 하나의 가상설비의 단위 모델을 외부 상태변화 함수에 따라 상기 변경된 이벤트에 대한 상태로 변경하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.
제5항에 있어서,
상기 결합 모델은, 상기 상위 가상설비의 이벤트와 상기 적어도 하나의 가상설비의 이벤트 간의 연결관계를 나타내는 외부 연결 관계를 포함하고,
상기 가상설비 시뮬레이션부는, 상기 상위 가상설비의 제어 정보인 제4 이벤트에 응답하여, 상기 제4 이벤트를 상기 외부 연결 관계에 따라 상기 적어도 하나의 가상설비에 대한 이벤트로 변경하고, 상기 적어도 하나의 가상설비의 단위 모델을 외부 상태변화 함수에 따라 상기 변경된 이벤트에 대한 상태로 변경하는 것을 특징으로 하는 가상설비 시뮬레이션 시스템.