KR101646444B1 - Virtual Factory Simulation System and Virtual Factory Simulation Method for Energy Management Simulation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 가상공장 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation system, and more particularly, to a virtual factory simulation system.
최근 제조 산업의 흐름은 제작 과정이나 추후 발생 가능한 손실을 최소화 하고자 기존의 2D 기반에 3D 환경을 접목하여 보다 더 실제와 같은 조건으로 여러 가지 실패 요인을 분석하고 개선해 나가고 있는 추세이다.Recently, the manufacturing industry trend is analyzing and improving various failure factors in actual condition by combining 3D environment with existing 2D base in order to minimize manufacturing process or possible future loss.
이를 위해, 모든 제조 공장 및 생산 장비를 3D로 구축하고 가상공간에서 실제 생산 환경과 동일한 조건에서의 시뮬레이션을 수행하기 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템이 제안된 바 있다. 일반적인 가상공장 시뮬레이션 시스템의 일 예가 대한민국 공개특허 제10-2012-0075270호(이하, '선행문헌'이라 함)에 제시되어 있다.To this end, a virtual factory simulation system has been proposed for constructing all manufacturing plants and production equipments in 3D and simulating them under the same conditions as actual production environment in virtual space. An example of a general virtual factory simulation system is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0075270 (hereinafter referred to as "prior art document").
선행문헌을 비롯한 일반적인 가상공장 시뮬레이션 시스템의 경우, 제조 공장이나 생산 장비의 움직임을 3차원적으로 시뮬레이션할 수 있었을 뿐, 시뮬레이션 대상이 되는 제조 공장이나 제조 공정에 대한 에너지 흐름 등을 시뮬레이션할 수는 없었기 때문에, 해당 공장이나 공정에 대해 에너지 관리 시스템을 도입을 원하더라도 에너지 관리 시스템의 도입으로 인한 개선효과를 알 수 없어 에너지 관리 시스템의 도입 여부를 가이드할 수 없다는 단점이 있다.In the case of a general virtual plant simulation system including the prior literature, it was not possible to simulate the movement of the manufacturing plant or the production equipment in three dimensions, and the energy flow to the manufacturing plant or the manufacturing process to be simulated Therefore, even if the company intends to introduce the energy management system to the factory or the process, the improvement effect due to the introduction of the energy management system can not be known and it is not possible to guide the introduction of the energy management system.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가상공장의 개념을 확대하여 가상공장을 대상으로 에너지 관리 시뮬레이션을 수행할 수 있는 환경을 구축하고, 구축된 환경을 이용하여 다양한 형태의 공장 및 공정을 대상으로 에너지 진단 및 분석과 같은 에너지 관리 시뮬레이션을 수행할 수 있는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to enlarge the concept of a virtual factory to construct an environment capable of performing energy management simulation for a virtual factory, The present invention also provides a virtual plant simulation system and method for energy management simulation that can perform energy management simulation such as energy diagnosis and analysis.
또한, 본 발명은 실제 공장의 제품 생산 프로세스/스케쥴/설비의 변경에 따른 에너지 효율 개선 효과를 시뮬레이션할 수 있는 가상공장 시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a virtual plant simulation system and method that can simulate energy efficiency improvement effects due to changes in product production processes, schedules, and facilities of actual factories.
또한, 본 발명은 시뮬레이션 환경 구축을 위해 요구되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다는 가상공장 시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a virtual plant simulation system and method that can reduce the time and cost required for constructing a simulation environment.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템은, 시뮬레이션 대상이 되는 설비 및 상기 설비에 적용되는 제품을 3차원 형상으로 표시하기 위한 3D 모델링 데이터, 상기 설비 및 제품의 동적특성을 표시하기 위한 동적특성 모델링 데이터, 및 상기 설비의 에너지 특성을 표시하기 위한 에너지 모델링 데이터를 생성하는 모델링 장치; 상기 설비 및 제품의 물리적 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 동적특성 모델링 데이터를 연산하여 생성된 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터와 상기 설비의 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 에너지 모델링 데이터를 연산하여 생성한 상기 설비의 에너지 특성 변화 데이터를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성하는 관제장치; 및 상기 관제장치에 의해 생성된 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터를 이용하여 상기 설비 및 상기 제품의 움직임을 3차원 형상의 그래픽으로 출력하고, 상기 3차원 형상으로 표시되는 설비를 통해 상기 설비의 에너지 특성 변화를 출력하는 그래픽 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a virtual factory simulation system for energy management simulation, including 3D modeling data for displaying a facility to be simulated and a product to be applied to the facility in a three- A modeling device for generating dynamic modeling data for displaying dynamic characteristics of equipment and products, and energy modeling data for displaying energy characteristics of the equipment; Based on input data on the physical characteristics of the facility and the product, calculating the dynamic modeling data based on the dynamic modeling data and the input data on the energy characteristics of the facility, And generating a simulation result value including energy characteristic change data of the facility generated by calculating the energy characteristic change data; And outputting the three-dimensional graphic representation of the movement of the facility and the product using the dynamic property change data of the facility and the product generated by the control apparatus, And a graphical control device for outputting a change in energy characteristic.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법은, 시뮬레이션 대상이 되는 설비 및 상기 설비에 적용되는 제품을 3차원 형상으로 표시하기 위한 3D 모델링 데이터, 상기 설비 및 제품의 동적특성을 표시하기 위한 동적특성 모델링 데이터, 및 상기 설비의 에너지 특성을 표시하기 위한 에너지 모델링 데이터를 생성하는 단계; 상기 설비의 3D 모델링 데이터, 설비의 동적특성 모델링 데이터, 및 상기 설비의 에너지 모델링 데이터를 통합함으로써 상기 설비를 가상으로 구축하여 각 설비의 구축 데이터를 생성하고, 상기 제품의 3D 모델링 데이터 및 상기 제품의 동적특성 모델링 데이터를 통합함으로써 상기 제품을 가상으로 구축하여 상기 제품의 구축 데이터를 생성하는 단계; 상기 설비 및 제품의 물리적 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 동적특성 모델링 데이터를 연산하여 생성된 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터와 상기 설비의 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 에너지 모델링 데이터를 연산하여 생성한 상기 설비의 에너지 특성 변화 데이터를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성하는 단계; 및 상기 설비 및 제품의 구축 데이터 및 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터를 이용하여 상기 설비 및 제품의 움직임을 3차원 형상으로 표시하고, 상기 3차원 형상으로 표시되는 설비를 통해 상기 설비의 에너지 특성 변화를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a virtual factory simulation method for an energy management simulation, the method including: 3D modeling data for displaying a facility to be simulated and a product to be applied to the facility in a three- Generating dynamic modeling data for displaying dynamic characteristics of equipment and products, and energy modeling data for indicating energy characteristics of the equipment; The facility is virtualized by integrating the 3D modeling data of the facility, the dynamic property modeling data of the facility, and the energy modeling data of the facility to generate construction data of each facility, and the 3D modeling data of the product, Constructing the product virtually by integrating dynamic property modeling data to generate construction data of the product; Based on input data on the physical characteristics of the facility and the product, calculating the dynamic modeling data based on the dynamic modeling data and the input data on the energy characteristics of the facility, Generating a simulation result value including energy characteristic change data of the facility generated by calculating the energy characteristic change data; And displaying the movement of the facility and the product in a three-dimensional shape using the construction data of the facility and the product and the dynamic property change data of the facility and the product, And outputting the change.
본 발명에 따르면, 기존의 정형화된 사용 에너지 관리 시스템의 형태에서 탈피하여 에너지 관리 시스템을 적용하려는 실제 공장을 가상화하여 구축한 가상공장을 대상으로 에너지 관리 시뮬레이션을 수행할 수 있어, 해당 공장에 대한 에너지 현황 진단은 물론 에너지 절감 효과를 사전에 분석할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to perform energy management simulation for a virtual factory constructed by virtualizing an actual factory to which an energy management system is applied by moving away from the conventional form of the used energy management system, It has the effect of being able to analyze the current status as well as the energy saving effect in advance.
또한, 본 발명에 따르면 에너지 관리 시스템을 적용하려는 실제 공장의 제품 생산 프로세스/스케쥴/설비를 가상 공장을 대상으로 가상으로 손쉽게 변경할 수 있고, 변경된 제품 생산 프로세스/스케쥴/설비에 따른 개선 효과를 시뮬레이션 및 분석할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to easily change virtually the product production process / schedule / facility of the actual factory to which the energy management system is to be applied to the virtual factory, simulate the improvement effect according to the changed product production process / There is an effect that can be analyzed.
또한, 본 발명에 따르면 가상공장을 부품/머신/프로세스/공장과 같이 제품 생산 단위 별로 구축 및 관리함으로써 타 산업분야나 유사한 제조공정에 손쉽게 활용할 수 있으므로, 신규공정 시뮬레이션 시 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since a virtual factory can be constructed and managed for each product production unit such as parts / machines / processes / factories, it can be easily utilized in other industrial fields or similar manufacturing processes, Can be effective.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 특정 머신을 구성하는 부품들간의 작업 흐름을 보여주는 도면이다.
도 3은 구축된 가상 설비의 관리 방법을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법을 보여주는 플로우차트이다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a virtual factory simulation system for energy management simulation according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view showing a work flow between parts constituting a specific machine. Fig.
3 is a diagram showing a management method of a virtual facility constructed;
FIG. 4 is a flowchart illustrating a virtual factory simulation method for energy management simulation according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described herein should be understood as follows.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템(이하, '가상공장 시뮬레이션 시스템'이라 함)의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a virtual factory simulation system (hereinafter referred to as a 'virtual factory simulation system') for energy management simulation according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상공장 시뮬레이션 시스템(100)은 데이터 입력장치(110)와 연동되어, 데이터 입력장치(110)로부터 제공되는 입력 데이터를 이용하여 시뮬레이션 대상이 되는 설비 및 제품에 대한 시뮬레이션을 수행한다.1, a virtual
여기서, 데이터 입력장치(110)는 실제 설비의 운전 상태를 자동으로 감시 및 제어하는 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)일 수 있다. 다른 예로, 데이터 입력장치(110)는 실제 설비 또는 제품을 묘사하기 위한 외부 시뮬레이션 시스템일 수도 있다.Here, the
본 발명에 따른 가상공장 시뮬레이션 시스템(100)은 데이터 입력장치(110)로부터 실제 설비/제품의 에너지 정보(예컨대, 에너지 효율, 소비전력 등) 및 실제 설비/제품의 물리적인 동적 특성을 입력 데이터로 수신하고, 수신된 입력 데이터를 기초로 시뮬레이션을 수행함으로써 결과값을 생성하여 3차원 형태로 출력한다.The virtual
본 발명의 일 실시예에 따른 가상공장 시뮬레이션 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 모델링 장치(120), 설비구축장치(130), 관제장치(140), 그래픽 제어 장치(150), 입출력 장치(160), 로깅장치(170), 및 분석장치(180)를 포함한다.1, the virtual
모델링 장치(120)는 시뮬레이션 대상이 되는 설비 및 제품에 대한 모델링 데이터를 생성한다.The
일 실시예에 있어서, 시뮬레이션 대상이 되는 설비는 가상 공장을 구성하는 최소 단위인 부품들(Parts), 다수의 부품들로 이루어진 머신(Machine), 다수의 머신으로 이루어진 프로세스(Precess), 및 다수의 프로세스로 이루어진 공장(Factory)을 포함한다. 이때, 부품이란 단독으로 구동이 가능할 뿐만 아니라 다른 부품들과 결합하여 구동이 가능한 설비를 의미한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 부품, 머신, 프로세스, 및 공장을 모두 포함하는 개념으로 설비라는 용어를 사용하기로 한다.In one embodiment, the facility to be simulated is a part that is a minimum unit of a virtual factory, a machine of a plurality of parts, a process of a plurality of machines, And a factory made up of processes. In this case, the term " component " means a facility that can be driven independently, and can be driven in combination with other components. Hereinafter, for convenience of description, the term " facility " is used as a concept including both parts, machines, processes, and factories.
모델링 장치(120)는 설비에 대한 모델링 데이터로, 부품의 모델링 데이터, 머신의 모델링 데이터, 프로세스의 모델링 데이터, 및 공장의 모델링 데이터를 생성하게 된다.The
일 실시예에 있어서, 모델링 장치(120)에 의해 생성되는 설비에 대한 모델링 데이터 및 제품에 대한 모델링 데이터는 3D 모델링 데이터, 동적특성 모델링 데이터, 및 에너지 모델링 데이터를 포함한다.In one embodiment, modeling data for the plant and modeling data for the product generated by the
이를 위해, 모델링장치(120)는 3D 모델링 데이터 생성부(122), 동적특성 모델링 데이터 생성부(124), 및 에너지 모델링 데이터 생성부(126)를 포함한다.For this, the
먼저, 3D 모델링 데이터 생성부(122)는 각 설비 및 제품의 3D 모델링 데이터를 생성하는 것으로서, 3D 모델링 데이터 생성부(122)는 각 설비 또는 제품의 3D 캐드(CAD)정보를 기초로 각 설비 및 제품의 3D 모델링 데이터를 생성한다. 예컨대, 3D 모델링 데이터 생성부(122)는 각 설비 및 제품의 3D 캐드 정보를 경량화하여 3D 모델링 데이터를 생성할 수 있다.First, the 3D modeling data generation unit 122 generates 3D modeling data of each facility and a product. The 3D modeling data generation unit 122 generates 3D modeling data for each facility and product based on 3D CAD information of each facility or product. And generates 3D modeling data of the product. For example, the 3D modeling data generation unit 122 may generate 3D modeling data by weighting 3D CAD information of each facility and product.
다음으로, 동적특성 모델링 데이터 생성부(124)는 각 설비 또는 제품의 동적특성(Behavior) 모델링 데이터를 생성한다. 구체적으로, 동적특성 모델링 데이터 생성부(124)는 각 설비의 물리적인 동적 특성에 대한 입력 데이터(예컨대, 설비에 포함된 구동기의 RPM 정보 등)를 해당 설비의 움직임 정보(Kinematic)로 변환하기 위한 설비 매핑 함수 및 각 설비와 타 설비들 간의 연동관계를 나타내는 링크정보를 동적특성 모델링 데이터로 생성할 수 있다.Next, the dynamic characteristic modeling
예컨대, 설비가 구동기(Actuator)인 경우 동적특성 모델링 데이터 생성부(124)는 구동기에 대한 움직임 정보를 생성하기 위한 구동기 매핑 함수를 생성할 수 있고, 설비가 센서(Sensor)인 경우 센서에 의한 피드백 데이터를 모의하기 위한 센서 매핑 함수를 생성할 수 있다.For example, when the facility is an actuator, the dynamic characteristic modeling
동적특성 모델링 데이터 생성부(124)는 제품의 특성에 대한 입력 데이터(예컨대, 제품의 이동 경로를 나타내는 플래그 값 또는 높이(Height)값 등)를 해당 제품의 움직임 정보로 변환하기 위한 제품 매핑 함수를 제품의 동적특성 모델링 데이터로 생성할 수 있다. 이러한 제품 매핑 함수를 통해 제품의 상태나 정보의 관리는 물론, 복수개의 설비를 통과하게 되는 제품의 트래킹(Tracking)데이터를 통합적으로 관리할 수 있게 된다.The dynamic characteristic modeling
에너지 모델링 데이터 생성부(124)는 각 설비의 에너지 특성(예컨대, 소비전력, 에너지 효율 등)에 대한 모델링 데이터를 생성한다. 구체적으로, 에너지 모델링 데이터 생성부(124)는 각 설비 별로 투입되는 에너지 특성에 대한 입력 데이터(예컨대 투입되는 에너지량)를 기초로 해당 설비의 에너지 효율을 산출할 수 있는 에너지 특성 매핑 함수를 에너지 모델링 데이터로 생성할 수 있다. 이때, 기본이 되는 에너지 타입으로는 전력, 연료, 용수, 공기, 열, 화학, 폐기물, 조명 등이 있다.The energy modeling
모델링 장치(120)는 생성된 모델링 데이터를 설비구축장치(130)로 전달한다.The
상술한 실시예에 있어서, 동적특성 모델링 데이터 생성부(124)는 설비의 단위 별로 동적특성 모델링 데이터를 모두 생성하고, 에너지 모델링 데이터 생성부(126)는 설비의 단위 별로 에너지 모델링 데이터를 모두 생성하는 것으로 설명하였다. 하지만, 변형된 실시예에 있어서 동적특성 모델링 데이터 생성부(124)는 하위 설비들의 동적특성 모델링 데이터들을 통합하여 상위 설비의 동적특성 모델링 데이터를 생성하거나, 에너지 모델링 데이터 생성부(126)는 하위 설비들의 에너지 모델링 데이터들을 통합하여 상위 설비의 에너지 모델링 데이터를 생성할 수 있다.In the embodiment described above, the dynamic modeling
일 예로, 머신은 다수의 부품으로 이루어지기 때문에 동적특성 모델링 데이터(124)는 다수의 부품들의 동적특성 모델링 데이터를 통합하여 머신의 동적특성 모델링 데이터를 생성하거나 다수의 부품들의 에너지 모델링 데이터를 통합하여 머신의 에너지 모델링 데이터를 생성할 수 있다.For example, because the machine is comprised of multiple parts, the dynamic
설비구축장치(130)는 모델링 장치(120)로부터 제공되는 각 설비의 3D 모델링 데이터, 동적특성 모델링 데이터, 및 에너지 모델링 데이터를 통합하여 각 설비를 가상으로 구축함으로써 설비 구축 데이터를 생성한다.The
일 실시예에 있어서, 설비구축장치(130)는 하위레벨의 설비를 먼저 구축한 후, 구축된 하위레벨의 설비 구축 정보를 조합하여 상위레벨의 설비를 구축할 수 있다. 예컨대, 설비구축장치(130)는 가상 공장을 구성하는 설비의 기본 단위인 부품(Parts)을 먼저 구축하고, 다수의 부품들을 조합함으로써 머신(Machine)을 구축하며, 다수의 머신들을 조합함으로써 프로세스(Process)를 구축하고, 다수의 프로세스들을 조합함으로써 공장을 구축할 수 있다.In one embodiment, the
즉, 설비구축장치(130)는 가상 공장을 부품부터 공장까지 계층적 구조로 구축할 수 있다.That is, the
이러한 실시예에 따르는 경우, 설비 구축 데이터는 부품 구축 데이터, 머신 구축 데이터, 프로세스 구축 데이터, 및 공장 구축 데이터를 포함하게 된다.According to this embodiment, the facility construction data includes part construction data, machine construction data, process construction data, and factory construction data.
또한, 설비구축장치(130)는 설비 중 프로세스를 구축하기 위해, 해당 프로세스를 구성하는 머신들간의 작업 흐름(Work Flow)를 생성하고, 설비 중 머신을 구축하기 위해, 해당 머신을 구성하는 부품들 간의 작업 흐름을 생성한다.In order to establish a process among the facilities, the
상술한 바와 같은 기능의 구현을 위해 설비구축장치(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 설비구축부(132) 및 설비관리부(134)를 포함한다.The
먼저, 설비구축부(132)는 모델링 장치(120)로부터 전달되는 모델링 데이터를 기초로 부품, 머신, 프로세스, 및 공장을 가상으로 구축함으로써 설비 구축 데이터를 생성한다.First, the facility construction unit 132 generates facility construction data by virtually constructing parts, machines, processes, and factories based on the modeling data transmitted from the
구체적으로, 설비구축부(132)는 설비의 최소 단위인 부품에 대한 모델링 데이터를 기초로 가상으로 부품을 구축하여 부품 구축 데이터를 생성한다. 또한, 설비구축부(132)는 다수의 부품으로 이루어진 머신을 구축하고 머신 구축 데이터를 생성한다. 이때, 설비구축부(132)는 해당 머신에 대한 모델링 데이터를 이용하여 가상으로 머신을 구축하거나 해당 머신에 포함된 부품들의 속성 데이터를 통합함으로써 해당 머신을 가상으로 구축할 수도 있다.Specifically, the facility construction unit 132 constructs a part virtually on the basis of the modeling data for the part which is the minimum unit of the facility, and generates the part construction data. In addition, the facility construction unit 132 constructs a machine composed of a plurality of parts and generates machine building data. At this time, the facility construction unit 132 may construct a virtual machine using modeling data for the corresponding machine, or construct a virtual machine by integrating the attribute data of the parts included in the corresponding machine.
일 실시예에 있어서, 설비구축부(132)는 가상으로 머신을 구축함에 있어서, 해당 머신에 포함된 부품들 간의 작업 흐름을 생성한다. 따라서, 머신 구축 데이터는 부품들 간의 작업 흐름 정보를 포함하게 된다.In one embodiment, the facility construction unit 132 creates a work flow between components included in the machine when the machine is virtually built. Thus, the machine build data includes workflow information between parts.
보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 머신은 다수의 영역(Region)으로 구성되고, 각 영역은 n개의 부품들로 구성될 수 있으며, 설비구축부(132)는 각 영역 별로 해당 영역에 포함된 n개의 부품들 간의 작업 흐름을 생성한다. 이때, 영역의 개수 및 해당 영역에 포함된 부품의 개수는 시스템의 지원 범위 내에서 사용자에 의해 선택될 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 2, the machine may be configured with a plurality of regions, each of which may be composed of n components, and the facility construction unit 132 may include And creates a workflow between the n components involved. At this time, the number of areas and the number of parts included in the area can be selected by the user within the range of the support of the system.
이러한 실시예에 따르는 경우, 부품들간의 작업 흐름은 미리 설정된 이벤트에 의해 활성화되는데, 이때 미리 정해진 이벤트는 자기 자신의 수행 조건을 지정하는 셀프 트랜지션 이벤트(Self Transition Event) 및 자신과 후단에 배치된 부품의 수행조건을 지정하는 아웃고잉 이벤트(Outgoing Event)를 포함한다.According to this embodiment, the work flow between the parts is activated by a predetermined event, wherein the predetermined event includes a self transition event (Self Transition Event) designating a self execution condition and a self transition event And an outgoing event that specifies an execution condition of the outgoing event.
예컨대, 도 2에서 이벤트 C, 이벤트 D, 이벤트 G, 및 이벤트 H는 셀프 트랜지션 이벤트이고, 이벤트 A, 이벤트 B, 이벤트 E, 및 이벤트 F는 아웃고잉 이벤트이다.2, event C, event D, event G, and event H are self-transition events, and event A, event B, event E, and event F are outgoing events.
이때, 이벤트는 미리 정해진 타임 스케쥴(Time Schedule)에 따라 발생되거나, 전단 또는 후단에 위치한 부품들의 상태에 따라 발생되거나, 부품들의 동적특성 모델링 데이터에 기초하여 발생되거나, 제품의 제조 또는 상태에 따라 발생되거나, 사용자에 의해 설정된 조건에 부합하는 경우 발생될 수 있다.At this time, the event may be generated according to a predetermined time schedule, or may be generated according to the state of the parts positioned at the front end or the rear end, or may be generated based on the dynamic property modeling data of the parts, Or if it meets the conditions set by the user.
설비구축부(132)는 다수의 머신으로 이루어진 프로세스를 구축하여 프로세스구축 데이터를 생성한다. 이때, 설비구축부(132)는 해당 프로세스에 대한 모델링 데이터를 이용하여 가상으로 프로세스를 구축하거나 해당 프로세스에 포함된 머신들의 속성 데이터를 통합함으로써 해당 프로세스를 가상으로 구축할 수도 있다.The facility construction unit 132 constructs a process composed of a plurality of machines to generate process construction data. At this time, the facility construction unit 132 may construct a virtual process by using modeling data for the process, or may integrate attribute data of the machines included in the process, thereby building the process virtually.
일 실시예에 있어서, 설비구축부(132)는 가상으로 프로세스를 구축함에 있어서, 해당 프로세스에 포함된 머신들 간의 작업 흐름을 생성한다. 따라서, 프로세스 구축 데이터는 머신들 간의 작업 흐름 정보를 포함하게 된다.In one embodiment, in constructing a process virtually, the facility construction unit 132 creates a work flow between the machines included in the process. Thus, the process build data will include workflow information between the machines.
보다 구체적으로, 도 2에 도시된 머신과 유사하게, 프로세스는 다수의 영역(Region)으로 구성되고, 각 영역은 n개의 머신들로 구성될 수 있으며, 설비구축부(132)는 각 영역 별로 해당 영역에 포함된 n개의 머신들 간의 작업 흐름을 생성한다. 이때, 영역의 개수 및 해당 영역에 포함된 머신의 개수는 시스템의 지원 범위 내에서 사용자에 의해 선택될 수 있다.More specifically, similar to the machine shown in FIG. 2, the process may be organized into a plurality of regions, each of which may be composed of n machines, And creates a workflow between the n machines included in the area. At this time, the number of areas and the number of machines included in the area can be selected by the user within the support range of the system.
이러한 실시예에 따르는 경우 머신들간의 작업 흐름은 미리 설정된 이벤트에 의해 활성화되는데, 이때 미리 정해진 이벤트는 자기 자신의 수행 조건을 지정하는 셀프 트랜지션 이벤트(Self Transition Event) 및 자신과 연관된 다른 머신의 수행조건을 지정하는 아웃고잉 이벤트(Outgoing Event)를 포함한다.According to this embodiment, the workflow between the machines is activated by a preset event, wherein the predetermined event is a self transition event (Self Transition Event) specifying its own execution condition and the execution condition of another machine (Outgoing Event).
이때, 이벤트는 미리 정해진 타임 스케쥴(Time Schedule)에 따라 발생되거나, 전단 또는 후단에 위치한 부품들의 상태에 따라 발생되거나, 부품들의 동적특성 모델링 데이터에 기초하여 발생되거나, 제품의 제조 또는 상태에 따란 활성화되거나, 사용자에 의해 설정된 조건에 부합하는 경우 발생될 수 있다.At this time, the event may be generated according to a predetermined time schedule, generated according to the state of the parts positioned at the front end or the rear end, generated based on the dynamic characteristic modeling data of the parts, Or if it meets the conditions set by the user.
또한, 설비구축부(132)는 다수의 프로세스로 이루어진 공장을 가상으로 구축하여 공장 구축 데이터를 생성한다. 이때, 설비구축부(132)는 해당 공장에 대한 모델링 데이터를 이용하여 가상으로 공장을 직접 구축하거나 해당 공장에 포함된 프로세스들의 속성 데이터를 통합함으로써 해당 공장을 가상으로 구축할 수도 있다.In addition, the facility construction unit 132 virtually constructs a factory composed of a plurality of processes to generate factory construction data. At this time, the facility construction unit 132 may construct a factory by virtually using modeling data for the factory, or may integrate the property data of the processes included in the factory, thereby building the plant virtually.
추가적으로, 설비구축부(132)는 다수의 공장으로 이루어진 회사를 가상으로 구축할 수도 있다. 이때, 설비구축부(132)는 회사를 구성하는 공장들의 속성 데이터를 통합함으로써 회사를 가상으로 구축할 수 있다.In addition, the facility construction unit 132 may virtualize a company made up of a plurality of factories. At this time, the facility construction unit 132 can construct the company virtually by integrating the property data of the factories constituting the company.
한편, 설비구축부(132)는 제품의 모델링 데이터 및 각 설비의 구축 데이터를 기초로 가상으로 구축된 각 설비에 적용되는 제품을 가상으로 구축함으로써 제품의 구축 데이터를 생성한다.On the other hand, the facility construction unit 132 creates product construction data by virtually constructing a product applied to each facility virtually constructed on the basis of the modeling data of the product and the construction data of each facility.
설비구축부(132)는 각 설비를 가상으로 구축함에 의해 생성된 부품 구축 데이터, 머신 구축 데이터, 프로세스 구축 데이터, 공장 구축 데이터, 및 제품 구축 데이터를 설비관리부(134)로 전달한다.The facility construction unit 132 transfers the component construction data, machine construction data, process construction data, factory construction data, and product construction data generated by virtually building each facility to the facility management unit 134. [
설비관리부(134)는 설비구축부(132)에 의해 구축된 각 설비들의 구축 데이터를 도 3에 도시된 바와 같은 형태로 각 설비 별로 분류하여 관리한다. 이에 따라 사용자로부터 특정 설비의 구축 요청이 수신되면, 해당 설비가 기 구축되어 있는 경우 해당 설비에 대한 구축 데이터를 로드하여 제공하고, 해당 설비가 구축되어 있지 않은 경우 해당 설비를 구성하는 하위설비들의 구축 데이터를 조합함으로써 해당 설비를 구축하여 제공한다.The facility management unit 134 classifies and manages construction data of each facility constructed by the facility construction unit 132 according to each facility as shown in FIG. Accordingly, when a construction request of a specific facility is received from a user, the construction data for the facility is loaded and provided when the facility is built, and when the facility is not constructed, the construction of the lower facilities By combining the data, the corresponding facility is constructed and provided.
예컨대, 데이터베이스에 a부품, b부품, c부품, 및 d부품의 구축 데이터와 a부품, b부품, 및 c부품으로 구성된 e머신의 구축 데이터가 저장되어 있는 경우, 사용자로부터 e머신의 구축이 요청되는 경우 설비관리부(134)는 데이터베이스로부터 e머신의 구축 데이터를 로드함으로써 e머신을 구축한다.For example, if the database stores construction data of the a-part, b-part, c-part, and d-part and construction data of the e-machine composed of a-part, b-part and c-part, The facility management unit 134 constructs the e-machine by loading the construction data of the e-machine from the database.
다른 예로, 사용자로부터 a부품, b부품, 및 d부품으로 구성된 f머신의 구축이 요청되는 경우, 설비관리부(134)는 데이터베이스에 저장되어 있는 a부품, b부품, 및 d부품의 설비 구축 데이터를 조합하여 f머신을 구축한다.As another example, when building of an f machine composed of a part, b part, and d part is requested from the user, the facility management part 134 acquires the facility construction data of the part a, part b, and part d stored in the database Combine to build f machine.
다시 도 1을 참조하면, 관제장치(140)는 설비구축장치(130)에 의해 구축된 가상의 설비를 구동하고, 설비의 구동 결과 및 에너지 효율을 시뮬레이션함으로써 설비 및 제품의 동적특성 변화 및 에너지 특성 변화를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성하며, 생성된 결과값을 그래픽 제어 장치(150)로 전달한다.Referring again to FIG. 1, the
이를 위해, 관제장치(140)는 설비구동부(142) 및 설비동작부(144)를 포함한다.To this end, the
구체적으로, 설비구동부(142)는 설비구축장치(130)에 의해 구축된 가상 설비들의 구동 조건을 설정하고, 구동 조건에 따라 각 가상 설비들의 구동 명령을 생성하여 설비동작부(144)로 전송한다.Specifically, the
특히, 설비구동부(142)는 설비구축장치(130)에 의해 구축된 부품들간의 작업 흐름 활성화를 위한 이벤트와 머신들간의 작업 흐름 활성화를 위한 이벤트를 발생시킨다.In particular, the
일 실시예에 있어서 작업 흐름을 활성화시키기 위한 이벤트는 자신의 수행 조건을 지정하는 셀프 트랜지션 이벤트 및 자신과 연관된 다른 설비의 수행조건을 지정하는 아웃고잉 이벤트를 포함하고, 설비구동부(142)는 미리 정해진 타임 스케쥴(Time Schedule)에 따라 이벤트를 발생시키거나, 전단 또는 후단에 위치한 설비들의 상태에 따라 이벤트를 발생시키거나, 설비들의 동적특성 모델링 데이터에 기초하여 이벤트를 발생시키거나, 제품의 제조 또는 상태에 따라 이벤트를 발생시키거나, 사용자에 의해 설정된 조건에 부합하는 경우 이벤트를 발생시킬 수 있다.In one embodiment, the event for activating the job flow includes a self-transition event that designates its own execution condition and an outgoing event that designates an execution condition of another facility associated with the event, and the
다음으로, 설비동작부(144)는 각 설비 및 제품의 구축 데이터를 그래픽 제어 장치(150)로 전달함으로써 각 설비 및 제품에 대한 시뮬레이션의 초기화를 수행한다. 또한, 설비동작부(144)는 설비구동부(142)에 의해 발생된 이벤트에 따라 해당 설비를 구동시키고, 설비의 구동으로 인한 각 설비 및 제품의 특성을 시뮬레이션함으로써 각 설비 및 제품의 동적 특성의 변화 및 에너지 특성 변화(예컨대, 에너지 소비변화, 에너지 효율 변화, 에너지 효율 최적화 해석 등)를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성한다.Next, the
구체적으로, 설비동작부(144)는 설비구동부(142)에 의해 작업 흐름을 활성화시키기 위한 이벤트가 발생되면, 데이터 입력 장치(110)를 통해 입력되는 설비 또는 제품의 동적 특성 및 에너지 특성에 대한 입력 데이터와 각 설비 및 제품의 구축 데이터를 기초로 각 설비 또는 제품의 구동을 시뮬레이션함으로써, 설비의 구동으로 인해 변화되는 설비 또는 제품의 동적 특성의 변화, 제품의 생산 변화, 에너지 소비 변화, 에너지 효율 변화, 에너지 효율 최적화 해석 등과 같은 시뮬레이션 결과값을 생성한다.Specifically, when an event for activating the job flow is generated by the
예컨대, 설비동작부(144)는 특정 설비의 구동 이후 설비 모양이나 형태의 변화, 모터의 회전 이후 물리적 변화 및 제품의 생성 변화, 또는 설비 구동 후의 에너지 소비량 및 에너지 효율 등과 같은 시뮬레이션 결과값을 생성한다.For example, the
이와 같이, 설비동작부(144)는 설비의 구동으로 인해 발생되는 설비 또는 제품의 동적 특성의 변화 및 에너지 특성의 변화를 연산한 시뮬레이션 결과값을 그래픽 제어장치(150)로 전달한다.In this way, the
또한, 설비동작부(144)는 시뮬레이션 결과값을 피드백 데이터로 생성하고, 생성된 피드백 데이터를 입출력 장치(160)로 전달한다.Further, the
또한, 설비동작부(144)는 설비 또는 제품의 동적 특성 변화의 적용명령, 에너지 특성 변화의 적용 명령, 그래픽 제어 장치(150)의 동작 개시를 위한 시뮬레이션의 개시명령, 그래픽 제어 장치(150)의 동작 중지를 위한 시뮬레이션 중지명령, 및 그래픽 제어 장치(150)의 동작 종료를 위한 시뮬레이션 종료 명령을 그래픽 제어 장치(150)로 전달함으로써 그래픽 제어 장치(145)가 설비 및 제품을 3차원 형상으로 표시하도록 할 수 있다.Further, the
다시 도 1을 참조하면, 그래픽 제어 장치(150)는 관제장치(140)를 통해 전달되는 설비 및 제품의 구축 데이터를 로드(Load)함으로써 설비 및 제품을 3차원 형상으로 표시하여 시뮬레이션 초기화를 수행하고, 로드된 3차원 형상의 설비 및 제품에 각 설비 및 제품의 동적 특성 변화와 에너지 특성 변화를 적용함으로써 해당 설비 및 제품의 움직임과 에너지 특성을 표시한다.Referring again to FIG. 1, the
이러한 그래픽 제어 장치(150)는 관제장치(140)로부터 전달되는 시뮬레이션 개시명령, 중지명령, 및 종료 명령에 따라 동작하게 된다.The
이와 같이, 본 발명에 따른 그래픽 제어 장치(150)는 관제장치(140)로부터 전달되는 설비 및 제품의 동적 특성 변화 및 에너지 특성 변화를 가상으로 구축된 설비 및 제품의 3차원 형상에 적용하여 설비 및 제품의 움직임을 3차원 형상으로 표시하는 기능을 수행할 뿐, 별도의 연산작업을 수행하지 않기 때문에 그래픽 갱신에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있게 된다.As described above, the
입출력 장치(160)는 데이터 입력 장치(110)로부터 설비 및 제품의 동적 특성에 대한 입력 데이터와 설비의 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 수신하여 관제장치(130)로 전달하고, 관제장치(130)로부터 전달되는 피드백 데이터를 데이터 입력 장치(110)로 전달한다.The input /
본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 장치(160)는, 다양한 종류의 데이터 입력장치(110)로부터 입력 데이터를 수신할 수 있도록 다양한 통신 프로토콜을 지원한다. 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 입출력 장치(160)는 TCP/IP, XML, 및 OPC를 지원하고, PLC 카드의 장착을 통해 PLC로부터 입력 데이터를 수신할 수도 있다.The input /
로깅장치(170)는 데이터 입력장치(110)로부터 입력된 설비 및 제품의 동적 특성에 대한 입력 데이터와 설비의 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 입출력 장치(160)로부터 전달받아 저장한다. 또한, 로깅장치(170)는 관제장치(140)에 의해 각 시점 별로 생성된 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터, 설비의 에너지 특성 변화 데이터, 및 피드백 데이터를 저장한다.The
분석장치(180)는 로깅장치(170)에 의해 각 시점 별로 저장된 설비의 동적 특성 변화 데이터, 제품의 동적 특성 변화 데이터, 에너지 특성 변화 데이터, 및 피드백 데이터를 차트 형식으로 제공한다.The
한편, 도 1에 도시된 바와 같은 가상공장 시뮬레이션 시스템(100)을 구성하는 각 장치(120~180)들은 각각 물리적으로 분리된 별도의 하드웨어 상에 탑재될 수 있다.Meanwhile, each of the
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법(이하, '가상공장 시뮬레이션 방법'이라 함)에 대해 설명한다.Hereinafter, a virtual factory simulation method (hereinafter referred to as a 'virtual factory simulation method') for energy management simulation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상공장 시뮬레이션 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 4에 도시된 가상공장 시뮬레이션 방법은 도 1에 도시된 가상공장 시뮬레이션 시스템에 의해 수행될 수 있다.4 is a flowchart illustrating a virtual factory simulation method according to an embodiment of the present invention. The virtual factory simulation method shown in FIG. 4 can be performed by the virtual factory simulation system shown in FIG.
먼저, 모델링 장치가 시뮬레이션 대상이 되는 설비 및 제품에 대한 모델링 데이터를 생성한다(S400).First, the modeling device generates modeling data for facilities and products to be simulated (S400).
이때, 시뮬레이션 대상이 되는 설비는 가상 공장을 구성하는 최소 단위인 부품들(Parts), 다수의 부품들로 이루어진 머신(Machine), 다수의 머신으로 이루어진 프로세스(Precess), 및 다수의 프로세스로 이루어진 공장(Factory)을 포함할 수 있고, 모델링 장치는 설비에 대한 모델링 데이터로, 부품의 모델링 데이터, 머신의 모델링 데이터, 프로세스의 모델링 데이터, 및 공장의 모델링 데이터를 생성하게 된다.At this time, the facility to be simulated is a plant which is a minimum unit constituting a virtual factory, a machine composed of a plurality of parts, a process consisting of a plurality of machines, And the modeling device may generate modeling data of the part, modeling data of the machine, modeling data of the process, and modeling data of the factory with the modeling data for the facility.
일 실시예에 있어서, 설비에 대한 모델링 데이터 및 제품에 대한 모델링 데이터는 3D 모델링 데이터, 동적특성 모델링 데이터, 및 에너지 모델링 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment, the modeling data for the facility and the modeling data for the product may include 3D modeling data, dynamic property modeling data, and energy modeling data.
각 설비 및 제품의 3D 모델링 데이터는 각 설비 또는 제품의 3D 캐드(CAD)정보를 경량화하여 생성된다.The 3D modeling data of each facility and product is generated by reducing the 3D CAD information of each facility or product.
설비에 대한 동적특성 모델링 데이터는 각 설비의 물리적인 동적 특성에 대한 입력 데이터(예컨대, 설비에 포함된 구동기의 RPM 정보 등)를 해당 설비의 움직임 정보(Kinematic)로 변환하기 위한 설비 매핑 함수 및 각 설비와 타 설비들 간의 연동관계를 나타내는 링크정보를 포함하고, 제품에 대한 동적특성 모델링 데이터는 제품의 특성에 대한 입력 데이터(예컨대, 제품의 이동 경로를 나타내는 플래그 값 또는 높이(Height)값 등)를 해당 제품의 움직임 정보로 변환하기 위한 제품 매핑 함수를 포함한다.The dynamic property modeling data for the facility includes a facility mapping function for converting input data (e.g., RPM information of a driver included in the facility) to physical dynamic characteristics of each facility into motion information (Kinematic) of the facility, And dynamic attribute modeling data for the product includes input data (e.g., a flag value or a height value indicating a movement path of the product, etc.) of the product, To the motion information of the corresponding product.
에너지 모델링 데이터는 각 설비 별로 투입되는 에너지 특성에 대한 입력 데이터(예컨대 투입되는 에너지량)를 기초로 해당 설비의 에너지 효율을 산출할 수 있는 에너지 특성 매핑 함수를 포함한다.The energy modeling data includes an energy characteristic mapping function capable of calculating the energy efficiency of the facility based on input data (for example, input energy amount) of the energy characteristic input for each facility.
다음으로, 설비구축장치는 S400에서 생성된 각 설비의 3D 모델링 데이터, 동적특성 모델링 데이터, 및 에너지 모델링 데이터를 통합하여 각 설비를 가상으로 구축함으로써 설비 구축 데이터를 생성하고, 제품의 3D 모델링 데이터 및 동적특성 모델링 데이터를 통합하여 제품을 가상으로 구축함으로써 제품의 구축 데이터를 생성한다(S410).Next, the facility construction apparatus generates the facility construction data by virtually constructing each facility by integrating the 3D modeling data, the dynamic characteristic modeling data, and the energy modeling data of each facility generated in S400, The construction data of the product is generated by virtually constructing the product by integrating the dynamic characteristic modeling data (S410).
일 실시예에 있어서, 설비구축장치는 설비를 가상으로 구축함에 있어서, 하위레벨의 설비를 먼저 구축한 후, 구축된 하위레벨의 설비 구축 정보를 조합하여 상위레벨의 설비를 구축할 수 있다. 예컨대, 설비구축장치는 가상 공장을 구성하는 설비의 기본 단위인 부품(Parts)을 먼저 구축하고, 다수의 부품들을 조합함으로써 머신(Machine)을 구축하며, 다수의 머신들을 조합함으로써 프로세스(Process)를 구축하고, 다수의 프로세스들을 조합함으로써 공장을 구축할 수 있다.In one embodiment, in constructing a facility virtually, the facility building apparatus can construct a lower-level facility first, and then build a higher-level facility by combining the constructed lower-level facility construction information. For example, a facility building apparatus constructs a machine by building a part, which is a basic unit of a facility constituting a virtual factory, combining a plurality of parts, and combining a plurality of machines to form a process And build a factory by combining multiple processes.
즉, 설비구축장치는 가상 공장을 부품부터 공장까지 계층적 구조로 구축할 수 있다.That is, the facility construction apparatus can construct a virtual factory from a part to a factory in a hierarchical structure.
이러한 실시예에 따르는 경우, 설비 구축 데이터는 부품 구축 데이터, 머신 구축 데이터, 프로세스 구축 데이터, 및 공장 구축 데이터를 포함하게 된다.According to this embodiment, the facility construction data includes part construction data, machine construction data, process construction data, and factory construction data.
일 실시예에 있어서, 설비구축장치는 프로세스 구축 데이터를 생성함에 있어서 해당 프로세스를 구성하는 머신들간의 작업 흐름(Work Flow)를 생성하고, 머신 구축 데이터를 생성함에 있어서 해당 머신을 구성하는 부품들 간의 작업 흐름을 생성한다.In one embodiment, in generating the process construction data, the facility construction apparatus generates a work flow between the machines constituting the process, generates a work flow between the components constituting the machine, Create a workflow.
구체적으로, 머신(또는 프로세스)는 다수의 영역(Region)으로 구성되고, 각 영역은 n개의 부품(또는 머신)들로 구성될 수 있으며, 설비구축장치는 각 영역 별로 해당 영역에 포함된 n개의 부품들(또는 머신들) 간의 작업 흐름을 생성하게 된다. Specifically, the machine (or the process) may be composed of a plurality of regions, each area may be composed of n parts (or machines), and the facility construction apparatus may include n Thereby creating a workflow between the parts (or machines).
이때, 부품들(머신들)간의 작업 흐름은 미리 설정된 이벤트에 의해 활성화되는데, 이때 미리 정해진 이벤트는 자기 자신의 수행 조건을 지정하는 셀프 트랜지션 이벤트(Self Transition Event) 및 자신의 후단에 배치된 부품(또는 머신)의 수행조건을 지정하는 아웃고잉 이벤트(Outgoing Event)를 포함한다.At this time, the work flow between the parts (machines) is activated by a predetermined event. At this time, the predetermined event includes a self transition event (Self Transition Event) designating a self execution condition and a part Or an outgoing event specifying an execution condition of the machine (e.g., machine or machine).
각 이벤트는 미리 정해진 타임 스케쥴에 따라 발생되거나, 전단 또는 후단에 위치한 부품들(또는 머신들)의 상태에 따라 발생되거나, 부품들(또는 머신들)의 동적 특성 모델링 데이터에 기초하여 발생되거나, 제품의 제조 또는 상태에 따라 발생되거나, 사용자에 의해 설정된 조건에 부합하는 경우 발생된다.Each event may be generated according to a predetermined time schedule or may be generated according to the state of the components (or machines) located at the front end or the rear end, or based on the dynamic property modeling data of the components (or machines) Or if it meets the conditions set by the user.
도 4에 도시하지는 않았지만, 설비구축장치는 각 설비를 가상으로 구축함에 의해 생성된 부품 구축 데이터, 머신 구축 데이터, 프로세스 구축 데이터, 및 공장 구축 데이터를 각 설비 별로 분류하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 이를 통해, 사용자로부터 특정 설비의 구축 요청이 수신되면, 해당 설비가 기 구축되어 있는 경우 해당 설비에 대한 구축 데이터를 로드하여 제공하고, 해당 설비가 구축되어 있지 않은 경우 해당 설비를 구성하는 하위설비들의 구축 데이터를 조합함으로써 해당 설비를 구축하여 제공한다.Although not shown in FIG. 4, the facility construction apparatus can classify the component construction data, machine construction data, process construction data, and factory construction data generated by virtually building each facility into each facility and store the data in a database. If the installation request of the specific facility is received from the user, the installation data for the facility is loaded and provided if the facility is already built. If the facility is not constructed, the sub-facilities By constructing the installation data, the corresponding facility is constructed and provided.
다음으로, 관제장치는 설비구축장치에 의해 구축된 가상 설비들의 구동 조건을 설정하고, 설비구축장치에 의해 생성된 작업 흐름 활성화를 위한 이벤트를 발생시킨다(S420).Next, the control apparatus sets driving conditions of the virtual facilities constructed by the facility building apparatus and generates an event for activating the work flow generated by the facility building apparatus (S420).
상술한 바와 같이 이벤트는 자기 자신의 수행 조건을 지정하는 셀프 트랜지션 이벤트(Self Transition Event) 및 자신의 후단에 배치된 부품(또는 머신)의 수행조건을 지정하는 아웃고잉 이벤트(Outgoing Event)를 포함하고, 관제장치는 미리 정해진 타임 스케쥴, 전단 또는 후단에 위치한 부품들(또는 머신들)의 상태, 부품들(또는 머신들)의 동적 특성 모델링 데이터, 제품의 제조 또는 상태, 또는 사용자에 의해 설정된 조건을 기초로 이벤트를 발생시킨다.As described above, the event includes a self transition event that specifies its own execution condition and an outgoing event that specifies the execution condition of the part (or machine) disposed at the subsequent stage of the self transition event , The control device is able to determine a predetermined time schedule, the state of the components (or machines) located at the front end or the rear end, the dynamic characteristic modeling data of the components (or machines), the manufacture or condition of the product, Generate an event on a basis.
이후, 관제장치는 설정된 구동 조건 및 발생된 이벤트에 따라 해당 설비를 구동시켜 설비의 구동으로 인한 각 설비 및 제품의 특성을 시뮬레이션을 수행하여 각 설비 및 제품의 동적 특성의 변화 및 에너지 특성 변화를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성한다(S430).Then, the control apparatus drives the corresponding facility according to the set driving condition and the generated event, and simulates the characteristics of each facility and the product due to the driving of the facility to include a change in dynamic characteristics and energy characteristics of each facility and product (S430).
구체적으로, 관제장치는 설정된 구동 조건 및 발생된 이벤트에 따라 작업 흐름을 활성화시키기 위한 이벤트가 발생되면, 외부로부터 입력되는 설비 또는 제품의 동적 특성 및 에너지 특성에 대한 입력 데이터와 각 설비 및 제품의 구축 데이터를 기초로 각 설비 또는 제품의 구동을 시뮬레이션함으로써, 설비의 구동으로 인해 변화되는 설비 또는 제품의 동적 특성의 변화, 제품의 생산 변화, 에너지 소비 변화, 에너지 효율 변화, 에너지 효율 최적화 해석 등과 같은 시뮬레이션 결과값을 생성한다.Specifically, when an event for activating the work flow is generated according to the set driving conditions and the generated event, the control apparatus displays input data on the dynamic characteristics and the energy characteristics of the equipment or the product inputted from the outside, By simulating the operation of each facility or product based on the data, it is possible to simulate changes in the dynamic characteristics of the equipment or product that are changed due to the operation of the facility, changes in production of the product, changes in energy consumption, changes in energy efficiency, And generates a result value.
이후, 그래픽 제어 장치는 설비 및 제품의 구축 데이터를 로드함으로써 설비 및 제품을 3차원 형상으로 표시하여 시뮬레이션 초기화를 수행하고, 로드된 3차원 형상의 설비 및 제품에 각 설비 및 제품의 동적 특성 변화와 에너지 특성 변화를 적용함으로써 해당 설비 및 제품의 움직임과 에너지 특성을 3차원 적으로 표시한다(S440).Thereafter, the graphic control device displays the facilities and products in a three-dimensional shape by loading the equipment and product construction data, performs simulation initialization, and changes the dynamic characteristics of each facility and product to the equipment and products of the loaded three- The movement and the energy characteristics of the facility and the product are displayed three-dimensionally by applying the energy characteristic change (S440).
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 가상공장 시뮬레이션 시스템 110: 데이터 입력장치
120: 모델링 장치 130: 설비구축장치
140: 관제장치 150: 그래픽 제어 장치
160: 입출력 장치 170: 로깅장치
180: 분석장치100: virtual factory simulation system 110: data input device
120: Modeling device 130: Equipment construction device
140: control device 150: graphic control device
160: Input / output device 170: Logging device
180: Analyzer
Claims (13)
상기 설비 및 제품의 물리적 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 동적특성 모델링 데이터를 연산하여 생성된 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터와 상기 설비의 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 에너지 모델링 데이터를 연산하여 생성한 상기 설비의 에너지 특성 변화 데이터를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성하는 관제장치; 및
상기 관제장치에 의해 생성된 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터를 이용하여 상기 설비 및 상기 제품의 움직임을 3차원 형상의 그래픽으로 출력하고, 상기 3차원 형상으로 표시되는 설비를 통해 상기 설비의 에너지 특성 변화를 출력하는 그래픽 제어 장치를 포함하고,
상기 에너지 모델링 데이터는 각 설비 별로 투입되는 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 해당 설비의 에너지 특성의 변화를 산출할 수 있는 에너지 특성 매핑 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.A 3D modeling data for displaying a facility to be simulated and a product to be applied to the facility in a three-dimensional shape, dynamic property modeling data for displaying the facility and the dynamic characteristics of the product, A modeling device for generating energy modeling data;
Based on input data on the physical characteristics of the facility and the product, calculating the dynamic modeling data based on the dynamic modeling data and the input data on the energy characteristics of the facility, And generating a simulation result value including energy characteristic change data of the facility generated by calculating the energy characteristic change data; And
And outputting the three-dimensional graphic representation of the movement of the facility and the product using the dynamic property change data of the facility and the product generated by the control apparatus, And a graphic control device for outputting a characteristic change,
Wherein the energy modeling data includes an energy characteristic mapping function capable of calculating a change in an energy characteristic of the facility based on input data on energy characteristics input for each facility, system.
상기 설비는, 상기 설비를 구성하는 최소단위인 부품(Parts), 다수의 부품으로 이루어진 머신(Machine), 다수의 머신으로 이루어진 프로세스(Process), 및 다수의 프로세스로 이루어진 공장(Factory)를 포함하고,
상기 모델링 데이터는 상기 부품, 머신, 프로세스, 및 공장 별로 모델링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.The method according to claim 1,
The facility includes a part as a minimum unit of the facility, a machine composed of a plurality of parts, a process composed of a plurality of machines, and a factory composed of a plurality of processes ,
Wherein said modeling data generates modeling data for said parts, machines, processes, and factories.
상기 설비의 3D 모델링 데이터, 설비의 동적특성 모델링 데이터, 및 상기 설비의 에너지 모델링 데이터를 통합함으로써 상기 설비를 가상으로 구축하여 각 설비의 구축 데이터를 생성하고, 상기 제품의 3D 모델링 데이터 및 상기 제품의 동적특성 모델링 데이터를 통합함으로써 상기 제품을 가상으로 구축하여 상기 제품의 구축 데이터를 생성하는 설비구축장치를 더 포함하고,
상기 그래픽 제어 장치는 상기 설비 및 제품의 구축 데이터를 기초로 상기 설비 및 제품을 3차원 형상으로 표시하고, 상기 3차원 형상으로 표시된 설비 및 제품에 상기 동적특성 변화 데이터를 적용하여 상기 설비 및 상기 제품의 움직임을 3차원 형상으로 표시하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.The method according to claim 1,
The facility is virtualized by integrating the 3D modeling data of the facility, the dynamic property modeling data of the facility, and the energy modeling data of the facility to generate construction data of each facility, and the 3D modeling data of the product, Further comprising a facility construction device for constructing the product virtually by integrating dynamic characteristic modeling data to generate construction data of the product,
Wherein the graphic control device displays the facility and the product in a three-dimensional form on the basis of the facility and product construction data, and applies the dynamic property change data to facilities and products displayed in the three- And the movement of the virtual factory is displayed in a three-dimensional shape.
상기 설비는, 상기 설비를 구성하는 최소단위인 부품(Parts), 다수의 부품으로 이루어진 머신(Machine), 다수의 머신으로 이루어진 프로세스(Process), 및 다수의 프로세스로 이루어진 공장(Factory)를 포함하고,
상기 설비구축장치는, 가상의 부품, 가상의 머신, 가상의 프로세스, 및 가상의 공장을 계층적인 구조로 구축하여 상기 설비의 구축 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.The method of claim 3,
The facility includes a part as a minimum unit of the facility, a machine composed of a plurality of parts, a process composed of a plurality of machines, and a factory composed of a plurality of processes ,
Wherein the facility construction apparatus generates a construction data of the facility by constructing a virtual part, a virtual machine, a virtual process, and a virtual factory in a hierarchical structure, .
상기 설비구축장치는,
상기 부품을 가상으로 구축하여 상기 부품의 구축 데이터를 생성하고, 상기 머신을 가상으로 구축하고 상기 머신을 구성하는 부품들 간의 작업 흐름(Work Flow)을 생성하여 상기 머신의 구축 데이터를 생성하며, 상기 프로세스를 가상으로 구축하고 상기 프로세스를 구성하는 머신들 간의 작업흐름을 생성하여 상기 프로세스의 구축 데이터를 생성하고, 상기 공장을 가상으로 구축하여 상기 공장의 구축 데이터를 생성하는 설비구축부; 및
상기 설비구축부에 의해 생성된 구축 데이터를 설비를 구성하는 단위별로 분류하여 관리하는 설비관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.5. The method of claim 4,
The facility construction apparatus includes:
Generating construction data of the part by virtually constructing the part, constructing the machine virtually, generating a work flow between the parts constituting the machine to generate construction data of the machine, A facility constructing unit for constructing a process virtually and generating a work flow between the machines constituting the process to generate construction data of the process, and constructing the plant virtually to generate construction data of the plant; And
And a facility management unit for classifying and managing the construction data generated by the facility construction unit by units constituting the facility, and a virtual factory simulation system for energy management simulation.
상기 작업 흐름은 미리 설정된 이벤트에 의해 활성화되고,
상기 미리 설정된 이벤트는, 부품 또는 머신 자신의 수행 조건을 지정하는 셀프 트랜지션 이벤트(Self Transition Event) 및 자신의 후단에 배치된 부품 또는 머신의 수행조건을 지정하는 아웃고잉 이벤트(Outgoing Event)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.6. The method of claim 5,
The workflow is activated by a preset event,
The preset event includes a self transition event that specifies a performance condition of a part or a machine itself and an outgoing event that designates a performance condition of a part or a machine disposed in a subsequent stage of the self transition event A virtual factory simulation system for energy management simulation.
상기 작업 흐름을 활성화시키기 위한 이벤트는, 미리 정해진 타임 스케쥴(Time Schedule)에 따라 발생되거나, 이웃하는 부품 또는 머신들의 상태에 따라 발생되거나, 부품 또는 머신들의 동적특성 모델링 데이터에 기초하여 발생되거나, 상기 제품의 제조 또는 상태에 따라 발생되거나, 사용자에 의해 미리 설정된 조건에 부합할 때 발생되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.6. The method of claim 5,
The event for activating the workflow may be generated according to a predetermined time schedule, generated according to the state of neighboring parts or machines, generated based on dynamic characteristic modeling data of the parts or machines, Wherein the simulation results are generated according to the manufacture or condition of the product, or when it meets predetermined conditions set by the user.
상기 관제장치는,
상기 설비구축장치에 의해 구축된 가상 설비들의 구동 조건을 설정하고, 상기 작업 흐름의 활성화를 위한 이벤트를 발생시키는 설비구동부; 및
상기 각 설비 및 제품의 구축 데이터를 기초로 상기 각 설비 및 제품에 대한 시뮬레이션의 초기화를 수행하고, 상기 설비구동부에 의해 설정된 구동 조건을 실행하거나 상기 설비 구동부에 의해 발생된 이벤트에 따라 상기 작업 흐름을 활성화시켜 각 설비를 구동시켜 시뮬레이션을 수행함으로써 상기 시뮬레이션 결과값을 생성하는 설비동작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.6. The method of claim 5,
The above-
A facility driving unit for setting driving conditions of virtual facilities constructed by the facility building apparatus and generating an event for activating the work flow; And
Wherein the initialization of the simulation for each of the facilities and products is performed based on the construction data of each of the facilities and products, the execution of the driving conditions set by the facility driving unit, or the execution of the work flow according to the event generated by the facility driving unit And activating each facility to generate a simulation result by performing a simulation to generate a simulation result value.
상기 동적특성 모델링 데이터는, 상기 설비의 물리적인 동적 특성에 대한 입력 데이터를 상기 설비의 움직임 정보로 변환하기 위한 설비 매핑 함수, 상기 제품의 물리적인 특성에 대한 입력 데이터를 상기 제품에 대한 움직임 정보로 변환하기 위한 제품 매핑 함수, 및 상기 설비의 타 설비간의 연동에 대한 링크정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the dynamic modeling data includes an equipment mapping function for converting input data on physical dynamic characteristics of the facility into motion information of the facility, input data on the physical characteristics of the product as motion information on the product, A product mapping function for converting the link information, and a link information for interworking between the other facilities of the facility; and a virtual factory simulation system for energy management simulation.
상기 설비의 3D 모델링 데이터, 설비의 동적특성 모델링 데이터, 및 상기 설비의 에너지 모델링 데이터를 통합함으로써 상기 설비를 가상으로 구축하여 각 설비의 구축 데이터를 생성하고, 상기 제품의 3D 모델링 데이터 및 상기 제품의 동적특성 모델링 데이터를 통합함으로써 상기 제품을 가상으로 구축하여 상기 제품의 구축 데이터를 생성하는 단계;
상기 설비 및 제품의 물리적 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 동적특성 모델링 데이터를 연산하여 생성된 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터와 상기 설비의 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 상기 에너지 모델링 데이터를 연산하여 생성한 상기 설비의 에너지 특성 변화 데이터를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성하는 단계; 및
상기 설비 및 제품의 구축 데이터 및 상기 설비 및 제품의 동적 특성 변화 데이터를 이용하여 상기 설비 및 제품의 움직임을 3차원 형상으로 표시하고, 상기 3차원 형상으로 표시되는 설비를 통해 상기 설비의 에너지 특성 변화를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 에너지 모델링 데이터는 각 설비 별로 투입되는 에너지 특성에 대한 입력 데이터를 기초로 해당 설비의 에너지 특성 변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법.A 3D modeling data for displaying a facility to be simulated and a product to be applied to the facility in a three-dimensional shape, dynamic property modeling data for displaying the facility and the dynamic characteristics of the product, Generating energy modeling data;
The facility is virtualized by integrating the 3D modeling data of the facility, the dynamic property modeling data of the facility, and the energy modeling data of the facility to generate construction data of each facility, and the 3D modeling data of the product, Constructing the product virtually by integrating dynamic property modeling data to generate construction data of the product;
Based on input data on the physical characteristics of the facility and the product, calculating the dynamic modeling data based on the dynamic modeling data and the input data on the energy characteristics of the facility, Generating a simulation result value including energy characteristic change data of the facility generated by calculating the energy characteristic change data; And
The apparatus and the product movements are displayed in a three-dimensional shape using the construction data of the facility and the product and the dynamic property change data of the facility and the product, And outputting,
Wherein the energy modeling data is used to calculate a change in energy characteristics of a facility based on input data on energy characteristics input for each facility.
상기 설비는, 상기 설비를 구성하는 최소단위인 부품(Parts), 다수의 부품으로 이루어진 머신(Machine), 다수의 머신으로 이루어진 프로세스(Process), 및 다수의 프로세스로 이루어진 공장(Factory)를 포함하고,
상기 설비 구축 데이터는, 상기 부품의 구축 데이터, 상기 머신의 구축 데이터, 상기 프로세스의 구축 데이터, 및 상기 공장의 구축 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법.11. The method of claim 10,
The facility includes a part as a minimum unit of the facility, a machine composed of a plurality of parts, a process composed of a plurality of machines, and a factory composed of a plurality of processes ,
Wherein the facility construction data includes construction data of the part, construction data of the machine, construction data of the process, and building data of the factory.
상기 머신의 구축 데이터는 상기 머신을 구성하는 부품들 간의 작업 흐름에 대한 정보를 포함하고,
상기 프로세스의 구축 데이터는 상기 프로세스를 구성하는 머신들 간의 작업흐름에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법.12. The method of claim 11,
The construction data of the machine includes information on a work flow between the parts constituting the machine,
Wherein the construction data of the process includes information on a work flow between the machines constituting the process.
상기 시뮬레이션 결과값을 생성하는 단계는,
상기 가상으로 구축된 설비들의 구동 조건을 설정하고, 상기 작업 흐름의 활성화를 위한 이벤트를 발생시키는 단계; 및
상기 각 설비 및 제품의 구축 데이터를 기초로 상기 각 설비 및 제품에 대한 시뮬레이션의 초기화를 수행하고, 상기 구동 조건을 실행하거나 상기 발생된 이벤트에 따라 상기 작업 흐름을 활성화시켜 각 설비를 구동시켜 각 설비 및 제품의 동적 특성의 변화 및 에너지 특성 변화를 포함하는 시뮬레이션 결과값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시뮬레이션을 위한 가상공장 시뮬레이션 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of generating the simulation result value comprises:
Setting driving conditions of the virtually constructed facilities and generating an event for activating the work flow; And
The initialization of the simulation for each facility and the product is performed based on the construction data of each facility and the product, the each operation is executed by activating the operation flow according to the generated event, And generating a simulation result value including a change in a dynamic characteristic of the product and a change in an energy characteristic of the product.
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