KR102045649B1 - 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치는 사용자로부터 사용자 파라미터를 입력받는 사용자 입력장치와 단위 설비의 특성을 상기 사용자 파라미터을 사용하여 수식으로 표현하는 단위 설비 파라메트릭 설정 장치를 포함한다. 상기 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치는 상기 수식을 계산하여 상기 단위 설비의 특성을 결정하는 단위 설비 파라메트릭 적용 장치와 상기 단위 설비의 특성에 기초하여 상기 단위 설비와 다른 단위 설비와의 간섭을 체크하고 상기 단위 설비들의 레이아웃을 조정하는 단위 설비 레이아웃 조정 장치를 더 포함한다.

Description

가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DESIGNING LAYOUT OF PROCESS LINE BASED ON VERTUAL EQUIPMENT}

본 발명의 기술적 사상은 가상 설비에 기반하여 공정 라인의 레이아웃(Layout)을 설계하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

CEM(Compact Endless Cast & Rolling Mill) 공정은 연주 공정과 열연 공정을 하나로 연결하여 연주 공정에서부터 열연 공정이 직결함으로써 다양한 고품질의 열연 제품을 연속적으로 대량 생산할 수 있는 공정이다. 이를 통해 전단 공정인 고로 및 파이넥스(FINEX) 공정에서 철광석을 녹여 생산한 쇳물이 최종 열연 제품으로 되기까지 절단이나 정체 없이 모든 과정이 연속적으로 이루어지므로, 제품의 품질이 매우 균질하며 별도의 냉각 작업이 없으므로 기존 열연 공정만으로는 생산하기 어려웠던 매우 얇은 열연 제품을 손쉽게 대량 생산할 수 있다.

이러한 장점에 따라 CEM 공정을 구축하고자 하는 외부 업체들, 특히 해외 철강업체들의 수요가 많다. 그러나 CEM 공정의 특성상 한 대의 설비라도 고장이 발생하면 CEM 공정 전체가 정지할 수 있다. 따라서 이러한 문제를 미연에 방지하고 안정화된 조업의 조기 달성을 위하여 CEM 공장 구축을 위한 정밀한 레이아웃(layout) 설계가 필요하다. 이러한 신규 레이아웃 설계를 위해서는 해당 공장에서 생산할 제품 사양 및 공정 시간을 정의하고 이를 바탕으로 개별 설비들의 크기, 파워 등의 사양을 결정하고 설비 간 거리를 조정한다.

종래에는 이러한 신규 레이아웃 설계를 위하여 기존에 설계된 2차원(2D) 도면에 배치된 설비 도형을 단순히 크기나 위치를 조정하는 것을 중심으로 레이아웃 설계 작업이 진행된다. 이렇게 설계된 레이아웃은 실제 설비에 대한 형상 파악이 불가능하고 도면상의 신규 레이아웃이 실제 설계의도를 반영하였는지를 확인할 수 없다. 이러한 이유로 인해 실제 설비를 제작하고 공장을 건설하는 과정에서 레이아웃 설계의 문제점이 발견되어 설비를 재제작하거나, 레이아웃을 수정하는 등 많은 시간적 금전적 손실이 발생한다.

대한민국 등록특허공보 제1786212호

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 가상 설비에 기반하여 공정 라인의 레이아웃(Layout)을 설계하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 기존 2D 레이아웃(Layout) 도면은 탑뷰(top view)와 사이드뷰(side view) 2가지로 제공되는데 단순히 설비 외형과 이들 간의 거리만 표시되었다. 이로 인해 신규 레이아웃 설계를 위해 고려해야 할 설비 외형, 내부 부품들의 상대적 위치, 구동부 연결 상태, 구동 범위 및 타이밍 등에 대한 내용을 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 신규 레이아웃 설계가 끝나더라도 해당 설계에 따라 조업을 진행했을 경우 발생할 수 있는 문제점에 대한 사전 조사가 이루어질 수 없었다. 종래는 문서를 기반으로 전문가의 토론만으로 이를 이론적으로 처리하고 실제 공장이 건설되면 정상화 테스트 기간 동안 이를 처리하였다. 결국 레이아웃 설계에서 발견하지 못한 문제가 공장 건설이 완료된 다음에 확인되어 수정해야 하기 때문에 막대한 비용 및 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 빠르고 효과적인 신규 레이아웃 설계를 위하여 설비 사양 및 설비 간 거리 조정 등의 수치 조종만으로 설비 kinematics와 설비 외형, 설비 간 간섭 조정이 수행되는 3D 레이아웃 설계 장치 및 방법을 제공한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치는 사용자로부터 사용자 파라미터를 입력받는 사용자 입력장치와 단위 설비의 특성을 상기 사용자 파라미터를 사용하여 수식으로 표현하는 단위 설비 파라메트릭 설정 장치를 포함한다. 상기 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치는 상기 수식을 계산하여 상기 단위 설비의 특성을 결정하는 단위 설비 파라메트릭 적용 장치와 상기 단위 설비의 특성에 기초하여 상기 단위 설비와 다른 단위 설비와의 간섭을 체크하고 상기 단위 설비들의 레이아웃을 조정하는 단위 설비 레이아웃 조정 장치를 더 포함한다.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법은 사용자로부터 사용자 파라미터를 입력받는 단계와 단위 설비의 특성을 상기 사용자 파라미터를 사용하여 수식으로 표현하는 단계를 포함한다. 상기 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법은 상기 수식을 계산하여 상기 단위 설비의 특성을 결정하는 단계와 상기 단위 설비의 특성에 기초하여 상기 단위 설비와 다른 단위 설비와의 간섭을 체크하고 상기 단위 설비들의 레이아웃을 조정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치 및 방법은 수치회한 설비 사양을 변경하는 것만으로 설비 외형, 내부 부품 상태, 구동부 연결 상태 및 크기, 구동 범위가 변경되어 기존 대비 신규 레이아웃(layout)의 변경 정보를 빠르게 반영할 수 있으며, 2D 도면에 비해 설비 외형뿐만 아니라 설비 내부 및 운동학(kinematics)까지 검토할 수 있다.

또한 단위 설비의 사양 변경뿐만 아니라 설비간 간격 조정 및 간섭 체크, 배치 순서 조정 등의 전체 레이아웃 설계가 가능하고 이들을 실시간 저장/로드(save/load)가 가능하기 때문에 CEM 해외건설용 레이아웃의 여러 버전 생성 및 이력(history) 관리가 가능하다.

더욱이, 완성된 3차원(3D) 레이아웃에 실제 조업 운전 방안서를 적용하여 조업 진행 중 설비들이 어떤 타이밍으로 어떻게 동작할 수 있는지 확인이 가능하다. 따라서 공장 건설 후 진행되는 운전 방안 검토 시간 및 개선 비용을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예는 CEM 공정뿐만 아니라 연주 공정, 열연 공정, 후판 공정, 선재 공정 등 유사한 공정의 레이아웃 설계에도 활용이 가능하여, 해당 공정의 레이아웃 설계 시간을 단축 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계 방법을 보여주는 컴퓨터 스크린 샷이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계를 위한 3차원 모델의 예를 보여주는 컴퓨터 스크린 샷이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계후 수행되는 3차원 모델의 경량화의 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계후 수행되는 3차원 모델의 경량화의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 3차원 모델의 경량화를 수행한 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치를 구현할 수 있는 컴퓨터 장치를 보여주는 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다.

이하에서 설명하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치 및 방법은 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 레이아웃(layout) 설계 정확도 및 디테일한 검토가 가능한 CEM(Conpact Endless Cast & Rolling Mill) 공정의 3차원(3D) 레이아웃 설계 방법 및 관련 장치를 제공한다. 특히, CEM 공정의 해외건설을 위한 신규 레이아웃 설계 시 공장 및 설비 사양의 변경내용을 빠르고 정확하게 반영하고 이를 검토할 수 있는 가상설비 기반 레이아웃 설계 및 구성 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 CEM 공정의 개별 가상설비의 구동부 연결 상태 및 구동범위 등의 운동학(kinematics) 정보와 부품 별 사양 및 계층구조 등의 외형 정보를 설비 폭, 제품 생산속도 등의 최종 설비 사양과 수식으로 연결시킴으로써 해당 설비 사양을 지정 또는 변경하면 해당 가상설비의 kinematics와 외형이 자동으로 수정되는 파라메트릭 모델링을 포함한다. 개별 가상설비들의 파라미터를 쉽게 수정할 수 있을 뿐만 아니라 수정된 설비들의 배치 자동화를 제공하여 정확하고 빠른 CEM 공정의 레이아웃 설계가 가능한 GUI(Graphical User Interface) 환경 및 GPU(Graphical Processing Unit) 프로그래밍을 포함한다.

관련 문헌으로서 공개번호 KR10-2011-0047025는 제철소 설비의 운전 교육 시스템의 제어 방법을 제공한다. 제철소 설비 운전에 대한 시뮬레이션 데이터를 데이터베이스(DB)에 저장하고 해당 DB에 전문가 권한으로 접속한 사용자는 DB에 저장된 데이터를 바탕으로 교육사례를 생성함과 동시에 각 규칙에 따른 결론 및 조건이 생성하여 지식 DB를 구축한다. 한편, 비전문가 권한으로 접속한 사용자는 상기 교육사례에 대한 결론을 입력하고, 시스템으로부터 사용자가 입력한 결론과 이미 구축된 DB의 결론 사이의 추론 비교로 나온 피드백을 제공받는 것을 포함한다. 이 문헌은 가상설비를 기초로 한다는 점에서는 본 발명과 공통점이 있으나 기존 레이아웃을 단순 사용한다는 점에서 본 발명과 다르다.

다른 관련 문헌으로서 공개번호 2011-0068544는 가상현실 기반 훈련 시뮬레이터를 위한 가변형 플랫폼 장치 및 그 방법을 제공한다. 가상현실 시나리오를 가변적으로 구성할 수 있는 플랫폼의 개발과 관련되어 있지만 단일 장치의 교육에 국한되는 것으로서 설비 구동 및 조업에 대한 교육을 대상으로 하는 본 발명과는 차이가 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치(10)는 사용자 입력장치(11), 사용자 입력 처리 장치(12), 단위설비 파라메트릭 설정 장치(13), 단위설비 파라메트릭 적용 장치(14), 단위설비 레이아웃 조정 장치(15), 영상 처리 장치(16) 및 영상 출력 장치(17)을 포함한다.

사용자 입력장치(11)는 사용자로부터 가상설비의 사양 혹은 설비간 거리 등의 파라미터(parameter)와 전체 레이아웃 폭/길이 등의 제약 조건을 입력 받는다. 입력되는 파라미터는 전체 공정의 사양, 예를 들면 전체 공정 속도 등 일 수 있으며 생산되는 제품의 사양, 예를 들면 제품의 폭 등일 수 있다. 사용자는 사용자 입력장치(11)에 의하여 제공되는 GUI 등을 통하여 위의 파라미터 또는 제약 조건을 입력할 수 있다. GUI는 사용자가 파라미터 또는 제약 조건 등을 입력할 수 있는 사용자 인터페이스의 한 예에 불과하며 사용자는 파라미터 또는 제약 조건 등을 다른 형태의 사용자 인터페이스를 통하여 입력할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 파라미터 또는 제약 조건 등을 커맨드 라인 인터페이스를 통하여 입력할 수 있다.

사용자 입력 처리 장치(12)는 사용자 입력을 가상환경에서 단위설비 및 전체 레이아웃을 설계하는 코어(core) 장치에 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치(10)는 복수의 코어장치를 포함할 수 있다. 복수의 코어장치는 단위설비 및 전체 레이아웃 설계를 위하여 병렬연산을 수행할 수 있다.

단위설비 파라메트릭 설정 장치(13)는 사용자로부터 입력된 파라미터를 각 단위설비의 파라미터의 내부 파라메트릭 수식에 설정한다. 단위설비의 파라미터는 단위 설비의 외형에 것일 수 있다. 예를 들면, 단위설비의 부품별 사양일 수 있으며 단위설비의 계층구조 등에 관한 것일 수 있다. 또한, 단위설비의 파라미터는 운동학(kinematics)에 관한 것일 수 있다. 예를 들면, 단위 설비의 구동부 연결 상태, 구동범위 등일 수 있다. 이렇게 사용자 파라미터를 각 단위설비의 파라미터의 파라메트릭 수식에 설정함으로써 사용자 파라미터가 단위설비의 파라미터의 변수로 되어 사용자 파라미터가 변경되면 단위설비의 파라미터도 변경될 수 있다. 단위설비 파라메트릭 설정 장치(13)는 또한 단위설비의 파라미터의 파라메트릭 수식을 GPU(graphical Processing Unit)의 처리단위인 매트릭스(matrix)로 변환할 수 있다.

단위설비 파라메트릭 적용 장치(14)는 GPU를 사용하여 수식 매트릭스를 계산하여 단위설비의 외형, 내부 부품 크기 및 상대적 위치, 구동부의 크기 및 구동 반경을 연산한다. 단위설비 파라메트릭 적용 장치(14)는 연산 결과를 바탕으로 단위설비의 최종 형태를 결정할 수 있다. 단위설비의 최종 형태는 단위 설비의 외관에 관한 것일 수 있으며 또는 단위설비의 운동학(kinematics)에 관한 것일 수 있다.

단위설비 레이아웃 조정 장치(15)는 단위설비의 파라미터 적용 결과를 바탕으로 단위 설비간 거리 및 간섭을 체크한다. 그리고 단위설비 레이아웃 조정 장치(15)는 사용자에 의하여 입력된 레이아웃 제약 조건 등을 고려하여 전체 레이아웃을 구성할 수 있다.

영상 처리 장치(16)는 단위설비 레이아웃 조정 장치(15)에 의하여 조정된 전체 레이아웃을 사용자에게 보여줄 수 있도록 출력 영상을 생성하고 영상 출력 장치(17)는 해당 영상을 사용자에게 출력한다.

도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법을 나타낸 흐름도이다.

사용자는 가상설비의 사양 혹은 설비간 거리 등의 파라미터와 전체 레이아웃 폭/길이 등의 제약 조건을 입력할 수 있다(21). 사용자로부터 입력된 파라미터는 각 단위설비의 파라미터의 내부 파라메트릭 수식에 설정된다(22). 사용자가 입력한 파라미터와 단위설비의 파라미터가 연결되어 사용자 파라미터의 변경에 의하여 단위설비의 파라미터도 변경될 수 있다. 파라메트릭 수식을 계산하여 단위설비의 외형, 내부 부품 크기 및 상대적 위치, 구동부의 크기 및 구동 반경을 연산한다(23). 연산 결과를 바탕으로 단위설비의 최종 형태를 결정할 수 있다. 단위설비의 파라미터 적용 결과를 바탕으로 단위 설비간 거리 및 간섭과, 사용자에 의하여 입력된 레이아웃 제약 조건을 고려하여 전체 레이아웃을 구성한다(24)

도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계 방법을 구체적으로 보여주는 컴퓨터 스크린 샷이다. 본 발명의 일 실시예에서 파라메트릭 설계 방법은 도 1에서 도시한 단위설비 파라메트릭 설정 장치와 단위설비 파라메트릭 적용 장치에 의하여 구현될 수 있다.

파라메트릭 설계 방법은 먼저 각 단위 설비들의 주요 사양, 즉 파라미터를 먼저 정의한다. 이렇게 정의된 파라미터가 변경되었을 때 단위설비의 상태 변화를 물리학 및 기구학을 기반으로 수식으로 표현한다. 이때 고려되는 상태는 설비의 외형뿐만 아니라 내부 구동부, 부품, 모터 등을 포함한다. 도 3에서 (a)는 롤러의 파라미터를 정의하는 것을 보여준다. 예를 들면, 롤러의 폭을 파라미터로 정의 할 수 있다. (b)는 롤러를 표현할 수 있는 수식을 구현하는 것을 보여준다. 롤러 폭이라는 파라미터를 인자로 가상설비 롤러의 몸체와 spindle들의 폭을 변경하는 수식을 도출할 수 있다. (c)는 설정된 파라미터의 값을 변경하는 것을 보여준다. 예를 들면, 롤라의 폭을 변경하게 되면 기구학적으로 롤러의 원통형 몸체와 구동부인 스핀들(spindle)들의 폭이 영향을 받게 된다.

한편, 모든 가상설비들을 대상으로 이런 수식화 작업이 진행되는데, 이들을 한꺼번에 풀기 위해서는 엄청난 연산시간이 필요하다. 이러한 연산시간을 줄이기 위하여 GPU를 병렬로 사용하고 있으며, 수식들 역시 GPU에 사용할 수 있는 매트릭스 형태로 변환하였다. 이에 따라 최종적으로 파라미터를 수정하면 GPU는 매트릭스 병렬연산을 통해 단위설비들의 각 구동부 및 내 부품들의 형태 및 상대적 위치를 결정되며, 구동시의 범위 역시 계산한다.

도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계 방법을 사용한 3차원 모델링의 예를 보여주는 컴퓨터 스크린 샷이다. 3차원 모델링을 위해서는 3D 모델 정의, 파라메트릭 모델링, 3D 모델의 경량화의 절차를 거친다.

1. 3D 모델 정의

파라메트릭 모델링을 하기 위하여 기본 모델을 구동부 중심으로 그룹핑한다. 해당 구동부를 중심으로 향후 파라메트릭 모델링과 데이터 경량화를 진행하게 된다. 이 때, 구동부는 실제 현장과 같이 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 제어되는 제어I/O 연결부위를 중심으로 정의할 수 있다. 다음은 표 1은 주조라인의 Ladle Turret의 구동부를 정의한 예를 보여준다.

설비명 예제 : Casting Line - Ladle Turret 　- 실린더 구동 I/O 　- Ladle Cover 구동 I/O 　- Ladle Turret 축 회전 I/O

각 구동부는 하나의 단위로 그룹핑되어 저장될 수 있다. 즉, 해당 구동부에 포함된 볼트, 너트, 실린더 등을 한덩어리처럼 저장하여 모델을 경량화할 수 있다. 그 후에는 각 구동부를 서로 연결하여 설비의 전체 움직임을 정의한다. 도 4(a)의 좌측 톱니바퀴 아이콘 옆의 문구가 각각의 구동부를 나타내며, 'Mechanism' 하단의 command가 바로 이들 사이를 연결하는 방식 및 연계 동작방식을 정의한다.

이와 같이 수식 기반으로 설비들의 동작 관계에 관련된 수식을 정의한 후, 파라메트릭 모델링을 진행한다. 즉, 해당 수식을 이용하여 하나의 설비의 사양이 변경되면 다른 설비와 어떠한 간섭이 발생하고 동작 반경이 변경되는지를 확인할 수 있기 때문에 이를 통하여 설비들의 주요 파라미터 변경에 따른　세부 구동부들의 변화를 구현할 수 있다. 이를 위해서는 단순히 메커니즘(mechanism) 수식뿐만 아니라 설비 길이, 높이, 넓이 등의 설비 외형 정보도 수식으로 구현한다. 따라서, 해당 설비 수식에 특정 변수를 바꾸면 설비 외형이 변경되게 된다.

설비별 주요 파라미터는 설비 제조자 및 설비 정비자들과 협의하여 신규 레이아웃이나 합리화시 설비의 어떤 부분들이 변경되는지 확인을 통해 도출할 수 있다. 그리고 해당 파라미터를　설비의 각 세부 구동부의 메커니즘 및 외형 수식의 변수로 설정하여 구동부 변화를 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 모델링후 수행되는 3차원 모델의 경량화의 예를 보여주는 도면이다. 도 5에서 도시한 바와 같이 kinematics구성을 위한 BOM (Bill of Material) 재구성에 의한 경량화를 수행할 수 있다. 예를 들면, (a)에서 보인 것처럼 데이터 구조(data structure)를 구동부 동작에 맞게 BOM을 재구성하여 Kinematics를 적용한다. 이 과정을 통해서 5-10단계의 트리구조가 1단계 트리구조로 구조 경량화하여 데이터 로딩(data loading)과 액세스(access) 시간을 단축할 수 있다. (b)는 kinematics로 표현이 불가능한 piping과 유압설비등은 제외하고 구성함으로써 PLC제어 관점에서의 제한된 표준화 모델로 구성하여 설비를 경량화 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 파라메트릭 설계후 수행되는 3차원 모델의 경량화의 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 6에서 도시한 바와 같이 파라메트릭 적용에 따른 구조 단순화 작업에 의하여 3차원 모델을 경량화할 수 있다. 파라메트릭을 적용하기 위하여 설비의 주요 외곽 크기 및 치수를 유지하고 불필요한 내부 구조의 단순화 작업 삭제작업 및 part구조 통합을 통하여 다양한 파라메트릭이 적용가능한 설비로 단순화할 수 있다.

도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 3차원 모델의 경량화를 수행한 결과를 보여주는 도면이다. 파라메트릭 적용으로 part의 수량이 현저히 감소함으로써 데이터 로딩 속도와 액세스 속도가 증가하였다. 주조 라인의 3차원 모델의 경량화를 적용했을 때 주조 라인 전체 기준으로 로딩 시간이 10분에서 10초로 단축되었다. 또한 트라이앵글 수량이 감소함으로써 그래픽 부하(load)가 감소함을 확인인 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치를 구현할 수 있는 컴퓨터 장치를 보여주는 블럭도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 장치(80)는 프로세서(81), 메모리(82), 입력장치(83), 출력장치(84)를 포함할 수 있다. 메모리(82)는 단위 설비의 파라메트릭 설정을 위한 프로그램, 단위 설비의 파라메트릭 적용을 위한 프로그램, 단위 설비의 레이아웃 조정을 위한 프로그램을 포함할 수 있다. 프로세서(81)는 메모리에 저장된 프로그램을 수행하여 파라메트릭 모델링을 수행할 수 있다. 프로세서(81)는 파라메트릭 모델링을 수행을 위하여 3차원(3D) 모델링을 수행할 수 있으며, 또한 파라메트릭 모델링 후 3차원(3D) 모델의 경량화를 수행할 수 있다. 입력장치(83)는 사용자가 단위 설비의 파라미터를 입력할 수 있도록 GUI를 제공할 수 있다. 출력장치(84)는 단위 설비의 레이아웃 조정 결과를 사용자에게 표시할 수 있다.

지금까지의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 공정 라인 레이아웃 설계 장치
11 사용자 입력장치
12 사용자 입력 처리 장치
13 단위설비 파라메트릭 설정 장치
14 단위설비 파라메트릭 적용 장치
15 단위설비 레이아웃 조정 장치
16 영상 처리 장치
17 영상 출력 장치

Claims (12)

1. 사용자로부터 가상 설비의 사양, 설비간 거리, 전체 레이아웃의 폭 및 전체 레이아웃의 길이를 포함하는 사용자 파라미터를 입력받는 사용자 입력장치;
   상기 사용자 파라미터가 단위 설비의 파라미터의 변수가 되도록, 상기 사용자 파라미터를 상기 단위 설비의 파라미터의 파라메트릭 수식에 설정하는 단위 설비 파라메트릭 설정 장치;
   상기 수식을 계산하여 단위 설비의 외형정보 및 단위 설비의 kinematics정보를 포함하는 단위 설비의 특성을 결정하는 단위 설비 파라메트릭 적용 장치; 및
   상기 단위 설비의 특성에 기초하여 상기 단위 설비와 다른 단위 설비와의 간섭을 체크하고 상기 단위 설비의 레이아웃을 조정하는 단위 설비 레이아웃 조정 장치를 포함하고,
   상기 단위설비 파라메트릭 설정 장치 및 상기 단위설비 파라메트릭 적용 장치는 상기 파라메트릭 수식을 이용하여 상기 단위 설비를 3차원 모델로 모델링하고, kinematics 구성을 위한 BOM (Bill of Material) 재구성 또는 파라메트릭 적용에 따른 구조 단순화 작업 중 하나를 수행하여 상기 3차원 모델을 경량화하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 단위 설비의 특성은 단위 설비의 설비 폭 정보와 제품 생산 속도 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 단위 설비의 kinematics정보는 상기 단위 설비의 구동부 연결 상태 정보, 구동범위를 포함하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 단위 설비의 외형정보는 상기 단위 설비의 부품별 사양, 계층구조정보를 포함하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 장치.
7. 사용자 입력장치가 사용자로부터 가상 설비의 사양, 설비간 거리, 전체 레이아웃의 폭, 및 전체 레이아웃의 길이를 포함하는 사용자 파라미터를 입력받는 단계;
   단위 설비 파라메트릭 설정 장치가 상기 사용자 파라미터가 단위 설비의 파라미터의 변수가 되도록, 상기 사용자 파라미터를 상기 단위 설비의 파라미터의 파라메트릭 수식에 설정하는 단계;
   단위 설비 파라메트릭 적용 장치가 상기 수식을 계산하여 단위 설비의 외형 정보 및 단위 설비의 kinematics정보를 포함하는 단위 설비의 특성을 결정하는 단계; 및
   단위 설비 레이아웃 조정 장치가 상기 단위 설비의 특성에 기초하여 상기 단위 설비와 다른 단위 설비와의 간섭을 체크하고 상기 단위 설비들의 레이아웃을 조정하는 단계를 포함하고,
   상기 단위설비 파라메트릭 설정 장치 및 상기 단위설비 파라메트릭 적용 장치는
   상기 단위 설비의 기본 모델을 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 제어되는 제어 I/O 연결부위인 구동부 중심으로 그룹핑하는 3차원 모델을 정의하는 단계;
   각 단위 설비의 동작 관계에 관련된 수식을 정의한 후, 파라메트릭 모델링을 진행하는 파라메트릭 모델링 단계; 및
   kinematics구성을 위한 BOM (Bill of Material) 재구성에 의한 경량화를 수행하거나 파라메트릭 적용에 따른 구조 단순화 작업을 수행하는 3차원 모델의 경량화 단계를 수행하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법.
8. 삭제
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 단위 설비의 특성은 단위 설비의 설비 폭 정보와 제품 생산 속도 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법.
10. 삭제
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 단위 설비의 kinematics정보는 상기 단위 설비의 구동부 연결 상태 정보, 구동범위에 관한 정보를 포함하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법.
12. 청구항 7에 있어서,
    상기 단위 설비의 외형정보는 상기 단위 설비의 부품별 사양, 계층구조에 관한 정보를 포함하는 가상 설비 기반 공정 라인 레이아웃 설계 방법.

Images