KR102173995B1 - Ｃｐｓ 기반의 스마트 지게차 관리장치 - Google Patents
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Abstract
CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 물류창고 공간정보를 수집하는 공간정보 수집부, 상기 수집한 물류창고 공간정보를 기초로 하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 생성하고 물품보관대의 적재상황과 지게차의 이동상황을 물류창고 공간 디지털 트윈에 가시화하는 물류창고 가시화부, 상기 가시화한 물류창고 공간 디지털 트윈을 기초로 하여 물품을 보관할 목표 위치를 선정하고 상기 지게차에 해당 목표 위치로 이동 가능한 경로 정보를 제공하는 이동경로 정보 제공부, 및 상기 지게차가 목표 위치에 해당하는 상기 물품보관대에 도착하면 상기 물품보관대의 해당 보관 셀의 위치에 맞춰 상기 지게차의 포크리프트 높이 조절 정보를 제공하는 높이조절 정보 제공부를 포함한다.
Description
본 발명은 CPS(Cyber-Physical System) 기반의 스마트 지게차 관리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 물류창고 내의 공간에 대한 디지털 트윈을 통해 물류창고의 공급망을 가시화하고 물품 적재 위치와 지게차 위치를 추적하여 지게차의 이동 경로를 최적화하여 관리할 수 있도록 한 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치에 관한 것이다.
물류창고에 다양하고 많은 제품과 자재들을 적재하는 경우 어떤 물건이 어떤 위치에 보관되어 있는지를 제대로 확인하지 못하면 시간과 비용, 인력 측면에서 큰 손실을 피할 수 없다. 따라서 많은 기업들이 물류 창고를 효율적으로 관리하기 위해 많은 비용을 투자하고 있다.
최근에는 물품이 최초 공급자로부터 최종 수요자에 이르기까지의 전과정에 걸쳐 시스템을 통합화하여 관리하는 시스템인 공급망 관리 시스템(Supply Chain Management system: SCM)이 보급되었다.
특히, 물류창고 관리는 공급망 관리 시스템(SCM)의 핵심 요소로서 물류창고 내의 재고 관리, 적재, 입출고의 효율을 높일 수 있는 선행기술들이 제시되고 있다.
그 일예로, 한국공개특허 제10-2009-0112463호는 알에프아이디를 이용한 물류관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 팔레트에 설치되며 상기 팔레트에 적재되는 물품에 대한 물품 정보가 저장된 물품 정보 태그, 물품을 보관하기 위한 다수의 보관 셀들을 구비한 물품 보관대의 앞쪽에 설치되며 상기 보관 셀들의 가로축 위치 정보가 저장된 위치 정보 태그, 상기 팔레트를 이동시켜 상기 팔레트에 적재된 물품을 상기 물품 보관대에 적치시키는 지게차에 설치되며 상기 물품 정보 태그 및 상기 위치 정보 태그와의 무선 통신을 통해 상기 물품 정보 및 상기 가로축 위치 정보를 인식하는 알에프아이디(RFID) 인식부, 상기 팔레트가 적치되는 상기 보관 셀의 세로축 위치 정보를 인식하기 위하여 상기 지게차에 설치되는 거리 측정기, 및 상기 알에프아이디 인식부 및 상기 거리 측정기로부터 전송되는 상기 물품 정보, 가로축 위치 정보 및 세로축 위치 정보를 이용하여 물류관리를 수행하는 중앙 제어부를 포함함으로써, 물품이 보관되는 위치와 보관되는 물품에 대한 상세 정보를 정확하게 실시간으로 파악할 수 있어 물류관리의 효율성을 극대화시킬 수 있다.
다른 예로, 한국공개특허 제10-2010-0115515호는 천장에 부착된 RFID 전자태그를 사용한 화물 위치 인식장치 및 방법에 관한 것으로, 창고 천장에 부착되어 위치를 알아내기 위한 정보를 송신하는 제 1 RFID 전자태그와, 화물과 인접한 위치에 부착되어 물품의 종류, 특성, 날짜(제조날짜, 입고날짜, 유통기한 등) 및 주의사항 중 적어도 하나가 포함되는 화물정보를 송신하는 제 2 RFID 전자태그와, 화물을 쌓거나 싣고 나르는 지게차에 설치되어 상기 제 1 RFID 전자태그에서 송신되는 위치를 알아내기 위한 정보 및 상기 제 2 RFID 전자태그에서 송신되는 화물정보를 각각 수신하는 RFID 리더와, 화물 입출고 시에 지게차로 화물을 이동하고 적재할 때 RFID 리더가 인식하는 천장 특정부분에 부착된 제 1 RFID 전자태그의 위치정보와 제 2 RFID 전자태그의 화물정보를 기반으로 해당 화물의 적재위치 정보를 확인하고 화물 입출고 작업을 관리하는 화물 적재위치 관리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 물류창고 내의 공간에 대한 디지털 트윈을 통해 물류창고의 공급망을 가시화하고 물품 적재 위치와 지게차 위치를 추적하여 지게차의 이동 경로를 최적화하여 관리할 수 있도록 한 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 지게차의 좌우 양측에 배치된 RFID 리더를 통해 지게차의 이동 방향을 추적하여 지게차에 이동 가능한 경로 정보를 제공할 수 있는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 물류창고에 입고되는 복수의 물품들에 관한 적재 위치를 효율적으로 선정할 수 있는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 물품보관대에 있는 복수의 보관 셀 중 물품이 적재된 보관 셀의 위치에 따라 지게차의 포크리프트(forklift) 높이 조절 정보를 제공할 수 있는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 지게차의 배차스케줄에 따른 지게차의 실제 운행 여부 및 지게차 운전자의 등록 여부를 확인하여 지게차 운행 이력을 관리할 수 있는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 물류창고 공간정보를 수집하는 공간정보 수집부, 상기 수집한 물류창고 공간정보를 기초로 하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 생성하고 물품보관대의 적재상황과 지게차의 이동상황을 물류창고 공간 디지털 트윈에 가시화하는 물류창고 가시화부, 상기 가시화한 물류창고 공간 디지털 트윈을 기초로 하여 물품을 보관할 목표 위치를 선정하고 상기 지게차에 해당 목표 위치로 이동 가능한 경로 정보를 제공하는 이동경로 정보 제공부, 및 상기 지게차가 목표 위치에 해당하는 상기 물품보관대에 도착하면 상기 물품보관대의 해당 보관 셀의 위치에 맞춰 상기 지게차의 포크리프트 높이 조절 정보를 제공하는 높이조절 정보 제공부를 포함한다.
상기 공간정보 수집부는 상기 물류창고 천장에 배치된 RFID 리더 어레이를 통해 상기 물품보관대에 있는 RFID 태그를 식별하여 물품보관구역과 통로에 관한 위치 정보를 수집하고 상기 지게차에 있는 RFID 태그를 식별하여 상기 지게차의 식별정보와 위치정보를 수집할 수 있다.
상기 공간정보 수집부는 상기 지게차 좌측과 우측에 각각 배치된 RFID 리더를 통해 상기 지게차의 이동과정에서 인접한 상기 물품보관대에 보관된 물품에 있는 RFID 태그를 식별하여 상기 지게차의 이동 방향 정보를 수집할 수 있다.
상기 공간정보 수집부는 상기 지게차 전방에 배치된 RFID 리더를 통해 상기 지게차 전방에 있는 해당 물품 보관 셀에 있는 RFID 태그를 식별하여 해당 물품을 보관할 셀의 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 물류창고 가시화부는 상기 물류창고 공간정보로부터 상기 RFID 태그를 식별한 특정 RFID 리더에 관한 어레이 상의 배치를 고려하여 상기 물류보관대와 통로에 관한 수평면 기준의 제1 위치 좌표를 생성하고 상기 지게차에 관한 수평면 기준의 제2 위치 좌표를 생성하여 상기 물류창고 공간 디지털 트윈에 상기 물품보관대의 적재상황과 상기 지게차의 이동상황을 가시화할 수 있다.
상기 이동경로 정보 제공부는 상기 물품창고의 통로의 바닥면 기준으로 상기 물품을 보관할 목표 위치와 상기 지게차의 현재 위치 사이의 이동 가능한 최단 경로를 상기 지게차에 배치된 디스플레이 패널에 제공할 수 있다.
상기 이동경로 정보 제공부는 상기 물품보관대에 보관된 물품의 종류와 적재량을 포함하는 물품 적재 현황을 기초로 하여 상기 지게차의 해당 물품에 연관된 물품의 물품보관대를 결정하고 해당 물품보관대의 위치를 목표 위치로 선정하여 상기 지게차의 현재 위치 기준의 물품 적재 경로 계획을 생성할 수 있다.
상기 높이조절 정보 제공부는 상기 지게차의 전방에 배치된 RFID 리더를 통해 상기 물품보관대의 보관셀에 부착되어 있는 태그를 식별하여 바닥면으로부터 해당 보관셀까지의 높이를 구하고 해당 보관셀까지의 높이를 상기 지게차에 부착된 디스플레이 패널에 제공할 수 있다.
상기 공간정보 수집부에서 수집한 상기 지게차의 식별정보를 기초로 하여 배차스케줄에 따른 상기 지게차의 운행 여부 및 운전자의 등록 여부를 확인하고 상기 지게차의 운전자 및 운행시간을 포함하는 지게차 운행이력을 관리하여 상기 지게차의 운행을 통제하는 지게차 운행이력 관리부를 더 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다 거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 물류창고 내의 공간에 대한 디지털 트윈을 통해 물류창고의 공급망을 가시화하고 물품 적재 위치와 지게차 위치를 추적하여 지게차의 이동 경로를 최적화하여 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 지게차의 좌우 양측에 배치된 RFID 리더를 통해 지게차의 이동 방향을 추적하여 지게차에 이동 가능한 경로 정보를 제공함으로써, 지게차의 이동과정을 최적화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 물류창고에 입고되는 복수의 물품들에 관한 적재 위치를 효율적으로 선정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 물품보관대에 있는 복수의 보관 셀 중 물품이 적재되는 보관 셀의 위치에 따라 지게차의 포크리프트 높이 조절 정보를 제공함으로써, 정확한 위치에 물품을 적재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치는 지게차의 배차스케줄에 따른 지게차의 실제 운행 여부 및 지게차 운전자의 등록 여부를 확인하여 누가(지게차 운전자), 언제(운행시간) 등의 지게차 운행 이력을 관리함으로써, 지게차 운행의 위험 방지 및 직접적인 통제를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 스마트 지게차 관리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 있는 공간정보 수집부의 물류창고 내부의 공간정보 수집 과정을 보여주는 예시도이다.
도 4는 도 1에 있는 스마트 지게차 관리 장치에서 수행되는 스마트 지게차 관리 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차에 이동경로 정보 제공을 보여주는 예시도이다.
도 2는 도 1에 있는 스마트 지게차 관리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 있는 공간정보 수집부의 물류창고 내부의 공간정보 수집 과정을 보여주는 예시도이다.
도 4는 도 1에 있는 스마트 지게차 관리 장치에서 수행되는 스마트 지게차 관리 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차에 이동경로 정보 제공을 보여주는 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다 거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 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.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
RFID(Radio Frequency Identification)는 무선으로 사물을 인식하는 기술로서 크게 인식정보를 저장하고 있는 RFID 태그와 그 정보를 읽는 RFID 리더로 구분되는데, 이러한 RFID 태그와 리더는 각각에 장착된 안테나를 이용해 전자기파를 매개체로 정보의 전달을 수행한다.
디지털 트윈은 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나이다. 디지털 트윈이란 물리적 실체와 똑 같은 디지털 복제품을 의미한다. 이 디지털 복제품은 각종 환경 변화에 물리적 제품이 어떤 변화를 일으키는지 디지털 정보로 기록한다. 그 중 공간정보는 정태적 표현 수준에서 벗어나 현실세계와 가상세계를 서로 연결·상호 작용이 가능한 동적인 '디지털 트윈 공간'으로 발전하고 있다.
본 발명에서는 RFID를 통해 물류창고 내 공간 정보를 수집하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 구현하고 디지털 트윈을 활용하여 물류창고 공급망을 가시화한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPS 기반의 스마트 지게차 관리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 스마트 지게차 관리시스템(100)은 적어도 하나의 RFID 리더(110), RFID 리더 어레이(120), 스마트 지게차 관리장치(130) 및 공간정보 수집 서버(140)를 포함하고, 이들은 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
적어도 하나의 RFID 리더(110)는 물품 및 물품 보관대에 부착되어 있는 태그들을 식별하여 물품관리 및 물류창고 내부 공간에 대한 디지털 트윈 구현을 위한 태그 정보를 전송하는 장치에 해당할 수 있다.
적어도 하나의 RFID 리더(110)는 지게차와 연관 배치될 수 있고, 지게차의 운송과정 또는 이동과정에서 물품 태그 또는 물품보관대 태그를 식별할 수 있다. 여기에서, 물품 태그는 물품 각각에 부착될 수 있고, 해당 물품과 연관된 태그 정보(즉, 물품 식별정보)를 저장할 수 있다. 물품보관대 태그는 물품보관대의 보관셀 각각에 부착될 수 있고, 해당 보관셀과 연관된 태그 정보(즉, 보관셀 위치정보)를 저장할 수 있다.
적어도 하나의 RFID 리더(110)는 지게차의 전면, 좌측면, 우측면에 각각 배치될 수 있다. 이때, 태그 정보를 읽는 RFID 리더가 배치된 위치로부터 지게차의 이동 방향을 식별할 수 있다.
RFID 리더 어레이(120)는 스마트 지게차 관리장치(130) 및 공간정보 수집 서버(140)와 네트워크를 통해 연결되어 있는 컴퓨팅 장치에 해당한다. RFID 리더 어레이(120)는 물류창고 천장에 어레이 형태로 배치된 복수개의 RFID 리더들을 포함하고, 복수개의 RFID 리더들은 안테나, 분배기 및 데이터 송수신기를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 안테나는 지게차의 상측에 부착된 RFID 신호를 수신할 수 있고, 수신된 RFID 신호에 대한 응답 신호를 전송할 수 있으며, 지게차의 위치를 효율적으로 검출하기 위해 어레이 구조를 가지도록 배치될 수 있다. 분배기는 안테나와 데이터 송수신기 사이에 연결되어 안테나를 확장시킬 수 있고, 데이터 송수신기는 RFID 태그를 인식하여 수집한 데이터를 네트워크를 통해 스마트 지게차 관리장치(130) 및 공간정보 수집 서버(140)로 전송할 수 있다.
RFID 리더 어레이(120)에서 인식하는 범위는 물품보관구역과 통로구역으로 구분될 수 있다.
RFID 리더 어레이(120)는 지게차의 물류창고 통로구역 이동과정에서 지게차에 부착되어 있는 태그를 식별할 수 있다. 여기에서, 지게차 태그는 지게차의 상측(즉, 지게차의 안전지붕)에 부착되어 지게차와 연관된 태그 정보(즉, 지게차 식별정보)를 저장할 수 있다.
스마트 지게차 관리 장치(130)는 지게차와 연관 배치된 적어도 하나의 RFID 리더(110)와 물류창고 천장에 배치된 RFID 리더 어레이(120) 및 공간정보 수집 서버(140)와 네트워크를 통해 연결되어 있는 컴퓨팅 장치에 해당한다.
스마트 지게차 관리 장치(130)는 적어도 하나의 RFID 리더(110)와 RFID 리더 어레이(120)를 통해 식별된 태그 정보를 기초로 물류창고의 물리적 공간을 사이버 공간으로 구축하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 구현할 수 있다. 스마트 지게차 관리 장치(130)는 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 활용하여 물류창고의 공급망을 가시화하고 지게차 관리를 할 수 있다.
공간정보 수집 서버(140)는 적어도 하나의 RFID 리더(110), RFID 리더 어레이(120) 및 스마트 지게차 관리장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있는 데이터베이스에 해당한다. 공간정보 수집 서버(140)는 적어도 하나의 RFID 리더(110)와 RFID 리더 어레이(120)에서 제공한 물류창고 공간에 있는 물품보관구역, 통로구역 및 지게차 위치 정보, 물품 정보를 저장할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 스마트 지게차 관리 장치(130)를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 스마트 지게차 관리 장치(130)는 공간정보 수집부(210), 물류창고 가시화부(220), 이동경로 정보 제공부(230), 높이조절 정보 제공부(240), 지게차 운행이력 관리부(250) 및 제어부(260)를 포함한다.
공간정보 수집부(210)는 물류창고 공간정보를 수집할 수 있다. 일 실시예에서, 공간정보 수집부(210)는 물류창고 천장에 배치된 RFID 리더 어레이(120)를 통해 도 3에 보여준 바와 같이, 물류창고 내부의 물품보관구역(310)과 통로구역(320)에 관한 위치정보를 수집할 수 있다.
도 3은 도 2에 있는 공간정보 수집부(210)에서 물류창고 내부의 공간정보 수집과정을 보여주는 예시도이다.
도 3을 보면, 물품보관구역(310)은 물류창고 내부에서 복수의 물품을 적재할 수 있는 물품보관대가 설치되어 있는 장소에 해당하고, 각각의 물품보관대 별로 사용자가 미리 설정한 범위의 물품보관구역(310)이 설정될 수 있다.
물품보관구역(310)의 수는 물류창고에 위치한 물품보관대의 수만큼 존재할 수 있고, 물품보관구역(310)의 식별번호는 물류창고에 위치한 물품보관대의 일련번호 순으로 매칭되지만 이는 사용자에 의해 변경될 수 있다.
통로구역(320)은 물류창고 내부에서 물품보관구역(310)을 제외한 모든 영역에 해당하고, 통로구역(320)은 지게차의 위치가 물품보관구역(310)에서 다른 물품보관구역(310)으로 이동하는 중간 단계를 인식하기 위한 목적으로 설정될 수 있다.
다시, 도 2로 돌아가서, 공간정보 수집부(210)는 RFID 리더 어레이(120)를 통해 물품보관대 태그를 식별하고 물품보관대 태그 식별여부에 따라 물품보관구역(310)과 통로구역(320)을 구분하여 위치정보를 수집할 수 있다.
일 실시예에서, 공간정보 수집부(210)는 RFID 리더 어레이(120)를 통해 통로구간(320)에 있는 지게차 태그를 식별하여 지게차에 관한 위치정보를 수집할 수 있다. 여기에서, 공간정보 수집부(210)는 특정시간 단위로 지게차와 가장 높게 연관된 특정 RFID 리더를 검출할 수 있고 검출된 특정 RFID 리더에 관한 어레이 상의 배치에 따라 지게차의 위치정보를 수집할 수 있다. 이때, 특정 시간은 다음의 수학식을 기초로 결정할 수 있다.
[수학식]
T = {Rmax*(Nmax-N)}/(Vmax*Nmax)
여기에서, T는 통로구역에 진입한 지게차에 대한 특정 시간, Rmax는 RFID 리더 어레이의 최대 인식 거리, Nmax는 RFID 리더 어레이의 단위시간당 최대 인식 횟수, N은 해당 지게차의 현재 위치에서의 RFID 리더기의 단위시간당 인식 횟수, Vmax는 RFID 태그의 최대 신호 전송 속도에 해당한다.
공간정보 수집부(210)는 지게차의 위치정보 수집시 해당 지게차의 식별정보를 함께 수집할 수 있다. 여기에서, 지게차 식별정보는 지게차마다 부여되는 고유정보에 해당한다.
일 실시예에서, 공간정보 수집부(210)는 지게차에 연관 배치된 적어도 하나의 RFID 리더(110)를 통해 물품과 물품 보관셀에 있는 RFID 태그를 식별하여 물품보관대의 물품 적재 위치정보와 지게차의 이동방향 정보를 수집할 수 있다. 공간정보 수집부(210)는 지게차 좌측과 우측에 각각 배치된 RFID 리더(110)를 통해 지게차의 이동과정에서 인접한 물품보관대에 보관된 물품에 있는 RFID 태그를 식별하여 지게차의 이동방향정보를 수집할 수 있다. 예컨대, 지게차 좌측에 배치된 RFID 리더가 우측에 배치된 RFID 리더에 비해 상대적으로 태그 검출 영역이 넓으면 지게차가 좌측으로 이동하고 역으로 우측에 배치된 RFID 리더의 태그 검출 영역이 넓으면 지게차가 우측으로 이동하는 것으로 이동방향정보를 수집할 수 있다.
공간정보 수집부(210)는 지게차의 전방에 배치된 RFID 리더(110)를 통해 지게차 전방에 있는 물품 태그와 물품보관셀 태그를 식별하여 물품 적재 위치 정보를 수집할 수 있다.
물류창고 가시화부(220)는 공간정보 수집부(210)를 통해 수집한 물류창고 공간정보를 기초로 하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 생성하고 물품보관대의 적재상황과 지게차의 이동상황을 물류창고 공간 디지털 트윈에 가시화할 수 있다. 일 실시예에서, 물류창고 가시화부(220)는 물류창고 공간에 대한 3차원 시뮬레이션을 구축하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 구현할 수 있다. 여기에서, 물류창고 가시화부(220)는 RFID 리더 어레이(110)로부터 수집된 공간정보를 분석하여 물류창고 내부의 물리적 공간을 사이버 공간 상에 동일하게 구축할 수 있다.
일 실시예에서, 물류창고 가시화부(220)는 RFID 태그를 식별한 특정 RFID 리더에 관한 어레이 상의 배치를 고려하여 물류보관구역과 통로구역에 관한 수평면 기준의 제1 위치 좌표를 생성하고 지게차에 관한 수평면 기준의 제2 위치 좌표를 생성하여 물류창고 공간 디지털 트윈에 물품보관대의 적재상황과 지게차의 이동상황을 가시화할 수 있다. 여기에서, 제1 및 제2 위치 좌표는 RFID 리더 어레이(120)에 대해 상부에서 본 단면을 기준으로 하고 제1 축에 해당하는 X축과 제2 축에 해당하는 Y축을 각각 중심으로 하는 X좌표와 Y좌표를 포함할 수 있다.
물류창고 가시화부(220)는 물품 태그를 식별한 적어도 하나의 RFID 리더(110)를 통해 수집한 공간정보로부터 물품보관구역(310)에 있는 해당 물품보관대의 물품 적재 현황(즉, 물품 종류, 적재량)을 가시화할 수 있다.
이동경로 정보 제공부(230)는 물류창고 가시화부(220)를 통해 가시화한 물류창고 공간 디지털 트윈을 기초로 하여 지게차의 물품을 보관할 목표 위치를 선정하고 지게차에 해당 목표 위치로 이동 가능한 경로 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 이동경로 정보 제공부(230)는 물품창고의 통로의 바닥면 기준으로 해당 물품을 보관할 목표 위치와 지게차의 현재 위치 사이의 이동 가능한 최단 경로를 지게차에 배치된 디스플레이 패널에 제공할 수 있다. 예를 들어, 이동경로 정보 제공부(230)는 물류창고 가시화부(220)를 통해 가시화된 물류창고 공간을 기초로 물품이 입고되는 보관구역을 확인할 수 있고, 확인된 보관구역 정보를 포함하는 물품 정보를 디스플레이 패널에 디스플레이 하도록 할 수 있다. 또한, 이동경로 정보 제공부(230)는 물품보관대에 보관된 물품 정보를 기초로 지게차의 실린 적어도 하나의 물품에 대해 지게차의 현재 위치 기준의 물품 적재 경로 계획을 생성하여 지게차에 배치된 디스플레이 패널에 제공할 수 있다. 예컨대, 지게차가 "A"라는 물품을 실고 물류창고 내부에 진입시 이동경로 정보 제공부(230)는 물류창고의 물품보관구역(310)에서 "A"라는 물품이 보관되어 있는 물품보관대의 위치와 지게차의 현재 위치 사이의 이동 가능한 최단 경로를 제공할 수 있다. 지게차 운전자는 디스플레이 패널에 제공된 이동 경로를 따라 지게차를 운전하여 해당 물품을 보관구역 A에 입고할 수 있다.
높이조절 정보 제공부(240)는 지게차가 목표 위치에 해당하는 물품보관대에 도착하면 물품보관대의 해당 보관 셀의 위치에 맞춰 지게차의 포크리프트 높이 조절 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 높이조절 정보 제공부(240)는 지게차의 전방에 배치된 RFID 리더(110)를 통해 물품보관대의 보관셀에 부착되어 있는 태그를 식별하여 바닥면으로부터 해당 보관셀까지의 높이(h)를 구할 수 있고, 해당 보관셀까지의 높이(h)에 따라 지게차의 포크리프트 승강 높이 정보를 지게차에 배치된 디스플레이 패널에 제공하여 지게차의 포크리프트를 해당 보관셀의 위치까지 정확하게 승강시킬 수 있다.
지게차 운행이력 관리부(250)는 지게차의 배차스케줄에 따른 지게차의 운행 여부를 확인하고 지게차에 탑승한 운전자의 등록 여부를 확인하여 운행 이력을 관리할 수 있다. 여기에서, 배차스케줄은 시간에 따른 지게차 운행 순서 등을 설정한 운행일지에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 지게차 운행이력 관리부(250)는 수집한 지게차 식별정보를 기초로 하여 물류창고 내 실제 운행하는 지게차가 스케줄에 맞게 운행을 하는지 확인할 수 있고 운행 지게차 확인을 통해 대략적인 운행시간을 확인할 수 있다. 지게차 운행이력 관리부(250)는 지게차에 탑승한 운전자의 본인인증 과정을 통해 해당 지게차에 등록된 운전자가 맞는지를 확인할 수 있다. 여기에서, 본인인증은 지문인식, 홍채인식 등의 운전자가 사전 등록한 생체정보를 이용할 수 있다. 지게차 운행이력 관리부(250)는 비등록자 탑승으로 확인된 경우에 지게차, 물류창고 등에 설치된 경보기나 경광등을 가동하여 알람을 발생시켜 주위에 알릴 수 있다. 이때, 지게차 운행이력 관리부(250)는 지게차에 시동이 걸리지 않도록 직접적인 통제를 할 수도 있다. 지게차 운행이력 관리부(250)는 지게차의 물류창고 출입 승인허가를 제한할 수 있어 지게차가 물품을 실고 무단 불법으로 이동하는 위험을 방지할 수 있다.
제어부(260)는 스마트 지게차 관리 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 공간정보 수집부(210), 물류창고 가시화부(220), 이동경로 정보 제공부(230), 높이조절 정보 제공부(240) 및 지게차 운행이력 관리부(250) 간의 제어흐름 및 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 스마트 지게차 관리 장치에서 수행되는 스마트 지게차 관리 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4에서, 스마트 지게차 관리 장치(130)는 물류창고 공간정보를 수집할 수 있다(단계 S410). 보다 구체적으로, 스마트 지게차 관리 장치(130)는 공간정보 수집부(210)를 통해 물품보관구역(310)과 통로구역(320)에 관한 위치정보, 물품보관구역(310)에 있는 물품보관대의 물품보관정보, 지게차의 식별정보와 위치정보를 수집할 수 있다. 공간정보 수집부(210)는 지게차에 연관 배치된 적어도 하나의 RFID 리더(110)와 물류창고 천장에 배치된 RFID 리더 어레이(120)를 통해 물품창고 공간정보를 수집할 수 있다.
스마트 지게차 관리 장치(130)는 수집한 물류창고 공간정보를 기초로 하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈(digital twin)을 생성하고 물품보관대의 적재상황과 지게차의 이동상황을 물류창고 공간 디지털 트윈에 가시화할 수 있다(단계 S420). 일 실시예에서, 스마트 지게차 관리 장치(130)는 물류창고 가시화부(220)를 통해 실제 물리적인 물류창고 공간을 가상화한 물류창고 공간의 디지털 트윈을 만들어 실제 물류창고의 지게차 운송 및 이동 과정에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있도록 한다.
스마트 지게차 관리 장치(130)는 가시화한 물류창고 공간 디지털 트윈을 기초로 하여 물품을 보관할 목표 위치를 선정하고 지게차에 해당 목표 위치로 이동 가능한 경로 정보를 제공할 수 있다(단계 S430). 일 실시예에서, 스마트 지게차 관리 장치(130)는 이동경로 정보 제공부(230)를 통해 물품보관대의 물품 적재 현황(물품종류,적재량)을 기초로 하여 지게차의 해당 물품에 연관된 물품의 물품보관대를 결정하고 해당 물품보관대의 위치를 목표 위치로 선정할 수 있다. 이동경로 정보 제공부(230)는 물품 보관 목표 위치가 선정되면 지게차의 현재 위치 정보를 기준으로 목표 위치까지의 최단 이동 경로를 제공하여 지게차가 최단 이동 경로를 따라 이동하여 목표 위치(해당 물품보관구역)에 도착하도록 할 수 있다.
스마트 지게차 관리 장치(130)는 지게차가 목표 위치에 해당하는 물품보관대에 도착하면 물품보관대의 해당 보관 셀의 위치에 맞춰 지게차 포크리프트 높이 조절 정보를 제공할 수 있다(단계 S440). 보다 구체적으로, 스마트 지게차 관리 장치(130)는 높이조절 정보 제공부(240)를 통해 지게차에 포크리프트 높이 조절 정보를 제공하여 포크리프트 높이가 물품보관대의 해당 보관 셀 위치에 정확하게 맞춰지도록 할 수 있다. 높이조절 정보 제공부(240)는 물품보관대의 보관 셀마다 부착되어 있는 보관셀 태그를 식별하여 태그정보에 저장되는 보관셀 위치정보로부터 지게차 포크리프트 높이를 결정할 수 있다.
스마트 지게차 관리 장치(130)는 지게차의 운행이력을 관리할 수 있다(단계 S450). 스마트 지게차 관리 장치(130)는 지게차의 배차스케줄에 따른 지게차의 실제 운행 여부 및 지게차 운전자의 등록 여부를 확인하여 누가(지게차 운전자), 언제(운행시간) 등의 지게차 운행 이력을 관리할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차에 이동경로 정보 제공을 보여주는 예시도이다.
도 5를 보면, 지게차에 배치된 디스플레이 패널 상에 물류창고의 물품보관구역에 있는 물품보관대와 물품보관대에 보관된 물품 상황을 제공하고 통로구역을 통과하는 지게차의 이동 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 지게차 운전자는 물품창고가 대형화되어도 물품이 보관될 위치를 정확하게 추적하여 해당 위치에 물품을 적재시킬 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: CPS 기반의 스마트 지게차 관리 시스템
110: RFID 리더 120: RFID 리더 어레이
130: 스마트 지게차 관리 장치 140: 공간정보 수집 서버
210: 공간정보 수집부 220: 물류창고 가시화부
230: 이동경로 정보 제공부 240: 높이조절 정보 제공부
250: 지게차 운행이력 관리부 260: 제어부
310: 물류보관구역 320: 통로구역
110: RFID 리더 120: RFID 리더 어레이
130: 스마트 지게차 관리 장치 140: 공간정보 수집 서버
210: 공간정보 수집부 220: 물류창고 가시화부
230: 이동경로 정보 제공부 240: 높이조절 정보 제공부
250: 지게차 운행이력 관리부 260: 제어부
310: 물류보관구역 320: 통로구역
Claims (9)
- 물류창고 공간정보를 수집하는 공간정보 수집부;
상기 수집한 물류창고 공간정보를 기초로 하여 물류창고 공간에 대한 디지털 트윈을 생성하고 물품보관대의 적재상황과 지게차의 이동상황을 물류창고 공간 디지털 트윈에 가시화하는 물류창고 가시화부;
상기 가시화한 물류창고 공간 디지털 트윈을 기초로 하여 물품을 보관할 목표 위치를 선정하고 상기 지게차에 해당 목표 위치로 이동 가능한 경로 정보를 제공하는 이동경로 정보 제공부; 및
상기 지게차가 목표 위치에 해당하는 상기 물품보관대에 도착하면 상기 물품보관대의 해당 보관 셀의 위치에 맞춰 상기 지게차의 포크리프트 높이 조절 정보를 제공하는 높이조절 정보 제공부를 포함하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 공간정보 수집부는
상기 물류창고 천장에 배치된 RFID 리더 어레이를 통해 상기 물품보관대에 있는 RFID 태그를 식별하여 물품보관구역과 통로구역에 관한 위치 정보를 수집하고 상기 지게차에 있는 RFID 태그를 식별하여 상기 지게차의 식별정보와 위치정보를 수집하는 것을 특징으로 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
- 제2항에 있어서, 상기 공간정보 수집부는
상기 지게차 좌측과 우측에 각각 배치된 RFID 리더를 통해 상기 지게차의 이동과정에서 인접한 상기 물품보관대에 보관된 물품에 있는 RFID 태그를 식별하여 상기 지게차의 이동 방향 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
- 제3항에 있어서, 상기 공간정보 수집부는
상기 지게차 전방에 배치된 RFID 리더를 통해 상기 지게차 전방에 있는 해당 물품 보관 셀에 있는 RFID 태그를 식별하여 해당 물품을 보관할 셀의 위치 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 물류창고 가시화부는
상기 물류창고 공간정보로부터 상기 RFID 태그를 식별한 특정 RFID 리더에 관한 어레이 상의 배치를 고려하여 상기 물류보관대와 통로에 관한 수평면 기준의 제1 위치 좌표를 생성하고 상기 지게차에 관한 수평면 기준의 제2 위치 좌표를 생성하여 상기 물류창고 공간 디지털 트윈에 상기 물품보관대의 적재상황과 상기 지게차의 이동상황을 가시화하는 것을 특징으로 하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 이동경로 정보 제공부는
상기 물품창고의 통로의 바닥면 기준으로 상기 물품을 보관할 목표 위치와 상기 지게차의 현재 위치 사이의 이동 가능한 최단 경로를 상기 지게차에 배치된 디스플레이 패널에 제공하는 것을 특징으로 하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
- 제6항에 있어서, 상기 이동경로 정보 제공부는
상기 물품보관대에 보관된 물품의 종류와 적재량을 포함하는 물품 적재 현황을 기초로 하여 상기 지게차의 해당 물품에 연관된 물품의 물품보관대를 결정하고 해당 물품보관대의 위치를 목표 위치로 선정하여 상기 지게차의 현재 위치 기준의 물품 적재 경로 계획을 생성하는 것을 특징으로 하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 높이조절 정보 제공부는
상기 지게차의 전방에 배치된 RFID 리더를 통해 상기 물품보관대의 보관셀에 부착되어 있는 태그를 식별하여 바닥면으로부터 해당 보관셀까지의 높이를 구하고 해당 보관셀까지의 높이를 상기 지게차에 부착된 디스플레이 패널에 제공하는 것을 특징으로 하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 공간정보 수집부에서 수집한 상기 지게차의 식별정보를 기초로 하여 배차스케줄에 따른 상기 지게차의 운행 여부 및 운전자의 등록 여부를 확인하고 상기 지게차의 운전자 및 운행시간을 포함하는 지게차 운행이력을 관리하여 상기 지게차의 운행을 통제하는 지게차 운행이력 관리부를 더 포함하는 CPS 기반의 스마트 지게차 관리장치.
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