KR102441522B1 - 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템 - Google Patents
공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템은 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보를 분석하는 공장설비 비실시간 모니터링부를 포함하는 공장설비 분석 모듈, 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보를 획득하는 깊이 영상 센서부를 포함하는 작업자 실시간 모니터링부를 포함하는 실시간 모니터링 모듈, 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보와 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 안전을 확보하는 실시간 안전 위치 정보를 이용하여 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 도출하는 작업자 안전 시뮬레이션 모듈, 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 공장설비 제어 및 작업자 안전 조치를 취하는 실시간 안전 제어 모듈 및 공장설비의 비실시간 동작 정보, 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 리포트하는 리포팅 모듈을 포함한다.
Description
본 발명은 공장설비-작업자 시뮬레이션을 통해 인간-로봇 협업에 있어서 안전 사고를 사전에 예방할 수 있는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
산업용 협업로봇이 생산 자동화 공정에 설치되고 있고, 인간이 해야 할 작업이 협업로봇에 의하여 처리되고 있다. 생산 자동화 공정 중에서 일부 공정의 경우에는 인간과 로봇이 동일한 공간에서 협업하는 방식으로 이루어지기도 한다.
종래의 로봇 시스템의 경우, 로봇에서 감지된 비정상적인 토크(Abnormal Torque)를 기초로 그 주변과 로봇의 충돌을 검출하는 충돌 검출 기능을 구비한다. 충돌 검출 기능에 의하여 위험이 감지되면, 협업로봇의 동작을 정지시키거나 충돌력을 경감시키기 위한 제어가 별도로 수행된다. 이로 인해, 협업로봇과 인간, 주변 설비에 대한 손상이 최소화될 수 있다.
하지만, 인간과 로봇 사이의 충돌을 검출하는 충돌 검출 기능을 사용하는 경우에도 인간의 안전을 완벽히 보장하기 어려운 문제점이 있다. 로봇의 다양한 영역에 설치된 기어나 감속기의 마찰 토크(frictional torque)를 정밀하게 추정하는 방식을 이용할 수 있으나, 마찰 토크는 외부 공기 온도와 로봇의 동작 상태에 따라 변동하기 때문에 정밀도를 향상시키는데 어려움이 많다. 결국, 위와 같은 종래의 방식으로는 인간과 협업로봇 사이의 충돌을 정밀하게 예측하고, 인간에 대한 위험을 미연에 방지하는 것이 쉽지 않다.
종래의 다른 방식으로는, 인간과 로봇 사이의 접촉이 일어나는 경우, 로봇의 팔과 손 영역에 힘 센서를 부착하여 접촉 여부를 판단하는 방법이 있으나, 이 경우에도 로봇의 팔 부분에 대한 인간의 접촉 여부는 검출이 어렵다. 이러한 방식으로도 인간과 협업로봇 사이의 충돌을 감지하거나 예측하고, 안전하게 작업을 유도하기는 쉽지 않았다.
즉, 자동화 설비는 작업자가 위험영역에 위치해 있지 않아도 복잡한 작업 및 제어를 쉽게 할 수 있기 때문에 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있는 장점이 있으나, 돌발사태 발생 시 재해강도가 높은 경우가 많아 자동화 설비에 대한 안전대책이 요구된다.
이와 관련하여, 4차 산업혁명에 관한 이슈가 증가하면서 사이버-물리 시스템, 디지털 트윈, 스마트 공장에 관한 연구가 활발하게 진행되어오고 있으며, 미국, 중국, 일본, 영국 등 제조업 선진국에서는 이런 기술 변화를 통해 다양한 국가 정책을 수립하고 있고, 경제분야에서 제조업이 차지하는 비중이 큰 한국은 제조업 30 정책을 발표한 바 있다.
특히, 10대 전략 기술 중 하나인 디지털 트윈(Digital Twin)은 현실 공간을 가상 세계로의 투영을 통해 현실 공간의 복제 구현에 대한 중요한 이슈가 있다. 디지털 트윈은 현재 제조업 중심으로 기술이 구현되고 검증되고 있는 단계이며, 주로 가상 세계에 실제 설비공장을 만들어 미리 체험할 수 있는 시뮬레이션 기술을 중점으로 다루어 지고 있다.
협업로봇의 사용은 다품종 소량생산으로 변화하는 현대 사회에서 점점 더 확산될 것으로 예상된다. 따라서, 로봇 및 인간의 협업 과정에서 안전성 확보는 사전에 해결해야 할 중대한 과제임에 분명하고, 이에 대한 연구개발이 매우 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 기술적 요구를 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사이버 물리 시스템 기반 공정에서 협업로봇의 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 유연 공정 및 협업로봇과의 안전한 작동을 위한 사이버 물리 시스템 기반 안전 시뮬레이터를 포함하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템은 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보를 분석하는 공장설비 비실시간 모니터링부를 포함하는 공장설비 분석 모듈, 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보를 획득하는 깊이 영상 센서부를 포함하는 작업자 실시간 모니터링부를 포함하는 실시간 모니터링 모듈, 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보와 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 안전을 확보하는 실시간 안전 위치 정보를 이용하여 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 도출하는 작업자 안전 시뮬레이션 모듈, 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 공장설비 제어 및 작업자 안전 조치를 취하는 실시간 안전 제어 모듈, 공장설비의 비실시간 동작 정보, 실시간 위치 정보 및 상기 실시간 안전 위치 정보를 리포트하는 리포팅 모듈을 포함한다.
또한, 실시간 모니터링 모듈은 공장설비의 실시간 동작 정보를 획득하는 공장설비 실시간 모니터링부 및 공장설비 비실시간 모니터링부에서 분석된 공장설비의 비실시간 동작 정보와 공장설비 실시간 모니터링부에서 측정된 공장설비의 실시간 동작 정보를 비교하는 공장설비 동작 정보 비교분석부를 더 포함할 수 있다.
또한, 작업자 안전 시뮬레이션 모듈은 공장설비 동작 정보 비교분석부에서 분석된 공장설비 동작 비교 정보를 기반으로 작업자의 안전을 확보하는 실시간 안전 위치 정보를 도출할 수 있다.
또한, 공장설비는 자신의 실시간 동작 정보와 공장설비 분석 모듈에서 분석된 공정에서의 비실시간 동작 정보를 비교하고, 작업자의 실시간 위치 정보를 이용하여 작업자 안전 시뮬레이션 모듈과 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 공유하는 지능형 로봇(Intelligent Robot)을 포함할 수 있다.
또한, 작업자 실시간 모니터링부는 작업자의 생체신호를 비실시간으로 측정하는 생체신호 비실시간 측정부, 작업자의 생체신호를 실시간으로 측정하는 생체신호 실시간 측정부, 및 생체신호 비실시간 측정부에서 측정된 비실시간 생체신호 및 생체신호 실시간 측정부에서 측정된 실시간 생체신호를 비교 분석하는 생체신호 비교분석부를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시간 안전 제어 모듈은 공장설비의 안전을 제어하는 공장설비 안전제어부 및 작업자의 안전을 제어하는 작업자 안전제어부를 포함하고, 작업자 안전제어부는 작업자가 착용하는 무선 안전 경보장치를 포함할 수 있다.
또한, 실시간 모니터링 모듈의 정보를 기반으로 공장설비의 안전을 제어하는 수동제어모듈과, 실시간 모니터링 모듈의 정보를 무시하고 공장설비를 작업자의 실시간 동작 정보 또는 의도에 따라 제어하는 능동제어모듈을 포함하는 공장설비 제어모드 변환모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 능동제어모듈은 작업자에 설치되어 작업자의 동작 또는 의도 정보를 검출 및 송신하는 송신장치 및 공장설비에 설치되어 송신장치에서 송신된 작업자의 동작 또는 의도 정보를 수신하는 수신부 및 수신부에 수신된 정보를 기반으로 공장설비를 능동적으로 제어하는 능동제어부를 포함할 수 있다.
또한, 실시간 작업 공정 시뮬레이션 및 공정 이외의 서로 다른 공정을 기반으로 도출된 복수의 개별 공정 중 2개 이상을 조합하여 가상 작업 공정 시뮬레이션을 도출하는 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법은 공장설비의 공정에서 비실시간 동작 정보 및 공장설비의 공정에서 실시간 동작 정보가 비교되는 공장설비 동작 정보 분석 단계, 깊이 영상 센서부를 이용하여 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보가 획득되는 실시간 모니터링 단계, 공장설비의 비실시간 동작 정보 및 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 실시간 안전 위치 정보가 도출되고, 도출된 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 실시간 작업 공정 시뮬레이션이 도출되는 작업자 안전 시뮬레이션 단계, 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 기반으로 공장설비 제어 및 작업자 안전 조치를 취하는 실시간 안전 제어 단계 및 공장설비의 비실시간 동작 정보, 공장설비의 실시간 동작 정보, 작업자의 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 리포트하는 리포팅 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시간 모니터링 단계는 생체신호 비실시간 측정부에서 측정된 작업자의 비실시간 생체신호 및 생체신호 실시간 측정부에서 측정된 작업자의 실시간 생체신호를 비교하는 작업자 생체신호 분석 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법은 작업자의 동작 또는 의도 정보가 검출되는 경우, 실시간 모니터링 단계에서 획득된 정보를 무시하고 검출된 작업자의 동작 또는 의도에 따라 공장설비가 제어되도록 공장설비 제어모드가 변환되는 공장설비 제어모드 변환 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법은 실시간 작업 공정 시뮬레이션 및 공정 이외의 서로 다른 공정을 기반으로 도출된 복수의 개별 공정 중 2개 이상을 조합하여 가상 작업 공정 시뮬레이션을 도출하는 가상 작업 공정 시뮬레이션 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법 및 시스템에 의하면, 사이버 물리 시스템 기반으로 공장설비 환경을 모니터링 함으로써 공장설비의 가동 전, 가동 중 및/또는 가동 후 작업자의 안전을 점검할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이때, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 처리 흐름도 도면들의 각 구성과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 구성(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 구성들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 구성들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 구성들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(100)은 컨트롤러(110), 공장설비 분석 모듈(120), 실시간 모니터링 모듈(130), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140), 실시간 안전 제어 모듈(150) 및 리포팅 모듈(160)을 포함할 수 있다. 또한, 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(100)은 통신 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이는 생략되어도 무방하다.
컨트롤러(110)는 공장설비 분석 모듈(120), 실시간 모니터링 모듈(130), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140), 실시간 안전 제어 모듈(150), 리포팅 모듈(160) 및 통신 모듈 중 어느 하나로부터 신호를 수신하거나 어느 하나에 제어 신호를 송신하여 각 구성을 제어할 수 있다.
공장설비 분석 모듈(120)은 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보를 분석하는 공장설비 비실시간 모니터링부(122)를 포함할 수 있다. 여기에서, 비실시간 동작 정보는 공장설비의 공정에 대한 정상 동작 상태에 대응하는 동작 순서를 가지는 일련의 동작 정보를 포함할 수 있고, 반드시 한정하지는 않으며 작업자에 의해 변경될 수 있다.
실시예에서, 공장설비 비실시간 모니터링부(122)는 복수의 공장설비들을 모니터링하여 각각 공장설비들 공정에서의 비실시간 동작 정보를 분석할 수 있다. 이렇게, 공장설비 비실시간 모니터링부(122)에서 분석되는 비실시간 동작 정보는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(100)에 별도로 구축된 저장부 또는 외부 저장부에 저장될 수 있고, 공장설비가 실제 가동되기 전에 공장설비의 가상 시운전의 로직(Logic)에 적용할 수도 있다.
공장설비는 사이버 물리 시스템(Cyber-Physical System) 기반의 공정에서 작업자와 협업하는 지능형 로봇(Intelligent Robot)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 공장설비는 자신의 실시간 동작 정보와 공장설비 분석 모듈에서 분석된 공정에서의 비실시간 동작 정보를 비교할 수 있고, 작업자의 실시간 위치 정보를 이용하여 작업자 안전 시뮬레이션 모듈과 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 공유하는 지능형 로봇(Intelligent Robot)을 포함할 수 있다.
또한, 공장설비는 제품을 제조 및 생산할 수 있고, 제품 이동, 반출 또는 포장 등의 산업 자동화를 수행할 수 있는 협동 로봇(또는 협업 로봇)을 포함할 수 있고, 주변 상황을 인식하고 작업자와 같은 공간에서 업무를 수행할 수 있다.
실시간 모니터링 모듈(130)은 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보를 획득하는 깊이 영상 센서부(132-1)를 포함하는 작업자 실시간 모니터링부(132)를 포함할 수 있다.
깊이 영상 센서부(132-1)는 기존 2D에서 할 수 없었던 이미지 각 픽셀의 깊이 값을 산출할 수 있는 센서로서, 기존의 1개 카메라 모듈로만 처리하던 2D 방식과 달리 복수개의 카메라 모듈들을 이용하여 다양한 기법으로 픽셀의 깊이를 산출하여 3D 이미지를 구축할 수 있다. 여기에서, 깊이 영상 센서부(132-1)에서 획득된 이미지는 기존의 픽셀 RGB, 채도, 콘트라스트(contrast) 정보에서 나아가 픽셀의 깊이 정보까지 획득할 수 있어 다양한 형태로 활용할 수 있다.
또한, 깊이 영상 센서부(132-1)의 3D 깊이 인식 기술은 스테레오(Stereo), ToF(Time-OF-Flight) 및/또는 구조 패턴(Structured Pattern)의 방식으로 나뉘고, 이들의 장단점을 보완한 하이브리드 방식도 존재한다. 이때, 작업자 실시간 모니터링부(132)의 깊이 영상 센서부(132-1)는 상기 방식들 중에서 어느 하나를 이용할 수 있지만, 이에 반드시 한정되지 않고 다양한 방식의 인식기술을 이용할 수 있다.
작업자 실시간 모니터링부(132)는 깊이 영상 센서부(132-1)에서 획득된 3D 영상(또는 3D 이미지)를 이용하여 공장설비 주변에 있는 작업자 위치에 대한 정보를 실시간으로 검출할 수 있다. 또한, 작업자 실시간 모니터링부(132)는 공장설비 분석 모듈(120)의 공장설비 비실시간 모니터링부(122)에 의하여 분석된 비실시간 동작 정보에 깊이 영상 센서부(132-1)를 통해 획득된 3D 영상 이미지를 이용하여 보다 정확하게 공장설비 주변의 작업자 위치를 검출하고 모니터링할 수 있다.
작업자 실시간 모니터링부(132)는 생체신호 비실시간 측정부(132-2), 생체신호 실시간 측정부(132-3) 및 생체신호 비교분석부(132-4)를 더 포함할 수 있다.
생체신호 비실시간 측정부(132-2) 및 생체신호 실시간 측정부(132-3)는 작업자의 피부 접촉 등에 의하여 생체신호를 검출하는 기능을 수행하는 것으로, 의복형, 밴드형 또는 패치 형태의 웨어러블 디바이스 등 작업자가 착용 가능한 형태의 장치로 구성될 수 있고, 상기 나열된 장치에 반드시 한정하지는 않는다. 또한, 생체신호 비실시간 측정부(132-2) 및 생체신호 실시간 측정부(132-3)는 생체로부터 전달되는 맥박수, 심박수, 체온 또는 호흡 등의 생체신호들 중에서 적어도 하나 이상의 생체신호를 수집할 수 있다.
생체신호 비실시간 측정부(132-2)는 작업자의 생체신호를 비실시간으로 측정할 수 있다. 이때, 생체신호 비실시간 측정부(132-2)에서 측정된 비실시간 생체신호 정보는 작업자가 공정 작업에 투입되기 전에 측정된 생체신호 정보를 포함할 수 있다. 또한, 생체신호 비실시간 측정부(132-2)는 비실시간 생체신호 정보를 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(100)에 별도로 구축된 저장부 또는 외부 저장부로 전송할 수 있고, 생체신호 비교분석부(132-4)에서 실시간 생체신호 정보와 비교 분석하는 과정에서 생체신호 참조 값으로 이용될 수 있다.
생체신호 실시간 측정부(132-3)는 작업자의 생체신호를 실시간으로 측정할 수 있다. 이때, 생체신호 실시간 측정부(132-3)에서 측정된 실시간 생체신호 정보는 작업자가 공정 작업에 투입된 후에 측정되는 생체신호 정보를 포함할 수 있다.
생체신호 비교분석부(132-4)는 생체신호 비실시간 측정부(132-2)에서 측정된 비실시간 생체신호 및 생체신호 실시간 측정부(132-3)에서 측정된 실시간 생체신호를 비교 분석할 수 있다. 실시예에서, 생체신호 비교분석부(132-4)는 기 측정되어 저장된 비실시간 생체신호(즉, 참조 생체신호) 및 실시간 생체신호 간의 비교 분석함으로써 작업자의 건강 상태를 예측할 수 있다.
상세하게는, 생체신호 비교분석부(132-4)는 실시간 생체신호가 비실시간 생체신호에 대응하여 미리 설정된 특정 임계값을 벗어나는지 여부를 분석하여 작업자의 건강 이상 유무를 판단할 수 있다. 이때, 복수의 생체신호들 각각마다 임계값이 다르게 도출될 수 있고, 작업자별 생체신호의 임계값이 다르게 설정될 수 있다.
실시예에서, 생체신호 비교분석부(132-4)는 실시간 생체신호가 비실시간 생체신호에 대한 임계값을 벗어나는 경우, 작업자의 건강에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 생체신호 비교분석부(132-4)는 실시간 생체신호가 비실시간 생체신호에 대한 임계값을 벗어나지 않는 경우, 작업자의 건강에 이상이 없는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 생체신호 비교분석부(132-4)는 생체신호 실시간 측정부(132-3)에서 측정되는 실시간 생체신호가 임계값을 초과할 것으로 예측되면, 작업자에게 건강 주의 알림을 제공하도록 작업자 안전제어부(154)에 제어 신호를 전송할 수 있고, 작업자 안전제어부(154)는 작업자가 소지하고 있는 장치를 이용하여 건강 주의 알림을 제공할 수 있다. 이를 통해 작업자는 자신의 건강 상태를 체크하여 안전 사고를 사전에 예방할 수 있다.
따라서, 작업자 실시간 모니터링부(132)는 공장설비 주변에서의 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 안전 사고를 예방할 수도 있고, 작업자가 공장설비의 주변에 인접하지 않는 경우에도 작업자의 건강 상태를 실시간으로 모니터링함으로써 작업자의 안전 사고를 예방할 수도 있다. 또한, 작업자 실시간 모니터링부(132)는 비실시간 생체신호와 실시간 생체신호를 기반으로 작업자의 건강에 이상이 있는 것으로 모니터링되는 경우, 작업자 실시간 위치 정보를 함께 이용하여 작업자 사고 발생시 시 골든 타임 안에 작업자를 구조할 수도 있다.
결국, 본 실시예에 따른 작업자 실시간 모니터링부(132)는 작업자 실시간 위치 정보와 작업자 생체신호 정보를 함께 사용하여 작업자의 작업 환경 변화에 대하여 능동적으로 대응할 수 있다.
실시간 모니터링 모듈(130)은 공장설비 실시간 모니터링부(134) 및 공장설비 동작 정보 비교분석부(136)을 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 공장설비 실시간 모니터링부(134)는 공장설비의 실시간 동작 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 공장설비의 실시간 동작 정보는 제조공장 내 설치되는 공장설비에서의 실시간 가동되는 동작 정보를 포함할 수 있고, 반드시 이에 한정하지는 않으며 작업자에 의해 변경될 수 있다. 즉, 공장설비 실시간 모니터링부(134)는 공장설비의 공정에 따라 기본 정의된 동작 정보(즉, 비실시간 동작 정보)가 아닌 공장설비 가동 중 동작 정보(즉, 실시간 동작 정보)를 획득할 수 있다.
실시예에서, 공장설비 동작 정보 비교분석부(136)는 공장설비 비실시간 모니터링부(122)에서 분석된 공장설비의 비실시간 동작 정보와 공장설비 실시간 모니터링부(134)에서 측정된 공장설비의 실시간 동작 정보를 비교할 수 있다. 상세하게는, 공장설비 동작 정보 비교분석부(136)는 공장설비의 비실시간 동작 정보와 실시간 동작 정보가 일치하는지 여부를 분석할 수 있고, 이렇게 분석된 정보를 기반으로 공장설비가 정상 동작하는지 여부를 판단할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 공장설비 동작 정부 비교분석부(136)에 의하면 공장설비의 기본 동작에 해당하는 비실시간 동작 정보와 실시간으로 변화하는 동작에 해당하는 실시간 동작 정보를 이용하여 공장설비 정상 동작 유무에 대해 판단할 수 있다. 즉, 공장설비 동작 정보 비교분석부(136)는 공장설비가 미리 설정된 동작에 따라 가동되는지 여부를 판단하여 안전 사고를 예방할 수 있다.
작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140)은 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보와 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 안전을 확보하는 실시간 안전 위치 정보를 이용하여 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 도출할 수 있다. 여기서, 작업자의 실시간 안전 위치 정보는 공장설비를 중심으로 산출되는 안전 위치에 관한 정보로서, 작업자의 이동으로 인한 위치 변화에 따라 실시간으로 변화되는 안전 작업 영역 등을 포함할 수 있다.
또한, 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140)은 공장설비의 미리 정의된 가동 범위에 따라 위험 영역 및 안전 작업 영역을 산출할 수 있고, 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자가 위험 영역 내에 위치하는지 여부를 시뮬레이션할 수 있다. 이렇게 시뮬레이션된 결과를 기반으로 작업자의 안전을 확보할 수 있다.
또한, 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140)은 공장설비 동작 정보 비교분석부(136)에서 분석된 공장설비 동작 비교 정보를 기반으로 작업자의 안전을 확보하는 실시간 안전 위치 정보를 도출할 수 있다. 상세하게는, 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140)은 공장설비의 비실시간 동작 정보 및 실시간 동작 정보를 기반으로 공장설비의 작업 공정을 시뮬레이션 할 수 있고, 이렇게 시뮬레이션 된 실시간 작업 공정 시뮬레이션 정보를 기반으로 실시간 안전 위치 정보를 도출할 수 있다.
실시간 안전 제어 모듈(150)은 실시간 안전 위치 정보에 기초하여 공장설비 제어 및 작업자 안전 조치를 취할 수 있다. 실시예에서, 실시간 안전 제어 모듈(150)은 공장설비 안전제어부(152) 및 작업자 안전제어부(154)를 포함할 수 있다.
공장설비 안전제어부(152)는 공장설비의 안전을 제어할 수 있다.
공장설비 안전제어부(152)는 작업자의 실시간 안전 위치 정보 및 공장 설비의 실시간 동작 정보(예를 들어, 로봇 암의 움직임 또는 로봇 몸통의 움직임 등)을 기반으로 공장설비의 동작을 제어하도록 제어신호를 송신할 수 있다. 이때, 공장설비 안전제어부(152)는 공장설비의 위험 작업 영역 내에 작업자를 감지하여 공장설비의 전원이나 동작을 온·오프 시키거나 또는 공장설비의 자율제어 기능을 중단시킴으로써 공장설비의 동작을 강제적으로 제어하도록 할 수 있다.
또한, 공장설비 안전제어부(152)는 공장설비의 동작을 제어할 때, 주변에 작업자가 존재하는 방향과 반대 방향으로 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 로봇 암과 같은 공장설비를 중심으로 우측에 작업자가 존재하는 경우, 공장설비 안전제어부(152)는 로봇 암이 우측 방향이 아닌 다른 방향(즉, 좌측 방향 등)으로 동작되도록 제어할 수도 있다.
또한, 공장설비 안전제어부(152)는 전원이 차단되거나 자율제어 동작이 중단된 공장설비를 재가동시키기 위하여 실시간 모니터링 모듈(130)로부터 작업자의 실시간 위치 정보를 수신하여 공장설비 재가동 여부를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 안전제어부(152)에 의하면, 작업자의 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 공장설비를 제어함으로써 공장설비 주변에서의 작업자 안전 사고를 예방할 수 있다.
작업자 안전제어부(154)는 작업자의 안전을 제어할 수 있다. 실시예에서, 작업자 안전제어부(154)는 작업자가 착용하는 무선 안전 경보장치(154-1)를 포함할 수 있다.
또한, 작업자 안전제어부(154)는 공장 내 작업자의 작업상태(예를 들어, 작업자 주변의 공장설비 가동 상태, 작업자 건강 상태, 실시간 위치 정보 등을 포함) 정보를 기반으로 도출되는 실시간 안전 위치 정보에 따라 제어 신호 또는 경고 알림 신호를 생성하여 작업자의 무선 안전 경보장치(154-1)로 전송할 수 있다.
이때, 무선 안전 경보장치(154-1)는 유무선 이어폰, 모바일 장치, 휴대용 경보 장치, 스마트 안전모, 스마트 작업복 또는 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정하지는 않으며 작업자에게 경보 알림을 제공할 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있다. 또한, 무선 안전 경보장치(154-1)는 작업자가 휴대하여 용이하게 사용할 수 있고, 안전사고 검출에 따라 경보음을 발생시키기 위한 경고 버저가 구비될 수도 있다.
리포팅 모듈(160)은 공장설비의 비실시간 동작 정보, 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 리포트할 수 있다. 이때, 각각의 정보들의 리포팅은 디스플레이 장치를 통한 시각적 리포팅일 수도 있고, 문서 출력을 통한 텍스트 리포팅일 수도 있으며 스피커를 통한 리포팅일 수도 있다.
리포팅 장치(미도시)는 PC, 노트북, 태블릿 장치일 수도 있고, 스마트폰, 스마트 워치 등 모바일 장치일 수도 있다. 이때, 작업자가 소지하고 있는 모바일 장치를 통해 리포팅 하는 경우에는 공장설비의 비실시간 동작 정보, 실시간 위치 정보, 실시간 안전 위치 정보를 실시간으로 제공받을 수 있기 때문에 공장설비를 한번 더 모니터링할 수 있게 되어 작업자의 안전성도 높일 수 있다.
통신 모듈(미도시)은 리포팅 모듈(160)이 무선으로 연결되어 있는 경우, 상기 다양한 정보들을 무선 전송하기 위한 모듈로서, 인터넷, 와이파이(Wi-Fi), NFC(Near Field Communication), 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee) 등 다양한 통신 기술을 이용할 수 있으며, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(200)은 컨트롤러(210), 공장설비 분석 모듈(220), 실시간 모니터링 모듈(230), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(240), 실시간 안전 제어 모듈(250), 리포팅 모듈(260) 및 공장설비 제어모드 변환모듈(270)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 컨트롤러(210), 공장설비 분석 모듈(220), 실시간 모니터링 모듈(230), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(240), 실시간 안전 제어 모듈(250), 리포팅 모듈(260)은 도 1에 도시된 컨트롤러(110), 공장설비 분석 모듈(120), 실시간 모니터링 모듈(130), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140), 실시간 안전 제어 모듈(150), 리포팅 모듈(160)과 동일한 구성이므로 이하에서는 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 공장설비 제어모드 변환모듈(270)은 실시간 모니터링 모듈(230)의 정보를 기반으로 공장설비의 안전을 제어하는 수동제어모듈(272) 및 실시간 모니터링 모듈(230)의 정보를 무시하고 공장설비를 작업자의 실시간 동작 정보 또는 의도에 따라 제어하는 능동제어모듈(274)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 공장설비는 작업자에 의해 수동제어모듈(272)을 이용한 수동 제어 모드가 디폴트 모드로 설정될 수 있다. 즉, 공장설비는 디폴트 모드에 따라 실시간 모니터링 모듈(230)의 정보를 기반으로 수동 제어되다가 작업자에 의한 의도 정보가 검출되면, 공장설비 제어 모드를 수동 제어에서 능동 제어 모드로 자동으로 전환될 수 있다. 이때, 공장설비는 능동제어모듈(274)에 의하여 능동 제어될 수 있다.
실시예에서, 수동제어모듈(272)은 실시간 모니터링 모듈(230)의 정보 및 공장설비 안전제어부(252)의 정보를 기반으로 공장설비를 제어할 수 있다. 예를 들어, 수동제어모듈(272)은 공장설비 주변에서 작업자가 감지되는 경우, 이를 기초로 공장설비의 동작을 중단시키는 등의 수동적인 제어를 할 수 있다. 즉, 수동제어모듈(272)은 작업자에 의해 기 설정된 제어로직에 따라 공장설비를 제어할 수 있다.
실시예에서, 능동제어모듈(274)은 실시간 모니터링 모듈(230)과 공장설비 안전제어부(252) 각각의 정보가 아닌 공장설비 주변에서의 작업자에 의한 특정 동작 신호에 따라 공장설비의 동작을 중단시키는 등의 능동적인 제어를 할 수 있다. 즉, 능동제어모듈(274)은 작업자에 의해 기 설정된 제어로직과는 관계없이 작업자의 실시간 동작 또는 실시간 의도에 따라 공장설비를 제어할 수 있다.
능동제어모듈(274)은 작업자에 설치되어 작업자의 동작 또는 의도 정보를 검출 및 송신하는 송신장치(274-1), 공장설비에 설치되어 송신장치(274-1)에서 송신된 작업자의 동작 또는 의도 정보를 수신하는 수신부(274-2), 수신부(274-2)에 수신된 정보를 기반으로 공장설비를 능동적으로 제어하는 능동제어부(274-3)를 포함할 수 있다.
송신장치(274-1)는 작업자가 착용하거나 운반할 수 있는 장치(웨어러블 또는 포터블)로서, 영상 센서 및/또는 레이저 센서 등을 포함할 수 있고, 반드시 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 작업자는 위급 상황에서 송신장치(274-1)의 특정 작동버튼을 누르는 동작을 취할 수 있고, 송신장치(274-1)는 특정 작동버튼 누름에 따라 발생하는 입력신호에 따른 작업자의 동작 또는 의도 정보를 검출할 수 있다. 이때, 송신장치(274-1)는 작업자의 동작 또는 의도 정보를 수신부(274-2)에 송신할 수 있다.
수신부(274-2)는 송신장치(274-1)로부터 작업자에 의한 동작 또는 의도 정보를 수신할 수 있다.
능동제어부(274-3)는 수신부(274-2)에 수신된 작업자의 동작 또는 의도 정보를 기반으로 공장설비를 제어할 수 있다. 이때, 공장설비는 공장설비 일측에 설치되는 램프(미도시됨)를 이용하여 능동제어모듈(274)의 제어에 따른 공장설비 작동상태를 작업자에게 알릴 수 있다. 이러한 과정에서, 작업자는 작업자 자신의 동작 또는 의도에 따라 공장설비가 제어되는지 여부를 용이하게 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 능동제어모듈(274)에 의하면, 작업자가 용이하게 휴대 가능한 송신장치(274-1)를 통해 작업자 의도를 파악하여 작업자와 공장설비 간의 거리 및/또는 위치에 관계없이 공장설비를 제어할 수 있기 때문에 공장설비의 사용효율을 증대시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면 작업자가 송신장치(274-1)를 소지한 상태에서 이상 상황이 발생하는 경우 작업자가 신속히 송신장치(274-1)를 조작할 수 있고, 이러한 과정에서 공장설비의 동작이 제어될 수 있기 때문에 안전사고를 사전에 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(300)은 컨트롤러(310), 공장설비 분석 모듈(320), 실시간 모니터링 모듈(330), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(340), 실시간 안전 제어 모듈(350), 리포팅 모듈(360), 공장설비 제어모드 변환모듈(370) 및 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 컨트롤러(310), 공장설비 분석 모듈(320), 실시간 모니터링 모듈(330), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(340), 실시간 안전 제어 모듈(350), 리포팅 모듈(360) 및 공장설비 제어모드 변환모듈(370)은 도 1 내지 도 2에 도시된 컨트롤러(110, 210), 공장설비 분석 모듈(120, 220), 실시간 모니터링 모듈(130, 230), 작업자 안전 시뮬레이션 모듈(140, 240), 실시간 안전 제어 모듈(150, 250), 리포팅 모듈(160, 260) 및 공장설비 제어모드 변환모듈(270)과 동일한 구성이므로 이하에서는 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)은 실시간 작업 공정 시뮬레이션 및 공정 이외의 서로 다른 공정을 기반으로 도출된 복수의 개별 공정 중 2개 이상을 조합하여 가상 작업 공정 시뮬레이션(Virtual Working Process Simulation)을 도출할 수 있다.
실시예에서, 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)은 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보를 기반으로 공장설비의 비실시간 동작 정보에 대한 디지털 트윈(Digital Twin)을 생성할 수 있고, 공장설비의 공정에서의 실시간 동작 정보를 디지털 트윈(Digital Twin)에 가시화할 수 있다. 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)은 가시화된 디지털 트윈을 기반으로 가상 작업 공정 시뮬레이션을 도출할 수도 있다. 이때, 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(300)은 공장설비에 대한 디지털 트윈을 구현할 수 있고, 공장설비에 대한 디지털 트윈을 활용하여 공장설비의 공정을 가상화하여 시뮬레이션할 수 있다.
가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)은 도출된 가상 작업 공정 시뮬레이션에 관한 정보(즉, 가상 작업 공정 시뮬레이션 정보)를 공장설비로 송신할 수 있고, 공장설비는 가상 작업 공정 시뮬레이션을 수신하여 이를 학습할 수 있다.
예를 들어, 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)은 A공장설비에 관한 가상 작업 공정 시뮬레이션 정보를 A공장설비와 동일한 제조공정 또는 유사한 제조공정을 수행하는 B공장설비에 제공할 수 있고, B공장설비는 제공받은 가상 작업 공정 시뮬레이션 정보를 기반으로 3D 가상공간을 통해 가상으로 공정을 구현할 수 있다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(300)에 의하면, 가상 작업 공정 시뮬레이션을 통하여 공장설비의 공정을 사전에 수행해 봄으로써 보다 안정적인 공정 품질을 확보할 수 있고 그에 따라 초기 공장설비 투자 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 공장설비는 미리 설정된 동작 정보대로 가동되다가 작업자의 돌발 행동이 모니터링되는 경우, 학습된 가상 작업 공정 시뮬레이션에 관한 정보를 기초로 작업자의 이동 경로를 예측할 수 있고, 예측된 이동 경로에 따른 발생가능한 안전사고까지 예측할 수 있다. 이때, 공장설비는 공장설비 안전제어부(352)를 이용하여 공장설비 동작을 신속 제어할 수 있어 작업자의 돌발 행동이 모니터링 되더라도 작업자의 안전을 확보할 수 있다.
본 실시예에 따른 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈(380)에 의하면, 공장설비는 학습된 가상 작업 공정 시뮬레이션 정보를 기반으로 자율제어를 수행할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 공장설비는 작업자에 의해 미리 설정된 동작 정보에 따라 동작되다가 작업자 실시간 위치 정보 등과 관계없이 발생하는 작업자 돌발 행동(예를 들어, 공장설비의 방향으로 빠르게 접근하는 동작 등)이 모니터링되면, 스스로 동작(예를 들어, 작업전환, 작업자 회피 등)을 제어할 수 있다.
본 실시예에 따르면 가상 작업 공정 시뮬레이션 정보를 다른 공장설비에 적용할 수도 있어 신규 공장설비를 구축함에 있어서 디지털 트윈(Digital Twin) 기술로서 활용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(300)에 의하면, 공장설비의 작업 공정에 대한 가상 작업 공정 시뮬레이션 학습이 가능하여 공장설비의 자율제어가 가능하고, 실제 공장설비를 제작하여 설치하기 전에 3D 가상설비를 이용하여 제어 기능을 점검함으로써 실제 공장설비의 손상을 줄일 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템(300)에 의하면, 공장설비의 실시간 작업 공정 시뮬레이션 정보 및 작업자 안전 시뮬레이션 정보를 재사용함으로써 신규 공장설비의 시뮬레이션 기간을 단축시킬 수 있어 제조공장의 생산 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법(S100)은 공장설비 동작 정보 분석 단계(S110), 실시간 모니터링 단계(S120), 작업자 안전 시뮬레이션 단계(S130), 실시간 안전 제어 단계(S140) 및 리포팅 단계(S150)을 포함할 수 있다.
공장설비 동작 정보 분석 단계(S110)에서 공장설비의 공정에서 비실시간 동작 정보 및 공장설비의 공정에서 실시간 동작 정보가 비교될 수 있다(S112). 구체적으로, 공장설비 동작 정보 분석 단계(S110)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보와 실시간 동작 정보가 일치하는지 여부가 분석될 수 있고, 이렇게 분석된 정보를 기반으로 공장설비가 정상 동작하고 있는지 여부가 판단될 수 있다. 예를 들어, 비실시간 동작 정보와 실시간 동작 정보가 상이한 것으로 모니터링 되면, 공장설비가 작업자에 의해 미리 설정된 정상 동작 시나리오(또는 공정 정상 가동 시나리오)와는 다르게 동작되고 있는 것으로 판단되어 공장설비에 오류가 발생한 것으로 판단될 수 있다.
실시간 모니터링 단계(S120)에서 깊이 영상 센서부를 이용하여 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보가 획득될 수 있다.
또한, 실시간 모니터링 단계(S120)에서 생체신호 비실시간 측정부(132-2, 232-2, 332-2)를 이용하여 작업자의 생체신호가 비실시간으로 측정(S122)될 수 있고, 생체신호 실시간 측정부(132-3, 232-3, 332-3)를 이용하여 작업자의 생체신호가 실시간으로 측정(S124)될 수 있다. 실시간 모니터링 단계(S120)에서 측정된 작업자 비실시간 생체신호 및 작업자 실시간 생체신호를 비교(S126)할 수 있다. 이렇게 비교 분석된 정보를 기반으로 실시간 모니터링 단계(S200)에서는 작업자의 건강 이상 유무를 판단할 수도 있다.
작업자 안전 시뮬레이션 단계(S130)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보 및 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 실시간 안전 위치 정보가 도출될 수 있고, 도출된 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 도출(S132)할 수 있다.
실시간 안전 제어 단계(S140)에서 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 기반으로 공장설비 제어 및 작업자 안전 조치를 취할 수 있다. 실시예에서, 실시간 안전 제어 단계(S140)에서 작업자 실시간 안전 위치 정보와 공장 설비 실시간 동작 정보를 기반으로 공장설비 동작이 제어될 수 있고, 동시에 작업자에게 위험 경보 알림을 제공할 수 있다.
리포팅 단계(S150)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보, 공장설비의 실시간 동작 정보, 작업자의 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 리포트할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법(S200)은 공장설비 동작 정보 분석 단계(S210), 실시간 모니터링 단계(S220), 작업자 안전 시뮬레이션 단계(S230), 실시간 안전 제어 단계(S240), 공장설비 제어모드 변환 단계(S250) 및 리포팅 단계(S260)을 포함할 수 있다.
공장설비 동작 정보 분석 단계(S210)에서 공장설비의 공정에서 비실시간 동작 정보 및 공장설비의 공정에서 실시간 동작 정보가 비교될 수 있다.
실시간 모니터링 단계(S220)에서 깊이 영상 센서부를 이용하여 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보가 획득될 수 있다.
작업자 안전 시뮬레이션 단계(S230)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보 및 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 실시간 안전 위치 정보가 도출될 수 있고, 도출된 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 실시간 작업 공정 시뮬레이션이 도출(S232)될 수 있다.
실시간 안전 제어 단계(S240)에서 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 기반으로 공장설비가 제어될 수 있고 작업자에 대한 안전 조치를 취할 수 있다.
공장설비 제어모드 변환 단계(S250)에서 작업자의 동작 또는 의도 정보 검출 여부를 판단할 수 있다(S252). 공장설비 제어모드 변환 단계(S250)에서는 작업자의 동작 또는 의도 정보가 검출되지 않은 것으로 판단된 경우(S252a), 공장설비가 수동 제어(S252a1)되도록 공장설비 수동 제어 모드로 변환될 수 있다.
또한, 공장설비 제어모드 변환 단계(S250)에서는 작업자의 동작 또는 의도 정보가 검출된 것으로 판단된 경우(S252b), 실시간 모니터링 단계(220)에서 획득되는 작업자 실시간 위치 정보, 공장설비 실시간 동작 정보 등과 관계없이 공장설비가 능동 제어(S25b1)되도록 공장설비 능동 제어 모드로 변환될 수 있다.
리포팅 단계(S260)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보, 공장설비의 실시간 동작 정보, 작업자의 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 리포팅할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 제어 방법(S300)은 공장설비 동작 정보 분석 단계(S310), 실시간 모니터링 단계(S320), 작업자 안전 시뮬레이션 단계(S330), 가상 작업 공정 시뮬레이션 단계(S340), 실시간 안전 제어 단계(S350) 및 리포팅 단계(S260)을 포함할 수 있다.
공장설비 동작 정보 분석 단계(S310)에서 공장설비의 공정에서 비실시간 동작 정보 및 공장설비의 공정에서 실시간 동작 정보가 비교될 수 있다.
실시간 모니터링 단계(S320)에서 깊이 영상 센서부를 이용하여 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보가 획득될 수 있다.
작업자 안전 시뮬레이션 단계(S330)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보 및 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 작업자의 실시간 안전 위치 정보가 도출될 수 있고, 도출된 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 실시간 작업 공정 시뮬레이션이 도출(S332)될 수 있다.
가상 작업 공정 시뮬레이션 단계(S340)에서 실시간 작업 공정 시뮬레이션 및 공정 이외의 서로 다른 공정을 기반으로 도출된 복수의 개별 공정 중 2개 이상을 조합하여 가상 작업 공정 시뮬레이션이 도출될 수 있다. 또한, 가상 작업 공정 시뮬레이션 단계(S340)에서 도출된 가상 작업 공정 시뮬레이션에 관한 정보가 공장설비로 전달될 수 있고, 공장설비는 가상 작업 공정 시뮬레이션에 관한 정보를 전달 받아 학습(S432)할 수 있다.
실시간 안전 제어 단계(S350)에서 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 기반으로 공장설비가 제어될 수 있고 작업자에 대한 안전 조치를 취할 수 있다.
리포팅 단계(S360)에서 공장설비의 비실시간 동작 정보, 공장설비의 실시간 동작 정보, 작업자의 실시간 위치 정보 및 실시간 안전 위치 정보를 리포팅할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300: 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템
110, 210, 310: 컨트롤러
120, 220, 320: 공장설비 분석 모듈
122, 222, 322: 공장설비 비실시간 모니터링부
130, 230, 330: 실시간 모니터링 모듈
132, 232, 332: 작업자 실시간 모니터링부
132-1, 232-1, 332-1: 깊이 영상 센서부
132-2, 232-2, 332-2: 생체신호 비실시간 측정부
132-3, 232-3, 332-3: 생체신호 실시간 측정부
132-4, 232-4, 332-4: 생체신호 비교분석부
134, 234, 334: 공장설비 실시간 모니터링부
136, 236, 336: 공장설비 동작 정보 비교분석부
140, 240, 340: 작업자 안전 시뮬레이션 모듈
150, 250, 350: 실시간 안전 제어 모듈
152, 252, 352: 공장설비 안전제어부
154, 254, 354: 작업자 안전제어부
160, 260, 360: 리포팅 모듈
270, 370: 공장설비 제어모드 변환모듈
272, 372: 수동제어모듈
274, 374: 능동제어모듈
274-1, 374-1: 송신장치
274-2, 374-2: 수신부
274-3, 374-3: 능동제어부
380: 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈
110, 210, 310: 컨트롤러
120, 220, 320: 공장설비 분석 모듈
122, 222, 322: 공장설비 비실시간 모니터링부
130, 230, 330: 실시간 모니터링 모듈
132, 232, 332: 작업자 실시간 모니터링부
132-1, 232-1, 332-1: 깊이 영상 센서부
132-2, 232-2, 332-2: 생체신호 비실시간 측정부
132-3, 232-3, 332-3: 생체신호 실시간 측정부
132-4, 232-4, 332-4: 생체신호 비교분석부
134, 234, 334: 공장설비 실시간 모니터링부
136, 236, 336: 공장설비 동작 정보 비교분석부
140, 240, 340: 작업자 안전 시뮬레이션 모듈
150, 250, 350: 실시간 안전 제어 모듈
152, 252, 352: 공장설비 안전제어부
154, 254, 354: 작업자 안전제어부
160, 260, 360: 리포팅 모듈
270, 370: 공장설비 제어모드 변환모듈
272, 372: 수동제어모듈
274, 374: 능동제어모듈
274-1, 374-1: 송신장치
274-2, 374-2: 수신부
274-3, 374-3: 능동제어부
380: 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈
Claims (13)
- 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보를 분석하는 공장설비 비실시간 모니터링부를 포함하는 공장설비 분석 모듈;
상기 공장설비 주변의 작업자의 실시간 위치 정보를 획득하는 깊이 영상 센서부를 포함하는 작업자 실시간 모니터링부, 상기 공장설비의 실시간 동작 정보를 획득하는 공장설비 실시간 모니터링부 및 상기 공장설비 비실시간 모니터링부에서 분석된 상기 비실시간 동작 정보와 상기 공장설비 실시간 모니터링부에서 측정된 상기 실시간 동작 정보를 비교하여 상기 공장설비가 정상 동작하는지 여부를 판단하는 공장설비 동작 정보 비교분석부를 포함하는 실시간 모니터링 모듈;
상기 공장설비의 공정에서의 비실시간 동작 정보와 상기 작업자의 실시간 위치 정보를 기반으로 상기 작업자의 안전을 확보하는 실시간 안전 위치 정보를 이용하여 실시간 작업 공정 시뮬레이션을 도출하는 작업자 안전 시뮬레이션 모듈;
상기 실시간 안전 위치 정보를 기반으로 상기 공장설비 제어 및 작업자 안전 조치를 취하는 실시간 안전 제어 모듈;
상기 공장설비의 비실시간 동작 정보, 상기 실시간 위치 정보 및 상기 실시간 안전 위치 정보를 리포트하는 리포팅 모듈; 및
상기 실시간 모니터링 모듈의 정보를 기반으로 상기 공장설비의 안전을 제어하는 수동제어모듈과, 상기 실시간 모니터링 모듈의 정보를 무시하고 상기 작업자의 실시간 동작 정보 또는 의도에 따라 상기 공장설비의 동작을 제어하는 능동제어모듈을 포함하는 공장설비 제어모드 변환모듈;을 포함하고,
상기 작업자 실시간 모니터링부는,
상기 작업자가 공정 작업에 투입되기 전에 생체신호를 비실시간으로 측정하고, 상기 비실시간으로 측정된 비실시간 생체신호를 저장부로 전송하는 생체신호 비실시간 측정부;
상기 작업자가 공정 작업에 투입된 후에 생체신호를 실시간으로 측정하는 생체신호 실시간 측정부; 및
상기 생체신호 실시간 측정부에서 측정된 실시간 생체신호가 상기 생체신호 비실시간 측정부에서 측정된 비실시간 생체신호에 대응하여 미리 설정된 특정 임계값을 벗어나는지 여부를 분석하는 생체신호 비교분석부;를 포함하고,
상기 비실시간 동작 정보는 상기 공장설비의 공정에 대한 정상 동작 상태에 대응하는 동작 순서를 가지는 일련의 동작 정보를 포함하고,
상기 실시간 동작 정보는 상기 공장설비에서의 실시간 가동되는 동작 정보를 포함하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 작업자 안전 시뮬레이션 모듈은,
상기 공장설비 동작 정보 비교분석부에서 분석된 공장설비 동작 비교 정보를 기반으로 상기 작업자의 안전을 확보하는 상기 실시간 안전 위치 정보를 도출하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 공장설비는,
자신의 실시간 동작 정보와 상기 공장설비 분석 모듈에서 분석된 상기 공정에서의 비실시간 동작 정보를 비교하고, 상기 작업자의 실시간 위치 정보를 이용하여 상기 작업자 안전 시뮬레이션 모듈과 상기 작업자의 실시간 안전 위치 정보를 공유하는 지능형 로봇(Intelligent Robot)을 포함하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 실시간 안전 제어 모듈은,
상기 공장설비의 안전을 제어하는 공장설비 안전제어부; 및
상기 작업자의 안전을 제어하는 작업자 안전제어부;를 포함하고,
상기 작업자 안전제어부는 상기 작업자가 착용하는 무선 안전 경보장치;를 포함하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 능동제어모듈은,
상기 작업자에 설치되어 상기 작업자의 동작 또는 의도 정보를 검출 및 송신하는 송신장치; 및
상기 공장설비에 설치되어 상기 송신장치에서 송신된 상기 작업자의 동작 또는 의도 정보를 수신하는 수신부 및 상기 수신부에 수신된 정보를 기반으로 상기 공장설비를 능동적으로 제어하는 능동제어부;를 포함하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 실시간 작업 공정 시뮬레이션 및 상기 공정 이외의 서로 다른 공정을 기반으로 도출된 복수의 개별 공정 중 2개 이상을 조합하여 가상 작업 공정 시뮬레이션을 도출하는 가상 작업 공정 시뮬레이션 모듈;을 더 포함하는 공장설비 자율제어 및 작업 공정 시뮬레이션을 이용한 공장 안전 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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