KR102544582B1 - 위치인식 장갑을 이용하는 스마트팩토리의 공정관리시스템 - Google Patents

위치인식 장갑을 이용하는 스마트팩토리의 공정관리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위치인식 장갑을 이용하는 스마트팩토리의 공정관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 제조공정에서 작업자가 착용하는 장갑과 작업자의 모션 및 작업과정에 대한 3차원의 6축위치정보(3축이동 및 3축회동)를 획득하여 분석함으로써, 해당 공정에 적합한 작업이 정상적으로 이루어지는지를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 위치인식 장갑을 주요 디바이스로 하며 각 구성별로 3점식 위치추적 방식을 적용하여 정확한 6축위치정보를 획득하여, 해당 공정의 프로세스(Process)별 작업의 정확도를 분석하고, 이를 해당 공정 및 이전 공정 등으로 피드백(Feedback)함으로써, 해당 공정의 문제점을 개선하고 제품의 품질 및 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 장갑에 송신기를 탈부착가능하도록 구성함으로써, 장애발생시 송신기의 교체만으로도 해당 공정을 지속할 수 있으므로, 장애조치 등의 사후처리가 쉽고 빠르게 이루어질 수 있다.
따라서, 스마트팩토리 분야 및 제조 공정 분야, 제조 공정의 모니터링 분야, 특히 작업자에 의한 작업의 실시간 모니터링 및 공정관리분야, 실내위치추적 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

위치인식 장갑을 이용하는 스마트팩토리의 공정관리시스템{Process management system of smart factory using a glove for position recognition}
본 발명은 위치인식 장갑을 이용하는 스마트팩토리의 공정관리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 제조공정에서 대상부품들과 작업자의 모션 및 작업과정에 대한 3차원의 6축위치정보(3축이동 및 3축회동)를 획득하여 분석함으로써, 해당 공정에 적합한 작업이 정상적으로 이루어지는지를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 위치인식 장갑을 주요 디바이스로 활용하며 각 구성별로 3점식 위치추적 방식을 적용하여 정확한 6축위치정보를 획득하여, 해당 공정의 프로세스(Process)별 작업의 정확도를 분석하고, 이를 해당 공정 및 이전 공정 등으로 피드백(Feedback)함으로써, 해당 공정의 문제점을 개선하고 제품의 품질 및 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 스마트팩토리의 공정관리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터 시스템과 산업용 로봇(자동화 로봇)을 이용하여 제품을 제조하는 방식을 공장자동화라고 한다.
이러한 공장자동화 방식은 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있기 때문에, 많은 분야에서 적용하고 있으나, 일부 공정 및 프로세스(Precess)들의 작업환경은 자동화 로봇으로 대체하기에 어려운 경우가 있고, 이 경우에는 작업자의 수작업에 의해 공정이 진행될 수 밖에 없다.
예를 들어, 자동차 제조 공정에서 특정 부품에 볼트를 체결하는 경우, 해당 부품의 제작공차나 로봇의 노후화, 또는 컨베이어벨트에 의해 이동하는 과정에서의 진동이나 충격 등에 의해 미세한 틀어짐이 발생하게 되면, 볼트가 체결되지 않거나 억지체결이 되면서, 해당 부품이나 로봇에 손상이나 오류가 발생할 수 있다.
이와 같이 작업자에 의한 수작업에 의해 공정이 진행되는 경우, 작업자의 실수로 인해 여러 가지 문제점이 발생되므로, 이를 방지하고 정확한 작업이 가능하도록 하기 위한 장치나 시스템이 요구되었다.
하기의 선행기술문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-1162376호 '고정도의 배관자재 제조 공정에서 부품의 가공위치추적방법'(이하 '선행기술'이라 한다)은, 특정 부품이 가공중인 단계 및 개수 등을 파악하여 해당 부품의 가공에 관련된 정보를 실시간으로 조회할 수 있도록 한 것으로, 각 공정별로 이동하는 트레이의 위치를 확인함으로써, 특정 부품의 위치를 추적할 수 있도록 한 것이다.
그러나, 선행기술의 경우 특정 공정으로 공급되는 부품과 해당 공정을 거쳐 제작된 가공품에 대한 추적은 가능하지만, 해당 공정 내에서 작업자가 작업하는 과정에 대해서는 알 수가 없기 때문에, 앞서 설명한 바와 같은 수작업에 의한 문제점은 그대로 가지고 있는 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1162376호 '고정도의 배관자재 제조 공정에서 부품의 가공위치추적방법'
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 위치인식 장갑을 이용하여 특정 제조공정에서 대상부품들과 작업자의 모션 및 작업과정에 대한 3차원의 6축위치정보(3축이동 및 3축회동)를 획득하여 분석함으로써, 해당 공정에 적합한 작업이 정상적으로 이루어지는지를 실시간으로 모니터링할 수 있는 스마트팩토리의 공정관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 각 구성별로 3점식 위치추적 방식을 적용하여 정확한 6축위치정보를 획득하여, 해당 공정의 프로세스(Process)별 작업의 정확도를 분석하고, 이를 해당 공정 및 이전 공정 등으로 피드백(Feedback)함으로써, 해당 공정의 문제점을 개선하고 제품의 품질 및 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 스마트팩토리의 공정관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 송신기를 작업자가 착용한 장갑에 탈부착 가능하도록 구성함으로써, 장애 발생시 송신기의 교체만으로도 해당 공정을 지속할 수 있으므로, 장애조치 등의 사후처리가 쉽고 빠르게 이루어질 수 있는 스마트팩토리의 공정관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 출력인터페이스, 디스플레이, 카메라 및 진동 센서 등을 활용하여 작업자에게 작업에 대한 피드백을 신속하면서도 손쉽게 제공할 수 있는 스마트팩토리의 공정관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 스마트팩토리의 공정관리시스템은 작업자가 착용하는 장갑에 구성되어 단위시간마다 서로 다른 세 위치에 대한 위치확인신호를 송출하는 3점식 송신기; 고정위치에 설치되며, 서로 다른 세 위치에서 단위시간 별 위치확인신호를 수신하고, 해당 위치확인신호가 수신된 시간을 매칭하여 매칭확인신호를 생성하는 3점식 수신기; 및 상기 3점식 송신기 및 3점식 수신기와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되며, 상기 매칭확인신호를 분석하여 해당 장갑의 3축이동 및 3축회동을 포함하는 3차원의 6축위치정보를 확인하고, 확인된 6축위치정보에 기초하여 상기 장갑 및 작업자의 모션이 해당 공정의 프로세스(Process)에 따라 움직이는지에 대한 정당성을 판단하며, 해당 정당성판단결과를 이전 공정의 관리서버로 전송하는 공정관리서버;를 포함한다.
또한, 상기 장갑에 구비되며 진동 또는 음향을 생성하는 출력 인터페이스;를 더 포함하고, 상기 공정관리서버는, 상기 정당성판단결과에 따라 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 상기 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 해당 공정에서의 정당성 및 오차 정도를 다수의 등급으로 나누어 판단하고, 해당 판단결과에 대응하는 알림정보를 생성하여 상기 출력 인터페이스에 전송할 수 있다.
또한, 상기 공정관리서버는, 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 여부를 포함하는 작업수행정보를 누적하여 저장하고, 일정 기간 동안 저장된 작업수행정보에 기초하여 해당 공정에 대한 작업의 정당성, 작업 효율, 불량률 및 작업 실적 중 적어도 하나를 포함하는 작업분석정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 작업분석정보에 기반하여 음향을 출력하는 출력 인터페이스; 및 상기 작업분석정보 중 적어도 일부를 표시하는 디스플레이;를 더 포함하고, 상기 공정관리서버는, 상기 작업분석정보를 분석한 결과를 다수의 등급으로 나누어 판단하고, 해당 판단결과에 대응하는 알림정보를 생성하여 상기 출력 인터페이스에 전송할 수 있다.
또한, 상기 해당 공정의 프로세스가 수행되는 영역을 촬영하는 카메라;를 더 포함하고, 상기 공정관리서버는, 상기 정당성판단결과에 따라 해당 공정의 프로세스 별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 상기 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 상기 장갑이 위치한 영역을 촬영하라는 신호를 상기 카메라에 전송할 수 있다.
또한, 상기 카메라는, 상기 신호에 따라 촬영한 작업자 영상을 상기 공정관리서버에 전송하고, 상기 공정관리서버는, 상기 작업자 영상을 분석하여 해당 공정의 프로세스 별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 오류를 확인할 수 있다.
또한, 상기 공정관리서버는, 상기 확인한 오류를 이전 공정의 관리서버로 전송할 수 있다.
또한, 상기 공정관리서버는, 이후 공정의 관리서버로부터 전송된 오류를 분석하여, 해당 공정에서의 자동화로봇에 대한 제어를 보정할 수 있다.
또한, 상기 장갑 또는 작업자의 신체에 부착되며, 작업자에서 발생하는 진동 정보 및 움직임 정보를 획득하는 진동 센서;를 더 포함하고, 상기 공정관리서버는, 상기 진동 센서로부터 상기 진동 정보 및 상기 움직임 정보를 수신하고, 상기 진동 정보 및 상기 움직임 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 작업자의 작업 수행도 및 상기 작업자가 수행하는 작업 난이도를 평가할 수 있다.
또한, 상기 공정관리서버는, 상기 평가 결과를 반영하여 상기 작업자의 스케쥴을 업데이트할 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 위치인식 장갑을 이용하여 특정 제조공정에서 대상부품들과 작업자의 모션 및 작업과정에 대한 3차원의 6축위치정보(3축이동 및 3축회동)를 획득하여 분석함으로써, 해당 공정에 적합한 작업이 정상적으로 이루어지는지를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 각 구성별로 3점식 위치추적 방식을 적용하여 정확한 6축위치정보를 획득하여, 해당 공정의 프로세스(Process)별 작업의 정확도를 분석함으로써, 해당 공정의 프로세스(Process)별 작업의 정확도를 분석할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 해당 공정 및 이전 공정 등으로 피드백(Feedback)함으로써, 해당 공정의 문제점을 개선하고 제품의 품질 및 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 해당 공정의 프로세스에 문제가 발생한 경우, 관리자단말기 등으로 알림으로써, 관라자가 해당 문제를 신속하게 해결할 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 작업자가 착용한 장갑에 송신기를 탈부착 가능하도록 구성함으로써, 장애 발생시 송신기의 교체만으로도 해당 공정을 지속할 수 있으므로, 장애조치 등의 사후처리가 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 작업자의 작업에 오류가 있을 경우, 이를 알려주는 음향 등의 피드백을 작업자에게 제공함으로써 작업자가 손쉽게 작업의 오류를 알 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 작업자와 관련된 작업분석정보에 기초하여 음향을 제공하거나 작업장에 비치된 디스플레이에 작업분석정보를 표시하여 스마트팩토리의 작업 효율을 높일 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 작업자의 장애 발생 시 이를 촬영함으로써 오작업에 대한 영상을 확보하고 이를 통해 작업의 오류 원인을 손쉽게 해결할 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 작업자의 작업 수행도 및 작업 난이도를 분석하여 작업자의 스케쥴을 조정함으로써 공정 효율을 높일 수 있도록 하는 장점이 있다.
따라서, 스마트팩토리 분야 및 제조 공정 분야, 제조 공정의 모니터링 분야, 특히 작업자에 의한 작업의 실시간 모니터링 및 공정관리분야, 실내위치추적 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기본적인 기술적 특징을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 의해 대상물의 위치를 확인하는 과정의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 3은 도 1의 다른 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3에 나타난 송신기의 6축위치정보를 확인하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 스마트팩토리의 공정관리시스템의 일 실시 예를 설명하는 블록도이다.
본 발명에 따른 스마트팩토리의 공정관리시스템에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 기본적인 기술적 특징이 되는 개념을 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 기본적인 기술적 특징을 설명하는 블록도이고, 도 2는 도 1에 의해 대상물의 위치를 확인하는 과정의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 실내위치추적 기반의 공정관리시스템은 송신기(100), 수신기(200) 및 공정관리서버(300)를 포함한다.
송신기(100)는 작업자가 착용하는 장갑에 구성되어 단위시간마다 위치확인신호를 송출하는 것으로(S100), 위치확인신호에는 신호의 송출시간, 해당 신호를 송출한 송신기(100)의 고유식별자 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 송신기(100)가 장갑에 탈착이 가능하도록 부착할 수 있다. 여기서, 송신기(100)를 장갑에 탈착이 가능하도록 부착하는 방법에 대해서는 다양한 것을 적용할 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 물론이다.
구체적으로, 조립할 볼트가 종류에 따라 서로 다른 박스에 보관되어 있고, 각 박스의 위치 및 해당 박스에 보관된 볼트의 종류를 알고 있는 경우, 볼트조립을 위해 사용자가 특정 박스에서 볼트를 꺼내면, 사용자의 장갑 위치를 확인함으로써, 해당 공정에서 필요한 볼트를 정확하게 선택하였는지 판단할 수 있다.
이때, 작업자의 작업이 전동툴에 의한 볼트 조립일 경우, 장갑에서 일정 세기 이상의 진동이 감지된다면 볼트를 결합하는 작업을 수행하는 것으로 판단할 수 있으므로, 장갑의 움직임이 단순한 이동인지 볼트를 결합하는 작업인지를 판단하는 것이 가능할 수 있다.
수신기(200)는 실내공간의 벽면이나 천장 등에 고정위치에 설치되는 것으로, 송신기(100)로부터 단위시간 별 위치확인신호를 수신하고, 해당 위치확인신호가 수신된 시간을 매칭하여 매칭확인신호를 생성한다(S200). 여기서, 매칭확인신호는 해당 수신기(200)의 고유식별자를 포함할 수 있다.
결과적으로, 수신기(200)는 송신기(100)가 송출된 신호가 자신에게 언제 도달했는지를 알 수 있도록 수신시간을 추가할 수 있으며, 공정관리서버(300)는 해당 신호의 송신시간, 수신시간 및 수신위치를 통해, 수신지점에서 송신지점까지의 거리를 산출할 수 있다.
이때, 수신기(200)는 3각측량을 통해 3차원 공간에서 송신기(100)의 위치를 확인할 수 있도록, 3개 이상으로 구성될 수 있으며, 수신기(200)가 설치된 3지점으로부터 떨어진 거리를 알게 되면, 대상물에 부착된 송신기(100)의 위치를 확인할 수 있다.
또한, 3개의 수신기(200)가 하나의 유닛(Unit)으로 통합되도록 구성되어, 하나의 유닛을 설치하는 것 만으로도 3개의 수신기(200)를 설치하는 것과 동일한 기능을 수행할 수 있으며, 하기에서 설명될 송신기(100) 및 3개의 송신모듈(110)의 구성과 동일 내지 유사하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 수신기(100) 및 송신기(300)가 3개로 구성되어, 3점에서의 위치정보를 획득하는 방식을 3점식이라고 한다.
공정관리서버(300)는 송신기(100) 및 수신기(200)와 근거리통신이 가능하도록 연동되도록 구성된다. 예를 들어, 공정관리서버는(300)는 초음파를 통해 송신기(100) 및 수신기(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 초음파 신호는 송신기(100)의 위치를 확인하기 위한 것으로, 송신기(100)와 수신기(200) 간의 거리를 측정하기 위한 것이며, 이 외에 송신기(100) 및 수신기(200)의 동작제어나 설정정보 변경 등을 위하여, 별도의 근거리무선통신망을 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 공정관리서버(300)는 각 수신기(200)에서 생성된 매칭확인신호를 수신하고, 해당 매칭확인신호를 전송한 수신기(200)의 위치 및 매칭확인신호에 기초하여(S300), 동일시간에 송출된 위치확인신호가 각 수신기(200)별로 수신된 시간을 확인하여 장갑(송신기)의 위치를 확인할 수 있다(S400).
이를 바탕으로, 공정관리서버(300)는 송신기(100)가 부착된 장갑이 해당 공정의 프로세스(Process)에 따라 움직이는지를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 공정관리서버(300)는 해당 공정의 프로세스별로 미리 설정된 작업위치와 대상물의 위치정보에 기초하여, 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 여부를 판단할 수 있다.
도 3은 도 1의 다른 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 송신기(100)는 서로 다른 위치에 구성되어 위치확인신호를 단위시간마다 송출하는 적어도 3개의 송신모듈(110)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 송신기(100)가 서로 다른 3 개의 송신모듈(110)로 구성된 경우, 송신기(100)의 위치뿐만 아니라, 송신기(100)의 3축 회전까지도 확인이 가능할 수 있으며, 이를 통해 대상물이 정확한 방향에서 정확한 각도로 이동하는지를 판단할 수 있다.
이에, 공정관리서버(300)는, 송신모듈(110)들에서 송출된 위치확인신호를 분석하여 대상물의 3축이동(직선이동) 및 3축회동(각이동)을 포함하는 3차원의 6축위치정보를 확인함으로써, 작업자가 해당 공정에서 정해진 프로세스에 적합하도록 작업하고 있는지를 판단할 수 있다.
다시 말해, 공정관리서버(300)는 앞서와 같이 확인된 대상물에 대한 3차원의 6축위치를 기반으로, 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 여부를 판단할 수 있다.
이때, 해당 작업에 문제가 발견된 경우, 해당 공정의 프로세스를 진행하는 작업자 또는 전체 공정을 관리하는 관리자에게, 해당 문제점을 통보하여 신속한 대응책을 마련하도록 할 필요가 있다.
이를 위하여, 본 발명의 실내위치추적 기반의 공정관리시스템은, 공정관리서버(300)와 데이터통신이 가능하며, 관리자가 휴대하는 관리자단말기(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 관리자단말기(400)는 휴대한 대상이 관리자인 경우를 말하며, 작업자가 휴대한 경우에는 작업자단말기로 판단할 수 있다. 이와 같이 해당 단말기를 작업자가 휴대할 것인지, 관리자가 휴대할 것인지는 해당 공정 및 당업자의 요구에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
이에, 공정관리서버(300)는, 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 인정되지 않으면서, 대상물의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 관리자단말기(400)에 해당 프로세스에서 오류가 발생했음을 알려줄 수 있다.
한편, 대상물의 움직임이 설정허용범위를 벗어나지는 않았으나, 해당 공정의 프로세스별 작업에 적합하지 않은 경우(오차가 발생한 경우), 예를 들어, 해당 프로세스의 수행 결과가 즉각적으로 수정해야 할 정도의 문제점은 아니지만, 정해진 루틴(Routine)에서는 다소 벗어난 경우가 발생할 수 있으며, 이는 향후 해당 공정을 진행함에 있어, 설계정보나 작업과정 등을 보완 및 수정할 필요가 있다.
이에, 공정관리서버(300)는 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 여부를 포함하는 작업수행정보를 누적하여 저장하고, 일정 기간 동안 저장된 작업수행정보에 기초하여, 해당 공정에 대한 작업의 정당성, 작업효율 및 불량률 중 적어도 하나를 포함하는 작업분석정보를 생성할 수 있다.
그리고, 공정관리서버(300)는 생성된 작업분석정보를 관리자단말기(400)의 요청 등에 의해 제공할 수 있다.
이하에서는, 송신기(100)와 수신기(200) 간의 위치확인방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3에 나타난 송신기의 6축위치정보를 확인하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 모듈화된 송신기(100)는 서로 다른 위치에 3개의 송신모듈(110)이 구성될 수 있다.
이때, 3개의 수신기(200)는 송신기(100)에 설치된 송신모듈(110) 중 어느 하나와 통신을 수행함으로써, 송신기(100)의 위치를 파악할 수 있다.
그리고, 송신기(100)에 구성된 3개의 송신모듈(110)은 어느 하나의 수신기와 통신을 수행하면서, 각 송신모듈(110)과의 거리를 확인할 수 있다.
이와 같이, 하나의 송신기(100)로부터 3개의 송신모듈(110)까지의 거리를 알게 되면, 해당 송신기(100)가 어느 방향으로 기울어져 있는지를 판단할 수 있다.
결과적으로, 고정된 위치에 설치된 3개의 수신기(200)에 의해 송신기(100)의 위치를 파악하고, 이를 통해 송신기(100)와 어느 하나의 수신기(200) 간의 거리 및 방향을 확인할 수 있다.
더불어, 어느 하나의 수신기(200)로부터 특정 방향에 위치한 송신기(100)가 3개의 송신모듈(110)을 통해 어느 정도 회전되어 있는지를 확인하게 되면, 해당 송신기(100)가 현재 위치에서 가상의 수평면을 기준으로 어느 방향으로 얼마나 회전되었는지를 확인할 수 있다.
따라서, 송신기(100)가 부착된 장갑이 정확한 방향으로 이동하거나 작업하는지를 확인할 수 있으며, 특히 볼트를 체결하는 작업의 경우에는 해당 볼트가 정확한 방향으로 체결되는지를 확인할 수 있다.
이하에서는, 앞서 설명한 기본적인 기술적 특징을, 본 발명에 의한 스마트팩토리의 공정관리시스템으로 확장한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명에 의한 스마트팩토리의 공정관리시스템의 일 실시예를 설명하는 블록도이다.
한편, 도 5에서 출력 인터페이스(40), 디스플레이(50), 카메라(60) 및 진동센서(70)가 전부 도시되어 있으나, 필요에 따라 이 중에서 적어도 하나 이상 시스템에 구비될 수 있다.
도 5를 참조하면, 스마트팩토리의 공정관리시스템은 3점식 송신기(10), 3점식 수신기(20) 및 공정관리서버(300)를 포함한다.
3점식 송신기(10)는 장갑에 구성되어 단위시간마다 서로 다른 세 위치에 대한 위치확인신호를 송출하는 것으로, 어느 하나의 위치에 대한 위치확인신호를 송출하는 송신모듈 3개가 하나로 구성될 수 있다.
3점식 수신기(20)는 고정위치에 설치되며, 서로 다른 세 위치에서 단위시간별 위치확인신호를 수신하고, 해당 위치확인신호가 수신된 시간을 매칭하여 매칭확인신호를 생성하는 것으로, 3점식 송신기(10)와 마찬가지로 3개의 수신기(또는 안테나)가 하나로 구성될 수 있다.
공정관리서버(300)는 3점식 송신기(10) 및 3점식 수신기(20)와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되도록 구성될 수 있다.
이에, 공정관리서버(300)는 3점식 수신기(20)로 수신된 매칭확인신호를 분석하여, 3점식 송신기(10)가 구성된 해당 장갑의 3축이동 및 3축회동을 포함하는 3차원의 6축위치정보를 확인하고, 확인된 6축위치정보에 기초하여 상기 장갑 및 작업자의 모션이 해당 공정의 프로세스(Process)에 따라 움직이는지에 대한 정당성을 판단한다.
그리고, 공정관리서버(300)는 해당 정당성판단결과를 이전 공정의 관리서버로 전송하며, 이전 공정의 공정관리서버(300)는 수신된 정당성판단결과에 기초하여, 해당 공정에서의 자동화로봇에 대한 보정을 수행함으로써, 현재 공정에서의 정당성을 확보하고 오차를 최소화하도록 할 수 있다.
동일한 방법으로, 현재 공정의 공정관리서버(300)는 이후 공정의 관리서버로부터 전송된 정당성판단결과를 분석하여, 해당 공정에서의 자동화로봇에 대한 제어를 보정할 수 있다.
이와 같이, 각 공정들이 연계하여 정당성판단결과를 전송하고, 그에 따라 해당 공정에서의 자동화로봇에 대한 보정을 수행함으로써, 현재 공정에서의 정당성을 확보하고 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 최종적인 제품의 품질과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 일 실시 예에서, 본 발명의 스마트팩토리의 공정관리시스템은 장갑에 구비되며 진동 또는 음향을 생성하는 출력 인터페이스(40)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 출력 인터페이스(40)는 공정관리서버(300)와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되는 것으로, 작업의 정당성 여부를 작업자에게 진동이나 음향을 이용하여 알려주는 것으로, 진동기 또는 스피커 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 공정관리서버(300)는, 정당성판단결과에 따라 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 해당 공정에서의 정당성 및 오차 정도를 다수의 등급으로 나누어 판단하고, 해당 판단결과에 대응하는 알림정보를 생성하여 출력 인터페이스(40)에 전송할 수 있다.
예를 들어, 작업의 정당성이 인정되지 않아 알림정보가 생성되어 출력 인터페이스(40)에 전송된 경우, 출력 인터페이스(40)는 장갑을 착용한 작업자가 인지할 수 있도록 미리 설정된 세기의 진동을 생성하거나 경고음을 출력할 수 있다.
결과적으로, 출력 인터페이스(40)는 현재 작업자가 진행하는 작업이 정당한 방법이 아니면서 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 예컨대, 작업자가 작업 순서를 무시하고 작업을 진행할 경우에 작업자에게 이러한 오작업 발생을 알릴 수 있다.
이에, 작업자는 별도의 안내 화면 등을 바라볼 필요 없이 장갑을 통해서 손쉽게 작업의 실수를 확인할 수 있으며, 이를 통해 해당 공정에서의 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 일 실시 예에서, 본 발명의 스마트팩토리의 공정관리시스템은 작업자에게 제공할 정보를 표시할 수 있는 디스플레이(50)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(50)는 공정관리서버(300)와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되는 것으로, 작업분석정보를 작업자가 볼 수 있도록 표시할 수 있다.
여기서, 작업분석정보는 작업의 정당성, 작업 효율, 불량률 및 작업 실적 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 작업 실적은 작업자의 정확성, 작업 숙련도 및 작업 시간을 포함할 수 있다. 이를 위해, 공정관리서버(300)는, 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 여부를 포함하는 작업수행정보를 누적하여 저장하고, 일정 기간 동안 저장된 작업수행정보에 기초하여 작업분석정보를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 공정관리서버(300)는, 작업분석정보를 분석한 결과를 다수의 등급으로 나누어 판단하고, 해당 판단결과에 대응하는 알림정보를 생성하여 출력 인터페이스(40) 및 디스플레이(50)에 전송할 수 있다.
예를 들어, 작업 실적이 우수할 경우, 공정관리서버(300)는 우수한 작업실적을 하이라이트 표시하면서 격려 메시지가 표시될 수 있도록 이를 반영한 알림 정보를 디스플레이(50)에 전송할 수 있다.
또한, 예를 들어, 앞서 설명한 출력 인터페이스(40)는 작업분석정보에 기반하여 음향을 출력할 수 있다. 예를 들어, 작업 실적이 저조할 경우, 공정관리서버(300)는 출력 인터페이스(40) 중 스피커를 통해 작업자의 사기 증진용 음악을 제공할 수 있다.
이에, 작업자는 출력 인터페이스(40) 및 디스플레이(50)를 통해 작업 실적을 용이하게 확인하면서 음악 등을 제공 받을 수 있으며, 이를 통해 해당 공정에서의 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 일 실시 예에서, 본 발명의 스마트팩토리의 공정관리시스템은 해당 공정의 프로세스가 수행되는 영역을 촬영하는 카메라(60)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 카메라(60)는 공정관리서버(300)와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되는 것으로, 공정의 프로세스가 진행되는 스마트팩토리의 전 영역을 촬영할 수 있도록 다수가 스마트팩토리 내부에 설치될 수 있다.
일 실시 예에서, 공정관리서버(300)는, 정당성판단결과에 따라 해당 공정의 프로세스 별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 장갑이 위치한 영역을 촬영하라는 신호를 카메라(60)에 전송할 수 있으며, 카메라(60)는, 신호에 따라 촬영한 작업자 영상을 공정관리서버(300)에 전송할 수 있다.
이어서, 공정관리서버(300)는 작업자 영상을 분석하여 해당 공정의 프로세스 별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 오류를 확인할 수 있다. 예를 들어, 오류는 작업자가 작업 위치를 이탈하거나 작업 순서를 무시하고 작업을 진행한 경우 등을 의미할 수 있다.
한편, 공정관리서버(300)는, 확인한 오류를 이전 공정의 관리서버(300)로 전송할 수 있고, 이후 공정의 관리서버(300)로부터 전송된 오류를 분석하여, 해당 공정에서의 자동화로봇에 대한 제어를 보정할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 카메라(60)를 통해 기록된 작업 영상을 통해 작업자의 오작업 내용을 확인할 수 있으며, 이를 통해 오작업의 원인을 명확히 분석하고 적절한 피드백을 제공함에 따라 해당 공정에서의 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 일 실시 예에서, 본 발명의 스마트팩토리의 공정관리시스템은 장갑 또는 작업자의 신체에 부착되며, 작업자에서 발생하는 진동 정보 및 움직임 정보를 획득하는 진동 센서(70)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 진동 센서(70)는 공정관리서버(300)와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되는 것으로, 작업자의 작업 수행도 및 작업 난이도를 연산할 수 있도록 진동 정보 및 움직임 정보를 획득할 수 있다.
여기서, 작업 수행도는 작업자가 작업을 수행함에 따른 평가를 정량적으로 연산한 수치일 수 있으며, 작업 난이도는 해당 작업을 작업자가 수행함에 따른 강도 등을 정량적으로 연산한 수치일 수 있다.
예를 들어, 작업 수행도는 작업자의 작업 실적, 성실성 등에 기초하여 연산될 수 있으며, 작업 난이도는 해당 공정의 작업 강도, 작업 시간 등에 기초하여 연산될 수 있다.
또한, 여기서 진동 정보는 장갑 또는 작업자의 신체에서 발생하는 진동의 세기, 지속 시간 등을 포함할 수 있으며, 움직임 정보는 작업자가 작업을 수행하면서 움직인 걸음수 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 진동 센서(70)는 만보기 기능을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 공정관리서버(300)는, 진동 센서(70)로부터 진동 정보 및 움직임 정보를 수신하고, 진동 정보 및 움직임 정보 중 적어도 하나에 기반하여 작업자의 작업 수행도 및 작업자가 수행하는 작업 난이도를 평가할 수 있으며, 평가 결과를 반영하여 작업자의 스케쥴을 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 공정관리서버(300)는 작업 강도 또는 성실성 등을 반영하여 유동적인 쉬는 시간을 설정할 수 있다.
이에, 작업자는 본인의 작업강도와 작업 수행 능력 등에 따라 스케쥴이 조정될 수 있으며, 이를 통해 해당 공정에서의 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 의한 스마트팩토리의 공정관리시스템에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.
10 : 3점식 송신기 20 : 3점식 수신기
40 : 출력 인터페이스 50 : 디스플레이
60 : 카메라 70: 진동센서
100 : 송신기 110 : 송신모듈
200 : 수신기 300 : 공정관리서버
400 : 관리자단말기

Claims (10)

  1. 작업자가 착용하는 장갑에 구성되어 단위시간마다 서로 다른 세 위치에 대한 위치확인신호를 송출하는 3점식 송신기;
    고정위치에 설치되며, 서로 다른 세 위치에서 단위시간 별 위치확인신호를 수신하고, 해당 위치확인신호가 수신된 시간을 매칭하여 매칭확인신호를 생성하는 3점식 수신기; 및
    상기 3점식 송신기 및 3점식 수신기와 IoT기반의 센서네트워크로 연동되며, 상기 매칭확인신호를 분석하여 해당 장갑의 3축이동 및 3축회동을 포함하는 3차원의 6축위치정보를 확인하고, 확인된 6축위치정보에 기초하여 상기 장갑 및 작업자의 모션이 해당 공정의 프로세스(Process)에 따라 움직이는지에 대한 정당성을 판단하며, 해당 정당성판단결과를 이전 공정의 관리서버로 전송하는 공정관리서버;를 포함하고,
    상기 장갑에 부착되며, 작업자에서 발생하는 진동 정보 및 움직임 정보를 획득하는 진동 센서;를 더 포함하며,
    상기 진동 정보는
    전동툴에 의해 작업자의 신체에서 발생하는 진동의 세기를 포함하고,
    상기 움직임 정보는,
    상기 작업자가 작업을 수행하면서 움직인 걸음수를 포함하며,
    상기 공정관리서버는,
    상기 진동 센서로부터 상기 진동 정보 및 상기 움직임 정보를 수신하고, 상기 진동 정보 및 상기 움직임 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 작업자의 작업 수행도 및 상기 작업자가 수행하는 작업 난이도를 평가하는 것을 특징으로 하고,
    상기 공정관리서버는,
    상기 평가 결과를 반영하여 상기 작업자의 스케쥴을 업데이트하며,
    상기 장갑에 구비되며 진동 또는 음향을 생성하는 출력 인터페이스;를 더 포함하고,
    상기 공정관리서버는,
    상기 정당성판단결과에 따라 해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 상기 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 해당 공정에서의 정당성 및 오차 정도를 다수의 등급으로 나누어 판단하고, 해당 판단결과에 대응하는 알림정보를 생성하여 상기 출력 인터페이스에 전송하는 것을 특징으로 하며,
    상기 공정관리서버는,
    상기 장갑에서 일정 세기 이상의 진동이 감지되면 볼트를 결합하는 작업을 수행하는 것으로 판단하여 해당 공정의 전동툴 사용 작업의 정당성을 판단하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 공정관리서버는,
    해당 공정의 프로세스별 작업의 정당성 여부를 포함하는 작업수행정보를 누적하여 저장하고,
    일정 기간 동안 저장된 작업수행정보에 기초하여 해당 공정에 대한 작업의 정당성, 작업 효율, 불량률 및 작업 실적 중 적어도 하나를 포함하는 작업분석정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 작업분석정보에 기반하여 음향을 출력하는 출력 인터페이스; 및
    상기 작업분석정보 중 적어도 일부를 표시하는 디스플레이;를 더 포함하고,
    상기 공정관리서버는,
    상기 작업분석정보를 분석한 결과를 다수의 등급으로 나누어 판단하고, 해당 판단결과에 대응하는 알림정보를 생성하여 상기 출력 인터페이스에 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 해당 공정의 프로세스가 수행되는 영역을 촬영하는 카메라;를 더 포함하고,
    상기 공정관리서버는,
    상기 정당성판단결과에 따라 해당 공정의 프로세스 별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 상기 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 경우, 상기 장갑이 위치한 영역을 촬영하라는 신호를 상기 카메라에 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 카메라는,
    상기 신호에 따라 촬영한 작업자 영상을 상기 공정관리서버에 전송하고,
    상기 공정관리서버는,
    상기 작업자 영상을 분석하여 해당 공정의 프로세스 별 작업의 정당성이 인정되지 않으면서 장갑의 움직임이 설정허용범위를 벗어난 오류를 확인하는 것을 특징으로 하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 공정관리서버는,
    상기 확인한 오류를 이전 공정의 관리서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 공정관리서버는,
    이후 공정의 관리서버로부터 전송된 오류를 분석하여, 해당 공정에서의 자동화로봇에 대한 제어를 보정하는 것을 특징으로 하는 스마트팩토리의 공정관리시스템.
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