KR20040004867A - 무인반송 시스템의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 경로 상에 다수의 무인반송차를 구비하고, 이를 효율적인 운용을 하기 위한 무인반송 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 다수의 무인반송차를 포함하는 무인반송시스템의 제어방법에 있어서, 각 무인반송차와 실행할 작업에 따라 가능한 경우마다의 소요비용에 따라서 작업경로를 설정하는 설정단계, 상기 설정단계의 설정내용에 따라 상기 무인반송차를 제어하는 제어단계를 수행함으로써, 최적의 해를 산출하고 이를 바탕으로 다수의 무인반송차를 제어함으로써 평균반송시간을 감소시킬 수 있어 작업량을 증가시키며 생산효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

무인반송 시스템의 제어방법{Control method of conveying system}
본 발명은 무인반송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 무인반송차를 구비하고, 이를 효율적인 운용을 하기 위한 무인반송 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 무인반송 시스템은 물건의 적재, 운반을 자동화하기 위한 것으로 무인 반송차(Auto Guided Vehicle; AGV)를 이용한다. 통상 무인반송차는 바닥에 설치된 가이드 라인을 따라 적재물을 이동시키는 장치이다. 상기한 무인반송차는 이동하는 이동경로 상에 마그네트 테이프로된 연속적인 가이드라인을 설치하고, 마그네트 센서를 통하여 그 가이드라인을 검출함으로써 연속적인 가이드라인을 따라 무인반송차가 주행을 한다.
도 1은 종래의 무인반송 시스템의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 무인반송시스템은 다수의 작업(J1, J2 및 J3)이 존재하는 이동경로(10) 상에서 하나의 무인반송차(20)가 상기 작업(J1, J2 및 J3)을 수행한다. 이때 무인반송차(20)는 메인제어장치(30)로부터 전송되는 작업명령을 수신하고 이동경로(10)를 이동하면서 작업을 수행하는데 수신되는 작업명령의 순서에 따라 작업을 수행한다.
도 2는 종래의 무인반송 시스템의 동작을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 무인반송차(20)는 데이터를 초기화를 한다(S10). 데이터의 초기화가 완료되면 메인제어장치(30)로부터 작업명령을 받아 수행할 작업내용을 설정한다(S20). 이때 무인반송차(20)는 선입선출 룰에 따라 메인제어장치(30)로부터 전달받은 작업명령을 수신된 순서대로 작업내용을 설정한다.
무인반송차(20)는 작업을 실시할 준비가 완료되었는지를 판단한다(S30). 단계(S30)에서 작업준비가 완료되었다고 판단되면 단계(S20)에서 설정된 작업내용에 따라 무인반송차(20)는 이동경로(10)를 이동하면서 작업을 실시한다(S40). 이때 무인반송차(20)는 전술한 바와 같이 선입선출의 룰에 따라 먼저 받은 명령을 먼저 수행한다. 그리고 현재의 작업이 완료되었는지를 판단하다(S50). 단계(S50)에서 현재 작업이 완료되었다고 판단되면 명령받은 모든 작업이 종료되었는지를 판단한다(S60). 단계(S60)에서 모든 작업이 완료되었다고 판단되면 종료한다.
전술한 바와 같이 종래의 무인반송시스템은 이동경로상에 하나의 무인반송차를 구비하고 선입선출의 룰에 따라 먼저 입력된 작업명령을 먼저 수행한다. 즉, 작업순서가 작업 J1 - 작업 J3 - 작업 J2의 순서일 경우 무인반송차(20)는 작업 J1을 수행한 후 J2를 통과하여 작업 J3의 위치까지 이동한 후 작업 J3을 실시한다. 그리고 나서 무인반송차(20)는 다시 J2의 위치까지 이동한 후 작업 J2를 실시한다.
따라서 종래의 무인반송 시스템은 거리에 관계없이 먼저 발생된 작업을 먼저 수행하기 때문에 이동거리가 불필요하게 길어지고, 이에 따라 상당한 작업시간이 소요되었기 때문에 작업의 효율성이 떨어지고 이로 인하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 경로 상에 다수의 무인반송차를 구비하고, 이를 효율적인 운용을 하기 위한 무인반송 시스템의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a는 종래의 무인반송시스템을 설명하기 위한 설명도이다.
도 1b는 종래의 무인 반송시스템의 제어방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무인반송차의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무인반송차의 경로검출을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무인 반송시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법 설명하기 위한 상세 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법 설명하기 위한 상세 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법을 설명하기 위한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100A:제 1 무인반송차 100B:제 2 무인반송차
110:입력부 120:자이로센서
131:제 1 트랙감지부 132:제 2 트랙감지부
140:이동거리감지부 150:저장부
160:제어부 170:주행부
180:로봇부 190:인터페이스부
200:메인제어장치
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인반송 시스템의 제어방법은, 각 무인반송차와 실행할 작업에 따라 가능한 경우마다의 소요비용에 따라서 작업경로를 설정하는 설정단계, 상기 설정단계의 설정내용에 따라 상기 무인반송차를 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 무인반송차의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무인반송차(100)는, 전체 동작을 제어하기 위한 제어부(160)를 구비하며, 무인반송차(100)의 작동을 설정하기 위한 입력부(110)가 상기 제어부(160)와 접속된다. 상기 입력부(110)는 수동으로 정보를입력하기 위한 키입력부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 무인반송차(100)는, 무인반송차(100)의 이동 경로상에 마련된 가이드태그를 검출하며 무인반송차(100)의 전단에 마련되는 제 1 트랙감지부(131) 및 무인반송차(100)의 후단에 마련되는 제 2 트랙감지부(132)와, 무인반송차(100)의 이동거리를 검출하기 위한 이동거리 감지부(140)가 제어부(160)와 전기적으로 접속된다. 또한 본 발명에 따른 무인반송차(100)는 무인반송차(100)의 제어프로그램과 상기 입력부(110)를 통하여 입력된 정보 및 작동 중 발생하는 데이터를 저장하는 저장부(150)를 구비하며, 상기 저장부(150)는 제어부(160)와 전기적으로 접속된다. 또한 본 발명에 따른 무인반송차(100)는 제어부(160)의 제어에 따라 휠(미도시)을 구동하여 무인반송차(100)를 이동시키는 주행부(170)와, 제어부(160)의 제어에 따라 로봇을 구동하는 로봇구동부(180)를 포함한다. 또한 메인제어장치(200)와 무선접속할 수 있도록 인터페이스부(190)가 제어부(160)에 접속된다.
전술한 제 1 트랙감지부(131) 및 제 2 트랙감지부(132)는 상기 가이드 태그를 검출하기 위한 것으로 자기장을 감지할 수 있는 센서로 구현이 가능하다. 또한 상기 이동거리 감지부(140)는 무인반송차의 주행을 위한 휠에 설치되는 엔코더로 구현이 가능하며, 제어부(160)는 엔코더의 출력 펄스를 카운트하여 주행거리를 산출한다.
도 3은 본 발명에 따른 가이드 태그를 설명하기 위한 설명도이다.
상기 가이드 태그(320)는 무인반송차(100)의 이동경로(310) 상에 소정거리간격으로 마련되며 소정의 길이를 갖는 마그네틱 태그이다. 상기 가이드 태그(320)는 제 1 및 제 2 트랙감지부(131 및 132) 사이의 거리만큼 이격된 간격으로 한 쌍이 마련된다.
도 4는 본 발명에 따른 무인반송시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 이동경로(310)상에는 제 1 무인반송차(100A)와 제 2 무인반송차(100B)가 위치하며, 이동경로(310)는 최대 거리 Rmax이다.
상기 제 1 무인반송차(100A)와 제 2 무인반송차(100B) 사이에는 각 무인반송차 간의 간섭을 방지하기 위하여 간섭방지구간(ΔR)이 설정된다. 이에 따라 제 1 무인반송차(100A)가 이동하는 구간은 R1이며, 제 2 무인반송차(100B)가 이동하는 구간은 R2이다. 상기 제 1 무인반송차(100A) 및 제 2 무인반송차(100B)는 도 2에 도시한 구성과 동일하다.
이하에서는 본 발명에 따른 동작을 설명하도록 한다.
n개의 작업이 주어지면 각 작업별로 장치로부터 무인반송차에 물건을 싣는 언로딩 및 무인반송차로부터 장치로 물건을 옮기는 로딩 작업이 있으므로, 모든 경우의 수는 (2n)!개이다. 즉, 2개의 작업 a, b가 주어질 경우, 모든 작업의 수는 (2(2))! = 24개의 작업이 발생한다. 1대의 무인반송차가 상기 24개의 작업에 대한 경우는 [표 1]에 도시하였다.
[표 1]
경우의 수 작업순서 적용여부
1 a_U → a_L → b_U → b_L O
2 a_U → a_L → b_L → b_U X
3 a_U → b_L → a_L → b_U X
4 a_U → b_L → b_U → a_L X
5 a_U → b_U → b_L → a_L O
6 a_U → a_L → b_U → b_L O
7 a_L → a_U → b_U → b_L X
8 a_L → a_U → b_L → b_U X
9 a_L → b_L → a_U → b_U X
10 a_L → b_L → b_U → a_U X
11 a_L → b_U → b_L → a_U X
12 a_L → b_U → a_U → b_L X
13 b_U → a_L → a_U → b_L X
14 b_U → a_L → b_L → a_U X
15 b_U → b_L → a_L → a_U X
16 b_U → b_L → a_U → a_L O
17 b_U → a_U → b_L → a_L O
18 b_U → a_U → a_L → b_L O
19 b_L → a_L → b_U → a_U X
20 b_L → a_L → a_U → b_U X
21 b_L → a_U → a_L → b_U X
22 b_L → a_U → b_U → a_L X
23 b_L → b_U → a_U → a_L X
24 b_L → b_U → a_L → a_U X
a_U : 언로딩 a a_L : 로딩 a
b_U : 언로딩 b b_L : 로딩 b
O : 적용 X : 미적용
상기한 작업의 경우 중 어느 경우이건 무인반송차로부터 장치로 물건을 옮기는 로딩이 먼저 이루어지는 작업은 불가능한 작업이므로 적용을 하지 않는다. 즉, 상기한 24개의 작업 중 각 작업(a, b)별로 언로딩(U) → 로딩(L)의 순서를 만족해야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법을 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 제어방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
수행해야할 작업이 발생하면 작업설정을 행한다(S100).
주행 중 임의의 시점에서 현재까지 발생되어 처리되지 않고 있는 모든 작업에 대해 경우의 수를 산출한다(S200).
2대의 무인반송차(100A 및 100B)와 n개의 작업, 본 실시예에서는 6개의 작업(0 ~ 5)이 있으면, 메인제어장치(200)는 상기 2대의 무인반송차(100A 및 100B)에 각 작업을 할당하고 경우의 수를 산출한다. 본 실시예에서는 메인제어장치(200)는 i = 0 ~ 5, j = i ~ 5 라고 설정하고, 제 1 무인반송차(100A)에는 i ~ j 의 작업을 할당하고, 제 2 무인반송차(100B)에는 0 ~ (i -1), (j + 1) ~ 5의 작업을 할당한다(S210).
그리고 메인제어장치(200)는 각 할당된 작업에 대하여 각 차량별로 상기 [표 1]과 같이 작업에 대한 경우를 산출한다(S220). 메인제어장치(200)는 산출된 각 경우에서 유효하지 않은 작업에 대한 경우를 제거한다. 즉, 언로딩 → 로딩의 순서를 만족하지 않은 경우의 작업에 대한 경우를 제거한다(S230). 이때 각 무인반송차(100A 및 100B)가 도 4에 도시한 각각의 간섭영역(ΔR)에 진입하게 되는 경우 역시 제거한다.
상기 단계에서 산출된 각 경우에 대하여 비용을 산출한다(S300).
상기 작업량은 각 무인반송차가 작업을 수행하기 위하여 이동하는 이동시간 및 물건의 언로딩 및 로딩시간의 합으로 표현된다. 이를 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
무인반송차(100)가 작업을 수행하기 위해서는 작업위치로 이동해야 되는데, 이때 무인반송차의 최대속도가 Vmax이며. 최대 속도까지 가속하는데 소요되는 시간이 fa, 최대속도에서 정지하는데 까지 감속하는 시간이 fd이다.
본 실시예에서 fa는 2초, fd는 3초이며, 언로딩하거나 로딩하는데 소요되는 시간은 각각 약 10초이다.
도 8에 따르면, Pmax =이고, s ==로 산출된다.
이때 s < Pmax 이면 시간 t =이며, 그 이외의 경우에는 t =이다.
상기한 과정에 의해 산출된 시간 t와 언로딩(약 10초) 및 로딩시간(약 10초)을 합하면 작업을 수행하는데 소요되는 시간이 산출된다. 즉, 무인반송차가 이동하는데 소요되는 시간인 t와 언로딩 및 로딩에 소요되는 시간의 합을 산출함으로써작업의 각 경우에 대한 비용을 산출할 수 있다.
단계(S300)에서 산출된 각 비용에 대하여 작업비용을 산출한다(S400).
먼저, 상기 비용의 총 합을 작업의 수로 나누어 평균비용(M)을 산출하고(S410), 그 평균비용의 표준편차(σ)를 산출한다(S420). 상기 평균비용(M)은 M=3σ의 관계를 가진다.
그리고 평균비용과 표준편차에 따라 작업비용을 산출하는데, 작업비용(C) = αM + βσ의 식으로 산출된다(S430). 이때 α는 평균비용비율이며, β는 표준편차 비율로서 시스템에 따라서 미리 설정되는 상수 값이다.
상기 단계(S400)에서 모든 경우에 대하여 작업비용이 산출되면, 메인제어장치(200)는 최소의 작업비용을 소요되는 경우를 최적 작업으로 설정한다. 그리고 메인제어장치(200)는 설정된 최적 작업에 따른 작업경로를 설정하고 그에 따른 정보를 각 무인반송차로 전송한다(S500).
단계(S500)에서 설정된 최적 작업에 따라 각 무인반송차(100A 및 100B)의 제어부(160)는 인터페이스부(190)를 통하여 메인제어장치(200)로부터 데이터를 수신하여 저장부(150)에 저장한 후 그에 따라 작업을 수행한다(S600).
전술한 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법은 [표 2]에 나타낸 바와 같이 종래에 비하여 평균반송시간이 짧고 표준편차가 작은 것을 알 수 있다.
[표 2]
110 moves/hr 120 moves/hr 130 moves/hr
평균반송시간 표준편차 평균반송시간 표준편차 평균반송시간 표준편차
종래 109.84 39 478 206 1007 554
본 발명 56.66 31.1 81 65 112 77
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 무인반송시스템의 제어방법에 의하면, 최적의 해를 산출하고 이를 바탕으로 무인반송차를 제어함으로써 평균반송시간을 감소시킬 수 있어 작업량을 증가시켜 생산효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 다수의 무인반송차를 포함하는 무인반송시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 각 무인반송차와 실행할 작업에 따라 가능한 경우마다의 소요비용에 따라서 작업경로를 설정하는 설정단계,
    상기 설정단계의 설정내용에 따라 상기 무인반송차를 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정단계는,
    상기 각 무인반송차와 상기 각 작업간의 가능한 모든 경우를 산출하는 단계와,
    상기 산출된 각 경우마다 상기 각 무인반송차 마다 비용을 산출하는 단계,
    상기 비용에 따른 각 무인반송차의 작업비용을 산출하는 단계,
    상기 산출된 작업비용 중 가장 작은 값에 해당하는 경우의 수에 따라 상기 각 무인반송차의 작업경로를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 경우에서 언로딩 및 로딩의 순서를 만족하지 않은 경우와 상기 각무인반송차가 미리 설정된 각각의 간섭영역에 진입하게 되는 경우는 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경우에서 가능한 경우가 발생하지 않으면, 상기 각 무인반송차가 미리 설정된 각각의 간섭영역에 진입하게 되는 경우에서 어느 한 무인반송차가 양보하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 작업비용을 산출하는 단계는,
    상기 비용의 총합을 산출하는 단계,
    상기 비용의 총합과 작업 수에 따라 평균 비용 및 표준편차를 산출하는 단계,
    상기 평균 비용과 표준편차에 따라 작업비용을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 비용은 상기 무인반송차의 이동시간과 로딩 및 언로딩 시간의 합인 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이동시간은, 아래 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법
    Pmax =,
    s =,
    s < Pmax 이면 이동시간(t) =, 그 이외의 경우에는 이동시간(t) =
    Vmax:무인반송차의 최대속도
    fa:무인반송차가 최대 속도까지 가속하는데 소요되는 시간
    fd:무인반송차가 최대속도에서 정지하는데 까지 감속하는 시간
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 작업비용은 아래 식에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
    C = αM + βσ
    C:작업비용
    α:평균비용비율
    M:평균비용
    β:표준편차비율
    σ:표준편차
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 평균비용 비율과 표준편차 비율은 미리 설정된 상수인 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 경우를 산출하는 단계에서는, 2대의 무인반송차와 작업의 개수(0 ~ n)에 따라 i = 0 ~ n, j = i ~ 5 라고 설정하고, 어느 하나의 무인반송차에는 i ~ j 의 작업을 할당하고, 나머지 무인반송차에는 0 ~ (i -1), (j + 1) ~ n의 작업을 할당함으로써 상기 각 무인반송차마다의 작업의 경우를 산출하는 것을 특징으로 하는 무인반송시스템의 제어방법.
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