KR20120133354A - 이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 장착한 로딩 시뮬레이션 엔진을 포함하는 모의생산 시뮬레이션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모의생산 시뮬레이션 시스템에 있어서, 생산 시뮬레이션 시스템에 로딩 시뮬레이션 엔진, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 장착한 로딩 시뮬레이션을 장착하여 빠른 시뮬레이션 속도, 복잡한 생산 과정에서의 신속한 시뮬레이션 모델 생성, 시뮬레이션의 정확성 실현, 생산과정에서의 적용, 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

Description

이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 장착한 로딩 시뮬레이션 엔진을 포함하는 모의생산 시뮬레이션 시스템{Virtual simulation system for production by loading simulation engine with Discrete Event Simulation, Smart Dispatcher and Equipment Model Template}

본 발명은 빠른 시뮬레이션 속도, 복잡한 생산 과정에서의 시뮬레이터 구현, 시뮬레이션의 정확성 실현, 생산과정에서의 적용 등이 가능한 모의생산 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

반도체나 LCD와 같은 고가 장비를 필요로 하는 하이테크 산업에서 생산과정은 과거 자동차나 조선에 비해 매우 복잡하고, 다양한 공정이 복합된 고도의 관리기술을 필요로 하고 있다. 생산 공정을 관리하는 과정에서 컴퓨터를 이용하여 사전에 생산 과정이나 공정의 흐름이 어떻게 될 것인지 시뮬레이션해볼 수 있다면 그 결과를 이용하여 생산 운영상의 다양한 요구 사항을 해결할 수 있다.

예를 들면, FAB (Fabrication) 공정으로 구성된 반도체 메모리 및 비메모리, 디스플레이 산업(LCD, OLED 등)의 회로를 생산하는 공정은 매우 복잡하고 생산기간도 길어 사람이 직관적으로 판단하고 관리하기는 매우 어렵고, 이러한 분야에서 로딩 시뮬레이션 기술은 실제 FAB에서 생산과정을 신속히 모의실험 할 수 있는 효율적인 방법이라 할 수 있다.

그러나 기존의 모의 시뮬레이션 기술은 고정밀도 산업(FAB 현장 등)에서 복잡한 설비와 공정을 모델링 하는데 난점이 있었고, 시뮬레이션 속도가 느려 현장에서 사용이 어려웠다. 예를 들면, FAB 현장설비가 100대 이상인 경우에는 모델링하기가 현실적으로 어려웠다는 것이 사실이다. 또한, 시뮬레이터 및 시뮬레이션 방법들이 생산과정에 적용되기보다는 공장 설립 시에 적용되는 경우가 대부분이어서 실제 생산 운영 과정에서는 그 용도가 제한적이었다.

본 발명자들은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하여 빠른 시뮬레이션 속도, 복잡한 생산 과정에 대한 신속한 시뮬레이션 모델 생성, 시뮬레이션 결과의 정확성 실현, 생산과정에서의 적용 등을 목표로 연구를 거듭한 결과, 이산사건 시뮬레이션 알고리즘(Discrete Event Simulation Algorithm), 지능형 분배기(Smart Dispatcher), 설비모델 템플릿(Equipment Model Template)을 장착한 로딩 시뮬레이션 엔진을 포함하는 모의생산 시뮬레이션 시스템을 적용하는 경우 종래기술의 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 모의생산 시뮬레이션 시스템에 있어서, 이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 장착하였다는 데 종래기술과는 확연히 차별되는 기술적 특징이 있으며, 이러한 시뮬레이션 엔진은 본 발명에서 최초로 개발된 것임을 밝혀둔다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 실제 제품 생산 과정에서 이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 이용하여 사전에 생산과정이나 공정의 흐름이 어떻게 될 것인지를 신속히 시뮬레이션할 수 있는 모의생산 시뮬레이션 시스템을 적용하여, 종래기술에 비해 빠른 시뮬레이션 속도, 복잡한 생산 과정에서의 시뮬레이션 모델 생성, 시뮬레이션의 정확성 실현, 생산 운영 과정에서의 적용, 생산현장의 상황을 즉시 반영할 수 있다는 점 등의 목표를 달성하였음을 알 수 있다.

[도 1]은 본 발명의 로딩 시뮬레이션을 이용한 모의생산 시뮬레이션 시스템의 기술개념 및 구성을 나타낸 도면이다.
[도 2]는 본 발명의 로딩 시뮬레이션 엔진의 알고리즘(이산사건 시뮬레이션)을 나타낸 도면이다.
[도 3]은 본 발명의 설비모델 템플릿의 구성과 역할을 나타낸 표이다.
[도 4]는 본 발명의 지능형 분배기를 나타낸 도면이다.

이하에서 본 발명의 시뮬레이션 엔진에 장착되는 이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 차례로 설명한다.

먼저, 본 발명의 로딩 시뮬레이션을 이용한 모의생산 시뮬레이션 시스템의 기술개념 및 구성은 [도 1]에 나타내었다. [도 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 모의생산 시뮬레이션 시스템은 1)기준정보(Master Model)(10) 2)입력정보(Input Data)(11) 3) 시뮬레이션 엔진(Simulation Engine)(12) 4)출력정보(Output Data)(13) 단계로 구성되고, 1) 단계(10)의 기준정보에는 제품공정모델, 설비모델, 작업분배 논리 룰 등의 기본 정보로 이루어짐을 알 수 있다. 다음으로, 2) 단계(11)의 입력정보에는 생산계획(Production plan)과 작업 중 재고 (WIP, Work in process) 등의 정보로 이루어짐을 알 수 있으며, 3) 단계는(12) 1) 단계(10)와 2) 단계(11)에서 입력한 정보를 기초로 하여 시뮬레이션 엔진이 최적의 출력정보를 산출하기 위해 연산을 수행하는 과정임을 알 수 있으며, 4) 단계(13)는 최종 출력정보가 얻어지는 과정임을 알 수 있다. 상기 1)단계(10) 내지 4) 단계(13)를 통해 직접 생산과정을 거치지 않고도 사전에 생산과정이나 공정의 흐름이 어떻게 될 것인지를 신속하고 정확하게 알 수 있는 것이라 할 수 있다.

그러나 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 모의생산 시뮬레이션 시스템은 FAB 현장 등이 다공정 다설비 산업에 적용하는 데 어려운 점이 있었고, 또한, 시뮬레이션 속도가 느려 생산현장에서 직접 사용하기가 어려웠다. 예를 들면, 복잡한 FAB 현장설비가 100대 이상인 경우에는 모델링하기가 현실적으로 불가능하였다. 따라서 종래의 시뮬레이션 시스템은 생산과정에 직접 적용하기보다는 공장의 최초 설립 시에 적용하는 경우가 대부분이었다. 본 발명은 이러한 모의생산 시뮬레이션 시스템에 있어서, 시뮬레이션 엔진에 이산사건 시뮬레이션, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 장착함으로써 시뮬레이션 속도와 정확성을 비약적으로 개선하여, 복잡한 생산과정에서도 적용할 수 있는 모의생산 시뮬레이션 시스템을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

이하에서는 차례로, 본 발명의 이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 설비모델 템플릿, 지능형 분배기를 상세히 설명한다.

본 발명의 이산사건 시뮬레이션 알고리즘은 [도 2]에 나타내었다. [도 2]에서 알 수 있는 바와 같이, 이산사건 시뮬레이션 알고리즘은 장착과 탈착, 착수와 해지(Loading/Unloading)를 핵심 이벤트로 하고, 또한, 피드백(Feedback) 구조로 되어 있어 생산현장의 다양한 변동 사항을 상황을 즉시 반영할 수 있어 시뮬레이션 결과의 정확도를 높인 기술적 특징이 있다 할 수 있다.

본 발명의 설비모델 템플릿은 [도 3]에 나타내었다. [도 3]에 표시한 설비모델 템플릿은 본 발명자들이 최초로 분류한 것으로 신규한 구성임을 밝혀둔다. [도 3]에서 알 수 있는 바와 같이, 설비모델 템플릿은 속도를 빠르게 하기 위해 최적화된 모델을 이용하는 것으로, 구체적인 설비모델 템플릿의 역할 및 입력 파라미터를 [도 3]에 요약하였다. [도 3]에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 설비모델을 템플릿화하여 최적화함으로써 시뮬레이션 엔진의 속도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 [도 3]에서 Tact Time은 생산목표량을 달성하기 위한 제품단위당 소요 제작시간을 의미하고, Min Batch size는 최소 단위작업 크기, Max Batch size는 최대 단위작업 크기. Flow Time은 공정상의 흐름시간, Split Quantity는 작업 분배량, Time Out은 종료시간을 의미한다.

마지막으로, 본 발명의 지능형 분배기는 [도 4]에 나타내었다. [도 4]에서 알 수 있는 바와 같이, 지능형 분배기를 시뮬레이션 엔진에 장착하는 경우 연산속도를 획기적으로 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 지능형 분배기를 시뮬레이션 엔진에 장착하는 경우 다양한 분배 규칙 예를 들면, Tact time(하나의 제품을 생산하는데 필요한 시간)이 가장 짧고, 동작하고 있지 않은 설비 또는 재고가 가장 많은 부분을 먼저 선택하는 작업 분배 규칙(Dispatching Rule)등이 있다. 생산 현장의 다양한 분배규칙을 프로세스 모델로 만든 지능형 분배기를 통하여 시뮬레이션 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 분배 규칙을 변경해 봄으로서 생산 공정상의 애로 사항(예, 병목 현상 해소)을 해결할 수 있고, 생산 예측, 생산 계획 작업 스케줄 등에 필요한 데이터를 수집하기 위해 시뮬레이션을 미리 수행해 볼 수 있다는 데 큰 특징이 있다 할 수 있다. 예를 들면, 종래에는 반도체 FAB 라인 하나에서 30일간의 생산과정을 시뮬레이션하는데 30시간 이상 소요되어 실제 현장에서 사용하는 것이 현실적으로 불가능 하였으나, 지능형 분배기를 장착하는 경우에는 FAB 설비 500대로 이루어진 100단계 공정을 5분 이내에 수행할 수 있음을 확인하였다. 이는 속도의 비약적인 개선으로 본 발명의 큰 특징이라 할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 로딩 시뮬레이션 엔진에 이산사건 시뮬레이션, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿을 장착하였다는 데 특징이 있고, 이러한 구성으로 인해 시뮬레이션 속도의 비약적인 향상, 생산현장에의 직접적용, 생산현장 상황을 즉시 반영할 수 있는 모의생산 시뮬레이션 시스템이라는 데 기술적 특징이 있다고 할 수 있다.

본 발명의 이산사건 시뮬레이션 알고리즘, 지능형 분배기, 설비모델 템플릿은 통상적으로 반도체, LCD, OLED 공장의 컨트롤 판넬(PCB) 등에 널리 사용되는 통상적인 컴퓨터에 설치되는 경우 바로 사용이 가능하고, 또한, 사용되는 컴퓨터에 기술적 특징이 있는 것이 아니므로, 본 발명의 모의생산 시뮬레이션 시스템이 장착되는 컴퓨터에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 본 발명의 모의생산 시뮬레이션 시스템은 컴퓨터 이외에도 이에 상응하는 모든 연산장치에 적용될 수 있으므로, 본 발명의 모의생산 시뮬레이션 시스템이 작동하는 장치는 컴퓨터에 국한되지 않음도 밝혀둔다.

Claims (9)

1. 모의생산 시뮬레이션 시스템에 있어서, 이산사건 시뮬레이션(Discrete Event Simulation)기반 로딩 시뮬레이션 엔진(Loading Simulation Engine), 지능형 분배기(Smart Dispatcher) 및 설비모델 템플릿(Equipment Model Template) 알고리즘을 장착한 것임을 특징으로 하는 속도, 정확성 및 모델링 능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 모의생산 시뮬레이션 시스템은 1)기준정보(Master Model) 2)입력정보(Input Data) 3)시뮬레이션 엔진(Simulation Engine) 4)출력정보(Output Data) 단계로 구성됨을 특징으로 하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서, 작업을 진행하는 과정의 핵심 이벤트인 장착/탈착, 착수/해지(Loading/Unloading)를 중심으로 이산사건 시뮬레이션을 수행하여 생산 과정을 모의 실험하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 로딩시뮬레이션 엔진을 장착한 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서, 정확도 및 생산 현장의 특징을 즉시 반영할 수 있으며, 작업 순서를 최적화하는 지능형 분배기(Smart Dispatcher)를 포함하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서, 설비모델 템플릿은 설비 특징을 반영한 입력 파라미터로 하고, 장착 탈착의 동적 특성을 반영한 설비모델 템플릿을 장착하여 시뮬레이션 모델 생성 시간 단축, 모델링 능력 향상된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서, 설비모델 템플릿은 최소 배치 사이즈, 최대 배치 사이즈, 최대 대기시간 및 택트 타임을 입력 파라미터로 하고, 작업물을 배치로 구성하여 한 번에 작업하는 설비모델 템플릿임을 특징으로 하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
7. 제 1항에 있어서, 설비모델 템플릿은 챔버(Chamber)수 및 단위 챔버당 택트 타임을 입력 파라미터로 하고, 챔버 개수만큼 작업물을 동시에 가공하는 설비모델 템플릿임을 특징으로 하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
8. 제 1항에 있어서, 설비모델 템플릿은 흐름시간(Flow time) 및 택트 타임을 입력 파라미터로 하고, 컨베이어 위에 작업물을 연속적으로 로딩할 수 있는 설비모델 템플릿임을 특징으로 하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   
9. 제 1항에 있어서, 설비모델 템플릿은 흐름시간(Flow Time), 택트 타임 및 작업 분배량(Split Quantity)을 입력 파라미터로 하고, 한 개의 작업물이 여러 개로 나누어지는 설비모델 템플릿임을 특징으로 하는 속도, 정확성 및 생산현장 상황 반영능력이 개선된 모의생산 시뮬레이션 시스템.
   

Images