KR20130107874A - 철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 철강공정용 가상설비 시스템은, 미리 구축된 가상 설비 데이터를 자동 조합하여 공장 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터를 설정하는 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼와, 상기 설정된 가상 설비 데이터에 대하여, 기구학적 운동정보와 함께, 제품의 상태 변화, 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용 중 적어도 하나를 반영하여, 해당 공장 프로세스를 시뮬레이션하는 통합 시뮬레이션 구동엔진을 포함한다.

Description

철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법{VIRTUAL FACILITY SYSTEM FOR MANUFACTURING STEEL AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
종래에는 공장 프로세스의 기계설비 또는 제어시스템을 개발하거나 개조하기 위해 다음의 과정을 거친다. 기계 설비를 설계하고, 운전 방안을 작성한 후 제어시스템을 설계하며, 실 기계설비를 설치하고 실 제어시스템과 케이블 결선을 한 후 제어시스템과 설비의 동작을 테스트한다. 이러한 일련의 과정에 의해 기계설비 및 제어시스템, 그리고 공장 프로세스의 검증은 설비가 설치된 후 이루어지므로, 설비개발 착수에서 시운전까지 많은 시간 및 비용이 소요된다.
또한, 기계설비 및 제어시스템이 설치된 후에 공장 프로세스 시운전을 가동하므로, 기계설비의 결함을 기계설비의 개발 과정에서 알 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 실제 제작 또는 현장 적용 전에 위험분석과 최적조건을 사전에 점검하는 가상설비 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다.
당해 기술분야에서는, 철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 태양은 철강공정용 가상설비 시스템을 제공한다. 상기 철강공정용 가상설비 시스템은, 미리 구축된 가상 설비 데이터를 자동 조합하여 공장 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터를 설정하는 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼와, 상기 설정된 가상 설비 데이터에 대하여, 기구학적 운동정보와 함께, 제품의 상태 변화, 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용 중 적어도 하나를 반영하여, 해당 공장 프로세스를 시뮬레이션하는 통합 시뮬레이션 구동엔진을 포함한다.
본 발명의 제2 태양은 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법을 제공한다. 상기 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법은, 미리 구축된 가상 설비 데이터를 자동 조합하여 공장 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터를 설정하는 과정과, 상기 설정된 가상 설비 데이터에 대하여, 기구학적 운동정보와 함께, 제품의 상태 변화, 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용 중 적어도 하나를 반영하여, 해당 공장 프로세스를 시뮬레이션하는 과정을 포함한다.
덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 철강공정용 가상설비 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도, 및
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명은 철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 가상 공장 구축시 필요한 가상 설비를 미리 구축되어진 가상 설비 3D CAD 데이터들을 통해 자동으로 동적 조합하고, 기구학적 운동정보에 대한 시뮬레이션뿐만 아니라, 제품의 상태 변화 및 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용까지 시뮬레이션할 수 있는 철강공정용 가상설비 시스템 및 그의 동작 방법을 제공한다. 이를 통해 본 발명은 철강 제조 공정의 설비 및 제어 알고리즘을 개발함에 있어서 실제 제작 또는 현장 적용 전에 위험분석과 최적조건을 사전에 점검할 수 있고, 실 기계 설비 테스트를 가상 설비 테스트로 대체함으로써 시뮬레이션에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 새로운 공장 구축 시 가상 설비의 재사용 및 재활용이라는 관점에서의 시스템 요구 기능을 만족시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 철강공정용 가상설비 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
상기 도 1을 참조하면, 철강공정용 가상설비 시스템은, 프로세스계획정보 설정엔진(100), 생산품계획정보 설정엔진(102), 생산량계획정보 설정엔진(104), 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106), 부가 시뮬레이션 구동정보문서 관리화면시스템(108), 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112), 3D CAD(Computer-Aided Design) 데이터설정 가상매퍼(114), 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116), 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118), 3D CAD 데이터모듈 설정엔진(120), 3D CAD 데이터모델 조합엔진(124), 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 설정엔진(128), 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합엔진(132), 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진(136), 통합 시뮬레이션 구동엔진(140), 통합 시뮬레이션 가시화 엔진(142), 통합 시뮬레이션 HMI(Human-Machine Interface) 시스템(144), 통합 시뮬레이션 경고 및 알람엔진(146), 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진(148), 엔지니어링 설비사 정보 분석 엔진(150), 시뮬레이션 동작 결과 분석 엔진(152), 통합 시뮬레이션 결과 분석용 화면 시스템(156)을 포함한다.
상기 프로세스계획정보 설정엔진(100)은, 생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System)(110)으로부터 프로세스 계획 정보를 실시간으로 수신하고, 차후 시뮬레이션에 프로세스 계획(process planning)을 반영하기 위해, 상기 수신된 프로세스 계획 정보를 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로 전달한다. 상기 프로세스 계획 정보는, 제품 생산이 선택되고 계획된 공장 프로세스의 종류, 상세 프로세스 절차 및 과정, 프로세스 범위 등 프로세스 계획과 관련된 총체적인 정보를 포함한다.
상기 생산품계획정보 설정엔진(102)은, MES(110)로부터 생산품 계획 정보를 실시간으로 수신하고, 차후 시뮬레이션에 생산품 계획(product planning)을 반영하기 위해, 상기 수신된 생산품 계획 정보를 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로 전달한다. 상기 생산품 계획 정보는, 생산품에 대한 강종, 생산품 코드, 생산품 길이 및 크기 등 생산품과 관련된 총체적인 정보를 포함한다.
상기 생산량계획정보 설정엔진(104)은, MES(110)로부터 생산량 계획 정보를 실시간으로 수신하고, 차후 시뮬레이션에 생산량 계획(production planning)을 반영하기 위해, 상기 수신된 생산량 계획 정보를 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로 전달한다. 상기 생산량 계획 정보는, 생산품에 대한 생산량과 관련된 총체적인 정보를 포함한다. 여기서, 상기 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 및 생산량 계획 정보는, 정확하고 효과적인 시뮬레이션을 구동하기 위한 필수 정보를 구성한다.
상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)은, 상기 프로세스계획정보 설정엔진(100), 생산품계획정보 설정엔진(102) 및 생산량계획정보 설정엔진(104)으로부터 시뮬레이션 구동 정보, 즉 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보를 각각 입력받고, 상기 입력받은 시뮬레이션 구동 정보의 설정을 동적으로 반영 및 제어한다.
구체적으로, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)은, 입력받은 프로세스 계획 정보를 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로 전달한다. 이에 따라, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는 프로세스 계획 정보에 포함된, 제품 생산이 선택되고 계획된 공장 프로세스의 종류(열연, 냉연, 연주 등) 정보를 통하여, 어떤 프로세스의 가상 설비 데이터들이 로딩되어야 하는지 파악할 수 있다. 또한, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는 프로세스 계획 정보에 포함된 상세 프로세스 절차 및 과정 정보를 통하여, 해당 가상 설비의 어떤 기구학적 운동 정보가 로딩되어야 하는지 파악할 수 있다. 또한, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는 프로세스 계획 정보에 포함된 프로세스 범위 정보를 통하여, 로딩되어야 할 가상 설비 데이터들의 설정 범위와 기구학적 운동 정보들의 설정 범위를 파악할 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)은, 입력받은 프로세스 계획 정보를 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)으로 전달한다. 이에 따라, 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)은 프로세스 계획 정보를 통하여, 해당 프로세스의 기계 설비 및 제품 생산과 관련된 어떤 공정 해석 및 수식 정보들이 로딩되어야 하는지 파악할 수 있다. 또한, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)은, 입력받은 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보를 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)으로 전달한다. 이에 따라, 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)은 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보를 통하여, 대상 생산품 생산 중 제품 변환과 관련된 어떤 철강 공정 해석 및 수식들이 로딩되어야 하는지 파악할 수 있다. 즉, 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)은 어떤 생산품 및 생산량으로 제품의 상태변화를 유도할 것인지 설정할 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)은, MES(110)에 의해 제공되는 시뮬레이션 구동 정보 외에 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 획득하기 위해, 입력받은 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보를 부가 시뮬레이션 구동정보문서 관리화면시스템(108)으로 전달하고, 상기 부가 시뮬레이션 구동정보문서 관리화면시스템(108)으로부터 상기 입력받은 정보들에 매칭되는 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 입력받아, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로 전달한다. 상기 부가적인 시뮬레이션 구동 정보는, 기계 설비의 동작 속도, 가속도, 동작 방향 및 범위, 기계 설비의 크기 및 부피 등 가상 설비 구동과 관련된 기계 설비의 총체적인 정보를 포함하며, 상황에 맞게 동적으로 항목 추가 및 변경이 가능하다. 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)은, 부가 시뮬레이션 구동정보문서를 체크하여, 상기 입력받은 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들에 변경이 존재할 경우, 상기 부가 시뮬레이션 구동정보문서로부터 해당 변경 정보를 추출하여 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로 전달할 수 있다.
상기 부가 시뮬레이션 구동정보문서 관리화면시스템(108)은, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로부터 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보가 입력되면, 이를 기반으로 공장 프로세스 종류에 따라 화면을 동적으로 변경하여, 상기 입력받은 정보들에 매칭되는 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들이 입력될 수 있는 화면을 표시한다. 예를 들어, 연주에 대한 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보가 입력되는 경우, 연주 가상 설비 구동과 관련된 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들이 입력될 수 있도록, 공장 프로세스 종류에 따라 화면을 동적으로 변경할 수 있다. 상기 부가 시뮬레이션 구동정보문서 관리화면시스템(108)은, 상기 입력받은 정보들에 매칭되는 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 부가 시뮬레이션 구동정보문서에서 추출하고, 추출된 정보를 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로 전달한다.
상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 이를 기반으로 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터 및 해당 기구학적 운동 정보를 동적으로 로딩하여 조합한다. 구체적으로, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 가상 설비의 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 동적으로 로딩하여 조합한다. 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 로딩된 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로 전달한다. 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은 통합 시뮬레이션 가시화 엔진(142)을 통해 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)으로 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 전달하며, 이에 따라 상기 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)은 전달받은 정보를 기반으로 3D 형상 시뮬레이션을 실시할 수 있다.
상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)와 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)와 연동하여 동작한다. 구체적으로, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)로 입력받은 프로세스 계획 정보를 제공하고, 상기 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)로부터 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터를 수신한다. 또한, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)로 입력받은 프로세스 계획 정보를 제공하고, 상기 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)로부터 해당 3D CAD 데이터에 설정된 기구학적 운동 정보를 수신한다.
상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는, 로딩된 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보에 대하여 이들 각 정보에 상응하는 속성 정보를 가상적인 테이블로 매핑하여 관리하며, 상기 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보와 함께 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로 전달한다. 기 구축된 3D CAD 데이터에는 도면 설계 시 정해진 크기와 부피 등의 물리적인 정보가 속성 정보로서 가상 매핑되고, 기 구축된 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보에는 동작 속도, 가속도, 기구의 동작 방향 및 범위 등 벡터 정보와 가상 설비의 동작 이벤트 정보가 속성 정보로서 가상 매핑된다. 상기 부가 시뮬레이션 구동정보문서를 통하여 각 속성 정보에 대한 변경이 일어났을 경우, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)는 변경된 속성 정보를 가상 맵핑한다. 이와 같은 가상 맵핑을 통해, 본 발명은 기 구축된 3D CAD 데이터에 대해 가상적으로 속성을 변경하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 즉, 공장 프로세스와 관련된 기계설비의 물리적인 정보와 더 나아가 벡터적인 정보가 변경된 경우, 이러한 상황을 시뮬레이션에 반영하여 관련된 파라미터 정보들을 변경할 수 있으므로, 환경을 동적으로 반영한 동적 시뮬레이션 시스템 환경을 제공할 수 있다.
상기 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)는, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 3D CAD 데이터모듈 설정엔진(120) 및 3D CAD 데이터모델 조합엔진(124)으로 입력받은 프로세스 계획 정보를 제공하고, 상기 3D CAD 데이터모듈 설정엔진(120) 및 3D CAD 데이터모델 조합엔진(124)으로부터, 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터로서, 3D CAD 데이터 모듈들 및 해당 3D CAD 데이터 모듈들의 연관 그래프 알고리즘을 각각 수신하여 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로 제공한다. 여기서, 상기 3D CAD 데이터 모듈은 실제 공장 프로세스에 존재하는 단위 기계 설비들에 대한 3D CAD 설계 도면으로, 단위 기계 설비를 대상으로 한다. 다수의 3D CAD 데이터 모듈들의 집합은 하나의 3D CAD 데이터 모델을 구성하며, 결국 상기 3D CAD 데이터 모델은 다수의 단위 기계 설비들의 집합으로 이루어진 하나의 대형 기계 설비에 대한 3D CAD 설계 도면을 구성한다. 상기 3D CAD 데이터 모델을 구성하는 다수의 단위 기계 설비들의 연관관계가 연관 그래프 알고리즘으로 정의되며, 상기 연관 그래프 알고리즘을 통해 3D CAD 데이터 모델이 관리된다.
상기 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)는, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 설정엔진(128) 및 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합엔진(132)으로 입력받은 프로세스 계획 정보를 제공하고, 상기 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 설정엔진(128) 및 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합엔진(132)으로부터, 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터에 설정된 기구학적 운동 정보로서, 3D CAD 데이터 모듈들 및 해당 3D CAD 데이터 모델들의 기구학적 운동정보를 각각 수신하여 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로 제공한다.
상기 3D CAD 데이터모듈 설정엔진(120)은, 상기 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 입력받은 프로세스 계획 정보를 기반으로, 3D CAD 데이터모듈 데이터베이스(122)에서 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터 모듈들을 동적으로 로딩하여 관리하고, 상기 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)로 전달한다. 상기 3D CAD 데이터모듈 설정엔진(120)은, 입력받은 프로세스 계획 정보를 통하여 어떤 3D CAD 데이터 모듈들이 로딩되어야 하는지 파악할 수 있다.
상기 3D CAD 데이터모델 조합엔진(124)은, 상기 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 입력받은 프로세스 계획 정보를 기반으로, 3D CAD 데이터모델 조합정보 데이터베이스(126)에서 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터 모듈들의 연관 그래프 알고리즘을 자동으로 로딩하고, 해당 데이터 모듈들을 연관 그래프 알고리즘에 따라 연결하여 동적으로 조합 및 관리한다. 또한, 상기 3D CAD 데이터모델 조합엔진(124)은, 입력받은 프로세스 계획 정보를 기반으로, 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스가 다수의 대형 기계 설비들의 집합으로 이루어짐이 파악될 경우, 즉 다수의 3D CAD 데이터 모델들의 집합으로 이루어짐이 파악될 경우, 3D CAD 데이터모델 조합정보 데이터베이스(126)에서 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터 모델들의 연관 그래프 알고리즘을 자동으로 로딩하고, 해당 데이터 모델들을 연관 그래프 알고리즘에 따라 연결하여 동적으로 조합 및 관리할 수 있다. 상기 3D CAD 데이터모델 조합엔진(124)은, 상기 로딩된 3D CAD 데이터 모듈들의 연관 그래프 알고리즘, 그리고 필요하다면, 3D CAD 데이터 모델들의 연관 그래프 알고리즘을 상기 3D CAD 데이터설정 가상매퍼(114)로 전달한다.
상기 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 설정엔진(128)은, 상기 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 입력받은 프로세스 계획 정보를 기반으로, 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 데이터베이스(130)에서 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터 모듈들의 기구학적 운동정보를 동적으로 로딩하여 관리한다. 상기 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 설정엔진(128)은, 상기 로딩된 3D CAD 데이터 모듈들의 기구학적 운동정보를 상기 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)로 전달한다.
상기 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합엔진(132)은, 상기 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)로부터 프로세스 계획 정보가 입력되면, 입력받은 프로세스 계획 정보를 기반으로, 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합정보 데이터베이스(134)에서 시뮬레이션하기 위한 대상 프로세스와 관련된 3D CAD 데이터 모델들의 기구학적 운동정보를 로딩하여 동적으로 조합 및 관리한다. 상기 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합엔진(132)은, 상기 로딩된 3D CAD 데이터 모델들의 기구학적 운동정보를 상기 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼(116)로 전달한다.
상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)은, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로부터 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보가 입력되면, 입력받은 정보들을 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진(136)으로 전달한다. 또한, 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)은, 상기 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진(136)으로부터 상기 입력받은 정보들에 대한 해석 및 수식 계산 결과값이 입력되면, 입력받은 해석 및 수식 계산 결과값을 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로 전달한다. 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)은, 이와 같이 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진(136)과 인터페이스하여 기 구축되어진 데이터베이스의 해석 및 수식 계산 정보들을 이용할 수 있으며, 다른 방법으로 직접 상용 CAE(Computer Aided Engineering) 해석 및 수식 계산 소프트웨어(158)들과 인터페이스하여 데이터베이스화가 안된 해석 및 수식 계산들을 사용할 수도 있다.
상기 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진(136)은, 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)을 통해 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진(106)으로부터 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보 및 생산량 계획 정보가 입력되면, 입력받은 정보들과 관련된 철강 공정 해석 및 수식 정보들을 철강공정해석 및 수식정보 데이터베이스(138)로부터 동적으로 로딩한다. 상기 철강 공정 해석 및 수식 정보는, 제품 변화에 대한 해석 및 수식 정보, 프로세스를 구성하는 기계 설비와 제품의 상호 작용에 대한 해석 및 수식 정보, 기계 설비의 상태 변화 및 기구학적 운동정보 변화와 관련된 해석 및 수식정보, 제품을 정해진 생산량만큼 생산하는데 필요한 여러 해석 및 수식 정보 등을 포함한다. 상기 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진(136)은, 상기 로딩된 철강 공정 해석 및 수식 정보들을 기반으로 상기 입력받은 정보들을 실시간으로 해석하고 수식을 계산하며, 해당 해석 및 수식 계산 결과값을 상기 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)을 통해 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로 전달한다.
상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은, 전체 시뮬레이션을 관장하고 동작 제어하는 중앙 컨트롤러 역할을 하며, 사용자가 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)을 통해 시뮬레이션 시작 버튼을 클릭할 경우 구동을 시작한다. 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로 동작 제어 이벤트를 전달하여 3D CAD 데이터들이 기구학적 운동 정보들을 가지고 동작하도록 제어한다. 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)로부터 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 입력받아 통합 시뮬레이션 가시화 엔진(142)으로 전달한다. 또한, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진(118)으로부터 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보에 대한 해석 및 수식 계산 결과값을 입력받고, 결과값 중 시뮬레이션 가시화에 반영되어야 할 값들을 통합 시뮬레이션 가시화 엔진(142)으로 전달하고, 경고 및 알람이 필요한 경우 해당 값들을 통합 시뮬레이션 경고 및 알람엔진(146)으로 전달한다. 또한, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은 입력받은 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보, 해석 및 수식 계산 결과값에 따라, 엔지니어링 설비 사양 추출이 필요한 경우 해당 정보를 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진(148)으로 전달한다. 또한, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)은, 시뮬레이션 결과 정보로서, 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보, 해석 및 수식 계산 결과값을 시뮬레이션 동작 결과 분석 엔진(152)으로 전달한다.
상기 통합 시뮬레이션 가시화 엔진(142)은, 렌더링 엔진을 포함하여, 옵션에 따라, 입력된 정보들에 대해 렌더링 과정을 수행할 것인지 여부를 결정하고, 결정 결과에 따라 렌더링 과정을 수행한다. 구체적으로, 상기 통합 시뮬레이션 가시화 엔진(142)은, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로부터 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보가 입력되면, 입력된 정보들을 상기 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)을 통해 바로 표시할 것인지 아니면 렌더링 과정을 통해 좀 더 실사에 가까운 화면을 표시할 것인지 결정하고, 결정 결과에 따라 렌더링 과정을 수행하여 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)으로 제공한다. 이에 따라, 상기 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)은 프로세스 시뮬레이션 과정을 표시할 수 있다.
상기 통합 시뮬레이션 경고 및 알람엔진(146)은, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로부터 해석 및 수식 계산 결과값이 입력되면, 입력되는 해석 및 수식 계산 결과값과 경고 및 알람 기준값을 비교하고, 경고 및 알람 기준값을 초과할 경우 경고 및 알람이 필요함을 감지하여 경고 및 알람을 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)으로 제공한다. 이에 따라, 상기 통합 시뮬레이션 HMI 시스템(144)은 경고 및 알람을 출력할 수 있다.
상기 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진(148)은, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로부터, 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보, 해석 및 수식 계산 결과값이 입력되면, 입력된 정보를 기반으로 해당 프로세스의 엔지니어링 설비 사양을 추출하고, 추출된 설비 사양을 엔지니어링 설비사 정보 분석 엔진(150)으로 전달한다. 또한, 상기 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진(148)은, 추출된 설비 사양을 데이터베이스(154)에 저장한다.
상기 엔지니어링 설비사 정보 분석 엔진(150)은, 상기 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진(148)으로부터 해당 프로세스의 엔지니어링 설비 사양이 입력되면, 입력된 정보를 기반으로 해당 설비를 판매하는 설비사에 대한 정보를 추출하고, 추출된 설비사 정보를 데이터베이스(154)에 저장한다.
상기 시뮬레이션 동작 결과 분석 엔진(152)은, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)으로부터 시뮬레이션 결과 정보가 입력되면, 차후 상기 시뮬레이션 결과 정보가 이용될 수 있도록, 입력되는 정보를 데이터베이스(154)에 저장한다.
상기 통합 시뮬레이션 결과 분석용 화면 시스템(156)은, 상기 데이터베이스(154)를 통해 시뮬레이션 결과 정보, 엔지니어링 설비 사양, 해당 설비를 판매하는 설비사에 대한 정보를 분석하고, 원하는 정보를 추출하여 목적에 맞게 이용할 수 있다. 이에 따라 정확하고 빠른 엔지니어링 사업의 시작이 가능하다. 예를 들어, 엔지니어링 설비 구매 리스트 문서를 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 철강공정용 가상설비 시스템은, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼(112)를 통해, 미리 구축된 가상 설비 데이터를 자동 조합하여 공장 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터를 설정하고, 상기 통합 시뮬레이션 구동엔진(140)을 통해, 상기 설정된 가상 설비 데이터에 대하여, 기구학적 운동정보와 함께, 제품의 상태 변화, 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용 중 적어도 하나를 반영하여, 해당 공장 프로세스를 시뮬레이션한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 철강공정용 가상설비 시스템은 201단계에서 MES로부터 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보를 수신한다. 여기서, 상기 프로세스 계획 정보는, 제품 생산이 선택되고 계획된 공장 프로세스의 종류, 상세 프로세스 절차 및 과정, 프로세스 범위 중 적어도 하나의 정보를 포함한다. 상기 생산품 계획 정보는, 생산품에 대한 강종, 생산품 코드, 생산품 길이 및 크기 중 적어도 하나의 정보를 포함하며, 상기 생산량 계획 정보는, 생산품에 대한 생산량 정보를 포함한다.
이후, 상기 철강공정용 가상설비 시스템은 203단계에서 상기 수신된 프로세스 계획 정보를 기반으로, 데이터베이스에서 공장 프로세스와 관련된 가상 설비의 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 로딩한다.
또한, 상기 철강공정용 가상설비 시스템은 205단계에서 상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보에 매칭되는 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 추출하고, 상기 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보에 대하여, 상기 추출된 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 속성 정보로서 가상 매핑한다. 여기서, 상기 부가적인 시뮬레이션 구동 정보는, 기계 설비의 동작 속도, 가속도, 동작 방향 및 범위, 기계 설비의 크기 및 부피를 포함한다.
또한, 상기 철강공정용 가상설비 시스템은 207단계에서 상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보를 기반으로, 데이터베이스에서 공장 프로세스와 관련된 가상 설비의 철강 공정 해석 및 수식 정보를 로딩한다. 여기서, 상기 철강 공정 해석 및 수식 정보는, 제품 변화에 대한 해석 및 수식 정보, 프로세스를 구성하는 기계 설비와 제품의 상호 작용에 대한 해석 및 수식 정보, 기계 설비의 상태 변화 및 기구학적 운동정보 변화와 관련된 해석 및 수식정보, 제품을 정해진 생산량만큼 생산하는데 필요한 해석 및 수식 정보를 포함한다.
이후, 상기 철강공정용 가상설비 시스템은 209단계에서 상기 철강 공정 해석 및 수식 정보를 기반으로 상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보를 해석 및 수식 계산한다.
이후, 상기 철강공정용 가상설비 시스템은 211단계에서 상기 속성 정보가 가상 매핑된 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보, 상기 해석 및 수식 계산 결과값을, 시뮬레이션 결과 정보로서 시뮬레이션 화면에 표시한다.
도시하지는 않았지만, 상기 철강공정용 가상설비 시스템은 시뮬레이션 결과 정보를 기반으로, 공장 프로세스의 엔지니어링 설비 사양을 추출하고, 상기 추출된 엔지니어링 설비 사양을 기반으로 해당 설비를 판매하는 설비사에 대한 정보를 추출하며, 상기 추출된 엔지니어링 설비 사양, 설비사에 대한 정보 중 적어도 하나를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 프로세스계획정보 설정엔진
102: 생산품계획정보 설정엔진
104: 생산량계획정보 설정엔진
106: 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진
108: 부가 시뮬레이션 구동정보문서 관리화면시스템
110: 생산관리시스템(MES)
112: 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼
114: 3D CAD 데이터설정 가상매퍼
116: 3D CAD 데이터용 기구학적 운동정보설정 가상매퍼
118: 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진
120: 3D CAD 데이터모듈 설정엔진
122: 3D CAD 데이터모듈 데이터베이스
124: 3D CAD 데이터모델 조합엔진
126: 3D CAD 데이터모델 조합정보 데이터베이스
128: 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 설정엔진
130: 3D CAD 데이터모듈용 기구학적 운동정보 데이터베이스
132: 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합엔진
134: 3D CAD 데이터모델용 기구학적 운동정보 조합정보 데이터베이스
136: 철강공정해석 및 수식정보 설정엔진
138: 철강공정해석 및 수식정보 데이터베이스
140: 통합 시뮬레이션 구동엔진
142: 통합 시뮬레이션 가시화 엔진
144: 통합 시뮬레이션 HMI 시스템
146: 통합 시뮬레이션 경고 및 알람엔진
148: 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진
150: 엔지니어링 설비사 정보 분석 엔진
152: 시뮬레이션 동작 결과 분석 엔진
154: 데이터베이스
156: 통합 시뮬레이션 결과 분석용 화면 시스템
158: 상용 CAE 해석 및 수식 계산 소프트웨어

Claims (10)

  1. 미리 구축된 가상 설비 데이터를 자동 조합하여 공장 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터를 설정하는 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼와,
    상기 설정된 가상 설비 데이터에 대하여, 기구학적 운동정보와 함께, 제품의 상태 변화, 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용 중 적어도 하나를 반영하여, 해당 공장 프로세스를 시뮬레이션하는 통합 시뮬레이션 구동엔진을 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System)으로부터 프로세스 계획 정보를 수신하는 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진을 더 포함하며,
    여기서, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼는, 상기 수신된 프로세스 계획 정보를 기반으로, 데이터베이스에서 공장 프로세스와 관련된 가상 설비의 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 로딩하고,
    상기 프로세스 계획 정보는, 제품 생산이 선택되고 계획된 공장 프로세스의 종류, 상세 프로세스 절차 및 과정, 프로세스 범위 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나를 기반으로, 데이터베이스에서 해당 정보와 관련된 철강 공정 해석 및 수식 정보를 로딩하고, 상기 철강 공정 해석 및 수식 정보를 기반으로 상기 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나를 해석 및 수식 계산하는 철강공정해석 및 수식 게이트웨이 엔진을 더 포함하며,
    여기서, 상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진은, 상기 MES으로부터 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나를 수신하고,
    상기 생산품 계획 정보는, 생산품에 대한 강종, 생산품 코드, 생산품 길이 및 크기 중 적어도 하나의 정보를 포함하며,
    상기 생산량 계획 정보는, 생산품에 대한 생산량 정보를 포함하고,
    상기 철강 공정 해석 및 수식 정보는, 제품 변화에 대한 해석 및 수식 정보, 프로세스를 구성하는 기계 설비와 제품의 상호 작용에 대한 해석 및 수식 정보, 기계 설비의 상태 변화 및 기구학적 운동정보 변화와 관련된 해석 및 수식정보, 제품을 정해진 생산량만큼 생산하는데 필요한 해석 및 수식 정보 중 적어도 하나를 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 구동정보설정 제어엔진은, 상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나에 매칭되는 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 추출하고,
    상기 시뮬레이션 구동정보설정 가상매퍼는, 상기 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보에 대하여, 상기 추출된 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 속성 정보로서 가상 매핑하며,
    여기서, 상기 부가적인 시뮬레이션 구동 정보는, 기계 설비의 동작 속도, 가속도, 동작 방향 및 범위, 기계 설비의 크기 및 부피 중 적어도 하나를 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    시뮬레이션 결과 정보를 기반으로, 공장 프로세스의 엔지니어링 설비 사양을 추출하는 엔지니어링 설비 사양 추출 엔진과,
    상기 추출된 엔지니어링 설비 사양을 기반으로 해당 설비를 판매하는 설비사에 대한 정보를 추출하는 엔지니어링 설비사 정보 분석 엔진과,
    상기 추출된 엔지니어링 설비 사양, 설비사에 대한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템.
  6. 미리 구축된 가상 설비 데이터를 자동 조합하여 공장 프로세스와 관련된 가상 설비 데이터를 설정하는 과정과,
    상기 설정된 가상 설비 데이터에 대하여, 기구학적 운동정보와 함께, 제품의 상태 변화, 기계 설비의 상태 변화, 제품 및 기계 설비의 상호 작용 중 적어도 하나를 반영하여, 해당 공장 프로세스를 시뮬레이션하는 과정을 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 설정 과정은,
    생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System)으로부터 프로세스 계획 정보를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 프로세스 계획 정보를 기반으로, 데이터베이스에서 공장 프로세스와 관련된 가상 설비의 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보를 로딩하는 과정을 포함하며,
    여기서, 상기 프로세스 계획 정보는, 제품 생산이 선택되고 계획된 공장 프로세스의 종류, 상세 프로세스 절차 및 과정, 프로세스 범위 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 MES으로부터 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나를 기반으로, 데이터베이스에서 해당 정보와 관련된 철강 공정 해석 및 수식 정보를 로딩하는 과정과,
    상기 철강 공정 해석 및 수식 정보를 기반으로 상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나를 해석 및 수식 계산하는 과정을 더 포함하며,
    여기서, 상기 생산품 계획 정보는, 생산품에 대한 강종, 생산품 코드, 생산품 길이 및 크기 중 적어도 하나의 정보를 포함하며, 상기 생산량 계획 정보는, 생산품에 대한 생산량 정보를 포함하고,
    상기 철강 공정 해석 및 수식 정보는, 제품 변화에 대한 해석 및 수식 정보, 프로세스를 구성하는 기계 설비와 제품의 상호 작용에 대한 해석 및 수식 정보, 기계 설비의 상태 변화 및 기구학적 운동정보 변화와 관련된 해석 및 수식정보, 제품을 정해진 생산량만큼 생산하는데 필요한 해석 및 수식 정보 중 적어도 하나를 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신된 프로세스 계획 정보, 생산품 계획 정보, 생산량 계획 정보 중 적어도 하나에 매칭되는 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 추출하는 과정과,
    상기 3D CAD 데이터 및 해당 3D CAD 데이터용 기구학적 운동 정보에 대하여, 상기 추출된 부가적인 시뮬레이션 구동 정보들을 속성 정보로서 가상 매핑하는 과정을 더 포함하며,
    여기서, 상기 부가적인 시뮬레이션 구동 정보는, 기계 설비의 동작 속도, 가속도, 동작 방향 및 범위, 기계 설비의 크기 및 부피 중 적어도 하나를 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    시뮬레이션 결과 정보를 기반으로, 공장 프로세스의 엔지니어링 설비 사양을 추출하는 과정과,
    상기 추출된 엔지니어링 설비 사양을 기반으로 해당 설비를 판매하는 설비사에 대한 정보를 추출하는 과정과,
    상기 추출된 엔지니어링 설비 사양, 설비사에 대한 정보 중 적어도 하나를 데이터베이스에 저장하는 과정을 더 포함하는 철강공정용 가상설비 시스템의 동작 방법.
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