KR20220095781A - Method for virtual training using digital twin technology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual training method using digital twin technology.
산업 현장 훈련은 이론이나 간단한 동영상으로만 진행하는 것이 대부분이며, 기존 훈련 콘텐츠들은 단일 시나리오대로 진행이 되는 경우가 많아 훈련의 효과가 높지 않으며, 반복적으로 진행하다가 보면 콘텐츠 흐름 자체를 외우기 때문에 사용자의 정확한 이해나 상황 인지에 대한 해석이 어려움이 발생할 수 있다. Industrial field training is mostly conducted only with theory or simple videos. Existing training contents are often conducted according to a single scenario, so the effectiveness of training is not high. Difficulties may arise in understanding or interpreting situational awareness.
따라서, 실제 상황이 발생하기 전까지는 제대로 된 훈련이나 돌발 상황에 대해 대응하기가 쉽지 않고, 돌발 상황이 발생하면 공황 상태에 빠지게 되어 결정장애에 의해 안전문제를 야기할 수도 있다. Therefore, it is not easy to properly train or respond to an unexpected situation until the actual situation occurs, and when an unexpected situation occurs, you may fall into a state of panic, which may cause safety problems due to decision failure.
한편, 디지털 트윈이란 디지털 세계에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다. 디지털 트윈은 제조업뿐 아니라 다양한 사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목 받고 있는데, 다양한 물리적 시스템의 구조, 맥락, 작동을 나타내는 데이터와 정보의 조합으로, 과거와 현재의 운용 상태를 이해하고 미래를 예측할 수 있는 인터페이스를 지향한다.On the other hand, digital twin is a technology that creates twins of real objects in the digital world and predicts results in advance by simulating situations that may occur in real life with a computer. Digital twin is attracting attention as a technology that can solve various social problems as well as manufacturing. It is a combination of data and information representing the structure, context, and operation of various physical systems. oriented interface.
본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는, 스마트 팩토리에서 물품제조공정에서 실제위험상황이나 협력으로 풀어야 할 문제들을 사전에 시뮬레이션 하고, 다양한 공정이벤트에 따른 물품제조공정을 가상으로 체험할 수 있는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법을 제공하는 것이다.The technical task to be achieved by the present invention is a digital twin technology capable of simulating in advance real risk situations or problems to be solved through cooperation in the product manufacturing process in a smart factory, and virtually experiencing the product manufacturing process according to various process events To provide a virtual training method using
본 발명의 실시 예에 따른 학습자 단말기에서 실행되는 스마트팩토리 가상운영 어플리케이션의 디지털 트윈 3D 영상을 이용한 가상훈련방법은, 상기 학습자 단말기의 화면상에 상기 스마트팩토리에서 제조 가능한 물품들의 목록을 표시하는 단계와, 사용자에 의해 선택된 물품의 제조 공정을 시작하기 위한 제조장치를 디지털 트윈 3D 이미지로 표시하는 단계와, 상기 제조장치를 제어하여 가상으로 상기 물품을 제조하기 위한 복수의 공정이벤트들 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 상기 사용자로부터 입력수단을 통해 제어명력을 입력받는 단계와, 상기 사용자로부터 입력된 제어명령에 따라 상기 제조장치가 상기 물품을 가상으로 제조하는 단계적인 제조공정을 디지털 트윈 3D 이미지로 표시하는 단계와, 상기 사용자의 제어명령에 따라 가상으로 제조된 물품의 성능 기록표를 표시하는 단계를 포함한다.A virtual training method using a digital twin 3D image of a smart factory virtual operation application executed in a learner terminal according to an embodiment of the present invention includes: displaying a list of items that can be manufactured in the smart factory on a screen of the learner terminal; , An operation of any one of a plurality of process events for virtually manufacturing the article by controlling the manufacturing device and displaying the manufacturing device as a digital twin 3D image for starting the manufacturing process of the product selected by the user receiving a control command from the user through an input means to perform and displaying a performance record table of the virtual manufactured article according to the user's control command.
실시 예에 따라, 상기 제어명력을 입력받는 단계는, 상기 제조공정의 각 단계마다 상기 제조장치를 제어하기 위한 개별적인 제어명령을 입력받을 수 있다.According to an embodiment, the receiving of the control command may include receiving an individual control command for controlling the manufacturing apparatus for each step of the manufacturing process.
실시 예에 따라, 상기 제어명령을 입력받는 단계는, 상기 각 단계마다 선택가능한 복수의 공정이벤트들 각각에 가중치를 부여하여, 높은 가중치를 가질수록 공정이벤트의 선택화면을 크게 표시할 수 있다.According to an embodiment, in the step of receiving the control command, a weight may be given to each of a plurality of process events selectable for each step, so that the selection screen of the process event may be displayed larger as the weight is higher.
실시 예에 따라, 상기 공정이벤트들 각각에 부여되는 가중치는 상기 사용자가 이전 단계에서 선택된 공정이벤트에 따라 기설정된 기준에 따라 변경될 수 있다.According to an embodiment, the weight given to each of the process events may be changed according to a preset criterion according to the process event selected by the user in the previous step.
실시 예에 따라, 각 단계에 부여된 가중치들의 합은 1일 수 있다.According to an embodiment, the sum of weights given to each step may be 1.
실시 예에 따라, 상기 가상으로 제조된 물품의 성능 기록표를 표시하는 단계는, 상기 사용자의 제어에 대응하여 진행된 제조공정에 따른 물품을 기저장된 제조공정 성능 테이블로부터 리드하여 상기 가상으로 제조된 물품의 성능을 표시할 수 있다.According to an embodiment, the step of displaying the performance record table of the virtual manufactured article may include reading an article according to the manufacturing process performed in response to the user's control from a pre-stored manufacturing process performance table to determine the performance of the virtual manufactured article. performance can be displayed.
실시 예에 따라, 상기 제조공정 성능 테이블은 각 단계별로 선택된 공정이벤트에 따라 제조된 물품별 결함유무 및 성능실험결과를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the manufacturing process performance table may include the presence or absence of defects and performance test results for each article manufactured according to the process event selected for each step.
본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법에 의하면, 스마트 팩토리에서 물품제조공정에서 실제위험상황이나 협력으로 풀어야 할 문제들을 사전에 시뮬레이션 하고, 다양한 공정이벤트에 따른 물품제조공정을 가상으로 체험할 수 있는 가상훈련방법을 제공할 수 있다.According to the virtual training method using the digital twin technology according to an embodiment of the present invention, real risk situations or problems to be solved through cooperation are simulated in advance in the product manufacturing process in a smart factory, and the product manufacturing process according to various process events is simulated It can provide a virtual training method that can be experienced with
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 학습자 단말기의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic block diagram of a learner terminal according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a virtual training method using digital twin technology according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a virtual training method using a digital twin technology according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시 예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described below are merely for explaining in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the invention, which limits the protection scope of the present invention. doesn't mean And, in describing various embodiments of the present invention, the same reference numerals will be used for components having the same technical characteristics.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 학습자 단말기의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a learner terminal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 학습자 단말기(100)는 프로세서(110), 표시부(120), 저장부(130), 및 입력수단(140)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
프로세서(110)는 프로세서(110) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.The
프로세서(110)는 특정한 계산들 또는 태스크들을 수행할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 집적 회로(integrated circuit(IC)), 애플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 모바일(mobile) AP를 제어할 수 있는 프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(110)는 스마트팩토리 가상운영 어플리케이션을 실행하여 물품 제조공정의 각 단계를 체험할 수 있는 가상훈련을 제공할 수 있다. 프로세서(110)는 사용자로부터 입력된 제어명령에 대응하는 디지털 트윈 3D 이미지를 저장부(130)로부터 리드할 수 있고, 리드된 디지털 트윈 3D 이미지를 표시부(120)에 표시하도록 제어할 수 있다. The
여기서, 디지털 트윈 3D 이미지는 스마트 팩토리에서 제조가능한 물품과, 이를 제조하는 제조장치의 이미지를 랜더링한 3D 이미지이고, 제조공정 단계별로 입력될 수 있는 제어명령들 각각에 대응되도록 미리 생성되어 저장부(130)에 저장될 수 있다.Here, the digital twin 3D image is a 3D image rendered by rendering an image of an article that can be manufactured in a smart factory and an image of a manufacturing device that manufactures it, and is generated in advance to correspond to each of the control commands that can be input at each stage of the manufacturing process and is stored in the storage unit ( 130) can be stored.
실시 예에 따라, 프로세서(110)는 제조공정의 각 단계마다 선택가능한 복수의 공정이벤트 각각에 가중치를 부여하여, 높은 가중치를 가질수록 공정이벤트의 선택화면을 크게 표시할 수 있다.According to an embodiment, the
한편, 현재 단계의 공정이벤트들 각각에 설정된 가중치는 사용자가 이전 단계에서 선택한 공정이벤트가 무엇인지에 따라 달라질 수 있는데, 이는 이전 단계에서 어떤 공정이벤트를 수행하였는지에 따라 이후 수행해야할 공정이벤트가 달라질 수 있기 때문이다. 또한, 각 단계에서 부여된 가중치들의 합은 1일 수 있다.On the other hand, the weight set for each of the process events of the current stage may vary depending on which process event the user selected in the previous stage. Because. Also, the sum of weights given in each step may be 1.
표시부(120)는 프로세서(110)의 제어에 따라 물품을 제조하는 공정과정을 디지털 트윈 3D 이미지로 표시할 수 있다. 예컨대, 표시부(120)는 유기전계발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display Panel), 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
저장부(130)는 스마트 팩토리에서 제조가능한 물품, 이를 제조하는 제조장치, 물품을 제조하는 제조공정 등을 디지털 트윈 3D 이미지로 저장할 수 있다. 실시 예에 따라, 저장부(130)는 플래시(flash) 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 또는 DRAM(dynamic RAM) 등과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
입력수단(140)은 마우스, 키보드, 터치 패널 등 사용자로부터 입력정보를 수신하여 프로세서(110)에 제공할 수 있는 일련의 수단을 의미할 수 있다.The input means 140 may refer to a series of means capable of receiving input information from a user, such as a mouse, a keyboard, and a touch panel, and providing it to the
실시 예에 따라, 학습자 단말기(100)는 PC(personal computer), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 (tablet) PC, 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 인터넷 태블릿, IoT(internet of things) 장치, IoE(internet of everything) 장치, 데스크 탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑(laptop) 컴퓨터, 워크스테이션 컴퓨터, Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 및 PDA (Personal Digital Assistant) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 통신 장치가 포함될 수 있다.According to an embodiment, the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a virtual training method using digital twin technology according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 학습자 단말기(100)는 화면상에 스마트 팩토리에서 제조 가능한 물품들의 목록을 디지털 트윈 3D 이미지로 표시할 수 있다(S100). 예컨대, 스마트 팩토리에서 자동차와 오토바이를 제조할 수 있는 경우. 학습자 단말기(100)의 화면상에는 실제로 제조되는 자동차와 오토바이와 동일한 형상을 갖는 디지털 트윈 3D 이미지가 표시될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
학습자 단말기(100)는 사용자에 의해 선택된 물품을 제조하는 제조장치를 디지털 트윈 3D 이미지로 표시할 수 있다(S110). 예컨대, 사용자가 자동차를 선택한 경우, 학습자 단말기(100)는 자동차의 각 부품을 조립하는 장치를 표시할 수 있다.The
학습자 단말기(100)는 제조장치가 복수의 공정이벤트들 중 어느 하나를 수행하도록 사용자로부터 입력수단(140)을 통해 제어명령을 입력받을 수 있다(S120). 예컨대, 자동차 차체에 바퀴를 장착하는 공정에서 선택가능한 공정이벤트들은 다수개 존재할 수 있고, 사용자는 제조장치가 공정이벤트들 중 어느 하나를 수행하도록 입력수단(140)을 통해 제어명령을 입력할 수 있다.The
학습자 단말기(100)는 사용자로부터 입력된 제어명령에 따라 제조장치가 물품을 가상으로 제조하는 단계적인 제조공정을 디지털 트윈 3D 이미지로 표시할 수 있다(S130). 여기서, 학습자 단말기(100)는 제조공정의 각 단계마다 사용자로부터 별도의 제어명령을 입력받아 각 단계마다 그에 상응하는 공정이벤트를 수행할 수 있다.The
학습자 단말기(100)는 사용자의 제어명령에 따라 가상으로 제조된 물품의 성능을 표시할 수 있다(S140). 학습자 단말기(100)는 사용자의 제어에 따라 제조된 물품을 기저장된 제조공정 성능 테이블로부터 리드하여 가상으로 제조된 물픔의 성능을 표시할 수 있다.The
여기서, 제조공정 성능 테이블은 각 단계마다 선택된 공정이벤트에 따라 제조된 물품의 결함유무 및 성능실험결과가 포함되어 있으며, 상기 결함유무와 성능실험결과는 미리 교육자에 의해 설정된 값일 수 있다.Here, the manufacturing process performance table includes the presence or absence of defects and performance test results of articles manufactured according to a process event selected for each step, and the presence or absence of defects and performance test results may be values set in advance by an educator.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a virtual training method using a digital twin technology according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 학습자 단말기(100)에서 실행되는 스마트팩토리 가상운영 어플리케이션을 통해 가상으로 물품을 제조하는 제조공정이 도시되어 있다. 사용자는 특정한 물품을 제조하기 위해 제조공정 시나리오에 따라 서로 상이한 공정이벤트를 거칠수 있다. Referring to FIG. 3 , a manufacturing process of manufacturing an article virtually through a smart factory virtual operation application executed in the
예컨대, 제1 사용자는 특정물품을 제조하기 위해 제1 내지 제3 단계를 거친후, 제4-0 단계, 제5-0 단계, 제6-0 단계, 및 제7-0 단계를 거칠 수 있다. 하지만, 제2 사용자는 특정물품을 제조하기 위해 제1 내지 제3 단계를 거친 후, 제4-2 단계, 제5-2 단계, 제6-1 단계, 제7 단계를 거칠 수 있다.For example, the first user may go through steps 4-0, 5-0, 6-0, and 7-0 after going through steps 1 to 3 to manufacture a specific article. . However, the second user may go through steps 4-2, 5-2, 6-1, and 7 after going through the first to third steps to manufacture a specific article.
서로 상이한 공정이벤트를 거쳐 생산된 물품들은 서로 다른 성능과 품질을 가질 수 있다. 따라서, 스마트팩토리 가상운영 어플리케이션은 기저장된 제조공정 성능 테이블로부터 수행한 공정이벤트에 따라 제조된 물품의 성능을 리드하여 이를 표시할 수 있다.Articles produced through different process events may have different performance and quality. Accordingly, the smart factory virtual operation application may read and display the performance of goods manufactured according to the process event performed from the pre-stored manufacturing process performance table.
이상에서 본 발명의 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the embodiments of the present invention have been described above, it is understood that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the scope of the claims of the present invention.
100: 학습자 단말기
110: 프로세서
120: 표시부
130: 저장부
140: 입력수단100: learner terminal
110: processor
120: display unit
130: storage
140: input means
Claims (7)
상기 학습자 단말기의 화면상에 상기 스마트팩토리에서 제조 가능한 물품들의 목록을 표시하는 단계;
사용자에 의해 선택된 물품의 제조 공정을 시작하기 위한 제조장치를 디지털 트윈 3D 이미지로 표시하는 단계;
상기 제조장치를 제어하여 가상으로 상기 물품을 제조하기 위한 복수의 공정이벤트들 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 상기 사용자로부터 입력수단을 통해 제어명력을 입력받는 단계;
상기 사용자로부터 입력된 제어명령에 따라 상기 제조장치가 상기 물품을 가상으로 제조하는 단계적인 제조공정을 디지털 트윈 3D 이미지로 표시하는 단계; 및
상기 사용자의 제어명령에 따라 가상으로 제조된 물품의 성능 기록표를 표시하는 단계를 포함하는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.In the virtual training method using the digital twin 3D image of the smart factory virtual operation application executed in the learner terminal,
displaying a list of items that can be manufactured in the smart factory on the screen of the learner terminal;
displaying a manufacturing device for starting a manufacturing process of an item selected by a user as a digital twin 3D image;
receiving a control command from the user through an input means to control the manufacturing apparatus to perform any one of a plurality of process events for virtually manufacturing the article;
displaying, in a digital twin 3D image, a step-by-step manufacturing process in which the manufacturing apparatus virtually manufactures the article according to a control command input from the user; and
A virtual training method using digital twin technology, comprising the step of displaying a performance record table of a virtual manufactured article according to the user's control command.
상기 제조공정의 각 단계마다 상기 제조장치를 제어하기 위한 개별적인 제어명령을 입력받는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.According to claim 1, wherein the step of receiving the control command,
A virtual training method using digital twin technology that receives individual control commands for controlling the manufacturing apparatus at each stage of the manufacturing process.
상기 각 단계마다 선택가능한 복수의 공정이벤트들 각각에 가중치를 부여하여, 높은 가중치를 가질수록 공정이벤트의 선택화면을 크게 표시하는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.The method of claim 2, wherein the step of receiving the control command comprises:
A virtual training method using a digital twin technology in which a weight is given to each of a plurality of selectable process events for each step, and the selection screen of the process event is displayed larger as the weight is higher.
상기 공정이벤트들 각각에 부여되는 가중치는 상기 사용자가 이전 단계에서 선택된 공정이벤트에 따라 기설정된 기준에 따라 변경되는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.4. The method of claim 3,
A virtual training method using digital twin technology in which a weight given to each of the process events is changed according to a preset criterion according to the process event selected by the user in the previous step.
각 단계에 부여된 가중치들의 합은 1인 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.4. The method of claim 3,
A virtual training method using digital twin technology where the sum of the weights given to each step is 1.
상기 사용자의 제어에 대응하여 진행된 제조공정에 따른 물품을 기저장된 제조공정 성능 테이블로부터 리드하여 상기 가상으로 제조된 물품의 성능을 표시하는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.The method of claim 1, wherein displaying the performance record table of the virtually manufactured article comprises:
A virtual training method using a digital twin technology to read an article according to the manufacturing process performed in response to the user's control from a pre-stored manufacturing process performance table and display the performance of the virtual manufactured article.
상기 제조공정 성능 테이블은 각 단계별로 선택된 공정이벤트에 따라 제조된 물품별 결함유무 및 성능실험결과를 포함하는 디지털 트윈 기술을 이용한 가상훈련방법.7. The method of claim 6,
The manufacturing process performance table is a virtual training method using digital twin technology including the presence or absence of defects and performance test results for each manufactured article according to the process event selected for each step.
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