KR20230121017A

KR20230121017A - IoT 기반 물류 플랫폼

Info

Publication number: KR20230121017A
Application number: KR1020230018335A
Authority: KR
Inventors: 원동희
Original assignee: (주)디에이치로지스틱스
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-08-17

Abstract

본 발명은 다양한 유무선 통신에 의해 제어되는 물류 플랫폼 장비들을 통합된 IoT 기반 설비를 이용하여 통합 제어하여 물류 플랫폼의 유기적인 운용 및 작업 효율을 향상시킬 수 있는 IoT를 기반으로 하는 물류 플랫폼의 통합 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 물류센터의 단위공정을 수행되도록 자동화 설비들로 구성되고, 기 설정된 통신프로토콜을 통하여 전송되는 제어신호에 따라 구동 제어되어 단위공정을 수행하는 IoT 디바이스들과; 전송되는 구동명령에 따라 상기 IoT 디바이스로 상기 제어신호를 전송하고, 상기 IoT 디바이스들로부터 구동상태 정보를 수신하여, 각 IoT 디바이스별 구동상태 정보를 관리모듈로 전송하는 IoT 엔진과; 업무프로세스를 설계하며, 설계된 상기 업무프로세스를 상기 IoT 디바이스에 관한 구동명령으로 변환하여 상기 IoT 엔진으로 전송하는 관리모듈과; 업무설계 및 실행에 필요한 데이터를 저장하는 데이터베이스;를 포함하여 구성되고: 상기 업무프로세스에는, 상기 IoT 디바이스들의 구동속도를 설정하는 가동률이 포함된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명에서는 업무공정을 구성하는 단위공정들 사이의 유기성을 향상시켜, 각각의 단위공정들이 연계되어 운용되도록 하여, 업무공정의 운용효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

IoT 기반 물류 플랫폼 { Logistics Platform based on IoT }

본 발명은 IoT를 기반으로 하는 물류 플랫폼의 통합 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 유무선 통신에 의해 제어되는 물류 플랫폼 장비들을 통합된 IoT 기반 설비를 이용하여 통합 제어하여 물류 플랫폼의 유기적인 운용 및 작업 효율을 향상시킬 수 있는 IoT를 기반으로 하는 물류 플랫폼의 통합 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 물류업무는 물류창고 내 다양한 장비들이 존재하고 있으며, 이러한 장비들은 여러 가지 센서를 통해서 다양한 데이터를 습득하고, 해당 데이터는 장비의 네트워크를 통해서 다양한 시스템에 제공이 되어 물류업무의 효율성을 보장하도록 구성된다.

이때, 상기한 물류업무에 필요한 다양한 장비들은, 물류업무프로세스에 따라 디바이스(컨베이어, 소터, DPS, DPC 등)간의 연동, 물류로봇(무인지게차, 물류이송로봇 등) 등과의 연동 및 시스템과의 연동이 필요하며, 이때의 디바이스들 간의 연동은 설정된 시스템 프로그램에 의하여 관리되고 있다.

상기한 물류관리 시스템 기술의 예로 대한민국 등록특허 제10-1628999호는, 메모리 및 상기 메모리에 연결된 하나 이상의 프로세스를 포함하는 시스템으로서, 이때의 메모리는 하나 이상의 프로세스에 의해 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하고, 프로그램 명령들은, 적어도 부분적으로, 유닛들이 다른 배송물로 재할당될 수 없는 경우를 지정하는 하나 이상의 제약(constraints)에 기초하여, 물류 처리 시설의 재고(inventory)로부터 픽킹 된 특정 물품의 제1 유닛으로서, 특정 물품의 주어진 유닛을 필요로 하는 제2 배송물로의 재할당을 위하여 제1 배송물에 할당된 특정 물품의 제1 유닛을 식별하고, 제2 배송물에 할당된 적어도 하나의 유닛은 재고로부터 이미 픽킹되었고, 이후 물류 처리 시설의 한정된 저장 영역(defined storage area) 내에 저장되고, 제2 배송물로의 재할당을 위하여 특정 물품의 제1 유닛을 식별하는 것에 응답하여, 특정 물품의 상기 제1 유닛을 상기 제1 배송물로부터 제2 배송물로 재할당하기 위한 명령을 생성하도록 구성된 물류처리 시설에서 프로세스 관리를 위한 시스템 및 방법이 개시된 바 있다.

한편, IoT기반의 물류업무에는 다양한 업무공정을 수행하기 위한 많은 IoT 설비들이 존재하고 있는데, 이러한 해당 설비들은 센서 기반의 신호를 데이터화 하고, 데이터는 각각의 통신프로토콜에 따라 물류업무의 특정한 시스템과 연결이 되어야 한다. 이에, 종래의 IoT기반 물류시스템은, 이러한 IoT 설비들과 시스템과의 연결을 위하여 개발자가 IoT설비에 맞추어 소스 프로그램을 개발하고 이를 통해 관리하고 있는 실정이다.

그런데, 상기한 종래의 물류시스템은, 상기한 소스 프로그램이 대부분 개발자의 수작업을 통하여 개발되고 관리되기 때문에, 프로그램 소스 관리와 개발에 많은 시간과 비용을 사용하고 있으며, 설계된 업무프로세스에 따라 필요한 IoT 설비를 새롭게 설계 및 도입하게 되면 각 설비들의 통신프로토콜에 대응하여 프로그램 소스를 다시 만들어 실행하고 수정, 변경해야 하는 작업을 해야 하기 때문에 이에 따른 추가적인 비용과 시간이 소요되어, 물류관리의 경제성 및 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 자동화된 물류시스템은 단일 작업 단위인 단위공정들이 유기적으로 연계되어 하나의 업무공정을 이루고, 이와 같은 업무공정들이 종합되어 구성되는데, 이들 업무고정들과 이에 속한 단위공정들이 유기적으로 계획되고 운영되어여 최적의 물류 운용 효율을 발휘할 수 있는 바, 이들을 유기적으로 운용할 수 있는 관리 플랫폼에 필요성이 증대되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1628999호

본 발명은 각각의 IoT 디바이스에 따라 개별적으로 설계된 프로그램 소스를 사용하는 대신 각각의 통신프로토콜에 대한 어댑터들을 포함하여 구성되는 IoT 엔진을 통하여 IoT 디바이스들과 시스템이 연동되게 함으로써, 프로그램소스 개발을 위해 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있으며, IoT 디바이스를 새롭게 설계 및 도입하더라도 프로그램 소스의 재설정 및 수정 등을 할 필요 없어 용이하게 시스템과의 연동이 가능하기 때문에 물류관리에 있어서 경제성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 IoT 기반 물류 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 물류 시스템을 웹을 통해 모니터링하고 제어할 수 있도록 하여, 물류 시스템에 대한 접근 및 운용 편의성이 향상된 IoT 기반 물류 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 업무공정을 구성하는 단위공정들 사이의 유기성을 향상시켜, 각각의 단위공정들이 연계되어 운용되도록 하여, 업무공정의 운용효율을 극대화시킬 수 있는 IoT 기반 물류 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 물류센터의 단위공정을 수행되도록 자동화 설비들로 구성되고, 기 설정된 통신프로토콜을 통하여 전송되는 제어신호에 따라 구동 제어되어 단위공정을 수행하는 IoT 디바이스들과; 전송되는 구동명령에 따라 상기 IoT 디바이스로 상기 제어신호를 전송하고, 상기 IoT 디바이스들로부터 구동상태 정보를 수신하여, 각 IoT 디바이스별 구동상태 정보를 관리모듈로 전송하는 IoT 엔진과; 업무프로세스를 설계하며, 설계된 상기 업무프로세스를 상기 IoT 디바이스에 관한 구동명령으로 변환하여 상기 IoT 엔진으로 전송하는 관리모듈과; 업무설계 및 실행에 필요한 데이터를 저장하는 데이터베이스;를 포함하여 구성되고: 상기 업무프로세스에는, 상기 IoT 디바이스들의 구동속도를 설정하는 가동률이 포함된다.

이때, 상기 IoT 엔진은, 상기 구동명령을 전송받아 상기 IoT 디바이스별로 분류하여 상기 IoT 디바이스로 상기 제어신호를 전송하는 IoT 통합제어부와, 상기 IoT 디바이스들의 통신프로토콜 별로 구비되어, 상기 IoT 통합제어부의 제어신호를 상기 IoT 디바이스 각각의 통신프로토콜에 따라 변환시키는 통신프로토콜 어댑터를 포함하여 구성되고: 상기 관리모듈은, 외부의 사용자단말기를 통하여 접속되어 원격 제어될 수 있다.

그리고 상기 IoT 엔진 및 관리모듈은, 클라우드상에 구현되어, 사용자가 Web 서비스 또는 모바일 앱을 통해 접속되도록 구성되고; 상기 IoT 디바이스들은, 단일보드 컴퓨터를 포함하, 상기 IoT 엔진 또는 관리모듈과 TCP, UDP 또는 PLC 통신방식으로 통신하도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 관리모듈은, 상기 업무프로세스 설계시, 각 IoT 디바이스들의 설계상 권장 가동속도를 나타내는 정상가동률(Dn)을 각 IoT 디바이스들의 가동률로 설정하되, 수신되는 구동상태 정보에 포함된 실제 가동률(Dr)이 업무프로세스 설계에 지정된 정상 가동률(Dn)과 기 설정된 오차범위 보다 큰 차이를 갖는 이상구동 IoT 디바이스가 발생되는 경우, 각 IoT 디바이스들에 대한 조정 가동률(Da)를 산출하여, 조정된 가동룰(Da)로 각 IoT 디바이스들이 구동되도도록 제어할 수도 있다.

그리고 상기 조정 가동률(Da)은 정상 가동률(Dn)에 이상구동 IoT 디바이스의 정상 가동률(Dn) 대비 실제 가동률(Dr)의 비를 나타내는 지연상태지수(C) 및 이상구동이 발생된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이에 따른 반영치를 나타내는 연관지수(L)을 반영하여 산출될 수도 있다.

또한, 상기 조정 가동률(Da)은 Da=Dn×(C+L)로 산출되고, 여기서, 상기 Da는 조정가동률, 상기 Dn은 정상 가동률, 상기 C는 지연상태지수 및 상기 L은 연관지수이며; 상기 지연상태지수(C)는, 정상 가동률(Dn)과 기 설정된 오차범위 밖의 차이가 발생된 IoT 디바이스의 정상 가동률(Dn) 대비 실제 가동률(Dr)의 비로, Dr/Dn으로 산출되고; 상기 연관지수(L)은, 이상구동이 발생된 IoT 디바이스가 포함된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이에 따른 반영 정도를 나타내는 것으로, (1-C)×(n/m)으로 산출되되, C는 지연상태지수이고, 변수 m은 업무공정에 포함된 전체 단위공정의 수이며, 변수 n은 이상구동이 발생된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이값일 수 있다.

또한, 상기 연관지수(L)는 L=(1-C)×{n/(m×t)}로 산출되고, 이때, 변수 t는 정수 1로부터 이상구동 발생시점으로부터 시간 증가에 따라 증가되는 변수일 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 각각의 IoT 디바이스가 통신프로토콜에 대한 어댑터들을 포함하여 구성됨에 따라 이들 IoT 디바이스 제어에 따른 프로그램소스 개발을 위해 소요되는 시간과 비용이 감소되는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 사용자가 물류 시스템을 웹을 통해 모니터링하고 제어할 수 있도록 하여, 물류 시스템에 대한 접근 및 운용 편의성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 업무공정을 구성하는 단위공정들 사이의 유기성을 향상시켜, 각각의 단위공정들이 연계되어 운용되도록 하여, 업무공정의 운용효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 업무공정을 구성하는 단위공정들 중 일부 단위공정에 공정 지연 상황이 발생되는 경우, 해당 단위공정의 지연 영향을 업무공정의 유기적 결합관계에 따라 분산 부담하도록 하여, 공정지연에 따라 각 단위공정들에 연쇄적인 병목현상이 반복되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기존 물류 플랫폼의 구성과 본 발명의 실시예에 따른 물류 플랫폼의 구조를 대비하여 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼을 구성하는 단말 구조를 도시한 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼이 클라우드 상에서 구현되는 구조를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼에서 장비에 대한 자격증명과 인증 과정을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼이 클라우드 상에 구현된 예를 도시한 블록도.
도 7은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 통신설정 방식을 도시한 예시도.
도 8은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 워크플로우 설정예를 도시한 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 단위공정 구성과 공정지연이 발생된 예를 도시한 예시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼을 살펴보기로 한다.

설명에 앞서 먼저, 본 발명의 효과, 특징 및 이를 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예에서 명확해진다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성하여 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다.

즉, 도시된 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

먼저, 도 1은 기존 물류 플랫폼의 구성과 본 발명의 실시예에 따른 물류 플랫폼의 구조를 대비하여 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 물류 장비 제어 방식은 장비별, 제조사별로 통신 프로토콜이 서로 다르게 사용(TCP, UDP, HTTP, ODBC 등)되고 있고, 이들을 제어하기 위한 제어 및 모니터링 프로그램 그리고 인터페이스(PC, 서버, PLC, DB, FILE) 가 각각 서로 다르게 구성되어 구동되고 있다.

이에 따라 물류 플랫폼의 기능 수정 및 유지보수에 어려움 발생되고 있으며, 장애 발생 시 빠른 대응이 불가하여 물류현장이 중단되는 상황이 발생되고 있다.

이에 본 발명은 다양한 장비들을 통합하여 제어 및 모니터링 가능하면서, 해당 IoT 장비를 통해 직관적으로 제어 및 설정 그리고 모니터링 가능한 플랫폼이 필요한 실정이다.

이하, 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼을 살피면, 도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼을 구성하는 단말 구조를 도시한 예시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼이 클라우드 상에서 구현되는 구조를 도시한 예시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼에서 장비에 대한 자격증명과 인증 과정을 도시한 예시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼이 클라우드 상에 구현된 예를 도시한 블록도이고, 도 7은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 통신설정 방식을 도시한 예시도이며, 도 8은 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 워크플로우 설정예를 도시한 예시도이고, 도 9는 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 단위공정 구성과 공정지연이 발생된 예를 도시한 예시도이다.

한편, 본 발명의 물류 플랫폼이라 함은 물품을 입고하여 출고하는 업무부터 물품을 입고하여 출고하기 전 물류센터에서 보관, 피킹(Picking), 포장, 분류 및 출고대기 등을 포함하는 일련의 업무들을 통합 관리하는 시스템을 말한다.

이러한 물류 플랫폼은 입고, 보관, 피킹, 포장, 분류, 출고대기 및 출고 업무가 서로 연계되어 유기적으로 이루어지고 있으며, 본 발명에서는 유기적으로 연관된 일련의 공정을 업무공정이라 하고, 업무공정을 구성하는 개별적인 공정들을 단위공정이라 한다.

이와 같은, 하나의 단위공정을 수행하기 위한 자동화된 설비들의 구성을 IoT(Internet of Things) 디바이스(100)라 한다.

여기서, 상기 IoT 디바이스(100)들은, 물류업무를 수행하기 위한 이송장치, 포장장치, 분류장치 및 보관장치 등 다양한 설비들로 구성될 수 있다.

예를 들어 상기 이송장치는, 물품을 이송하는 컨베이어장치(Conveyor), 물류이송로봇(AMR, Automated Mobility Robot), RTV(Robotic Transfer Vehicle), AGV(Automated Guided Vehicle), 자동화물적재기(Robot palletizer) 및 무인지게차등을 포함할 수 있다.

또한, 상기 포장장치는, DPS(Digital Picking System)와, DPC(Digital Picking Cart)를 포함하는 피킹(Picking)설비를 비롯하여, 물품을 담고 포장하는 일련의 포장설비를 포함할 수 있다.

그리고 상기 분류장치는, DAS(Digital Assorting System)와 같은 소터(Sorter)설비와 슈트(chute)를 포함할 수 있으며, 상기 보관장치는 AS/RS(Automated Storage/ Retrieval System) 등 다양한 설비를 포함할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼은 IoT 디바이스(100)들과, IoT 엔진(200)과, 관리모듈(300)과, 데이터베이스(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 IoT 디바이스(100)들은, 기 설정된 통신프로토콜을 통하여 전송되는 제어신호에 따라 구동 제어되어 업무를 수행하는 역할을 한다. 여기서, 상기 IoT 디바이스(100)는, 단위공정 별로 다양한 설비들이 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설비는 전술한 바와 같다.

한편, 상기 IoT 디바이스(100)들은, 통신프로토콜의 종류에 따라 데이터수신패킷에 대하여 응답신호를 전송하여 신호의 수신여부를 확인할 수 있는 신뢰성전송 프로토콜 방식을 이용하는 제1디바이스(110)와, 브로드캐스트패킷을 통하여 제어신호를 전송하는 비신뢰성전송 프로토콜 방식을 이용하는 제2디바이스(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 신뢰성전송 프로토콜은, TCP(Transmission Control Protocol)또는 HTTP(Hyper Test Transfer Protocol) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 비신뢰성전송 프로토콜은, UDP(User Datagram Protocol) 또는 RS232(Recommended Standard 232) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 이 외 상기한 신뢰성전송 프로토콜과 비신뢰성전송 프로토콜 방식의 다양한 통신프로토콜이 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 IoT 엔진(200)은, 전송되는 구동명령에 따라 상기 IoT 디바이스(100)로 제어신호를 전송하는 역할과 상기 IoT 디바이스들로부터 구동상태 정보를 수신하여, 각 IoT 디바이스별 구동상태 정보를 관리모듈로 전송하는 역할을 수행하며, 이를 위해 IoT 통합제어부(210)와, 통신프로토콜 어댑터(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 IoT 통합제어부(210)는, 관리모듈(300)로부터 구동명령을 전송받아 상기 IoT 디바이스(100)별로 분류하여 해당 상기 IoT 디바이스(100)로 제어신호를 전송하는 역할을 한다.

상기 IoT 통합제어부(210)는, 설치된 통신프로토콜 어댑터(220) 중 어느 하나인 제1어댑터(221)로 제어신호를 전송할 수 있다. 이는, 상기 통신프로토콜 어댑터(220)들이 연계채널을 통하여 서로 연계되어 제어신호를 전송하기 때문이며, 이에 상기 IoT 통합제어부(210)는, 상기 제어신호를 설치된 통신프로토콜 어댑터(220)들 중 어느 하나의 통신프로토콜 어댑터(220)로 전송하여도 설치된 통신프로토콜 어댑터(220) 모두로 제어신호가 전송되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 IoT 통합제어부(210)는, 도시된 바와 같이 설치된 통신프로토콜 어댑터(220)들 중 어느 하나에 제어신호를 전송하는 것을 나타내었으나, 이는 일 실시예로 상기 제어신호를 통신프로토콜 어댑터(220)들로 제어신호를 전송할 수 있음은 물론이다.

상기 통신프로토콜 어댑터(220)는, 상기 IoT 디바이스(100)들의 통신프로토콜 별로 구비되어, 상기 IoT 통합제어부(210)의 제어신호를 상기 IoT 디바이스(100)들의 통신프로토콜 각각과 매칭되게 변환시키고, 상기 제어신호를 IoT 디바이스(100)별로 전송한다.

구체적으로, 상기 통신프로토콜 어댑터(220)는, 상기 제어신호를 상기 제1디바이스(110)의 통신프로토콜로 변환시켜 전송하는 제1통신프로토콜 어댑터(221)와, 상기 제어신호를 상기 제2디바이스(120)의 통신프로토콜로 변환시켜 전송하는 제2어댑터(222)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 통신프로토콜 어댑터(220)는, 제어신호를 신뢰성전송 프로토콜로 변환시켜 전송하는 제1통신프로토콜 어댑터(221)와, 제어신호를 비신뢰성전송 프로토콜로 변환시켜 전송하는 제2어댑터(222)를 포함하여 구성되며, 이때의 상기 신뢰성전송 프로토콜과 비신뢰성전송 프로토콜은 전술한 바와 같다.

한편, 상기 관리모듈(300)은, 업무프로세스를 설계하며, 설계된 상기 업무프로세스를 상기 IoT 디바이스(100)에 관한 구동명령으로 변환하여 상기 IoT 엔진(200)으로 전송하는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 관리모듈(300)은, 물류센터 내에서 발생하는 물류 이동 데이터를 수집하여 저장하고, 저장된 물류 이동 데이터에 대응하여 업무프로세스를 설계하여 업무공정을 구동명령으로 변환하며, 이러한 업무프로세스와 구동명령 등을 데이터베이스(400)에 저장한다. 여기서, 상기 업무공정은, 전술한 바와 같이 입고, 보관, 피킹, 포장, 분류, 출고대기 및 출고 등과 같은 단위공정들을 포함하여 구성되고, 설계된 업무프로세스에 따라 업무공정들이 서로 연계되어 IoT 디바이스(100)들이 유기적으로 구동 제어된다.

상기 관리모듈(300)은, 도시하지 않았지만 구동프로그램을 통해 추출대상서버, 상기 추출대상서버에 대한 인수항목, 전송대상서버 및 전송대상서버에 대한 전송항목을 입력받아 업무공정을 설계하고, 다수 개의 업무공정을 처리 순서에 따라 일원화하여 업무프로세스를 설계할 수 있다.

한편, 상기 관리모듈(300)은, 사용자단말기나 사무소 내 서버 등 상기한 업무를 수행할 수 있다면 다양한 디바이스가 적용 가능하며, 유선 또는 무선 또는 웹상의 다양한 연결방식을 통하여 연결될 수 있다.

나아가, 상기 관리모듈(300)은, 구동프로그램을 통하여 외부의 사용자단말기에 의하여 접속되어 원격으로 제어될 수 있으며, 도시하지 않았지만 3차원 뷰어를 통하여 3D 모니터링이 가능하다.

이때, 상기 사용자단말기는, IoT 엔진(200)과 접속되어 IoT 디바이스(100) 각각의 구동상태를 확인하고, IoT 디바이스(100)의 구동제어신호를 송출할 수 있도록 구성될 수 있으며, 더불어 IoT 디바이스(100)의 구동상태를 모니터링할 수 있도록 구성되어 IoT 디바이스(100) 들 각각의 구동상태에 따른 업무공정진행률을 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 데이터베이스(400)는, 업무설계 및 실행에 필요한 데이터를 저장하며, 물류 이동 데이터를 비롯하여 상기 IoT 디바이스(100)와 IoT 엔진(200)으로부터 수집되는 IoT 디바이스(100)의 정보 및 상기 IoT 엔진(200)의 제어신호 정보와, 상기 관리모듈(300)에 의하여 설계된 상기 구동명령과 업무프로세스를 설계하기 위한 업무데이터 등 시스템을 구성하는 전반적인 데이터를 저장한다.

이때, 물류 장비 제어 및 모니터 용 IoT 장비 특성을 살피면, 단말기가 클라우드 서버에서 전달된 비즈니스 로직을 주도적으로 실행한다. 그리고 IoT 장비는 다양한 물류 장비를 통합 제어하고 모니터링한다.

그리고 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼의 관리모듈은 클라우드 상에서 구현될 수 있는데, 통합 제어 및 모니터링 클라우드 시스템의 특성을 살피면, 해당 시스템은 장비의 동작 및 데이터 수집 등을 설정 및 제어하는 기능을 수행한다. 그리고 TCP, UDP, PLC, DB, FILE 등 다양한 통신 방식 및 인터페이스 지원한다.

또한, 해당 시스템은 수집된 장비 동작 상태 정보를 데이터화 하고, 이를 실시간으로 분석 및 관리하고, 다양한 장소의 물류센터 장비와의 MQTT 통신을 위한 클라우드를 지원한다.

한편, 본 발명에 의한 통합 제어 시스템의 사용자 UI는 Web 서비스 및 모바일 앱(App.)을 지원하고, 사용자들은 원격지에서 자유롭게 물류센터를 모니터링하고 원격제어 가능하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼을 구성하는 단말 구조를 살피면, 물류 장비 제어 및 모니터링용 IoT 장비는, Single Board 컴퓨터(라즈베리파이, 아두이노)를 활용하여 구현되고, TCP, UDP, PLC, DB, FILE 등 다양한 통신 방식 및 인터페이스 지원하며, 서버로 수신된 로직의 장비 제어를 실행 및 장비 동작 상태를 모니터링한다.

이때, 본 발명은 Cloud, Edge 방식으로 Edge에서 비즈니스 로직을 주도적으로 실행되고, Docker 컨테이너로 구현되어 로직 변경 시, 주기적인 Dynamic을 도 4에 도시된 바와 같이 업데이트한다.

다음으로, 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼에서 장비에 대한 자격증명과 인증 과정을 살피면, 도 5에 도시된 바와 같이, IoT 장비 배포 및 관리 시, 보안(Security) 요소 적용한다.

그리고 MQTT에 필요한 TLS 1.2 (Transport Layer Security) 연결을 활용한다.

또한, JWT(JSON 웹 토큰 및 RFC 7519)를 사용하고, 장비별 공개/사설 Key 적용하고, Elliptic Curve 알고리즘을 적용한 인증 Key 적용한다.

그리고 Credential(자격증명)당 만료 시간을 지원하여 장비별 Key를 순환한다.

그리고 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 통합제어시스템이 클라우드 상에 구현되는 경우, 통합 제어 및 모니터링 클라우드 시스템은 장비의 동작 로직, 프로세스, 스케쥴 등록, 데이터 수집 설정 등을 관리한다.

또한, 동작 데이터 수집 설정 및 제어하는 기능을 수행하고, Legacy(ERP, WMS) 등과 프로세스 연동 및 통신 기능을 수행한다.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼은 다양한 통신 방식(Interface)을 설정하는 기능(DBMS, SAP, Mail, HTTPS 등)을 수행한다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 IoT 기반 물류 플랫폼은 사용자 UI 측면에서 Web 서비스 상에서 장비 제어 및 로직 수집을 위한 EAI를 제공한다.

이때, 워크플로우 방식, 컴포넌트를 Drag & Drop 하여 프로세스를 디자인되고, Legacy 통신 방식, 대상 장비 ID 등을 선택 후, 프로세스 디자인되며, SPA 반응형 Web으로 개발(veiw.js, HTML5, CSS3)된다.

한편, 본 발명은 Web 서비스 상에서 장비 상태를 모니터링한다.

구체적으로, 전체 장비 상태를 모니터링하고, 권한별 조회 대상을 설정하며, 실시간 동작 현황 상세 조회하고, 특정 장비 동작을 제어(On, Off)하며, 반응형 Web으로 개발, HTML5, CSS3 한다.

한편, 본 발명은 모바일 App 상에서 서비스될 수도 있다.

이때, 본 발명은 장비 모니터링 및 현장에서의 장비 긴급 제어용 어플이 제공될 수 있고, 전체 동작 상황을 Dashboard할 수도 있으며, 특정 장비 동작 이력을 조회할 수도 있고, 긴급 장비 동작을 제어(On, Off)할 수도 있다.

한편, 상기 관리모듈(300)에 의해 설계되는 업무프로세스에는 상기 IoT 디바이스들의 구동속도를 설정하는 가동률이 포함된다.

상기 가동률은 IoT 디바이스들을 가동시킬 구동속도로, 컨베이어의 구동속도, 로봇암의 구동속도 등으로 각 IoT 디바이스 별로 설정된다.

이때, 상기 관리모듈(300)은 상기 업무프로세스 설계시에는 각 IoT 디바이스들에 설정된 정상가동률(Dn)을 각 IoT 디바이스들의 가동률로 설정한다.

여기서, 상기 정상가동률(Dn)이라 함은 각 IoT 디바이스들에 대하여 제조가사 설계상 권장한 가동속도를 나타내것으로 제조사가 이를 범위값으로 제시한 경우, 해당범위 안의 특정 값 또는 중간값이 정상가동률(Dn)로 설정될 수 있다.

한편, 실제 물류 플랫폼 운용에 있어, 특정 단위공정 상의 진행률이 저하되는 경우는 매우 빈번하게 발생된다. 이는 장비 및 설비의 기능이상, 운용 인력의 문제 또는 업무프로세스 설계시 반영된 물류량과 다른 실제 물류량의 유입 등과 같이 다양한 요인에 의해 발생된다.

이와 같이, 특정 단위공정의 가동률이 저하되는 경우, 연계된 업무공정상의 다른 단위공정에도 병목현상이 발생되는데, 단위공정들의 가동률 저하는 도미노처럼 연쇄적으로 발생되고, 최초 이상 구동이 발생된 단위공정의 가동률이 정상화 된 경우에도, 이미 전달된 다른 단위공정의 병목현상의 영향이 주기적으로 반복하여 영향을 미쳐 전체 업무공정의 효율이 현저히 저하되는 문제점이 발생된다.

이에 본 발명에 의한 관리모듈(300)은 특정 단위공정에서 공정 지연이 발생되경우, 해당 업무공정에 포함된 전체 단위공정들에 대한 조정 가동율(Da)를 산출하여, 각 단위공정을 구성하는 IoT 디바이스들이 조정 가동률(Da)로 구동되도록 제어한다.

즉, 상기 관리모듈(300)은 수신되는 구동상태 정보에 포함된 실제 가동률(Dr)이 업무프로세스 설계에 지정된 정상 가동률(Dn)과 기 설정된 오차범위 보다 큰 차이를 갖는 이상구동 IoT 디바이스가 발생되는 경우, 각 단위공정을 구성하는 IoT 디바이스들에 대한 조정 가동률(Da)를 산출하여, 조정된 가동룰(Da)로 각 IoT 디바이스들이 구동되도록 한다.

이때, 상기 조정 가동률(Da)은 정상 가동률(Dn)에 지연상태지수(C) 및 연관지수(L)을 반영하여 산출된다.

여기서, 상기 지연상태지수(C)는 이상구동 IoT 디바이스의 정상 가동률(Dn) 대비 실제 가동률(Dr)의 비를 나타내는 지수로, 이상 구동이 발생된 IoT 디바이스의 실제 가동률(Dr)이 정상 가동률(Dn)의 50%인 경우, 0.5로 산출된다.

그리고 상기 연관지수(L)는 이상구동이 발생된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이에 따라 지연상태지수의 반영 정도를 나타내는 지수로, 해당 단위공정이 이상구동이 발생된 단위공정과 연계 위치가 멀수록 커지되, 최소 0보다는 크고 최대 1-C 보다는 작은 값을 갖도록 설정된다.

이와 같은 조정 가동률(Da)의 산출식은 Da=Dn×(C+L)로 표현될 수 있다.

여기서 전술한 바와 같이, 상기 Da는 조정가동률, 상기 Dn은 정상 가동률, 상기 C는 지연상태지수 및 상기 L은 연관지수이다.

즉, 상기 지연상태지수(C)는, 정상 가동률(Dn)과 기 설정된 오차범위 밖의 차이가 발생된 IoT 디바이스의 정상 가동률(Dn) 대비 실제 가동률(Dr)의 비로, Dr/Dn으로 산출되고, 상기 연관지수(L)은, 이상구동이 발생된 IoT 디바이스가 포함된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이에 따른 반영 정도를 나타내는 것으로, (1-C)×(n/m)으로 산출되되, 변수 m은 업무공정에 포함된 전체 단위공정의 수이며, 변수 n은 이상구동이 발생된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이값이다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 업무공정 1에 단위공정 1 내지 7의 7개 단위공정들이 포함된 경우, 단위공정 2의 컨베이어 실제 가동률(Dr)이 정상 가동률(Dn)의 50%인 경우에 조정 가동률(Da)를 산출하기로 한다.

이와 같은 가정은 단위공정 2를 구성하는 다수개의 컨베이어들 중 일부에 문제가 발생하는 경우로, 실제 자동화 물류 시스템에서 가장 빈번히 발생되는 예중 하나다.

이때, 단위공정 3의 조정가동률(Da)을 산출하면, 지연상태지수(C)는 이상구동이 발생된 단위공정 2의 실제가동률이 정상가동률의 50%이므로 0.5가 되고, 연관지수(L)는 전체 단위공정의 수 m이 7이고, 단위공정 2와의 공정 차이 n이 1이므로, (1-0.5)×(1/7)로 약 0.07이 된다.

따라서, 단위공정 3의 조정가동률(Da)는 단위공정 3의 정상가동률(Dn)의 0.57배로 0.57Dn이 된다.

다음으로, 단위공정 5의 조정가동률(Da)을 산출하면, 지연상태지수(C)는 동일하게 이상구동이 발생된 단위공정 2의 실제가동률이 정상가동률의 50%이므로 0.5가 되고, 연관지수(L)는 전체 단위공정의 수 m이 7이고, 단위공정 2와의 공정 차이 n이 3이므로, (1-0.5)×(3/7)로 약 0.21이 된다.

따라서, 단위공정 5의 조정가동률(Da)는 단위공정 3의 정상가동률(Dn)의 0.71배로 0.71Dn이 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 특정 단위공정에서 공정 지연이 발생된 경우, 인접한 단위공정의 IoT 다바이스들은 발생된 지연 정도가 많이 반영되도록 조정 가동률이 산출되고, 연계가 먼 단위공정의 경우, 지연 정도가 비교적 적게 반영되도록 조정 가동률을 산출함에 따라, 공정 지연에 따라 병목현상이 연쇄적으로 영향을 미쳐 오랜 시간동은 공정지연이 지속되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 특정 단위공정에 발생된 공정 지연이 단시간 내에 해소되는 경우, 전술한 바와 같은 조정 가동률(Da) 산출방법에 의해 문제가 해결될 수 있으나, 공정 지연이 장시간 지속되는 경우, 공정 지연이 발생된 단위공정과 연계가 먼 단위공정에서 오히려 병목현상이 발생될 우려가 있다.

이를 방지하기 위하여, 본 발명에는 상기 연관지수(L)를 L=(1-C)×{n/(m×t)}로 산출할 수 있다.

이때, 변수 t는 정수 1로부터 이상구동 발생시점으로부터 시간 경과에 따라 증가되는 변수로 경과되는 시간의 분을 그대로 적용할 수도 있고, 1~10 min은 1, 10~20 min은 5, 20~30min은 10 등으로 경과시간에 따라 기 설정된 값이 적용될 수도 있다.

위 경우를 살펴보면, 특정 단위공정에 지연 구동이 발생되고, 장시간이 경과되면, 연관지수 L을 구성하는 t가 매우 큰 값으로 증가되고, 이에 따라 연과지수 L은 0에 수렴한다.

따라서, 특정 단위공정에 지연 구동이 발생되고, 장시간이 경과되면, 각 단위공정의 연관 차이에 관계없이 해당 업무공정의 모든 단위공정의 조정 가동률은 지연 구동이 발생된 단위공정의 가동률과 동일화되어, 시간지속에 따라 연계가 먼 단위공정에서 병목현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명은 다양한 유무선 통신에 의해 제어되는 물류 플랫폼 장비들을 통합된 IoT 기반 설비를 이용하여 통합 제어하여 물류 플랫폼의 유기적인 운용 및 작업 효율을 향상시킬 수 있는 IoT를 기반으로 하는 물류 플랫폼의 통합 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 업무공정을 구성하는 단위공정들 사이의 유기성을 향상시켜, 각각의 단위공정들이 연계되어 운용되도록 하여, 업무공정의 운용효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

100 : IoT 디바이스 110 : 제1디바이스
120 : 제2디바이스 200 : IoT 엔진
210 : IoT 통합제어부 220 : 통신프로토콜 어댑터
221 : 제1통신프로토콜 어댑터 222 : 제2통신프로토콜 어댑터
300 : 관리모듈 400 : 데이터베이스

Claims

물류센터의 단위공정을 수행되도록 자동화 설비들로 구성되고, 기 설정된 통신프로토콜을 통하여 전송되는 제어신호에 따라 구동 제어되어 단위공정을 수행하는 IoT 디바이스들과;
전송되는 구동명령에 따라 상기 IoT 디바이스로 상기 제어신호를 전송하고, 상기 IoT 디바이스들로부터 구동상태 정보를 수신하여, 각 IoT 디바이스별 구동상태 정보를 관리모듈로 전송하는 IoT 엔진과;
업무프로세스를 설계하며, 설계된 상기 업무프로세스를 상기 IoT 디바이스에 관한 구동명령으로 변환하여 상기 IoT 엔진으로 전송하는 관리모듈과;
업무설계 및 실행에 필요한 데이터를 저장하는 데이터베이스;를 포함하여 구성되고:
상기 업무프로세스에는,
상기 IoT 디바이스들의 구동속도를 설정하는 가동률이 포함됨을 특징으로 하는 IoT 기반 물류 플랫폼.
제 1 항에 있어서,
상기 IoT 엔진은,
상기 구동명령을 전송받아 상기 IoT 디바이스별로 분류하여 상기 IoT 디바이스로 상기 제어신호를 전송하는 IoT 통합제어부와,
상기 IoT 디바이스들의 통신프로토콜 별로 구비되어, 상기 IoT 통합제어부의 제어신호를 상기 IoT 디바이스 각각의 통신프로토콜에 따라 변환시키는 통신프로토콜 어댑터를 포함하여 구성되고:
상기 관리모듈은,
외부의 사용자단말기를 통하여 접속되어 원격 제어됨을 특징으로 하는 IoT 기반 물류 플랫폼.
제 2 항에 있어서,
상기 IoT 엔진 및 관리모듈은,
클라우드상에 구현되어, 사용자가 Web 서비스 또는 모바일 앱을 통해 접속되도록 구성되고;
상기 IoT 디바이스들은,
단일보드 컴퓨터를 포함하, 상기 IoT 엔진 또는 관리모듈과 TCP, UDP 또는 PLC 통신방식으로 통신하도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT 기반 물류 플랫폼.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관리모듈은,
상기 업무프로세스 설계시, 각 IoT 디바이스들의 설계상 권장 가동속도를 나타내는 정상가동률(Dn)을 각 IoT 디바이스들의 가동률로 설정하되,
수신되는 구동상태 정보에 포함된 실제 가동률(Dr)이 업무프로세스 설계에 지정된 정상 가동률(Dn)과 기 설정된 오차범위 보다 큰 차이를 갖는 이상구동 IoT 디바이스가 발생되는 경우, 각 IoT 디바이스들에 대한 조정 가동률(Da)를 산출하여, 조정된 가동룰(Da)로 각 IoT 디바이스들이 구동되도록 제어함을 특징으로 하는 IoT 기반 물류 플랫폼.
제 4 항에 있어서,
상기 조정 가동률(Da)는,
정상 가동률(Dn)에 이상구동 IoT 디바이스의 정상 가동률(Dn) 대비 실제 가동률(Dr)의 비를 나타내는 지연상태지수(C) 및 이상구동이 발생된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이에 따른 반영률을 나타내는 연관지수(L)을 반영하여 산출됨을 특징으로 하는 IoT 기반 물류 플랫폼.
제 5 항에 있어서,
상기 조정 가동률(Da)는,
Da=Dn×(C+L)로 산출되고,
여기서, 상기 Da는 조정가동률, 상기 Dn은 정상 가동률, 상기 C는 지연상태지수 및 상기 L은 연관지수이며;
상기 지연상태지수(C)는, 정상 가동률(Dn)과 기 설정된 오차범위 밖의 차이가 발생된 IoT 디바이스의 정상 가동률(Dn) 대비 실제 가동률(Dr)의 비로, Dr/Dn으로 산출되고;
상기 연관지수(L)은, 이상구동이 발생된 IoT 디바이스가 포함된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이에 따른 반영 정도를 나타내는 것으로, (1-C)×(n/m)으로 산출되되, C는 지연상태지수이고, 변수 m은 업무공정에 포함된 전체 단위공정의 수이며, 변수 n은 이상구동이 발생된 단위공정으로부터 해당 단위공정 까지의 공정 차이값임을 특징으로 하는 IoT 기반 물류 플랫폼.