KR20230173381A - 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템에 관한 것으로, 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델을 구현하는 디지털 트윈과; GPS 정보를 수신하는 GPS수신기 및 ERP 정보를 수신하는 ERP수신기를 포함하는 지게차와; 작업현장에서 지게차를 운전하는 자업자에게 제공되며, 디지털 트윈의 정보를 수신하여 OPC 서버 데이터를 생성하는 스마트단말기와; MES 데이터 및 ERP 데이터가 저장되는 데이터베이스와; OPC 서버 데이터, MES 데이터 및 ERP 데이터를 수신하여 지게차의 동선 데이터를 산출하는 PLC를 포함하며, 스마트단말기에는 지게차를 운전하는 작업자에게 알림하는 알람부를 포함하며, 작업현장에서 로봇이 부품을 피킹하는 수량을 카운트하여 ERP 데이터를 생성하여 PLC에 제공하는 피킹센서으로 스마트단말기와 PLC 사이에는 스마트단말기의 OPC 서버 데이터를 PLC에 제공을 선택적으로 제어하는 이더넷 스위치를 포함하는 것을 특징으로 디지털 트윈을 이용하여 지게차의 동선 축소 및 물품의 적기 공급을 통해 효율적인 물류 관리를 실현할 수 있는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템에 관한 것이다.

Description

디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템{Forklift movement system using digital twin}
본 발명은 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 디지털 트윈을 이용하여 지게차의 동선 축소 및 물품의 적기 공급을 통해 효율적인 물류 관리를 실현할 수 있는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 트윈(digital twin)은 미국 제너럴 일렉트릭(GE)이 주창한 개념으로, 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다.
즉, 디지털 트윈은 제조업뿐 아니라 다양한 산업·사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받는 기술로 다양한 물리적 시스템의 구조, 맥락, 작동을 나타내는 데이터와 정보의 조합으로, 과거와 현재의 운용 상태를 이해하고 미래를 예측할 수 있는 인터페이스라고 할 수 있다.
따라서, 물리적 세계를 최적화하기 위해 사용될 수 있는 강력한 디지털 객체로서, 운용 성능과 사업 프로세스를 대폭 개선할 수 있다
가상 모형과 비슷한 방식으로 디지털 트윈을 만들고 공정 관리자의 태블릿에 이를 제어할 수 있는 프로그램을 심은 후 생산과 소비의 전 과정에 센서를 설치해 거기서 발생하는 신호가 태블릿 속 디지털 트윈에 실시간으로 반영될 수 있도록 하는 것으로 특정 제품(혹은 공정)의 디지털 트윈 프로그램 공유자는 언제 어디서나 제품 관련 문제 발생 여부를 실시간으로 알 수 있게 된다.
이러한, 집단지성을 기반으로 최적의 솔루션이 도출, 현장에 곧장 전달되고 가장 적절한 조치가 취해지는 진다. 모든 제품이 이런 방식으로 제작, 관리되면 생산 공정 오류로 인한 비용 손실을 줄일 수 있을 뿐 아니라 소비자 요구에도 한층 더 완벽에 가깝게 부응할 수 있다.
디지털 트윈은 사업 실적의 최적화에 도움을 주는 물리적 물체나 프로세스의 과거와 현재 활동이 기록된 진화하는 디지털 프로필로 정의된다. 디지털 트윈은 여러 차원에 걸친 대규모의 누적된 실시간 데이터 측정값에 기반한다.
기업은 이런 측정값을 바탕으로 물체 혹은 프로세스에 대한 진화하는 디지털 프로필을 만들어 시스템 성능에 대한 인사이트를 얻거나 제품 설계 혹은 제조 공정의 변경과 같은 물리적 대응을 수행할 수 있다.
디지털 트윈의 진정한 위력과 중요성은 물리적 세계와 디지털 세계 간의 거의 실시간에 가까운 종합적인 연결을 제공하는 데 있다. 이를 통해 기존의 방법으로는 불가능한 근본적인 설계 및 공정 변화가 가능해진다.
따라서, 이러한 작업현장의 물리적 공간을 가상 모델링한 디지털 트윈과, 물리적 공간에 대한 가상 컨텐츠를 증강한 증강현실 환경(또는, 혼합현실 환경)을 이용한다면, 원격 관리자는 작업현장을 더욱 정확하게 모니터링하고 작업 지시를 내릴 수 있으며, 현장 작업자는 정확한 작업지시를 받고 필요한 작업 정보를 원격 관리자로부터 수신할 수 있는 효율적인 환경을 구축할 수 있을 것이다.
한편, 산업현장에서 지게차를 이용하여 물품을 운반하여 공급하기 위해 지게차의 운전자가 주변환경, 보행자, 물품의 위치를 육안으로 직접 확인하여 지게차가 운반 공정 전에 안전을 위해 배회해야 하는 코스트(cost)가 상존하는 문제점이 있다.
이에 대하여 특허문헌 1은 지게차 작업영역 관리 시스템은 지게차에 적어도 하나 구비되며 물품의 적재 여부를 인식하는 물품 적재 인식 센서, 지게차의 현재 위치를 인식하는 지게차 위치인식 센서, 지게차를 운전하는 작업자에게 경보를 통지하는 경보 시스템, 및 물품 적재 인식 센서와 지게차 위치 인식 센서 로부터 출력된 신호를 전달받아, 지게차가 물품을 적재한 상태에서 미리 설정된 작업영역을 이탈하는지를 실시간으로 판단하도록 구성되어 있다.
그리고, 특허문헌 2는 지게차에 설치되어 주변영상정보 및 속도정보를 획득 및 저장하며, 이벤트 발생 시점을 기준으로 미리 설정된 구간의 영상정보 및 속도정보를 전송하는 단말기와, 영상정보와 속도정보를 저장 및 관리하는 관리서버 및 관리서버에 저장된 영상정보와 속도정보를 표시하는 디스플레이장치를 포함하여 현장에서 관리자가 충돌과 같은 지게차의 이벤트 발생에 대한 모니터링이 실시간으로 이루어져 신속한 사고처리가 가능할 뿐 아니라 해당 이벤트 발생에 대한 원인을 용이하게 분석할 수 있어 차후 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.
그러나, 디지털 트윈을 이용하여 지게차의 동선을 축소하여 운반 공정의 코스트를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 시스템이 요구된다.
KR 10-2021-0007298 A KR 10-1487168 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 디지털 트윈을 활용하여 물품의 위치를 지게차의 운전자에게 알림함으로써, 지게차의 동선 축소 및 물품의 적기 공급을 통해 효율적인 물류 관리를 실현할 수 있는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델을 구현하는 디지털 트윈과; GPS 정보를 수신하는 GPS수신기 및 ERP 정보를 수신하는 ERP수신기를 포함하는 지게차와; 작업현장에서 지게차를 운전하는 자업자에게 제공되며, 디지털 트윈의 정보를 수신하여 OPC 서버 데이터를 생성하는 스마트단말기와; MES 데이터 및 ERP 데이터가 저장되는 데이터베이스와; OPC 서버 데이터, MES 데이터 및 ERP 데이터를 수신하여 지게차의 동선 데이터를 산출하는 PLC를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템을 제공한다.
여기서, 스마트단말기에는 지게차를 운전하는 작업자에게 알림하는 알람부를 포함하며, 작업현장에서 로봇이 부품을 피킹하는 수량을 카운트하여 ERP 데이터를 생성하여 PLC에 제공하는 피킹센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 스마트단말기와 PLC 사이에는 스마트단말기의 OPC 서버 데이터를 PLC에 제공을 선택적으로 제어하는 이더넷 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 디지털 트윈을 이용하여 지게차의 동선 축소 및 물품의 적기 공급을 통해 효율적인 물류 관리를 실현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템을 나타내는 구성도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 도 1은 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 디지털 트윈(digital twin; 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델)을 이용한 지게차 동선 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 트윈(100), 지게차(200), 스마트단말기(300), 데이터베이스(400), PLC(500), 이더넷 스위치(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 제조실행시스템(MES; Manufacturing Execution System; 환경의 실시간 모니터링, 제어, 물류 및 작업내역 추적 관리, 상태파악, 불량관리 등에 초점을 맞춘 현장 시스템)을 통해 MES 데이터를 제공할 수 있다.
OPC 서버는 산업용 자동화 및 loT를 위한 연결 플랫폼으로 제조업에서 일반적 널리 사용되는 약150개 이상의 드라이버를 제공하는 소프트웨어로 산업제어시스템 고유의 통신 요구사항에 맞추었으며, 장비를 자동으로 연결하고, 장비의 데이타를 읽고 쓸 수 있으며, 해당 데이터를 HMI, SCADA, MES, Historion 또는 ERP 시스템에 완벽하게 통합할 수 있고, 높은 신뢰성과 사용자 편의성으로 신속하게 설치하여 완벽하게 작동할 수 있도록 한다.
물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델을 구현하는 디지털 트윈과; GPS 정보를 수신하는 GPS수신기 및 ERP 정보를 수신하는 ERP수신기를 포함하는 지게차와; 작업현장에서 지게차를 운전하는 자업자에게 제공되며, 디지털 트윈의 정보를 수신하여 OPC 서버 데이터를 생성하는 스마트단말기와; MES 데이터 및 ERP 데이터가 저장되는 데이터베이스와; OPC 서버 데이터, MES 데이터 및 ERP 데이터를 수신하여 지게차의 동선 데이터를 산출하는 논리연산제어(PLC; Programmable Logic Controller; 논리연산, 순서조작, 타이머, 카운터, 산술연산 등의 제어 동작을 행하고 디지털/아날로그 입출력을 통해 행하는 디지털 조작형 공업용 전원장치)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템을 제공한다.
여기서, GPS는 위성항법시스템(Global Positioning System)으로 위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 시스템이다.
여기서, ERP는 전사적자원관리(Enterprise Resource Planning)로 기업활동을 위해 사용되는 기업 내의 모든 인적, 물적 자원을 효율적으로 관리하여 궁극적으로 기업의 경쟁력을 강화시켜 주는 역할을 하는 통합정보 시스템이다.
더불어, 스마트단말기에는 지게차를 운전하는 작업자에게 알림하는 알람부를 포함하며, 작업현장에서 로봇이 부품을 피킹하는 수량을 카운트하여 ERP 데이터를 생성하여 PLC에 제공하는 피킹센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 피킹(Picking)은 제품을 물류창고의 저장된 위치에서 꺼내는 행위를 말하며, 주로 출고를 위해 수행하는 것이다.
그리고, 스마트단말기와 PLC 사이에는 스마트단말기의 OPC 서버 데이터를 PLC에 제공을 선택적으로 제어하는 이더넷 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 이더넷 스위치는 특징적으로 이더넷 인터페이스를 갖는 장비간 이더넷 프레임의 흐름을 선택적으로 제어해주는 플러그-앤-플레이 기능을 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 디지털 트윈을 이용하여 지게차의 동선 축소 및 물품의 적기 공급을 통해 효율적인 물류 관리를 실현할 수 있는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 디지털 트윈
200: 지게차
210: GPS수신기
220: ERP수신기
230: 알람부
300: 스마트단말기
400: 데이터베이스
500: PLC
600: 이더넷 스위치
700: 피킹센서

Claims (4)

  1. 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델을 구현하는 디지털 트윈(100)과;
    GPS 정보를 수신하는 GPS수신기(210) 및 ERP 정보를 수신하는 ERP수신기(220)를 포함하는 지게차(200)와;
    작업현장에서 상기 지게차(200)를 운전하는 자업자에게 제공되며, 디지털 트윈(100)의 정보를 수신하여 OPC 서버 데이터를 생성하는 스마트단말기(300)와;
    MES 데이터 및 ERP 데이터가 저장되는 데이터베이스(400)와;
    OPC 서버 데이터, MES 데이터 및 ERP 데이터를 수신하여 지게차(200)의 동선 데이터를 산출하는 PLC(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트단말기(300)에는,
    상기 지게차(200)를 운전하는 작업자에게 알림하는 알람부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 작업현장에서 로봇이 부품을 피킹하는 수량을 카운트하여 ERP 데이터를 생성하여 PLC(500)에 제공하는 피킹센서(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트단말기(300)와 PLC(500) 사이에는,
    상기 스마트단말기(300)의 OPC 서버 데이터를 PLC(500)에 제공을 선택적으로 제어하는 이더넷 스위치(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈을 이용한 지게차 동선 시스템.
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