인더스트리 4.0 개념 적용을 위한 조선소 시뮬레이션 기반 생산관리 시스템...

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Smart Factory #2 …

Smart Factory #1

SmartMachine

#1

SmartMachine

#2

Application Platformfor Machines

Cyber-Physical ProductionSystems (CPPS)

M2M-Communication

SmartMaterials

SmartProducts

Secure Cloud Networks


인더스트리 4.0 개념에대한 분석 방법론이 필요함


생산 현장에 적용 가능한 기반 기술

스마트 조선소를 구축하기 위한 기반 기술

조선소 “생산 관리 시스템” 관점에서의 접근


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If this is done successfully, Industrie 4.0 will allow Germanyto increase its global competitiveness

and preserve its domestic manufacturing industry.


• 시스템을 만들기 위해 엔지니어에 의해 도출된

가치를 포함하는 모델

• 엔지니어가 시스템의 요구사항을 충족하는 적당

한 기능을 시행하기 위하여 정리한 도식

(schematic)등을 의미함

계획 모델 (Planning model)

• 존재하는 시스템에서 지식을 얻기 위하여 정의

하는 모델

• 시뮬레이션 모델과 같이 분석을 통하여 도출된

모델을 의미하며 일반적으로 엔지니어의 선택을

검증(validate)하기 위하여 사용됨

설명 모델 (Explanatory model)


Computer Simulation Virtual factory Digital factory Smart factory

시기(Y±5) ‘60~’85 ‘85~’95 ’95~’10 ‘10~Current

특징• 컴퓨터를 이용한 모델 • 3D 가상화 • 정보의 가상화 • 모델로부터 제조시스템으

로의 피드백

초점

• What-If 시뮬레이션 • 실제 공장의 3D화를 통한물리적 형상에 대한Visibility 극대화에 집중함.

• 3D 보다 실제 공장의 운영정보 자체에 보다 집중하기 시작함

• 실행에서 발생할 문제점을미리 예측하여 문제가 발생하기 전에 즉각적으로실행에 피드백 프로세스가핵심

목적

• 시나리오 별 다양한 생산지표 예측

• 3D 기반 구축을 목적으로하고 있기 때문에 물리적인 실체의 가상화를 통해얻을수 있는 효과를 포괄함.

• 간섭/충돌 등을 사전에 파악하여 물리적 재작업을최소화 함.

• 시나리오 별 다양한 생산지표 예측

• 80년대 이전의 시뮬레이션과 명목상의 목적은 동일하지만 컴퓨팅 환경의 발전에 의해 고려할 수 있는모델의 사이즈와 통합 환경의 획기적으로 발전함.

• Digital factory의 개념을포함하면서 실시간 모니터링과 시뮬레이션 예측을통한 즉각적인 대응을 통해 PDS 중 See→Do의 과정에 대한 신속하고 스마트한 대응을 통해 관리 역량 확보에 목적이 있음.

키워드 What-If 3D Digital CPS


Computer Simulation Virtual factory Digital factory Smart factory

시뮬레이션모델의 정밀도

Low Mid High N/A

• 3D에 포커스가 맞추어져 너무 복잡하고 거대한 공장은 구현이 불가능함.

• 모델의 정밀도가 중요한 요소로 고려되었기 때문에 어느 정도 시간이 소요되더라도 정밀한 모델을 만드는 것이핵심

• 모델의 정밀도보다는 빠른 모델 구축을 통해 문제 해결 리드타임을 단축 시키는 것이 핵심 고려 요소가 됨으로써정밀도보다는 합리적인 수준의 간략화와 모델링 자동화 기술이 요구됨.

3차원 가시화

X O O △

• 모델의 간략화가 핵심 • 실제 공장에 대한 3D 가시화의 비중이 큼.

• 3D 가시화 뿐만 아니라 정보의 흐름에 대해서도 동일한 수준의 중요성이부각됨

• 3D는 선택사항• 가시적인 부분보다는 정보와 데이터관점에서의 실제 공장 거동에 대한Clone의 개념

애플리케이션종류

Stand alone Stand alone Stand alone + Web Run-time version

• 소수의 전문가가 사용할 수 있는 오프라인 어플리케이션이 주로 사용됨.• 대부분의 상용 솔루션이 이에 해당함.

• 전문가 뿐만 아니라 일반 관리자들의접근성을 높이기 위한 수단으로 웹을통한 시뮬레이션 환경 접근에 대한 기술적 발전이 이루어짐.

• 다만, 웹 개발은 Vendor 보다는 사용자 측에서 개발을 주도함.

• 사용자에 의한 접근보다 Background에서 실제 시간보다 설계된 미래시점에 대한 시뮬레이션이 상시 실행 될 수있는 유형의 어플리케이션이 대두될것으로 예상됨.

시뮬레이션성능

• 실시간의 개념이 없었기 때문에 중요하지 않음. • 실시간의 이슈보다는 고려하는 정보와데이터의 양이 방대해지면서 처리해야하는 이벤트가 증가하게 되었고, 이는시뮬레이션 수행 속도를 저하시켜 현업 적용에 한계를 지니게 됨.

• 실시간 처리가 중요한 이슈가 되면서시뮬레이션 엔진의 처리 속가 그 어느때보다 중요해짐.

• 이 단계에서 빠른 처리속도는 필수조건이 됨.

다른시스템과의인터페이스

X X △ O

• 기업의 ERP, PLM 등 다른 정보시스템과의 인터페이스가 중요해지기 시작함.

• 무엇보다 생산 현장의 실적 데이터에대한 실시간 인터페이스가 중요한 요소로 대두됨.

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Computer-Aided Systems and Production Engineering Research Laboratory

Dept. of Naval Architecture & Ocean Engineering, Seoul National University

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