(1) 최근 제조기업에서 생산성 향상 및 경쟁력 강화, 나아가 스마트공장 고도화 등을 목적으로 AGV나 AMR과 같은 물류 자동화 시스템의 도입을 고려하는 경우가 늘고 있으나, 대규모 AGV/AMR 시스템을 설계 및 구축하고 운영하는 과정은 매우 까다롭고, 상당한 비용과 시간, 실패 확률을 수반하고 있음(2) 본 과제에서는 상기한 문제점들을 해결하고, 물류...

대규모 AGV(무인이송차)/AMR(자율주행로봇) 시스템의 효과적인 설계 및 운영 실현

본 과제의 최종 목표를 달성하기 위해서는 크게 다음과 같은 4가지 세부 연구 목표들이 추진되어야 한다. 첫째, 실제 작업장에서 인간 작업자의 움직임이나 동작을 감지하고 이를 디지털 데이터로 변환하는 센서 역할을 할 장치가 필요하다. 인간 작업자의 경우 기계와 달리 개개인의 특성이 다양하고, 움직임이나 동작에 불규칙성이 있다. 또한, 데이터를 감지할 때 작업 수행에 방해를 주지 않아야 한다. 이에, 본 연구에서는 최근 활발한 개발이 이루어지고 있는 실내 측위 기술을 이용하여 작업자의 이동이나 착석, 자재 운반 등과 같은 일반적인 동작들을 감지하는 방법을 연구, 개발하고자 한다. 둘째, 실제 작업장에서 감지된 작업자의 이동 및 움직임 관련 정보를 디지털 트윈이 제공하는 가상 세계로 실시간 전송하기 위한 인터페이스 기술이 필요하다. 이는 기존 산업 현장에서 PLC(Programmable Logic Controller)나 OPC(Open Platform Communications)가 수행하는 역할과 어느 정도 유사하나, PLC나 OPC가 데이터 전송 이외에도 여러 가지 제어를 담당할 수 있는 것과 달리, 본 과제에서는 데이터 전송에만 초점이 맞추어진다. 아울러, 실제 작업장과의 연동 전에 다양한 테스트용 신호를 발생시키면서 필요한 디지털 트윈 시스템의 설계 및 테스트 수행을 지원하는 것도 중요하다. 이에, 본 과제에서는 데이터 전송과 테스트용 신호 발생에 초점을 맞춘 장치 또는 소프트웨어의 설계를 병행하고자 한다. 셋째, 3D 팩토리 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 가상 작업장을 구성하는 방법과 여기에 필요한 표준화된 모델링 개체 및 로직 라이브러리들을 개발하여야 한다. 디지털 트윈에서 가상 작업장의 기본적인 역할은 실제 작업장의 상황을 실시간으로 시각화하는 것이다. 나아가, 본 연구에서는 이외에도 작업자의 이동 속도나 특정 작업 처리 시간과 같은 데이터 집계나 특정 상황에 대응하기 위한 여러 가지 운영관리 로직들도 가상 작업장에 포함시켜, 상기한 데이터 감지 및 인터페이스 외에 별도의 하드웨어나 소프트웨어를 사용하지 않고도 제한된 비용 및 시간 내에 편리하게 디지털 트윈을 구축할 수 있도록 하고자 한다. 아울러, 제안하는 접근법을 다양한 작업장에 폭넓게 적용하고, 구축된 디지털 트윈의 재사용성을 높이기 위해 디지털 트윈 구축에 특화된 커스텀 모델링 개체나 로직들의 라이브러리도 개발할 계획이다. 넷째, 3D 팩토리 시뮬레이션 소프트웨어에 기반한 디지털 트윈 서비스 프레임웍에 대한 연구가 필요하다. 아직까지 디지털 트윈에 대한 연구, 개발은 초기 단계에 머무르고 있으며, 이로 인해 일부 구현 사례들의 경우, 실제 작업장의 모습이 실시간으로 가상 작업장에 시각화되는 것을 보여주는 데에만 초점을 두기도 하였다. 디지털 트윈이 일선 기업 현장에서 유용하게 사용되고, 스마트 공장의 운영 및 고도화에 실질적인 도움이 되기 위해서는 모니터링 이외에도 작업장이 가진 문제점을 진단하고 개선 방안을 도출 및 실행하는 등의 디지털 트윈 서비스를 제공하여야 한다. 본 연구에서는 가상 작업장에서 수집된 기초 데이터를 토대로 작업장의 성능 분석이나 라인 밸런싱 분석, 생산 일정계획 등을 실시하고, 그 결과를 현장에 피드백하기 위한 디지털 트윈 서비스 프레임웍에 대한 연구도 병행하여, 실제 기업 현장에 도움이 되는 디지털 트윈 기술을 개발하고자 한다.

본 과제의 최종 목표를 달성하기 위해서는 크게 다음과 같은 4가지 세부 연구 목표들이 추진되어야 한다. 첫째, 실제 작업장에서 인간 작업자의 움직임이나 동작을 감지하고 이를 디지털 데이터로 변환하는 센서 역할을 할 장치가 필요하다. 인간 작업자의 경우 기계와 달리 개개인의 특성이 다양하고, 움직임이나 동작에 불규칙성이 있다. 또한, 데이터를 감지할 때 작업 수행에 방해를 주지 않아야 한다. 이에, 본 연구에서는 최근 활발한 개발이 이루어지고 있는 실내 측위 기술을 이용하여 작업자의 이동이나 착석, 자재 운반 등과 같은 일반적인 동작들을 감지하는 방법을 연구, 개발하고자 한다. 둘째, 실제 작업장에서 감지된 작업자의 이동 및 움직임 관련 정보를 디지털 트윈이 제공하는 가상 세계로 실시간 전송하기 위한 인터페이스 기술이 필요하다. 이는 기존 산업 현장에서 PLC(Programmable Logic Controller)나 OPC(Open Platform Communications)가 수행하는 역할과 어느 정도 유사하나, PLC나 OPC가 데이터 전송 이외에도 여러 가지 제어를 담당할 수 있는 것과 달리, 본 과제에서는 데이터 전송에만 초점이 맞추어진다. 아울러, 실제 작업장과의 연동 전에 다양한 테스트용 신호를 발생시키면서 필요한 디지털 트윈 시스템의 설계 및 테스트 수행을 지원하는 것도 중요하다. 이에, 본 과제에서는 데이터 전송과 테스트용 신호 발생에 초점을 맞춘 장치 또는 소프트웨어의 설계를 병행하고자 한다. 셋째, 3D 팩토리 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 가상 작업장을 구성하는 방법과 여기에 필요한 표준화된 모델링 개체 및 로직 라이브러리들을 개발하여야 한다. 디지털 트윈에서 가상 작업장의 기본적인 역할은 실제 작업장의 상황을 실시간으로 시각화하는 것이다. 나아가, 본 연구에서는 이외에도 작업자의 이동 속도나 특정 작업 처리 시간과 같은 데이터 집계나 특정 상황에 대응하기 위한 여러 가지 운영관리 로직들도 가상 작업장에 포함시켜, 상기한 데이터 감지 및 인터페이스 외에 별도의 하드웨어나 소프트웨어를 사용하지 않고도 제한된 비용 및 시간 내에 편리하게 디지털 트윈을 구축할 수 있도록 하고자 한다. 아울러, 제안하는 접근법을 다양한 작업장에 폭넓게 적용하고, 구축된 디지털 트윈의 재사용성을 높이기 위해 디지털 트윈 구축에 특화된 커스텀 모델링 개체나 로직들의 라이브러리도 개발할 계획이다. 넷째, 3D 팩토리 시뮬레이션 소프트웨어에 기반한 디지털 트윈 서비스 프레임웍에 대한 연구가 필요하다. 아직까지 디지털 트윈에 대한 연구, 개발은 초기 단계에 머무르고 있으며, 이로 인해 일부 구현 사례들의 경우, 실제 작업장의 모습이 실시간으로 가상 작업장에 시각화되는 것을 보여주는 데에만 초점을 두기도 하였다. 디지털 트윈이 일선 기업 현장에서 유용하게 사용되고, 스마트 공장의 운영 및 고도화에 실질적인 도움이 되기 위해서는 모니터링 이외에도 작업장이 가진 문제점을 진단하고 개선 방안을 도출 및 실행하는 등의 디지털 트윈 서비스를 제공하여야 한다. 본 연구에서는 가상 작업장에서 수집된 기초 데이터를 토대로 작업장의 성능 분석이나 라인 밸런싱 분석, 생산 일정계획 등을 실시하고, 그 결과를 현장에 피드백하기 위한 디지털 트윈 서비스 프레임웍에 대한 연구도 병행하여, 실제 기업 현장에 도움이 되는 디지털 트윈 기술을 개발하고자 한다.