디지털 트윈 기반 제조 예지 시뮬레이션

Abstract

본 연구에서는 제조 현장에서의 실시간 센서 데이터를 통해 이상 상황을 예지하는 디지털 트윈 기반 예지 시뮬레이션 방법론을 제안한다. 예지 시뮬레이션을 구동하기 위해서는 크게 두 가지의 시스템이 필요한데, 첫 번째는 모니터링 시스템이고 두 번째는 예지 시뮬레이터이다. 모니터링 시스템은 제조 현장의 실시간 센서 데이터를 기반으로 설비들의 상태를 파악하고 객체의 상태 및 위치를 추정하는 시스템이다. 제조 현장의 현재 상태를 반영하여 가상의 쌍둥이를 만들고 실제 제조 현장과 실시간으로 동기화 및 시각화하는 기능을 갖는다. 모니터링 시스템에서는 항시 스냅샷이라 하는 설비들의 상태 정보와 객체들의 상태 및 위치 정보를 나타내는 테이블을 만들어 내는데, 예지 시뮬레이션에서는 스냅샷 데이터를 통해 객체들의 위치를 스냅샷이 만들어진 시점을 기준으로 초기화하며, 그 상태에서 시뮬레이션을 진행한다. 시뮬레이션이 진행되는 동안 예측되는 이상 상황을 감지하고 이를 작업자에게 알려주는 기능을 가지며, 이를 통해 작업자는 선제 대응을 하여 손실을 줄이는 방법을 제시한다. 본 연구에서는 냉장고 생산 라인을 기반으로 디지털 트윈을 구축하고 이를 검증하기 위해 예지 시뮬레이션을 진행하였다. 냉장고 라인의 경우 주로 컨베이어로 구성되어 있기 때문에, 컨베이어 위의 광학 센서가 감지한 객체들의 데이터를 이용하여 객체의 위치를 추정하는 방법을 사용하였다. 예지 시뮬레이션의 검증 방법으로는 실제 현장에서 손실이 발생하는 시점과 예지 시뮬레이터를 통해 예측된 손실 발생 시점을 비교하여 시간의 차이를 측정하였고, 이를 통해 선제 대응의 가능성을 제시한다.