자동차 차체생산공장에서의 제어로직 검증방법 연구

Abstract

본 연구에서는 가상공정시뮬레이터를 이용하여 이산사건시스템모델링과 3D DMU기술을 적용한 Virtual Plant를 구축하여 PLC 제어로직을 검증하는 시뮬레이션을 수행하였다. 이는 현장 생산라인의 안정화까지의 리드타임 감소와 비용절감을 목적으로 하며, 시뮬레이션 대상공정에 대한 공정분석, Virtual Plant구축, 시뮬레이션 환경 및 검증으로 구성되고, 실제 현장과 동일하게 구축하였다. 본 방법론은 실제 공장이 구축되기 이전에 공장설계의 기초데이터를 기준으로 모델링이 이뤄지므로 공정데이터가 요구되며, 이를 바탕으로 공정을 분석한다. 분석된 공정은 DEVS기반의 Formal Method를 적용한 Generic Model을 통해서 PLC 입출력관점에서 각 디바이스별 동작관계를 원자모델로 모델링한다. 또한 설비 및 공정에 대한 형상데이터를 기초로 하여 동작관계 및 Device 간섭체크를 위한 3D DMU를 구성을 위해 공법에 따라 Kinematic 정보를 정의한다. 여기에 현장에서의 작업자 운전모드 옵션, 수동작업구간 등 동일한 제어환경 구축을 위해 HMI를 설계하여 조건을 구성한다. 마지막으로 OPC기반의 통신환경으로 H/W PLC와 Virtual Plant내 가상공정시뮬레이터와 상호시뮬레이션으로서 PLC 제어로직의 검증을 수행하게 된다. 전체적인 모든 연구과정은 전문가의 검증을 거치면서 수행되었으며, 시뮬레이션 결과를 통해 오류와 에러요소를 제거한 검증된 PLC 프로그램을 현장에 도입하게 되었다. 또한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 PLC 제어로직을 검증하기 위해 설비를 가설하여 시운전을 통해 검증하는 기존방식 대비 40.7%의 비용절감 및 M/H 절감효과를 가져오게 되었다. 본 방법론을 도입하여 생산라인의 안정화까지의 리드타임 감소 및 디지털 가상생산의 적용에 있어서 각 산업별 공정데이터를 바탕으로 본 연구의 분석프로세스에 의해 시뮬레이션의 적용의 효과 및 범위, 그리고 우선 적용되어야 할 대상 선정에 있어서도 도움이 될 것으로 사료된다.