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시뮬레이션과 에뮬레이션 자동화 시스템 리스크 감소

06/10/20

증가하는 글로벌 경쟁과 현장 커미셔닝에서 보다 안전하고 비용 효율적인 가상 방식으로 전환해야 한다는 인식으로 산업 분석 시뮬레이션에 대한 관심이 증가하고 있다. 가상 제품 흐름과 작동 시퀀스를 이해하고 개발했으면 다음 단계는 설치 및 가동하기 전에 제어 시스템을 가상으로 커미셔닝(시운전)하는 것이다. 이러한 가상 방법은 자동화 시스템과 관련된 위험을 줄이고 개발 및 커미셔닝 시간을 단축하는 역할을 하며 뉴 노멀의 필수 부분이다.

                                       병목 현상 이해와 신속한 행동이 시스템 성공의 필수요소

대형 박스 소매를 선도하는 한 업체는 소매점과 전자상거래를 위해 유연한 물류센터 설계에 대한 통계적 검증을 요청했고, 프로젝트의 시뮬레이션 모델링과 실험 단계 지원을 위해 시스템 통합업체를 통하여 Emulate 3D를 도입했다. 이러한 유형의 프로젝트를 구성하는데 있어 물리적으로 규모의 크기와 기계 부품의 수가 초기에 어려움이 있지만, 그 유용성과 사실로 입증되는 결과와 퍼퍼먼스를 내려면 모델 내에서 정확하게 복제되어야 하는 주문 처리 시스템의 복잡성, 그리고 그 복잡성이 더 어려운 과제가 된다. 많은 경우 실행 주문관리시스템(OCS)에 접속이 가능하지만, 이렇게 하는 것이 적절하지 않은 이유가 몇 가지 있다. 첫째, 시뮬레이션에 필요한 데이터의 부분집합을 만들기 위해 OCS가 요구하는 필요 세부사항의 양은 시간과 비용을 과도하게 만든다. 둘째, 시뮬레이션 모델은 단시간 내에 결과를 내도록 매우 빠르게 실행되어야 한다. 따라서, 다중 실험으로 사용자가 좋은 결정을 내리는데 도움을 줄 수 있는데, OCS는 이렇게 설계되지 않았다. 셋째, 가장 중요한 것은 모델이 유연하고 쉽게 수정되어야 서로 다른 작동 파라미터 세트로 많은 실험을 할 수 있고 빨리 운영된다. 스프레드시트는 이에 이상적이며 대부분의 데이터 기반 산업 시뮬레이션 모델의 기초를 형성한다.


                                                  자동화 시스템 운영 수익성 향상 시뮬레이션

OCS는 필연적으로 모든 배송 시스템의 큰 부분을 형성하지만, 어떤 종류의 고속 분류기는 종종 중앙 병목현상이 발생되어 상당한 주의를 요한다. 물류적 관점에서도 도전적일 뿐만 아니라, 다양한 상자 크기의 수많은 조합을 빠른 속도로 통과시키는 물리적인 면에서도 과제가 있다. 모델의 정확에 대한 고신뢰도 그리고 실제 시스템 가동시 얼마나 가깝게 복제되는가이다. 이 프로젝트의 특징은 실험 단계에 집중하여 다중으로 협력해야 돌아가는 톱니바퀴와 같다.

Sim3D는 이러한 시스템을 모델링하고 제안된 시스템 설계를 평가하는 데 필요한 실험을 하고 사용되는 이산 이벤트 산업 시뮬레이션 제품이다. 시뮬레이션 모델은 크기와 요구사항이 모두 다르기 때문에 Sim3D 사용자는 자신의 필요에 가장 적합한 몇 가지 기본적인 접근법 중에서 선택할 수 있다. 한 사례로 모델링된 시스템이 반환 프로세스까지 포함하다면, 상자콘테이너가 일종의 분류 시스템에 도입된다. 이 상자들은 다양한 모양과 크기가 될 것이고 종종 서로 위로 쌓이기까지 한다. 만약 그것이 필요한 것이라면, 단지 체적 물리학적 접근법으로 어떠한 정확성을 요구할지라도 정확하게 모델링할 것이다. 한편 다른 쪽 끝에는 실행 속도가 가장 중요한 이커머스 프로젝트와 같은 고속 흐름 모델이 있다. 이 경우 체적물리학 기반의 정확도는 불필요하며 선형 모드를 사용하여 시스템이 가능한 한 빨리 실행되도록 지시 배치된다.

데이터 기반 시뮬레이션 모델은 모든 자동화 프로젝트의 흥미로운 부분이다. 이 모델은 경험과 아이디어를 한데 모아 시스템이 어떻게 실행될 것인지에 대해 처음으로 진정한 통찰력을 제공한다. 처음에는 버퍼의 치수를 미세하게 조정하고 자원 선택, 할당, 사용을 돕는 개발 샌드박스가 처리량과 운영으로 빠르게 모든 논의의 중심이 바뀐다. 이는 전반적인 설계 검증의 일환으로 환영 받을 일이지만, 스코프 크리프(scope creep: 프로젝트 시작 후 어느 시점에서든 지속적 또는 통제되지 않은 성장)와 프로젝트 지연으로 이어지지 않도록 효율적으로 관리할 필요가 있다.

병목현상이 적절히 해결되면 톱니바퀴 합성에 초점을 맞추고, 병목현상으로부터 전파되는 제어 시스템이 적시에 제품을 공급하고 있는지 확인하는 데 실험 단계에 많은 부분이 소요된다. 많은 엔드유져들은 최대 처리량의 중요성을 주장하는 경향이 있지만, 어떤 시스템이라도 가동 시간의 대부분이 최대량 이하일 것이라는 점에 유의해야 한다. 따라서 이 모드가 가능한 한 효율적이고 견고하게 유지되도록 하는 것이 중요하다. 이 프로젝트에는 수십 세트로 가동 파라미터가 정의 되어 있는데, 그 중 절반 정도가 최대처리량 이하다. 병목 현상해결 톱니 병합을 덜 사용했지만, 계획된 병렬화를 통해 유지보수가 편리하고 전반적인 시스템 가용성이 매우 높다. 따라서 나머지 시스템을 효율적으로 실행할 수 있는 기회는 여전히 많이 남아 있었다.

이 시뮬레이션 프로젝트가 성공적으로 완료되자 고객은 매우 유사한 프로젝트를 추가로 발표했다. 데이터를 구동하는 것은 모두 새로운 것이지만, 이 프로젝트의 가상 물리적 요소들은 다음에 다시 사용될 수 있을 것이다. OCS는 매우 유사할 가능성이 높기 때문에 핵심 요소를 재사용하는 데 많은 시간을 절약할 수 있다.


                                           제품흐름의 시뮬레이션 분석과 관리가상시운전으로 시간절약

이 시뮬레이션 프로젝트와 운영 이해가 시스템 구축을 진행하기 위한 서명 절차의 핵심 부분이었지만, 이 모델은 프로젝트가 설계와 개발 단계를 넘어 계속 활발히 진행되고 있다. 여러 가지 이유로 배치나 성능 변경이 있을 수 있지만, 보다 중요한 것은 시스템 이해당사자들이 실제 시스템을 구축하고 구현하는 데 걸리는 시간 내에 도입할지도 모르는 제품 혼합 변경이나 영향일 것이다.

시스템 설계가 승인되면 시작되는 추가적인 제휴 단계가 있으며, 이는 프로젝트 후반부에 시간과 비용을 절약하기 위한 추가적인 가상 접근방식이자 제어 시스템의 가상 커미셔닝이다. 이 시점에서 모델은 실제 제어 시스템을 개발하고 시험하기 위해 하나 이상의 로컬 또는 영역 제어기를 모델에 연결할 수 있는 더 작은 운영 요소로 유용하게 세분될 수 있다. 모델의 디테일한 것은 처리량을 검증하기 위해 시뮬레이션 모델이 쓰일 필요가 없고, 높은 실행 속도를 유지하기 위해 최대한 실제와 일치시킨다. 가상 커미셔닝 또는 에뮬레이션 모델은 설비 컨트롤러에 연결되었을 때 실시간으로 실행되며, 이것의 목표는 가상으로 임계 경로에서 제어테스트를 마치는 것이다. 설비 모델과 그 안에 있는 가상 부하는 실제 교체와 같은 방식으로 제어 시스템과 상호 작용하여 현장에 설치하기 전에 제어 시스템과 관련 설비의 정확한 작동을 보장할 수 있는 정확하고 신뢰할 수 있는 방법을 제공한다. 시스템 커미셔닝에 소요되는 시간이 현저히 감소하여 리스크가 감소되고 비용도 보다 밀접하게 관리된다.

Rockwell Automation의 Emulate3D는 자동화 시스템에 초점을 맞춘 다양한 산업 설계 및 개발 소프트웨어를 개발한다. 시뮬레이션은 자동화 투자와 관련된 위험을 줄이기 위해 사용자가 비용 효과적이고 효율적으로 자신의 아이디어를 전달하고 개발할 수 있도록 돕는다. 에뮬레이션은 프로젝트의 중요한 경로에 대한 제어 시험을 없애고 사용자가 매우 가변적인 현장 디버깅 및 커미셔닝 시간을 줄일 수 있도록 하고 프로젝트 일정을 예측 가능하게 한다. 전 세계 수 많은 엔지니어들이 더 잘 설계하고 더 신뢰할 수 있는 자동화 시스템을 만들기 위해 데모3D, Sim3D, Emulate3D를 사용하고 있다.

출처 : ManufacturingTomorrow
번역 : K-SmartFactory

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시뮬레이션과_에뮬레이션_자동화_시스템_리스크_감소.txt · 마지막으로 수정됨: 2020/06/17 11:18 저자 wikiadmin
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