최근의 생산자동화 분야에는 제품의 다양화, 라이프사이클의 단기화 등의 요구에 대응하기 위하여 유연성, 확장성, 보수성이 높은 공정 적용시스팀의 실현요구가 높아지고 있다. 이 요구에 대응하기 위하여 조립, 검사 등의 공정라인에서는 프로그램이 가능한 PLC, 로보트 등의 단위제어기기를 조합하여 작업스테이션을 구성하고 이들을 반송차 등으로 연결하여 운영하는 사례가 늘어나고 있다. 이러한 자동화의 실현을 가능하게 하기 위하여 대상공정의 단위 제어기기에 따라 라인 운용의 변경 등에 유연하게 대응하고 또한 재기동 조정, 이상처리 등의 지원기능을 보유하기 위한 공정구축의 해석과 제어시스팀의 운용기법이 연구되고 있다. 본고에서는 이러한 생산라인에서의 단위제어기기의 새로운 요구와 공정의 해석을 위하여 C-net와 Grafcet기법과 이의 활용사례를 소개한다.
역사적으로 CNC기술이 생산성향상에 기여한바는 매우 크다. 최근에는 고도의 생산성을 추구하는 CNC공작기계는 수요자들의 요구에 부응하여 관련업계는 CNC 기술의 발전을 더욱 가속화 시키고 있다. 오늘날의 CNC는 더욱 향상된 Computer Architecture에 적합한 Software System과 고속, 고집적의 소자기술을 결합한 것이라 볼 수 있으며, 그 결과는 생산을 자동화 하고 전체를 하나의 system화 하려는 요구에 부응하고 유연(Flexible)하며, 사용하기에 편리하고(User-friend- ly), 신뢰성과 높은 생산성을 갖추고 있다. 새로운 CNC 기술이 요구되는 응용분야는 고도로 자동 화 되고 결합 된 FMS에서 부터 단축제어용에 이르기까지 매우 광범위하다. 3축의 Milling, 6축 Machining Center, 전용기 등 Stand-alone 기계들을 위주로한 중소형기계 공장에 적합한 CNC 기술이 개발되고 있는 동시에 CELL LEVEL, 좀더 큰 규모의 FMS 또는 그 이상으로 자동화된 system을 구성하 기 위하여 많은 새로운 기능이 요구되고 종래의 CNC와는 다른 역할의 변화가 필요하다. 실제로는 많은 경우에 이러한 두가지의 응용이 공존하고 있으며, CNC의 기능이나 성능을 희생하지 않고 동일한 Hardware로 여러가지의 응용을 만족시켜야 한다. 생산공정과 생산기술의 변화가 반영되어야 하며, Control 기술도 변화하고 있다. 유연하고 확장가능한 Software, Hardware 구조의 CNC가 실제적으로 가장 Cost-effective한 해결책이다.
자동화 컨테이너 터미널의 생산성을 향상시키기 위해서는 장치장과 안벽 사이를 오가며 컨테이너를 운반하는 무인유도 차량(Automated Guided Vehicle: AGV)들이 효율적으로 주행하여 제 시간에 필요한 위치에 도착함으로써 연계 작업들의 지연을 최소화하여야 한다, 만일 AGV들이 목적지까지 주행하여야 하는 거리가 길거나 주행 중에 다른 AGV들과의 충돌이나 교축을 피하기 위하여 대기하여야 하는 상황이 빈번히 발생하면 주행 효율이 떨어지게 된다, 주행 경로의 길이를 줄이기 위하여 경로들을 보다 유연하게 설정할 수 있게 허용하면 경로들간의 교차 가능성이 높아져 교통 통제가 어려워지고 결과적으로 충돌과 교착이 발생할 가능성은 높아진다. 특히 교착을 사전에 방지하기 위하서는 문제가 발생할 소지가 있는 영역을 미리 파악하여 일부 영역을 다른 AGV들이 점유하지 못하도록 제한하여야 하는데, 이는 자칫 AGV 주행 공간의 활용도를 떨어뜨릴 수 있다. 또한 교착의 파악과 이를 방지하기 위한 제어는 실시간에 이루어져야 하므로 연산 부담이 상당하다. 본 논문에서는 유연한 주행 경로 설정이 가능하며 주행 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 주행 경로 표현법과 충돌 방지 방안을 제안한다. 또한 교착 발생 가능성을 사전에 파악하고 회피(avoidance)하는데 소요되는 연산비용을 줄여 실시간 적용 가능성을 높이기 위하여 교착해결(deadlock resolution)에 기반을 둔 AGV 주행 관리 방안을 제시한다. 본 논문에서 제안하는 방안의 효율성을 시뮬레이션을 통하여 검증해 보았다.
발전소 설비에서 케이블 포설을 위한 설계는 발전소 설비에 사용되어지는 케이블 유형의 다양한 형태로 인해 매우 많은 시간이 요구되고 매우 중요한 과제이다. 케이블 포설 설계 시 레이스웨이(Raceway)는 출발지(Source) 장비로부터 목적지(Destination) 장비까지의 케이블 트레이(Tray) 및 콘디트(Conduit)의 포설 구간을 의미한다. 기존의 케이블 포설 설계 과정은 모두 수기에 의해 작성되어 인적/시간적 투자손실이 크고, 케이블의 누락 및 케이블 오버필(Over Fill)과 같은 비효율적인 손실이 빈번히 발생한다. 따라서 본 논문에서는 효과적인 발전소 케이블 포설 설계를 위한 레이스웨이의 유연한 케이블 오버 필(Fill) 체크 기반의 자동화된 케이블 라우팅 경로 계산 알고리즘을 구현하였고, 제안한 자동화 케이블 라우팅 설계기법은 케이블 위치의 변화에도 유연한 레이스웨이 계산이 가능하다. 구현 결과, 케이블 라우팅 설계 프로그램은 발전소 케이블 포설 설계 사양을 준수하면서 케이블 라우팅 경로를 효과적으로 설정하고, 케이블 포설 설계 시간을 기존 대비 크게 단축하는 성능을 얻을 수 있었다.
최근의 생산 시스템은 가공부품의 변화와 생산롯트의 변화에 유연하게 대처하며 동시에 높은 생산성을 가질 수 있 는 FMS, FMC, CIM와 같은 고도로 자동화된 유연생산 시스템으로나아가고있다. 본 연구에서는 실제상품화가 가능한 지능형 전류 감시장치를 개발하는 것을 그 목적으로 하였으며 인텔8096 단일칩 콘트롤러를 이용하여 이를 실현하였다. 개발된 장치의 성능 평가를 위해드릴가공에 적용하였다.
최근의 로봇 매니퓰레이터는 고정밀, 고생산성, 유연성 자동화를 추구한다. 이에 따라 매니퓰레이터는 운동 정확성, 고속성, 안정성이 더욱 향상되어야 한다. 특히 매니퓰레이터 관절부의 탄성은 동적 변형 및 진동을 유발함으로써 운동 정확성과 안정성을 현저히 저하시킨다. 이러한 복잡하고 불확실한 구조를 갖는 로봇 시스템의 고속, 정확한 운동 제어를 위해서는 보다 효과적인 고급 제어 기법 및 제어 장치의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 문제에 대한 하나의 대응 방법으로 인간의 지식 처리 방법을 모방한 퍼지제어를 적용하여 그 가능성을 본다.
FMS(Flesible Manufacturing System), FMX(Flexible Manufacturing Cell)와 같은 유연 생산시스템 뿐만 아니고 공장자동화(FA)의 최하위 단위인 절삭가공 공작기계에 대한 무인화의 실현은 머지않은 장래에 완성될 IMS(Intelligent Manufacturing System)시스템이 구축에 있어서 최대의 걸림돌이 되고 있다. 전통적인 생산시스템에서는 경험을 가진 작업자에 의해 절삭공정이 감시되어지며, 만약 이상이 발생했을 때에는 그 상태에 따른 적절한 조치를 즉시 취할 수 있었다. 그러나 급속도로 연구가 진행되는 무인생산 시스템에서는 이러한 작업자의 역할이 컴퓨터에 의한 자동적인 감시 및 제어 시스템으로 대체되어야 한다. 이러한감시활동 중에서도 공구마모 및 파단의 검출은 효율적인 공구교환정책, 가공물의 품위유지 및 공구와 공작기계의 보호를 위해서 가장 중요한 부분으로 취급되고 있다.
시스템을 설계함에 있어 시스템의 성능과 비용 및 시간을 고려한 하드웨어 소프트웨어를 혼합한 통합설계(codesign) 환경이 많아 연구되고 있다. 통합 설계 과정을 자동화하기 위해서는 기술 언어를 툴에 맞게 자동적으로 바꾸어주는 기능이 필요하게 된다. C를 VHDL로 변환하는 방법에서 특히 동적 할당, 포인터, 재귀 호출에 대한 변환이 어렵다. 본 논문은 재귀 호출 부분을 제어부, 연산부, 입력부, 메모리로 나누어 각각을 component로 설계하게 만들었다. C언어로부터 합성 가능한 VHDL로의 변환 중 재귀 호출에 관한 연구를 수행함으로써 상위 수준에서의 시스템 설계를 할 수 있도록 도와주고, C로부터 VHDL로의 변환에 유연성을 부여하여, 설계를 자동화시키는데 기여할 수 있을 것이다.
곡면의 폴리싱은 형상 및 공정 자체의 복잡성 때문에 아직까지 기계화 및 자동화가 잘 이루어지지 않고 있으나 정밀 기계부품 및 금형 관련 산업현장에서 매우 중요한 공정이기때문에 곡면 폴리싱 공정의 기계화 또는 자동화 연구가 최근에 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 능률적이면서 정밀한 곡면 폴리싱을 위하여 유연성 있는 두 가지 형태의 자력폴리싱 공구를 제작,해석하고 이를 이용한 곡면의 2단계 자력폴리싱 방법에 대하여 실험을 수행하고 고찰하였다.
본 연구에서는 다양한 종류의 공정을 수행할 수 있는 가공장비와 자동화된 물류 운반시스템으로 구성된 FMS의 효율적 운영을 위해 셀 제조방식의 개념을 도입한 다수의 유연셀 형성 방법을 제시하고 있다. 서로 독립적인 유연셀의 형성을 위해 FMS의 장점인 공정유연성을 최대한 활용할 수 있도록 기계-공정 행렬과 부품-공정 행렬에 기초한 2 종류의 새로운 유사도 계수와 예외적 요소의 수를 최소화하기 위한 셀 형성 알고리즘을 개발하였다. 두 행렬들은 다공정 수행가능기계간 유사도와 기계셀과 부품간 비처리 능력지수 산출의 기초자료로 사용된다. 알고리즘은 예외적 요소의 수를 최소로 하면서 셀의 수를 최대로 하는 정리에 기초하여 공정을 기계에 할당하며, 다수의 대체경로가 유연셀내에서 형성될 수 있도록 크게 2 단계로 구성되어 있다. 마지막으로 수치예제와 함께 예외적 요소의 발생수를 척도로 하여 기존의 방법들과 비교, 평가하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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