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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김덕현 (경상대학교, 경상대학교 대학원)

지도교수
차춘남
발행연도
2020
저작권
경상대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수8

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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This thesis deals with the design and implementation issues for the Cyber-Physical System based production control system in an aircraft parts manufacturing plant, WFMS (Wing rib Flexible Manufacturing System). Digital 3D models of the wing rib manufacturing equipment and material handling devices and so forth are devised and built into a cyber plant. And also the flows of control information and products within the WFMS are described with a commercial discrete event simulation engine. Using several relevant performance statistics from the 3D simulation runs, the validity and efficiency of a production scenario can be confirmed prior to actual production. The 3D animation model also serves as a digital twin of physical WFMS by synchronizing the status of the digital model with the status of the physical shop floor at every occurring event. On the basis of the digital 3D model, a 4-stage vertical integrated control framework is proposed including process controller(PC), process monitor(PM), line monitor(LM), line controller(LC) modules. In the proposed framework, the PC prepares the operation schedule to process the work orders downloaded from upper-level planning systems such as enterprise resource planning(ERP) or advanced planning system(APS). Data about the scheduled operations with control commands are compiled and transmitted to relevant equipment by the dispatcher of the LC. The LM is responsible for monitoring the overall status of the FMS including work orders and equipment. Finally, the PM uses the simulation model to check the performance of the production plan using real-time plant status data. The W-FMCS (Wing rib-Flexible Manufacturing Control & Simulation) are developed to implement the proposed 4-stage CPS based FMS control architecture. W-FMCS is implemented and operated at a Korean aircraft parts manufacturing factory. The effectiveness of the proposed control architecture is examined in terms of utilization, lead-time, work-in-progress inventory level, and throughput.

목차

Ⅰ. 서론 1
1. 연구 배경 2
2. 연구 목적 3
3. 연구 방법 및 연구모형 4
Ⅱ. 스마트공장을 위한 이론적 고찰 7
1. 유연생산시스템(FMS) 7
1) FMS의 정의 및 필요성 7
2) FMS의 설계 및 운영문제 8
3) FMS의 자원 할당 문제 9
2. 제약이론(TOC) 11
1) TOC의 5단계 절차 12
2) 버퍼의 종류와 주요기능 13
3) TOC-DBR 15
3. 시뮬레이션(Simulation) 16
1) 시뮬레이션 검증 관련 연구 16
2) 제약자원의 결정 관련 시뮬레이션 연구 17
4. APS(Advanced planning and scheduling) 18
5. 가상물리시스템(Cyber physical system) 21
1) CPS의 정의 및 필요성 21
2) CPS의 연구 동향 23
3) 제조업의 CPS 아키텍처 30
Ⅲ. 제약공정의 운영정책 결정을 통한 수직통합제어 설계 34
1. 항공기 부품가공 FMS의 특성 분석 34
1) 생산제품 34
2) 윙립 생산 공정분석 34
2. 시뮬레이션 모델 36
1) QUEST 모델 36
2) 시뮬레이션 환경변수 38
3. 제약공정의 운영정책 결정 44
1) 제약자원의 결정 44
2) 운영정책 결정 56
4. 항공기 부품공장의 제조현장 상황 70
5. 스마트공장의 고도화를 위한 수직통합제어 설계 74
1) 제조업의 CPS 도입 시 고려사항 75
2) 고려사항을 반영한 제조업의 CPS 개념도 78
3) 제조업을 위한 CPS 설계 개념 모형 79
Ⅳ. CPS 기반 생산통제시스템 개발 81
1. WFMS 수직통합제어 모형 81
1) CPS 수직통합제어 모형 정의 81
2) CPS 기반 4단계 수직통합제어 모형 82
3) CPS 기반 수직통합제어 구축 프로세스 84
2. CPS 기반 생산통제시스템 프레임워크 85
1) 기존 생산통제시스템과 CPS 기반 생산통제시스템의 비교 85
2) CPS 기반 생산통제시스템 프레임워크 86
3) W-FMCS의 운영 절차 87
3. 항공기 부품공장을 위한 W-FMCS 아키텍처 89
1) 항공기 부품공장의 W-FMCS 아키텍처 구현 89
2) 가상공장 통제 모듈 구현 92
3) 물리공장 통제 모듈 구현 103
Ⅴ. CPS 기반 W-FMCS 운영 효과분석 111
1. 항공기 부품공장의 W-FMCS 구축 및 운영 111
1) 항공기 부품공장을 위한 W-FMCS 구축 111
2) W-FMCS 운영 112
2. W-FMCS 운영 효과 116
1) W-FMCS 적용 효과분석 116
2) W-FMCS 성과평가 121
3) W-FMCS 결과 종합정리 126
Ⅵ. 결론 및 시사점 128
참고 문헌 131

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