FlexSim 모형 간 연동을 통한 공정 디지털 트윈 개념 설계 및 평가
A Conceptual Design and Evaluation of Process Digital Twin Through Synchronization of FlexSim Models
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초록
디지털 트윈은 고도화된 스마트공장이 가져야할 필수적인 구성요소 중 하나이다. 그러나 디지털 트윈은 다양한 소프트웨어 및 하드웨어 구성요소들의 연동을 통해 구현되기 때문에 디지털 트윈 응용 시스템을 설계하고 개발하는 것은 일반적으로 까다롭다. 이 같은 부담을 경감하기 위해 본 논문은 공정 디지털 트윈 개념 설계 및 평가를 수행하기 위한 새로운 접근법인 FlexSim 모형 간 연동을 제안한다. 제안하는 접근법은 디지털 트윈 모형이 실제 하드웨어 장치들이 아닌, 가상의 물리적 트윈 모형과 상호작용하는 가상 디지털 트윈 환경에 기반을 둔다. 적절한 구조와 기능을 가진 시뮬레이션 모형들을 가상의 물리적 트윈 및 디지털 트윈 모형으로 사용할 수 있으며, 이 같은 모형을 활용하면 가상 디지털 트윈 환경을 편리하게 구축할 수 있다. 결과적으로, 제안하는 접근법은 디지털 트윈 애플리케이션 개발에 소요되는 시간과 비용을 절감하는데 도움이 될 것이다. 강력한 3D 시각화 기능과 유연한 로직 작성 도구, 외부 데이터 연동 등을 지원하는 FlexSim 소프트웨어는 가상의 물리적 트윈 및 디지털 트윈 모형 작성에 적합한 도구이다. 나아가, 본 논문은 가상 디지털 트윈 환경 내 디지털 트윈 모형을 위한 평가 방법에 대해서도 논의한다. 제안하는 접근법은 간단한 제조 설비 디지털 트윈 프로토타입을 개발하는데 적용되었으며, 실험 결과는 FlexSim 모형 간 연동이 디지털 트윈 애플리케이션 개발에 유용함을 보여준다.
Abstract
Digital twin is one of the integral components of advanced smart factory. However, digital twin applications are typically difficult to design and develop, since digital twin is implemented through integration of various software and hardware components. In order to mitigate these burdens, this paper proposes a novel approach called synchronization of FlexSim models for conceptual design and evaluation of process digital twin. The proposed approach is based on the virtual digital twin environment, where digital twin model interacts with virtual physical twin model instead of real hardware equipments. The virtual digital twin environment can be conveniently established by utilizing simulation models with appropriate structures and functions, which can be used as the virtual physical twin and digital twin models. Consequently, the proposed approach helps to reduce the time and cost of developing digital twin applications. FlexSim software is a commercial discrete event simulation tool suitable for building the virtual physical twin and the digital twin models, since it provides rich 3D visualization, flexible logic builder and external data connectivity. In addition, the evaluation method for digital twin model within the virtual digital twin environment is also discussed in this paper. The proposed approach is applied to develop a simple prototype of a digital twin for a manufacturing facility, and the experiment result demonstrate the usefulness of synchronization of FlexSim models in developing digital twin applications.
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