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MES 와 Reactive scheduling

MES 와 Reactive scheduling. MAI LAB seminar 2005 / 04 / 01. 공재현. 차례. RFID 와 Vision system 활용 방안. MES 사례. Reactive Scheduling Review. 추후 연구 방향. 1. RFID 와 Vision system 활용 방안. RFID 와 Vision system 을 통해 얻을 수 있는 정보의 활용 방안. RFID

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MES 와 Reactive scheduling

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Presentation Transcript


  1. MES와 Reactive scheduling MAI LAB seminar 2005 / 04 / 01 공재현

  2. 차례 RFID와 Vision system 활용 방안 MES 사례 Reactive Scheduling Review 추후 연구 방향

  3. 1. RFID와 Vision system 활용 방안 RFID와 Vision system을 통해 얻을 수 있는 정보의 활용 방안 • RFID • 현재 가공중인 제품 ID, Routing 정보, 남은 가공 시간, Due-date 등의 정보 획득 • Vision system • 제품의 위치, 불량 유무… • MES의 목적이 제품의 생산 프로세스 자체를 감시하고 통제하기 위한 것이라면 결국 특정한 이벤트가 발생했을 때 대응할 수 있는 방안이 필요 • 이벤트에 따른 active scheduling을 고려할 수 있음 • Oracle Manufacturing Scheduling will Quickly and Graphically Answer the Following Questions for Shop Floor Personnel: • What jobs are scheduled today? • In what order are the jobs scheduled to be completed? • When is a particular operation on a job scheduled to start? • What resources are assigned to any given job or operation? • … Source : www.oracle.com

  4. 1. RFID와 Vision system 활용 방안 RFID, Vision system을 이용한 shop floor scheduling RFID를 이용한 제품의 프로세스 진행 상황, Due date 파악 Shop floor에서 Queue에 존재하는 object를 대상으로 작업순서의 재배열 … Vision system을 이용한 Queue에서의 위치 파악, 자동 할당 Vision을 이용한 위치 파악을 통해 Queue에 도착 시간 예측

  5. 2. MES 사례 Development of remote monitoring system for a manufacturing support system for small and medium-sized enterprises Toshiaki Kimura*, Yuichi Kanda** *Japan Society for the Promotion of Machine Industry, 1-1-12, Hachiman-Cho, Higashikurume-City, Tokyo 203-0042, Japan **Faculty of Engineering, Toyo University, 2100 Kujirai, Kawagoe-City, Saitama 350-8585, Japan Computer in Industry 56 (2005) 3-12

  6. 2. MES 사례 Introduction • 목적 • 다양한 manufacturing을 수행할 수 있는 SME (small and medium-sized enterprises)를 위한 manufacturing support system을 구성하는 것 • 연구에서 말하고 있는 Manufacturing support system • Remote monitoring system • 하루 밤 동안 사람 없이 계획된 생산 과정을 수행하기 위한 시스템 • Cell phone, 3-D LIVE(생산 정보를 3D CAD 정보로 변환시켜 보여주는 시스템), load balancing system 이용

  7. 2. MES 사례 Remote monitoring system • 목적 • 자세한 공정 상황에 대한 monitoring • 생산 지연이나 기계에 문제가 발생했을 때를 체크 • 문제가 발생한 경우 작업에 대한 re-allocation • Remote monitoring system의 주요 요소 • Cell phone : 발생한 주요 문제를 긴급하게 전달 • 3-D LIVE : 생산 정보를 3-D model의 현태로 자세히 monitoring (3-D model, network camera picture, character data로 구성됨) • Load balancing system : MES의 production control module을 이용한 공정 통제

  8. 2. MES 사례 Remote monitoring system • 시나리오 • 문제 발생 • Cell phone을 이용해서 문제가 발생한 것을 통지 • 3-D LIVE를 이용하여 생산 상황을 체크 • 문제가 발생한 기계의 작업을 다시 re-allocation

  9. 2. MES 사례 Design concept of the system

  10. 2. MES 사례 Design concept of the system • Cell phone • 긴급한 문제 발생을 문자 형태로 전달 • 보안상의 문제와 정보의 용량문제로 인해 자세한 정보 전달에는 무리가 있음 • 3-D LIVE • 상태의 정상 여부, 기계의 작동 여부와 같은 정보 전달 • Network camera를 이용한 자세한 monitoring 가능 • 3-D CAD 형태로 정보를 변환시키고 sensor를 통해 수집된 정보를 반영하여 전달 • 3-D graphic정보를 전달하기 위하여 XML로 변환 가능한 가벼운 형태의 XVL로 변환 (eXtnesible Virtual World Description Language) • Load balancing system • Remote re-allocation이 가능한 소프트웨어가 거의 없고, 있다고 하더라도 licensing의 제한 문제 때문에 직접 개발함 Re-allocation을 위한 priority에 따른 dispatching rule

  11. 2. MES 사례 Test operation

  12. 2. MES 사례 Conclusion • 이 논문에서 제시한 Remote monitoring system을 테스트 해 본 결과 잘 작동한다. • Manufacturing support scheduler와 load balancing을 위한 MES system의 collaboration이 된다면 보다 좋은 시스템이 구성될 것이다.

  13. 3. Reactive Scheduling Review Reactive Recovery of Jop Shop Schedules – A Review A. S. Raheja and V. Subramaniam Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore, 10 Kent Ridge Crescent, Singapore, Republic of Singapore The international journal of Advanced Manufacturing Technology (2002) 19 : 756-763

  14. 3. Reactive Scheduling Review Introduction • 배경 • Job shop에서는 shop floor에서 발생하는 여러 가지 문제점들로 인해 uncertainty에 직면할 수 있다. • 기계 고장 • 잘못된 수량 생산 • 계획된 것과는 다른 기계에서의 작업 • 예상 시간에 부품이 도착하지 않음 • 중요 공정 동안의 정전 • 예상 보다 긴 setup 시간 • 부품이 잘못된 장소에 놓여짐 • 작업자가 예상대로 작업하지 않음 • 작업장의 수집된 모든 정보를 토대로 완전히 rescheduling을 작성할 수도 있지만 이것은 실제로 매우 힘들다. • 정보를 수집하는데 있어서의 어려움 • 즉각적으로 대처할 수 없음 • Reactive scheduling이 필요함

  15. 3. Reactive Scheduling Review Introduction • Reactive scheduling의 특징 • Real time execution이 요구됨 • Reactive schedule은 schedule이 valid하게 남아있는 상황하에서 계산이 끝나야 한다. • Time span이 매우 짧다. • 목적 • 이미 존재하거나 제안된 적이 있는 active scheduling 기법에 대한 소개 • 소개된 기법의 장단점 비교 • 새로운 방법론 제시

  16. 3. Reactive Scheduling Review Schedule Recovery • 목표 • 많은 시간과 자원을 소비하지 않고 schedule을 수정하는 것 • Disruption이 minor하게 발생하는 경우에 한함 (만약 disruption이 오랜 시간 동안 발생하거나 자주 발생하는 경우는 오히려 전체 schedule을 다시 작성하는 것이 바람직하다. • 되도록 real time으로 가능한 전체 rescheduling을 피하는 것이 목표 • 유의점 • Reactive scheduling은 모든 constraint와 factor를 고려하고 작성되지 않는다. (real time을 위해) • 따라서 constraint를 위배할 수 있다. • 되도록 schedule의 변화의 폭을 줄이는 것이 바람직함.

  17. 3. Reacitive Scheduling Review 이전 연구들

  18. 3. Reacitive Scheduling Review 이전 연구들 • Right shift Rescheduling • V. J. Leaon, S. D, Wu, R. H. Storer (1994) • 가장 간단한 방법 • Job shop이 stable 하고 minor disruption이 발생했을 때 기계의 고장 만을 고려 • Affected operation rescheduling(AOR) • Chapman and Hall (1994) • 각 기계의 제약조건을 만족시키기 위하여 가능한 가장 작은 변화를 유도하는 것부터 점차적으로 바꾸어 나가는 Heuristic method • Multi-agent in a distributed artificial intelligent (DAI) environment • Chapman and Hall(1994) • Intelligent agent를 이용하여 각각의 sub problem을 풀어나가는 방법 • 각 agent가 관련 지식을 가지고 있다는 것을 가정 • 장점 : Human agent와 automated knowledge agent를 효과적으로 통합하는 것이 가능 • 난점 : Agent들 간의 ;coordination

  19. 3. Reacitive Scheduling Review 이전 연구들 • Active scheduling approach • Chapman and Hall (1994) • 상당히 빨리 작동, 자동으로 shop floor에서 정보 수집 가능 • 단점 : Human resource에 대한 고려가 없고 다양한 disruption에 대응하기 힘들다. • Fuzzy logic • J. Dorn, R. Kerr and G. Thalhammer (1994) • Fuzzy를 통해 processing time의 확률 분포를 만들고 제약 조건을 넘기는 정도를 체크해서 허용한계 내에 있을 때 스케줄을 결정 • 장점 : 이벤트가 발생할 때 마다 제약조건을 만족시키기 위해 스케줄을 전체적으로 살펴보고 전체적인 optimal을 찾으려고 한다는 점 • 단점 : Repair 가 자주 발생하는 경우 quality가 떨어진다. • Case-based Reasoning • K. P. Sycara and K. Miyashita (1994) • 전문가를 통해 case database를 만들고 문제가 발생했을 때 그에 따라 대처함 • Fuzzy constraint나 tabu search와 combine 가능함

  20. 3. Reacitive Scheduling Review 이전 연구들 • Genetic algorithm • J. G. Qi, G. R. Burns and D. K. Harrison (2000) • 최적해와 유사한 좋은 결과를 찾을 수도 있지만 계산 비용이 크다.

  21. 3. Reacitive Scheduling Review Discussion • 연구의 한계 • 대부분의 연구가 다양한 disruption을 고려하도록 되어 있지 않다. • 대부분의 경우 기계 고장, 긴급 주문 도착에 초점을 맞추고 있다. • REAKTION(Chapman and Hall, 1994)과 같이 다양한 종류의 disruption을 고려한 경우도 있지만 이것은 발생할 수 있는 모든 종류의 disruption을 model로 만들고 고칠 수 있어야 한다. • Human scheduler를 고려한 reactive scheduling 제안

  22. 4. 추후 연구 방향 추후 계획 • 실험을 위한 시스템 구축 • Vision system과 RFID를 이용해 필요한 정보(위치, 제품 ID, routing 정보, due-date)를 획득하는 시스템을 구축하는 것이 최우선 과제 • Active scheduling algorithm 완성 • 이벤트가 발생했을 경우 원래 스케줄을 크게 바꾸지 않는 범위 내에서 shop floor 에서 scheduling을 조정하고 실행할 수 있는 알고리즘 완성 (genetic algorithm 이용) • 간단한 시나리오를 통한 실험 • 정상 상태 • 특별한 원래 계획된 scheduling 대로 제품이 생산되고 있는 경우 • 공정이 늦어진 경우 • 기계의 고장이나 부품의 부족 등의 이유로 계획된 시간에 가공품이 도착하지 않는 경우 • 긴급 주문이 추가된 경우 • 원래 스케줄을 작성할 때는 포함되지 않았던 주문이 갑자기 발생하여 생산 라인에 계획에 없었던 부품이 도착하는 경우

  23. 4. 추후 연구 방향 시스템의 flow RFID vision system scheduling server 상황 정의 정상 상태 이상상태 rescheduling dispatching

  24. 토의내용 토의내용 • APS 팀에서 이미 연구하고 있는데 굳이 MES에서 scheduling 부분을 연구할 필요가 있는가? • 단순한 위치정보 수집, RFID를 통한 identification을 수행했을 경우 이것을 ‘어디에’ 사용할 것인지가 불명확하기 때문에 ‘스토리’ 구성을 위해 추가했음. APS 팀과의 협력을 통해 APS 팀에서 필요한 정보를 수집하는데 초점을 맞추고 추가적으로 APS 팀과 통합적인 시나리오 작업을 수행할 것임. • 위치 추적과 RFID를 통한 identification을 이용하여 적용할 수 있는 응용 영역이 scheduling 밖에 없는가? • 앞에서도 언급한 바와 같이 MES의 목적이 공정의 흐름을 원활하게 monitoring 하고 control하는 것이라면 shop level에서의 새로운 schedule에 적용하는 것이 가장 일차적이라고 생각함. • MES에서 원하는 정보를 독립적으로 DB를 구축하여 사용하고 있다고 했는데 전체적인 DB가 통합될 필요가 있지 않은가? • 물론 통합이 되어야 한다. MRP팀과 APS팀과의 연계를 통해 전체적인 DB framework하에서 RFID와 vision에 필요한 정보를 찾고 업데이트 하는 방향으로 연구를 수행할 것이다. 현재는 자체 실험과 연구를 목적으로 간단한 DB를 정의했을 뿐이다.

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