In recent years, AMS(automated manufacturing system) simulators have been required to be unified to simulate in various detailed levels ranging from material-flow analysis to resource operation. Proposed in the thesis are 1) a system model construction method for material-flow analysis in AMSs consisting of AMHSs(automated material handling systems) and NC(numerical control) machines and 2) a resource modeling and simulation method for operation of NC machines including industrial robots. The both researches are based on the DEVS formalism for the development of an unified environment.
The major challenge in system model construction is supporting the rapid modeling concept in which the entire message-passing architecture is generated from limited and partial information in order to reduce modeling overload for users. User input models are 1) the static structure consisting of hierarchical system layout and connection of material flows in the layout and 2) the dynamic behavior describing material transfer condition. From the user input model, the simulator constructs an internal message-passing structure called a MHC(modified hierarchical control) in which there are vertical signal paths between controller and plant and horizontal signal paths between adjacent plant having "material-flow" relations. In addition, proposed in the thesis is a successful MHC construction procedure, in which 1) the user''s static structure is mapped to the vertical and horizontal structure of the MHC and 2) the user''s dynamic behavior translated into controllers of the MHC is used to initialize plant models.
The last part of the thesis is devoted to a new modeling and simulation method for NC machines and industrial robots. For the resource modeling, the GKAM(geometrical and kinematic atomic model) is designed to represent 1) the geometrical and kinematics of the linkage hierarchical structure 2) dynamic behavior considering the empty and collision events and 3) coupling relationship and tie breaking methodology. Since GKAM is one of DEVS models, GKAM can be used together with traditional DEVS models in the refinement step as well as the abstraction step. The abstract simulation algorithm associated with GKAM is also developed in the following environment: 1) discrete event simulation, 2) hybrid simulation for spatial collision handling and 3) user interactive simulation.
최근 들어 자동화 제조시스템 시뮬레이터들은 물류 흐름분석에서부터 설비의 운용에 이르기까지 다양한 상세화 수준의 시뮬레이션을 위한 통합이 필요하다. 본 논문에서는 1) 자동화 물류시스템과 수치제어 설비들로 구성된 자동화 제조시스템의 물류흐름 분석을 위한 시스템 모델의 구축과 2) 산업용 로봇이 포함된 수치제어 설비 운용을 위한 모델과 시뮬레이션 기법을 제안한다. 두 연구는 공히 통합 환경의 개발을 위하여 DEVS 형식론에 기초하였다. 시스템 모델구축에서 지원하고자 한 것은 신속한 모델링 개념인데, 본 개념은 전체 메시지 전달 아키텍처가 제한적이고 부분적인 정보로부터 생성되며, 이것은 사용자의 모델링 부하를 줄이기 위해서이다. 사용자 입력 모델은 1) 계층적인 시스템 구성과 이들간의 물류 흐름선의 연결 모델인 정적 구조 모델과 2) 물류 이송조건을 기술하는 동적행태이다. 사용자의 입력으로부터 시뮬레이터는 MHC(modified hierarchical control)라고 하는 내부 메시지 전달 구조를 생성하는데, 이 구조에는 제어기와 플랜트들 사이의 수직 신호용 연결선과 물류 이송선이 연결된 인접플랜트 사이의 수평 신호용 연결선이 있다. 뿐만 아니라, 성공적인 MHC 생성 절차가 소개되는데, 1) 사용자의 정적구조는 MHC의 수직, 수평구조로 전사되고, 2) 사용자의 동적행태(MHC의 제어기 내부로 이식된)는 플랜트 모델의 초기화에 사용된다. 논문의 나머지 부분은 수치제어 설비와 산업용 로봇의 새로운 모델링 및 시뮬레이션 방법에 초점이 맞춰진다. 설비의 모델링을 위해서 GKAM(geometrical and kinematic atomic model)이 고안되었는데, 1) 링크 계층구조의 형상/기구학, 2) 공 이벤트와 충돌이벤트를 고려한 동적행태 3) 연결관계와 스케줄 타이 해결방법을 표현한다. 이 모델은 DEVS 모델의 일종이기 때문에, 상세화 단계나 추상화 단계에서 기존의 DEVS모델과 함께 사용 가능하다. 뿐만 아니라, GKAM과 관련한 추상화 시뮬레이션 알고리듬이 1) 이산사건 시뮬레이션 2) 충돌처리를 위한 혼합 시뮬레이션, 3) 사용자 참여 시뮬레이션 의 환경을 위해 개발되었다.
