동아대학교 산업경영공학과 프로세스 디지털 트윈랩 주식회사 머쉬룸솔루션즈

김 준 우

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3D+DATA CONNECT FORUM

FlexSim을 이용한 물류 최적화

1Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 강연자 소개

⚫ 물류 시뮬레이션

⚫ FlexSim 소프트웨어 성공적인 활용 방안

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Table of Contents

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

3Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

강연자 소개

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기본 이력

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

대표이사

(사 진)

이름 김 준 우

소속 동아대학교산업경영공학과

직급 교 수

실험실 ProcessDigital Twin Lab.

이메일 kjunwoo@dau.ac.kr

홈페이지 http://web.donga.ac.kr/kjunwoo

YouTubeChannel http://youtube.com/@mushroom_company

학력

학사 KAIST 산업공학과 (2001)

석사 KAIST 산업공학과 (2003)

박사 KAIST 산업및시스템공학과 (2009)

기타 주식회사 머쉬룸 솔루션즈 대표이사 (2024.03~)

mailto:kjunwoo@dau.ac.kr http://web.donga.ac.kr/kjunwoo http://youtube.com/@mushroom_company

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FlexSim 소프트웨어 관련 활동

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

저역서 논문

연번 저역서 제목 출간연도 출판사

1 시뮬레이션응용– FlexSim을이용한모델링및분석 2018 초아출판사

2 3D팩토리시뮬레이션을이용한생산시스템모델링

Handbook : FlexSim소프트웨어활용법–입문편 2019 도서출판청솔

학술대회 발표 및 학술지 게재

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FlexSim 소프트웨어 관련 활동

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

기업체 용역 수행

YouTube 채널 : http://youtube.com/@mushroom_company

7Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

물류 시뮬레이션

⚫ 시뮬레이션 (simulation)

– 어떤 프로세스 또는 시스템 운영 과정을 가상으로 실행 (모의실행)

◆ 분석 대상의 특성을 반영한 시뮬레이션 모형 이용

◆ 시스템의 성능 평가 및 최적화 등을 위해 활용

◆ 수행 방법 : 4가지로 구분

– 이산 사건 시뮬레이션 (Discrete Event Simulation, DES)

◆ 이산 사건에 의해서만 시스템 및 그 구성요소들의 상태가 변화

◆ 생산 시스템 분석에 가장 널리 활용

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물류 시뮬레이션

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

시뮬레이션수행 방법 구분 (Beaverstock et al., 2017)

FlexSim, PlantSim, AnyLogic, Arena, AutoMod 등

⚫ 물류 시뮬레이션

– 작업물 처리 프로세스에 초점이 맞추어진 DES (이산 사건 시뮬레이션)

◆ 현장 용어

– 작업물 처리 (material handling)

◆ 작업물 : 처리/응대할 대상 (예: 자재, 반제품, 운반할 물품, 응대할 고객 등)

◆ 작업물 처리 프로세스 : 작업물의 투입부터 산출까지의 과정

– 예) 제조 기업의 작업물 처리 과정 (제조 공정)

◆ 원자재 투입 →완제품 산출까지의 과정

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물류 시뮬레이션

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

원자재

분석 대상 : 제조 공정

완제품투입 산출

⚫ 작업물 처리 프로세스에 대한 모델링 및 분석

– 1) 작업물 처리 프로세스의 효율성 : 정량적 성능 평가지표로 측정

◆ 각 성능 평가지표 값 적절한 수준 유지해야 함 : 생산 운영 관리 주요 목표

◆ 예) 대표적인 제조 공정 성능 평가지표

◆ 현장 특성에 따라 특수한 성능 평가지표 고려할 수 있음

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물류 시뮬레이션

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

재공재고, 병목 설비 가동률

원자재

분석 대상 : 제조 공정

완제품투입 산출

리드타임 흐름량 (UPH 등)

⚫ 작업물 처리 프로세스에 대한 모델링 및 분석

– 2) 성능 평가지표에는 프로세스 내부 구성요소들이 영향을 미침

◆ 물리적 구성요소 : 현장 레이아웃, 제조 설비, 근로자, 물류 자동화 시스템 등

◆ 논리적 구성요소 : 라우팅 경로, 운영 정책 등

◆ 예) 제조 공정 내부 구성요소

◆ 다양한 구성요소들의 영향력을 수리적으로 분석 곤란

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물류 시뮬레이션

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

원자재

분석 대상 : 제조 공정

완제품투입 산출

작업자 인원수, 작업 방식 등

설비 대수, 성능, 작동 방식 등

AGV 경로, 속도, 대수 등

⚫ 작업물 처리 프로세스에 대한 모델링 및 분석

– 3) 시뮬레이션을 통해 프로세스의 성능 평가지표 측정 바람직

◆ 입력값 : 구성요소들의 구체적인 특성 (모형에 반영)

◆ 출력값 : 성능 평가지표

◆ 예) 제조 공정에 대한 물류 시뮬레이션

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물류 시뮬레이션

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

원자재

분석 대상 : 제조 공정

완제품투입 산출

작업자 인원수 : 예) 2명 작업 방식 : 예)선입선출

설비 대수 : 예) 1대 성능 : 예) 1회 작업 시간 3분 불량률 : 예) 5%

AGV 경로 : 예)모형 내 표기 속도 : 예) 최대 2m/s 가(감)속도 : 예) 1m/s2

대수 : 예) 1대

입력값

출력값

(물류) 시뮬레이션

리드타임 : 예) 45분 UPH : 25개/시간

모형 구체적으로 구성

현재 시스템 수준 평가, 개선 방안 탐색, 운영설계 최적화

13Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

FlexSim 소프트웨어 성공적인 활용 방안

⚫ 1. DES의 입력값과 출력값 유형

– 물류 시뮬레이션 : DES 기법의 응용 분야

◆ 사례 1) AGV 차량들의 속도가 왜 입력값입니까?

◆ 사례 2) 시뮬레이션을 해 보면 설비의 불량률이 나오는 것입니까?

◆ 사례 3) 시뮬레이션을 해서 설비의 1회 작업 시간이 추정되어야 하는 것 아 닙니까?

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Ⅰ. 물류 시뮬레이션 개념과 역할에 대한 명확한 이해

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

원자재

분석 대상 : 제조 공정

완제품투입 산출

작업자 인원수 : 예) 2명 작업 방식 : 예)선입선출

설비 대수 : 예) 1대 성능 : 예) 1회 작업 시간 3분 불량률 : 예) 5%

AGV 경로 : 예)모형 내 표기 속도 : 예) 최대 2m/s 가(감)속도 : 예) 1m/s2

대수 : 예) 1대

리드타임 : 예) 45분 UPH : 25개/시간

⚫ 2. 효율성 관련 성능 평가지표들에 대한 시뮬레이션 필요성

– 효율성 관련 성능 평가지표

◆ 작업물 리드 타임, UPH, 설비 가동률 등

– 사례 1)

◆ 간단한 수식이나 EXCEL 시트로 가능하지 않습니까? →실제 시스템 세부 특 성이나 시간의 경과 세세하게 반영 어려움

– 사례 2)

◆ 이런 내용에 대한 분석이 굳이 필요합니까? → 개별 설비가 아닌 프로세스 전체 운영 설계 최적화에 필요

⚫ 3. 물류 시뮬레이션 담당자 뿐만 아니라 관계자 이해도 필요

– 경영진이나 관리자, 협력 업체 등

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Ⅰ. 물류 시뮬레이션 개념과 역할에 대한 명확한 이해

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 기업 특성 및 내부 역량에 맞는 활용 전략 수립 필요

– FlexSim 소프트웨어 장단점

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

장점 단점

온라인 SW 리뷰 사이트 의견

[ … ] 사용법이 쉽다

[ … ]

[ … ] 사용법이 어렵다

[ … ]

기본 기능 : Drag-and-Drop > 연결 > 간단한 설정 심화 기능 : 논리 구성요소, 스크립트, Process Flow

?

⚫ 기업 특성 및 내부 역량에 맞는 활용 전략 수립 필요

– 개별 현장 상황에 따라 적절한 접근 바람직

◆ 사례 1) 우리 작업장에는 특이한 설비가 있습니다. FlexSim으로 표현이 가능 합니까?

◆ 예) 운영 방식이 특이한 AGV 등 물류 자동화 시스템

◆ 예) 다수 설비 간 충돌/간섭 방지 매커니즘

◆ 예) 다수의 세부 단계들로 구성되는 복잡한 작업 사이클

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

가능합니다. DES에 맞는 내용이라면…

⚫ 기업 특성 및 내부 역량에 맞는 활용 전략 수립 필요

– 개별 현장 상황에 따라 적절한 접근 바람직

◆ 사례 2) 가능한가요? FlexSim의 어떤 기능을 쓰면 됩니까?

◆ 사례 2-1) 내가 프로그래밍 같은 걸 해야 됩니까?

◆ 사례 2-2) 시뮬레이션은 정해진 틀에 값만 몇 개 넣는 것 아니었나요?

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

작업장 및 설비 특성

복잡도

기본 기능 활용하여 표현 심화 기능 이용하여 커스텀 로직 개발

낮음 높음

모형 자체 개발 내부 역량, 시간 및 비용 고려

모형 외주 개발

내부 역량 충분

외부 지원 필요

난이도 평이, 단시간 난이도 높음, 상당 시간

⚫ 기업 특성 및 내부 역량에 맞는 활용 전략 수립 필요

– 개별 현장 상황에 따라 적절한 접근 바람직

◆ 사례 3) 커스텀 로직이 필요한 모형을 심화 기능들을 이용하여 모형을 자체 개발 또는 외주 개발하였습니다.

◆ 다음 번에도 유사한 모형을 개발할 일이 많을 것 같은데, 기존 모형의 재사용 성이 떨어지는 것 같습니다.

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

커스텀 라이브러리의 개발 및 활용을 고려할 수 있습니다

⚫ 커스텀 라이브러리 (custom library)

– 특정 작업장/설비 모델링을 위해 커스텀 개발한 모형 구성요소 모임 : FlexSim 소프트웨어 “확장팩(Expansion)“

◆ ① FlexSim 소프트웨어에서 기본 제공되지 않는 특수한 기능들을 지원

◆ ② 기본 기능과 동일한 방식으로 사용 가능

◆ 예) 내장 라이브러리(좌)와 커스텀 라이브러리(우)

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 커스텀 라이브러리 (custom library)

– 구현 사례 (AGV 관련)

◆ ① 충전 단자의 연결/분리 과정

◆ ② 배터리 충방전 가변 설정

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 커스텀 라이브러리 (custom library)

– 구현 사례 (AGV 관련)

◆ ③ 특정 구간 차량 방향 고정

◆ ④ 선행-후속 차량 동시 출발

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 커스텀 라이브러리 (custom library)

– 구현 사례 (AGV 관련)

◆ ⑤ 복수 지점 AGV 차량 이동 동기화

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 커스텀 라이브러리 세부 사항

– 다수 구성요소 포함

◆ ① 커스텀 모델링 개체 : 기본 사용법 방식으로 사용 가능

◆ ② Process Flow 로직 (사용자 관여 불필요)

◆ ③ 스크립트 및 사용자 커맨드 (사용자 관여 불필요)

◆ ④ 기타 논리 구성요소 (사용자 관여 불필요)

– 단순한 기능을 제공하는 커스텀 라이브러리

◆ 개발 어렵지 않은 편

◆ 공통된 외관이나 간단한 기능 제공

– 고도화된 기능을 제공하는 커스텀 라이브러리

◆ 로직 개발 외 패키징 및 디버깅 필요

◆ FlexSim 소프트웨어 높은 숙련도 요구

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 커스텀 라이브러리 도입 기대 효과

– 1) 사내 물류 시뮬레이션 실무 담당자

◆ FlexSim 심화 사용법 학습에 대한 부담에서 해방

◆ 커스텀 라이브러리 사용법은 숙지 필요 : 기본 기능 수준

◆ 기본 기능만으로도 현장의 특수한 설비나 작업장을 손쉽게 모델링 가능

– 2) 생산 기술팀 또는 설비 자동화 관련 부서

◆ 물류 시뮬레이션 담당 인력 육성 용이 →시뮬레이션 저변 확대

◆ 사내에서 발생하는 시뮬레이션 요청에 신속히 대응 가능

◆ 시뮬레이션 업무 부담 경감 →코어 업무 집중 가능

– 3) 도입 기업

◆ 생산 라인 설계나 자동화 설비 도입 의사결정을 신속하고 정확히 수행

◆ 원가 절감 및 생산성 향상

◆ 스마트공장 고도화 역량 강화 등

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

⚫ 상황별 FlexSim 물류 시뮬레이션 추진 전략

– 특정 설비나 작업장에 대한 모델링 필요 시 고려 사항

◆ 1) 사내 실무 담당자 역량에 비해 모델링 작업이 복잡한가?

◆ 2) 향후에도 유사한 모델링 작업이 빈번하게 필요한가?

– 기타

◆ 필요 시 FlexSim 기능 학습 병행하는 것이 도움이 될 수 있음

◆ 복잡한 모형 자체 개발 추진 시에는 담당자가 모델링에만 집중할 수 있는 여 건 조성 필요

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Ⅱ. FlexSim 소프트웨어 활용 전략

Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

사내 실무 담당자 역량 대비 모델링 작업 복잡도

모델링 작업 빈도

1회성 반복성

낮음 모형 자체 개발 모형 + 커스텀 라이브러리

자체 개발

높음 모형 외주 개발 모형 + 커스텀 라이브러리

외주 개발

27Process Digital Twin Lab. & Mushroom Solutions

Thank you

주식회사 머쉬룸솔루션즈

YouTube : http://youtube.com/@mushroom_company

대표이사

이름 김 준 우

Email kjunwoo@dau.ac.kr

이사

이름 박 진 성

Email pjs0958@dau.ac.kr

http://youtube.com/@mushroom_company

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