KR101775628B1 - 굴삭기 조합정보 제공시스템 및 굴삭기 최적 조합 설정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 굴삭장비에 다양한 작업장치를 조합하여 굴삭기에 대해 각 굴삭장비 및 작업장치의 특성을 고려하여 공사이윤이 최대인 최적의 굴삭기 조합을 탐색하고, 탐색된 굴삭기 조합정보를 운전자에게 제공함으로써, 최적 조합의 굴삭기를 통해 보다 효율적인 굴삭공정을 수행하여 굴삭장비의 생산성을 향상시킬 수 있도록 해 주는 굴삭기 최적 조합정보 제공시스템 및 굴삭기 최적 조합 설정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 굴삭기 최적 조합정보 제공시스템 및 굴삭기 최적 조합 설정방법은 데이터 저장장치에 저장된 굴삭관련 정보를 이용하여 굴삭기를 이루는 굴삭장비와 작업장치의 최적 조합정보를 추출하되, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치의 서로 다른 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하며, 각 조합장비에 대하여 굴삭기 성능과 토사 유형에 따른 계수 및, 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 생산량을 각각 산출하고, 이 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공공사 정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하며, 산출된 공사이윤이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 굴삭기 조합장치와, 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보가 저장되는 굴삭기 성능 테이블과, 굴삭기 모션에 대한 굴삭장비 이력정보가 저장되는 모션이력 테이블 및, 토사 유형별 버킷채움계수 및 체적변환 계수를 포함하는 토사 정보가 저장되는 토사 테이블을 포함하여 구성되는 데이터 저장장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 굴삭기 최적 조합정보 제공시스템 및 굴삭기 최적 조합 설정방법은 데이터 저장장치에 저장된 굴삭관련 정보를 이용하여 굴삭기를 이루는 굴삭장비와 작업장치의 최적 조합정보를 추출하되, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치의 서로 다른 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하며, 각 조합장비에 대하여 굴삭기 성능과 토사 유형에 따른 계수 및, 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 생산량을 각각 산출하고, 이 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공공사 정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하며, 산출된 공사이윤이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 굴삭기 조합장치와, 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보가 저장되는 굴삭기 성능 테이블과, 굴삭기 모션에 대한 굴삭장비 이력정보가 저장되는 모션이력 테이블 및, 토사 유형별 버킷채움계수 및 체적변환 계수를 포함하는 토사 정보가 저장되는 토사 테이블을 포함하여 구성되는 데이터 저장장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 굴삭장비에 다양한 작업장치를 조합하여 이루어지는 굴삭기에 대해 각 굴삭장비 및 작업장치의 특성을 고려하여 공사이윤이 최대인 최적의 굴삭기 조합을 탐색하고, 탐색된 굴삭기 조합정보를 운전자에게 제공함으로써, 최적 조합의 굴삭기를 통해 보다 효율적인 굴삭공정을 수행할 수 있도록 해 주는 굴삭기 최적 조합정보 제공시스템 및 굴삭기 최적 조합 설정방법에 관한 것이다.
굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계이다.
굴삭기는 도1에 도시된 바와 같이, 크게 굴삭장비(10)에 이 굴삭장비(10)와 착탈가능하게 결합되는 작업장치(20)로 구분된다. 상기 굴삭장비(10)는 장비의 이동 역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체로 이루어지는 것으로, 케리어와, 엔진, 운전석, 붐, 스틱 등으로 구성되고, 상기 작업장치(20)는 대표적으로 버킷이 될 수 있다.
상기한 굴삭기는 굴삭장비(10)에 다양한 작업장치들을 탈장착할 수 있기 때문에 여러 작업 상황에 대응하는 융통성이 뛰어나다. 특히, 최근 붐이나 스틱 등과 같이 굴삭 작업시 이동성을 제공하는 부분은 유압으로 조정되도록 구성되기 때문에 정교하면서도 용이하게 조정하는 것이 가능하고, 이에 따라 사이클 타임을 단축하여 작업효율성을 향상시킬 수 있도록 구성된다.
한편, 굴삭공정을 수행하는 굴삭기는 크게 하부 케리어 보다 상부에 위치한 경질지반(예, 수직 굴삭면)을 굴삭해서 토사를 운송장비에 적재하는 프론트 쇼벨과, 하부 케리어 보다 낮은 피트를 굴삭하는 백 쇼벨로 구분된다. 상기 프론트 쇼벨은 버킷에 토사를 적재하기 위해 버킷을 아래에서 위로 향하도록 함과 동시에 붐과 스틱을 상부구조로부터 멀리 밀어 내도록 상향 원호를 그리면서 회전시켜 굴삭력을 발휘하도록 동작된다. 또한, 백 쇼벨은 버킷을 위에서 아래로 그리면서 상부구조를 향해 버킷에 담긴 토사를 안으로 감싸안음으로써 굴삭력을 발휘하도록 동작된다. 즉, 프론트 쇼벨과 백 쇼벨 모두 동일한 장치(예, 붐, 스틱 및 버킷)을 부착한 굴삭기를 이용하여 공정을 수행하지만, 이 둘은 버킷의 굴삭동작과 회전방향이 다르게 된다.
또한, 굴삭기의 단위생산 당 연료소모량(gal/m3)은 시간당 생산성(m3/hr)과 큰 상관관계를 지닌다. 이는 엔진유형, 규격 및 작업장치의 구성에 따라 변동성이 달라지며, 생산능력과 싸이클 타임에 의해 큰 영향을 받는다.
따라서, 단위연료소모량(gal/m3)을 절감하는 의사결정을 수립하기 위해서는 굴삭기의 동작과 성능을 고려하여 굴삭기의 엔진규격, 작업장치의 최대 굴삭깊이 및 버킷용량에 따른 조합별 생산능력 및 싸이클 타임을 연산하고, 생산성 및 에너지 효율성을 짧은 시간에 연산하는 방법이 필요하다.
이에, 최근에는 단순한 경험자의 경험에 기반하여 장비운용계획을 세우는 종래 의사결정 수립방법을 보다 객관화하고 체계화하기 위하여, 굴삭기의 동작과 성능에 기초하여 생산성을 산출하고, 이에 따른 최적의 굴삭장비와 작업장치 즉, 버킷 조합을 설정하는 방안이 제시되고 있다.
또한, 상기한 굴삭장비와 버킷(작업장치) 조합 설정방법은 생산성만을 고려한 것으로, 제품 규격에 기초한 굴삭장비의 사이클 타임(cycle time)을 기준으로 산출하고 있다. 또한, 이때 사이클 타임은 굴삭장비의 4개 모션 즉, 디깅, 스윙, 덤핑, 리턴 동작에 대한 시간합으로 이루어진다.
그러나, 굴삭기 동작에서 상기 스윙은 덤핑을 위한 스윙과 굴삭지로의 회귀를 위한 스윙동작에 따른 소요시간이 상이하고, 리턴 동작시 다음 동작을 위한 대기 시간이 소요된다.
따라서, 이러한 동작 구분 및 대기시간을 고려하지 않은 개괄적인 사이클 타임을 근거로 굴삭기 조합에 대한 생산량을 산출하고, 이에 따른 조합의 굴삭기를 이용하여 굴삭공정을 수행하는 경우, 실제 장기간 굴삭공정을 수행하는 토공공사에서 장비운용계획과의 차이가 일정 범위 이상 발생될 수 있다.
또한, 장비운용계획에 있어 최종의 목적은 공사이윤을 최대화하는 것으로, 생산량만을 고려하는 경우, 공사이윤성은 확보되지 않게 되는 문제가 발생될 수 있다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 굴삭기 운용 계획 설계시 토공물량과 평균 굴삭깊이, 일일 작업시간, 단가, 토사유형을 포함하는 토공계약조건정보에 대하여 보다 세분화된 굴삭기 모션에 대한 이력정보에 기초하여 생산성 및 공사이윤을 고려한 최적의 굴삭장비와 작업장치 조합정보를 탐색함으로써, 보다 효율적인 굴삭기 운용계획을 지원할 수 있도록 해 주는 굴삭기 조합정보 제공시스템 및 굴삭기 조합정보 설정방법을 제공함에 그 기술적 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 데이터 저장장치에 저장된 굴삭관련 정보를 이용하여 굴삭기를 이루는 굴삭장비와 작업장치의 최적 조합정보를 추출하되, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치의 서로 다른 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하며, 각 조합장비에 대하여 굴삭기 성능과 토사 유형에 따른 계수 및, 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 생산량을 각각 산출하고, 이 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공공사 정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하며, 산출된 공사이윤이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 굴삭기 조합장치와, 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보가 저장되는 굴삭기 성능 테이블과, 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하여 구성되는 굴삭장비 이력정보가 저장되는 모션이력 테이블 및, 토사 유형별 버킷채움계수와 체적변환 계수를 포함하는 토사 정보가 저장되는 토사 테이블을 포함하여 구성되는 데이터 저장장치를 포함하여 구성되고, 상기 굴삭기 조합장치는 하기 수학식을 이용하여 모션 이력에 대응되는 생산량을 산출함과 더불어, 최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하여 그 결과를 제공하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하며, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 산출하여 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템이 제공된다.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
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또한, 상기 굴삭기 조합장치는 현장에서 굴삭처리를 수행하는 굴삭기의 서로 다른 위치에 부착된 가속도 센서와 방향 센서로부터 제공되는 이벤트신호를 근거로 굴삭장비 이력정보를 추출하되, 가속도 센서와 방향 센서의 위치 및 이 센서들의 이벤트신호에 포함된 각도 및 방향 변화량을 근거로 모션 상태를 추출하고, 해당 모션 상태에 대해 이벤트 신호의 발생 및 종료 시점을 근거로 산출되는 동작 시간정보와, 이벤트 신호에 포함되는 각도와 방향 및 rpm 변화량 정보를 해당 모션의 이력정보로서 데이터 저장장치에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템이 제공된다.
또한, 상기 굴삭기 조합장치는 현장에 위치하는 굴삭기로부터 제공되는 모션이력정보를 제공받기 위한 무선통신모듈을 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템이 제공된다.
또한, 총 굴삭공정 비용은 관리자의 오버타임 분배전략 설정에 따라 추가비용이 추가로 합산되도록 구성되고, 상기 추가비용은 일일작업시간을 총 공사시간으로 나누어 그 때의 나머지를오버타임으로 설정하고, 이 오버타임에 대한 비용 할증비율을 근거로 추가비용을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템이 제공된다.
삭제
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 데이터 저장장치에 저장된 굴삭관련 정보를 이용하여 굴삭기를 이루는 굴삭장비와 작업장치의 최적 조합정보를 추출하되, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치의 서로 다른 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하며, 각 조합장비에 대하여 굴삭기 성능과 토사 유형에 따른 계수 및, 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 생산량을 각각 산출하고, 이 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공공사 정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하며, 산출된 생산량과 산출된 공사이윤에 기 설정된 가중치를 적용하여 생산량과 공사이윤의 합산값이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 굴삭기 조합장치와, 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보가 저장되는 굴삭기 성능 테이블과, 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하여 구성되는 굴삭장비 이력정보가 저장되는 모션이력 테이블 및, 토사 유형별 버킷채움계수 및 체적변환 계수를 포함하는 토사 정보가 저장되는 토사 테이블을 포함하여 구성되는 데이터 저장장치를 포함하여 구성되고, 상기 굴삭기 조합장치는 하기 수학식을 이용하여 모션 이력에 대응되는 생산량을 산출함과 더불어, 최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하여 그 결과정보를 제공하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하며, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 산출하여 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템이 제공된다.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
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또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보와, 토사 유형별 버킷채움계수, 체적변환 계수 및, 작업효율계수, 를 포함하는 굴삭공정 환경정보를 등록하는 제1 단계와, 굴삭기의 굴삭공정 수행에 따른 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하는 굴삭장비 이력정보를 등록함과 더불어, 이력정보를 근거로 실질작업효율계수와 사이클 타임을 산출하는 제2 단계, 상기 제1 및 제2 단계를 통해 등록된 굴삭 관련정보를 근거로 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 서로 다른 굴삭장비와 작업장치의 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하는 제3 단계, 각 조합장비에 대하여 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 각 조합장비에 대한 생산량을 산출하는 제4 단계, 각 조합장비에 대해 산출된 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수를 대응되는 굴삭공정 비용과 토공 공사정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하는 제5 단계, 상기 제5 단계에서 산출된 공사이윤이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 제6 단계 및, 상기 제6 단계에서 설정된 최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하고, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 제공하는 제7 단계를 포함하여 구성되고, 상기 제4 단계는 하기 수학식을 이용하여 조합장비에 대한 생산량을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공방법이 제공된다.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
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또한, 총 굴삭공정 비용은 관리자의 오버타임 분배전략 설정에 따라 추가비용이 추가로 합산되도록 구성되고, 상기 추가비용은 일일작업시간을 총 공사시간으로 나누어 그 때의 나머지를오버타임으로 설정하고, 이 오버타임에 대한 비용 할증비율을 근거로 추가비용을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공방법이 제공된다.
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또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보와, 토사 유형별 버킷채움계수, 체적변환 계수 및 작업효율계수를 포함하는 굴삭공정 환경정보를 등록하는 제11 단계와, 굴삭기의 굴삭공정 수행에 따른 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하는 굴삭장비 이력정보를 등록함과 더불어, 이력정보를 근거로 실질작업효율계수와 사이클 타임을 산출하는 제12 단계, 상기 제11 및 제12 단계를 통해 등록된 굴삭 관련정보를 근거로 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 서로 다른 굴삭장비와 작업장치의 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하는 제13 단계, 각 조합장비에 대하여 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 각 조합장비에 대한 생산량을 산출하는 제14 단계, 각 조합장비에 대해 산출된 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수를 대응되는 굴삭공정 비용과 토공 공사정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하는 제15 단계, 상기 제14 단계에서 산출된 생산량과 상기 제15 단계에서 산출된 공사이윤에 기 설정된 가중치를 적용하여 생산량과 공사이윤의 합산값이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 제16 단계 및, 상기 제15 단계에서 설정된 최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하고, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 제공하는 제17 단계를 포함하여 구성되고, 상기 제14 단계는 하기 수학식을 이용하여 조합장비에 대한 생산량을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공방법이 제공된다.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임.
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본 발명에 의하면 굴삭기 자체 성능 및 실제 굴삭공정 이력정보를 토대로 토공공사의 최종 목표인 공사이윤이 최대인 굴삭기에 대한 장비조합을 제공함과 더불어, 최적 조합의 굴삭기에 대한 공사기간 및 예상이윤 분석자료를 제공함으로써, 토공공사 관리자는 보다 효율적인 공사운용계획의 수립이 가능하게 된다.
도1은 일반적인 굴삭기 구성을 예시한 도면.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 굴삭기 조합정보 제공시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도3은 도2에 도시된 굴삭기 조합장치(100)의 내부구성을 기능적으로 블럭화하여 나타낸 도면.
도4는 도3에 도시된 생산량 산출블럭(132)에서 생성된 조합장비별 생산량을 예시한 도면.
도5는 도3에 도시된 공사이윤 산출블럭(133)에서 생성된 조합장비별 공사이윤을 예시한 도면.
도6은 도3에 도시된 최적 조합장비 분석블럭(134)에서 생성된 공사기간 및 공사이윤에 대한 확률자료를 예시한 도면.
도7은 도2에 도시된 데이터 저장장치(200)의 테이블 구성을 도시한 도면.
도8은 본 발명에 따른 굴삭기 조합정보 제공방법을 설명하기 위한 흐름도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 굴삭기 조합정보 제공시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도3은 도2에 도시된 굴삭기 조합장치(100)의 내부구성을 기능적으로 블럭화하여 나타낸 도면.
도4는 도3에 도시된 생산량 산출블럭(132)에서 생성된 조합장비별 생산량을 예시한 도면.
도5는 도3에 도시된 공사이윤 산출블럭(133)에서 생성된 조합장비별 공사이윤을 예시한 도면.
도6은 도3에 도시된 최적 조합장비 분석블럭(134)에서 생성된 공사기간 및 공사이윤에 대한 확률자료를 예시한 도면.
도7은 도2에 도시된 데이터 저장장치(200)의 테이블 구성을 도시한 도면.
도8은 본 발명에 따른 굴삭기 조합정보 제공방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 굴삭기 조합정보 제공시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 굴삭기 조합정보 제공시스템은 굴삭기 조합장치(100)와 데이터 저장장치(200)를 포함하여 구성된다.
상기 굴삭기 조합장치(100)는 굴삭기에 대한 사양을 포함하는 성능정보를 데이터 저장장치(200)에 등록함과 더불어, 기 등록된 굴삭장비에 대한 이력정보를 수집하여 상기 데이터 저장장치(200)에 저장하고, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 모든 굴삭장비와 작업장치에 대한 굴삭기 조합구조를 탐색하고, 탐색된 조합구조에 대응되는 조합 장비를 근거로 해당 토공공사에 대한 생산성 및 공사 이윤을 고려한 최적의 굴삭기 조합정보를 추출한다.
상기 데이터 저장장치(200)는 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보와 굴삭기 모션에 대한 굴삭장비 이력정보 및, 토사 유형별 버킷채움계수, 체적변환 계수를 포함하는 각종 굴삭기 조합 관련 정보가 저장된다.
한편, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 도2에 도시된 바와 같이 정보 등록모듈(110)과 이력 수집모듈(120) 및, 장비 조합모듈(130)을 포함하여 구성된다.
상기 정보 등록모듈(110)은 보유하고 있는 굴삭장비 및 작업장치에 대한 성능정보와, 토공작업 패키지 정보, 토사유형별 특성정보, 연산변수 정보를 포함하는 각종 굴삭작업관련 정보를 데이터 저장장치(200)에 저장한다. 이때, 상기 토사유형별 특성정보는 버킷채움계수와 체적변환계수 및, 작업효율계수를 포함한다. 상기 체적변환계수는 토사가 쌓여있는 경우(bank 상태)와 굴삭하여 덤프한 상태(loos 상태)에 대한 체적변환을 수행하기 위한 것이다. 상기 버킷채움계수와 체적변환계수는 미리 등록된 토사 유형별 서로 다른 값이 미리 설정된다. 또한, 상기 작업효율계수는 관리자에 의해 임의로 설정되는 것으로, 일반적으로 토사 유형에 따라 마사나 모래 혹은 잔자갈 처럼 쉽게 버킷에 탑재할 수 있는 경우 낮은 용이성 백분률(30%)로 설정되고, 찰진 황토나 입자가 균일하지 못한 거친 암석의 경우 높은 용이성 백분률(50%)로 설정될 수 있다.
상기 이력 수집모듈(120)은 굴삭기가 현장에서 작업하는 동안 기록된 3축 가속도 센서 및 방향센서로부터 제공되는 작업 감지정보를 근거로 이력데이터를 산출하여 상기 데이터 저장장치(200)에 저장한다. 즉, 본 발명에 있어서는 굴삭기의 모션을 감지하기 위해 일정 위치, 예컨대 붐, 스틱 및 버킷 실린더 인근에 가속도 센서를 부착하고, 캐빈 지붕 중심에 방향 센서를 부착하여 구성한다. 이때, 상기 굴삭기에 부착되는 센서들은 상대적 3축 가속 및 방향 변화를 0.05초 주기로 측정하고 2초 이상, 바람직하게는 4~5초 크기의 윈도우 간격으로 구분하여 동작시간을 기록하며, 각도와 방향 및 rpm 을 포함하는 센싱정보는 굴삭장비 이력정보로서 굴삭기 조합장치(100)로 제공된다. 예컨대, 이력 수집모듈(120)은 현장에서 굴삭처리를 수행하는 굴삭기의 서로 다른 위치에 부착된 가속도 센서와 방향 센서에서 생성된 이벤트신호를 제공받아 굴삭장비 이력정보를 추출하되, 가속도 센서와 방향 센서의 위치 및 이 센서들의 이벤트신호에 포함된 각도 및 방향 변화량을 근거로 모션 상태를 추출하고, 해당 모션 상태에 대해 이벤트 신호의 발생 및 종료 시점을 근거로 산출되는 동작 시간정보와, 이벤트 신호에 포함되는 각도와 방향 및 rpm 변화량 정보를 해당 모션의 이력정보로서 데이터 저장장치(200)에 저장한다. 이때, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 상기 굴삭기와 모션관련 이력정보를 제공받기 위해 무선통신모듈(미도시)을 구비하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 이력 수집모듈(120)은 6개로 분류되는 모션별 작업 시간을 산출함과 더불어, 각 모션별 작업시간을 근거로 사이클 타임을 산출한다. 이때 굴삭기 모션은 디깅, 덤핑을 위한 스윙, 덤핑, 굴삭지로의 회귀 스윙, 다음 굴삭면으로의 이동, 대기의 6개 모션으로 분류되고, 해당 모션에 대응되는 감지신호의 연속되는 수신시간을 근거로 각 모션에 대응되는 작업 시간을 산출한다. 또한, 상기 6개의 모션별 작업시간을 합산하여 해당 굴삭기의 사이클 타임을 산출한다.
또한, 상기 이력 수집모듈(120)은 기 저장된 이력데이터를 근거로 실질작업효율계수를 산출한다. 이때, 상기 실질작업효율계수는 이력데이터 기반의 작업효율계수로서, 실제 이력을 바탕으로 하루 중 실제 작업한 비율로서 산출된다.
상기 장비 조합모듈(130)은 도3에 도시된 바와 같이 장비조합 설정블럭(131)과, 생산량 산출블럭(132), 공사이윤 산출블럭(133) 및, 최적 조합장비 분석 블럭(134)을 포함하여 구성된다.
상기 장비조합 설정블럭(131)은 현재 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 각각 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치로 이루어지는 서로 다른 구성의 모든 장비 조합을 탐색한다. 이때, 토공공사 정보는 관리자에 의해 제공되는 정보로서, 단위면적당 단가와, 공사 기간, 일일 작업 시간, 평균 디깅(Digging) 깊이, 토사 유형 및 토공 물량을 포함하는 토공계약조건정보로 이루어진다. 그리고, 상기 장비조합 설정블럭(131)은 토공공사 정보의 평균 디깅 깊이를 근거로 이에 따른 굴삭 작업을 수행할 수 있는 최대 굴삭 깊이 성능을 만족하는 굴삭장비를 탐색함과 더불어, 상기 토사 유형 및 최대 굴삭 깊이를 근거로 이에 따른 굴삭 작업을 수행할 수 있는 사양을 만족하는 작업장치, 예컨대 버킷을 탐색한다. 이때, 상기 버킷 사양은 토사 유형에 대응되는 버킷 크기 및 버킷 채움 계수가 될 수 있다.
상기 생산량 산출블럭(132)은 서비스 요청된 토공공사 환경에 이용한 것으로 탐색된 모든 장비 조합에 대하여 각각의 생산량을 산출한다. 이때, 각 장비 조합에 대한 생산량(P)은 하기의 수학식1을 통해 산출될 수 있다.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임이다. 이때, 상기 버킷 용량(Q)과, 체적변환계수(f), 버킷 채움계수(fF) 및, 작업효율계수(f2)는 데이터 저장장치(200)에 미리 저장된 정보로서, 데이터 저장장치(200)로부터 해당 조합 장비에 대응하는 값을 호출하여 이용한다. 상기 실질작업효율계수(t)와 사이클 타임(Cm)은 상기 이력 수집 모듈(120)에서 미리 산출되어 데이터 저장장치(200)에 등록된 경우, 이를 호출하여 이용하거나, 또는 생산량 산출시점에서 데이터 저장장치(200)에 등록된 모션이력정보를 근거로 새롭게 산출되어질 수 있다. 또한, 상기 수학식1에서 상기 스윙-깊이계수(f1) 는 스윙각도와 최대굴삭깊이를 기준으로 설정되고, 상기 스윙각도는 모션이력정보에서 호출되어지고, 상기 최대굴삭깊이는 데이터 저장장치(200)에 저장된 현재 토공공사의 토사유형에 대응되는 토사운용 용이성 계수에 해당 장비의 최대 굴삭깊이값을 곱 연산하여 산출된다.
도4는 장비조합에 대한 생산량을 도시한 것이다. 도4에 도시된 바와 같이 동일한 토공공사 환경에 대해 서로 다른 각 장비조합에 따라 생산량이 상이하게 나타남을 알 수 있다. 특히, 도4에는 41번째 장비조합에 대한 생산량이 최대가 됨을 알 수 있다.
한편, 도3에서 공사이윤 산출블럭(133)은 생산량이 산출된 모든 장비 조합에 대한 각각의 공사이윤 값을 산출한다.
먼저, 공사이윤 산출블럭(133)은 공사에 걸리는 총 작업 시간을 산출한다. 이때, 공사에 걸리는 총 작업시간(TT)은 수학식2을 통해 산출할 수 있다.
여기서, 상기 Pij는 해당 장비 조합의 생산량이고 VT 는 토공공사 정보로서 주어되는 토공물량이다.
이어, 공사이윤 산출블럭(133)은 시간당 장비비용을 산출한다. 시간당 장비비용은 해당 장비에 대한 운용비용과 소유비용을 합산하여 산출된다.
또한, 공사이윤 산출블럭(133)은 굴삭공정 총 비용을 산출한다. 이때, 굴삭공정 총 비용(CT)은 수학식3을 통해 산출할 수 있다.
상기 수학식3에서 OT=1 인 경우는 마지막날에 발생하는 오버타임을 한시간씩 나누어 야간에 추가작업을 수행하는 작업분배전략을 고려한 것으로, 추가작업에 대한 할증비용을 고려하여 산출되는 굴삭공정 총 비용이고, OT=2 는 추가작업에 대한 할증비용을 고려하지 않는 굴삭공정 총 비용이다.
이때, 수학식3에서 TT 는 공사 총 작업시간이고, HD는 일일작업시간, CH 는 시간당 장비비용, CE는 야간 추가작업시간에 대해 발생되는 추가비용이다.
이후, 공사이윤 산출블럭(133)은 각 장비조합에 대한 공사이윤값을 각각 산출한다. 이때, 공사이윤 값(PT)은 수학식4를 통해 산출할 수 있다.
상기 수학식4에서 CU는 토공물량이고, VT는 토공 단가이며, CT는 상기 수학식3에 의해 산출된 굴삭공정 총 비용이다.
즉, 공사이윤 산출블럭(133)은 상기 수학식4에서 각 조합장비에 대해 산출된 공사이윤 값이 최대인 조합장비를 굴삭장비 최적조합으로 설정한다.
도5는 장비조합에 대한 공사이윤값을 도시한 것이다. 도5에 도시된 바와 같이 장비조합에 따라 공사이윤값이 상이하게 나타남을 알 수 있으며, 도5에는 6번째 장비조합에 대한 공사이윤값이 최대이므로 이 6번째 장비조합이 최적의 굴삭장비조합으로 설정된다.
즉, 도4 및 도5를 통해 생산량이 최대인 장비조합(41번째)과 공사이윤이 최대인 장비조합(6번째)이 상이함을 확인할 수 있으며, 본 발명에 있어서는 토공공사의 최종 목표인 공사이윤이 최대인 장비조합을 제공하도록 함으로써, 이를 통해 보다 효율적인 공사운용계획의 수립이 가능하도록 한다.
한편, 도3에서 최적 조합장비 분석블럭(134)은 최적 조합의 굴삭기에 대해 시뮬레이션을 수행한다. 이때, 이력데이터의 사이클타임과 가장 유사한 확률분포를 따르는 난수를 발생시켜 매회 생산성과 예상이윤을 산출한다.
즉, 굴삭장비의 작업을 센싱하여 측정한 이력데이터, 다시말해 사이클타임의 개수가 300개 정도 있다고 가정할 때, 이 300개의 데이터 분포와 가장 유사한 확률분포를 탐색한다.
예컨대, 300개의 데이터 분포와 유사한 확률분포가 정규분포로 탐색된 경우, 이때의 평균(예컨대, 30초)와, 표준편차(예컨대, 3초)값이 정규분포를 구성하는 특성값으로 산출된다. 또한, 300개의 데이터 분포와 유사한 확률분포가 삼각확률분포로 탐색된 경우, 최소값과 최빈값, 최대값이 특성값으로 산출된다. 이때, 확률분포의 탐색은 matlab 등의 상용프로그램을 이용하여 탐색할 수 있다.
즉, 300개의 데이터 분포와 유사한 확률분포가 정규분포로 탐색되고, 120회의 시뮬레이션을 수행하는 경우, 매 시뮬레이션 시행마다 다른 특성값을 갖도록 사이클타임을 정규분포를 따르는 난수로서 발생시킨다.
다시말해, 이력데이터를 기반으로 최대이윤을 갖는 장비조합을 탐색하고, 이 최대이윤을 갖는 장비조합구성에 대하여 시뮬레이션을 수행하되, 시뮬레이션 과정에서 사이클타임을 매 회 난수로 발생시킨다. 이때, 난수 발생은 충분한 표본결과의 확보를 위해 100회 이상, 바람직하게는 120회 수행하고, 각 난수에 대응되는 공사기간과 예상이윤에 대한 신뢰도 및 확률을 각각 산출한다.
도6a는 공사기간에 대한 확률 그래프이고, 도6b는 예상이윤에 대한 확률 그래프이다. 즉, 토공공사 관리자는 최적 조합의 굴삭기를 이용한 공사기간 및 예상이윤 분석자료를 토대로 보다 효율적인 토공공사 운영계획을 수립할 수 있다.
한편, 도7은 도2에 도시된 데이터 저장장치(200)의 데이터 테이블을 도시한 도면이다. 데이터 저장장치(200)는 도7에 도시된 바와 같이, 작업 패키지 테이블(210)과, 토사 테이블(220), 장비 테이블(230), 장비이력 모션 테이블(240), 연산변수 테이블(250), 작업특성 테이블(260) 및, 성과 변수 테이블(270)을 포함하여 구성된다.
상기 작업 패키지 테이블(210)은 토공 작업 분류체계도(Work Breakdown Structure)상의 하나의 관리계정에 해당되는 것으로, 일정 관리에 의해 토공계약자의 생산라인에 도입되는 정보 테이블이다. 작업 패키지 테이블(210)은 토공굴삭 단가, 작업일수, 일일 작업시간, 평균 굴삭깊이, 토사유형, 굴삭 작업량 등의 토공계약조건정보관련 데이터 속성을 관리한다.
상기 토사 테이블(220)은 토사유형별 특성정보를 관리하기 위한 것으로, 토사분류코드별 토사명, 최소 버킷 채움 계수, 최대 버킷 채움 계수, 토사운용 용이성 계수 등을 데이터 속성을 관리한다.
상기 장비 테이블(230)은 장비의 성능정보를 관리하기 위한 것으로, 장비 제조사의 성능 테이블 및 차트 정보를 포함한다. 즉, 상기 장비 테이블(230)은 장비 고유번호별 엔진 유형, 휴지상태 시간당 평균 연료소모량, 저속상태 시간당 평균 연료소모량, 중속상태 평균 연료소모량, 고속상태 시간당 평균 연료소모량, 최대 가속상태 시간당 평균 연료소모량, 시간당 장비 소유비용, 시간당 장비 운용비용, 최대 굴삭 깊이, 엔진마력, 굴삭기별 부착가능한 버킷사양 등에 대한 데이터 속성을 관리한다.
상기 장비이력 모션 테이블(240)은 현장에서 굴삭기가 작업하는 동안 기록된 3축 가속도 및 방향 센서들로부터 수집된 스트림에 대응되는 해당 모션별 시간값들 및 각도와 rpm 값들을 측정한 이력데이터이다. 이는 굴삭시간, 하차회전시간, 하역시간, 굴삭지 귀환회전시간, 위치변경시간, 휴지시간, 1회 사이클 시간, 붐 회전각도, 굴삭시 rpm, 하차회전 rpm, 하역 rpm, 귀환 rpm, 위치변경 rpm, 휴지시 rpm 등에 대한 데이터 속성을 관리한다.
상기 연산변수 테이블(250)은 관리자에 의해 설정되는 토사 취급용이성(30~50%), 굴삭기 운용 시간계수, 장비 이력모션 데이터 속성에 대한 최적확률분포함수 및 인수(예, 굴삭, 하차회전, 하여, 귀환회전, 위치변경, 휴지, 1회 사이클 시간, 붐회전각도, 굴삭 rpm, 하차회전 rpm, 하역 rpm, 귀환 rpm, 위ㅊ변경 rpm, 휴지시 rpm등), 스윙-깊이 계수, 최적 굴삭 깊이에 대한 데이터 속성을 관리한다.
상기 작업특성 테이블(260)은 작업조건 및 관리조건에 따른 작업효율계수 및 토사유형별 체적변환계수에 대한 데이터 속성을 관리한다.
상기 성과변수 테이블(270)은 장비조합별 단위생산성, 작업 완료시간, 작업 완료비용, 작업완료 공사이윤 등에 대한 데이터 속성을 관리한다.
이어, 상기한 구성으로 된 굴삭기 조합정보 제공시스템을 이용한 굴삭장비 최적 조합 설정방법을 도8을 참조하여 설명한다.
먼저, 굴삭기 조합장치(100)는 보유한 굴삭장비(10) 및 장착장비(20)에 대한 성능정보와, 토사 유형별 버킷 채움계수와 체적변환계수 및 작업효율계수, 버킷 할증값을 포함하는 굴삭공정 환경 관련정보를 데이터 저장장치(200)에 등록한다(ST10).
또한, 굴삭기 조합장치(100)는 굴삭장비(10)와 작업장치(20)가 결합되어 완성된 굴삭기가 작업되는 때에, 해당 굴삭기에 설치된 센서들로부터 감지된 모션 이력정보를 제공받아 이를 해당 굴삭장비(10) 및 작업장치(20) 이력정보로서 데이터 저장장치(200)에 저장한다(ST20). 이때, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 저장된 이력데이터를 기초로 실질작업효율계수를 산출하여 등록한다.
상기한 상태에서, 굴삭기 조합장치(100)는 관리자로부터 서비스 대상인 토공공사 정보가 입력되면(ST30), 해당 토공정보를 기초로 작업 패키지 데이터를 데이터 저장장치(200)에 등록한다(ST30).
이어, 굴삭기 조합장치(100)는 현재 등록된 토공공사 정보에 대응되는 적어도 하나 이상의 굴삭장비와 해당 굴삭장비에 장착되는 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비(10)와 작업장치(20)에 의해 조합 가능한 모든 굴삭기 조합정보를 생성한다(ST40). 예컨대, 3개의 굴삭장비(10)과 4개 작업장치(20)가 탐색되고, 탐색된 4개의 작업장치(20)가 탐색된 3개의 굴삭장비(10)에 모두 장착되는 것이 가능한 경우, 가능한 굴삭기 조합정보는 모두 12가지가 생성된다.
굴삭기 조합장치(100)는 상기 ST40 단계에서 생성된 모든 조합 장비에 대한 성능정보와 이력정보 및 환경정보를 근거로 각각의 생산량을 산출한다(ST50). 즉, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 각 조합장비에 대하여 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 산출하고, 기 등록된 버킷 용량, 체적변환계수, 버킷 채움계수, 작업효율계수 및, 실질작업효율계수에 대한 곱 연산 결과를 상기 사이클 타임으로 나눔 연산하여 각 조합장비에 대한 생산량을 산출한다. 이때, 상기 사이클 타임은 붐 및 스틱의 회전각도, 굴삭 깊이, 작업조건(굴삭면 이동 거리) 및 굴삭장비별 기동성(하부구조 종류, 예컨대, 무한궤도형 또는 루버타이어형)에 대해 가중치를 부여하여 다르게 설정될 수 있다.
이어, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출한다(ST60). 즉, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 각 조합장비에 대해 산출된 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공 공사정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출한다. 이때, 총 작업비용은 관리자의 오버타임 분배전력 설정에 따라 추가비용이 추가로 합산될 수 있다.
이후, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 상기 ST60 단계에서 산출된 공사이윤값이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비 조합으로 결정함과 더불어, 최적 굴삭기 조합정보를 관리자에게 제공한다(ST70).
또한, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 시뮬레이션을 수행하여 분석자료를 산출고, 이를 관리자에게 제공한다(ST80). 즉, 상기 굴삭기 조합장치(100)는 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 탐색된 확률분포 함수의 특성값에 대응되는 사이클타임을 난수로서 발생시켜 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 산출한다.
즉, 관리자는 최적 굴삭기 조합정보 및 이 최적 굴삭장비 조합에 대한 분석정보를 근거로 용이하게 토공공사 계획을 수립할 수 있다.
예컨대, 토공공사 공고건에 대한 입찰시 공사이익을 고려하여 적절한 입찰가격을 산정하는데에 이용될 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서는 최적의 조합장비를 설정함에 있어서, 생산성과 공사이윤을 모두 고려하여 최적의 장비조합을 결정할 수 있다. 즉, 기 설정된 생산성에 대한 가중치와 공사이윤에 대한 가중치값을 근거로 생산량과 공사이윤값을 각각 산출하고, 이들의 합 연산값이 최대인 장비조합을 최적의 장비조합으로 설정할 수 있다. 이때, 상기 생산량 가중치값은 공사이윤 가중치값보다 작은 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
100 : 굴삭기 조합장치, 200 : 데이터 저장장치,
110 : 정보 등록모듈, 120 : 이력 수집모듈,
130 : 장비 조합모듈, 131 : 장비조합 설정블럭,
132 : 생산량 산출블럭, 133 : 공사이윤 산출블럭,
134 : 최적 조합장비 분석블럭.
110 : 정보 등록모듈, 120 : 이력 수집모듈,
130 : 장비 조합모듈, 131 : 장비조합 설정블럭,
132 : 생산량 산출블럭, 133 : 공사이윤 산출블럭,
134 : 최적 조합장비 분석블럭.
Claims (16)
- 데이터 저장장치에 저장된 굴삭관련 정보를 이용하여 굴삭기를 이루는 굴삭장비와 작업장치의 최적 조합정보를 추출하되, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치의 서로 다른 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하며, 각 조합장비에 대하여 굴삭기 성능과 토사 유형에 따른 계수 및, 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 생산량을 각각 산출하고, 이 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공공사 정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하며, 산출된 공사이윤이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 굴삭기 조합장치와,
굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보가 저장되는 굴삭기 성능 테이블과, 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하여 구성되는 굴삭장비 이력정보가 저장되는 모션이력 테이블 및, 토사 유형별 버킷채움계수와 체적변환 계수를 포함하는 토사 정보가 저장되는 토사 테이블을 포함하여 구성되는 데이터 저장장치를 포함하여 구성되고,
상기 굴삭기 조합장치는 하기 수학식을 이용하여 모션 이력에 대응되는 생산량을 산출함과 더불어,
최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하여 그 결과를 제공하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하며, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 산출하여 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 굴삭기 조합장치는 현장에서 굴삭처리를 수행하는 굴삭기의 서로 다른 위치에 부착된 가속도 센서와 방향 센서로부터 제공되는 이벤트신호를 근거로 굴삭장비 이력정보를 추출하되,
가속도 센서와 방향 센서의 위치 및 이 센서들의 이벤트신호에 포함된 각도 및 방향 변화량을 근거로 모션 상태를 추출하고, 해당 모션 상태에 대해 이벤트 신호의 발생 및 종료 시점을 근거로 산출되는 동작 시간정보와, 이벤트 신호에 포함되는 각도와 방향 및 rpm 변화량 정보를 해당 모션의 이력정보로서 데이터 저장장치에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 굴삭기 조합장치는 현장에 위치하는 굴삭기로부터 제공되는 모션이력정보를 제공받기 위한 무선통신모듈을 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템. - 제1항에 있어서,
총 굴삭공정 비용은 관리자의 오버타임 분배전략 설정에 따라 추가비용이 추가로 합산되도록 구성되고,
상기 추가비용은 일일작업시간을 총 공사시간으로 나누어 그 때의 나머지를오버타임으로 설정하고, 이 오버타임에 대한 비용 할증비율을 근거로 추가비용을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템. - 삭제
- 데이터 저장장치에 저장된 굴삭관련 정보를 이용하여 굴삭기를 이루는 굴삭장비와 작업장치의 최적 조합정보를 추출하되, 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 탐색된 굴삭장비와 작업장치의 서로 다른 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하며, 각 조합장비에 대하여 굴삭기 성능과 토사 유형에 따른 계수 및, 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 생산량을 각각 산출하고, 이 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수에 대응되는 굴삭공정 비용과 토공공사 정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하며, 산출된 생산량과 산출된 공사이윤에 기 설정된 가중치를 적용하여 생산량과 공사이윤의 합산값이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 굴삭기 조합장치와,
굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보가 저장되는 굴삭기 성능 테이블과, 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하여 구성되는 굴삭장비 이력정보가 저장되는 모션이력 테이블 및, 토사 유형별 버킷채움계수 및 체적변환 계수를 포함하는 토사 정보가 저장되는 토사 테이블을 포함하여 구성되는 데이터 저장장치를 포함하여 구성되고,
상기 굴삭기 조합장치는 하기 수학식을 이용하여 모션 이력에 대응되는 생산량을 산출함과 더불어,
최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하여 그 결과정보를 제공하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하며, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 산출하여 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공시스템.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임. - 삭제
- 삭제
- 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보와, 토사 유형별 버킷채움계수, 체적변환 계수 및, 작업효율계수, 를 포함하는 굴삭공정 환경정보를 등록하는 제1 단계와,
굴삭기의 굴삭공정 수행에 따른 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하는 굴삭장비 이력정보를 등록함과 더불어, 이력정보를 근거로 실질작업효율계수와 사이클 타임을 산출하는 제2 단계,
상기 제1 및 제2 단계를 통해 등록된 굴삭 관련정보를 근거로 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 서로 다른 굴삭장비와 작업장치의 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하는 제3 단계,
각 조합장비에 대하여 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 각 조합장비에 대한 생산량을 산출하는 제4 단계,
각 조합장비에 대해 산출된 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수를 대응되는 굴삭공정 비용과 토공 공사정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하는 제5 단계,
상기 제5 단계에서 산출된 공사이윤이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 제6 단계 및,
상기 제6 단계에서 설정된 최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하고, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 제공하는 제7 단계를 포함하여 구성되고,
상기 제4 단계는 하기 수학식을 이용하여 조합장비에 대한 생산량을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공방법.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임. - 삭제
- 제10항에 있어서,
총 굴삭공정 비용은 관리자의 오버타임 분배전략 설정에 따라 추가비용이 추가로 합산되도록 구성되고,
상기 추가비용은 일일작업시간을 총 공사시간으로 나누어 그 때의 나머지를오버타임으로 설정하고, 이 오버타임에 대한 비용 할증비율을 근거로 추가비용을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공방법. - 삭제
- 굴삭장비의 엔진규격과 작업장치의 최대 굴삭 깊이 및 버킷 용량을 포함하는 굴삭기 성능정보와, 토사 유형별 버킷채움계수, 체적변환 계수 및 작업효율계수를 포함하는 굴삭공정 환경정보를 등록하는 제11 단계와,
굴삭기의 굴삭공정 수행에 따른 디깅 모션과, 덤핑을 위한 스윙 모션, 덤핑 모션, 굴삭지로의 회귀스윙모션, 다음 굴삭면으로의 이동 모션 및, 대기 모션으로 이루어지는 각 굴삭기 모션에 대한 각도변화량과 rpm 변화량 및 동작 시간정보를 포함하는 굴삭장비 이력정보를 등록함과 더불어, 이력정보를 근거로 실질작업효율계수와 사이클 타임을 산출하는 제12 단계,
상기 제11 및 제12 단계를 통해 등록된 굴삭 관련정보를 근거로 서비스 요청된 토공공사 정보에 대응되는 굴삭장비와 작업장치를 탐색하고, 서로 다른 굴삭장비와 작업장치의 조합으로 이루어지는 조합장비를 설정하는 제13 단계,
각 조합장비에 대하여 모션 이력에 대응되는 사이클 타임을 기초로 각 조합장비에 대한 생산량을 산출하는 제14 단계,
각 조합장비에 대해 산출된 생산량에 따른 작업시간과 시간당 비용 및 소요일수를 대응되는 굴삭공정 비용과 토공 공사정보로부터 산출된 총 토공비용과의 차 연산을 통해 각 조합장비에 대한 공사이윤을 산출하는 제15 단계,
상기 제14 단계에서 산출된 생산량과 상기 제15 단계에서 산출된 공사이윤에 기 설정된 가중치를 적용하여 생산량과 공사이윤의 합산값이 최대인 조합장비를 최적 굴삭장비로 설정하는 제16 단계 및,
상기 제15 단계에서 설정된 최적 조합의 굴삭장비에 대하여 시뮬레이션을 반복 수행하되, 최적 조합 굴삭장비 이력데이터를 기초로 유사 확률분포 함수를 탐색하고, 시뮬레이션 수행시마다 확률분포 함수를 따르는 난수를 발생시켜 사이클타임으로 설정하여 시뮬레이션을 수행하고, 이를 이용하여 공사기간과 예상이윤에 대한 확률정보를 제공하는 제17 단계를 포함하여 구성되고,
상기 제14 단계는 하기 수학식을 이용하여 조합장비에 대한 생산량을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 조합정보 제공방법.
여기서, Q는 버킷용량, f는 체적변환계수, fF 는 버킷 채움계수, f1은 스윙-깊이계수, f2는 작업효율계수, t는 실질작업효율계수, Cm은 한 주기 사이클 타임. - 삭제
- 삭제
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