Production Logistics System: Simulation Modeling

머릿말

• 생산물류시스템은 규모의 경제 및 대량고객화 실현을 위해 복잡한 대규모 프로세스를 포함하고 있습니다. 주요 국내 생산물류시스템(반도체∙디스플레이 생산라인, 자동차 조립라인, 조선소 등)의 경우, 자재(Material) 하나가 수많은 생산설비(Processing Station)∙저장설비(Storage Station)∙운반설비(Transporter)들과 상호작용을 거친 뒤에 출고됩니다. 이와 같이 대규모 생산물류시스템의 복잡성과 불확실성을 고려하기 위하여 산업현장은 디지털트윈(Digital Twin) 개념을 적극 도입하고 있습니다.

디지털트윈의 실체는 산업별로 상이하지만, 국내∙외 생산물류시스템의 경우 이산사건 시뮬레이션(Discrete-event Simulation)을 활발히 활용되고 있습니다. 이는 거대한 시스템 내 시간의 흐름에 따라 발생하는 수많은 사건들의 상호작용을 정밀하게 모사함으로써 개별 이벤트부터 시스템 전체에 대한 평가를 지원하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해서는 현실의 물리적인 객체를 생성하고, 객체 간 상호작용을 가상 공간에 모사하는 시뮬레이션 모델링 과정이 필수적입니다. 

본 교재는 Tecnomatix Plant Simulation 소프트웨어를 활용한 시뮬레이션 모델링 기법을 소개합니다(설치방법 1장 참고). 특히, 반도체∙디스플레이 산업에서의 경험을 바탕으로, 생산물류 프로세스의 주요 특징을 반영한 시뮬레이션 모델링 역량을 기르는 것에 중점을 두었습니다. 원할한 학습을 위하여 실습용 Plant Simulation 코드를 공개하였습니다(표지 QR코드 이용 혹은 https://simpl-lab.github.io/). 교재와 함께 이용하신다면 보다 효과적으로 학습할 수 있습니다. 저자들의 구체적인 출판 목표는 아래와 같습니다:

• • • 이산사건 시뮬레이션 역할 및 기본 기능에 대한 이해 

    • 심화형 시뮬레이션 개발 위한 SimTalk 프로그래밍 역량 배양

    • 시뮬레이션 입력값 모델링 및 출력값 분석 역량 확보

    • 다양한 형태의 생산물류 시뮬레이션 개발 및 해석 역량 개발

본 교재 1장은 디지털트윈 관점에서의 시뮬레이션 기본 개념과 Simens 사의 Plant Simulation에 대해서 소개합니다. 2장은 Microsoft 사의 Excel과 Plant Simulation을 활용하여 간단한 이산사건 시뮬레이션(커피부스 시스템)을 개발합니다. 두 소프트웨어를 비교함으로써 Plant Simulation의 이산사건 시뮬레이션 원리를 직관적으로 이해하도록 돕습니다. 3장과 4장은 시뮬레이션 모델 개발을 위한 기능 및 프로그래밍 기법을 학습합니다. 특히, 3장에서는 조건 분기, 반복 제어, 작업자 자원 할당, 조립·분해·이송 등 다양한 시뮬레이션 기능을 예제를 통해 학습함으로써 기초적 모델링 역량을 배양토록 구성되어 있습니다. 4장에서는 Plant Simulation의 내장 언어인 SimTalk를 활용하여 시스템 내 객체 간 상호작용을 모사하고, 그 결과를 통계량으로 출력하는 심화형 프로그래밍 기법을 소개합니다.

5장은 현실 데이터를 시뮬레이션의 입력 데이터로 모델링하기 위한 통계 기법을 논의하며 확률분포, 적합도검정, 난수생성에 대하여 학습합니다. 6장은 시뮬레이션 결과에 대한 다양한 평가지표를 출력하고, 이를 통계적으로 분석하는 기법을 다룹니다. 또한, Plant Simulation 내 실험설계 및 분석의 주요 기능인 Experiment Manager 모듈에 대한 활용 방법을 다루었습니다. 7장은 실제 생산물류 시스템에서 존재하는 다양한 시스템 유형(컨베이어, 차량, 작업자 기반 시스템 등)을 모델링하고 비교하였습니다. 마지막 8장은 대기행렬 이론을 기반으로 한 시스템 시뮬레이션을 모델링함으로써, 이론적 모형을 통해 시뮬레이션을 분석하는 역량을 배양하고자 합니다. 

이산사건 시뮬레이션은 단순한 모방 도구를 넘어, 산업 시스템의 운영을 해석하고 개선을 설계하는 핵심 분석 방법론으로 자리매김해오고 있습니다. 본 교재는 이러한 시뮬레이션의 현대적 역할을 이해하고, 디지털트윈 기반의 분석 환경에 효과적으로 적용할 수 있도록 제작되었습니다. 독자 여러분이 본 교재를 통해 생산물류시스템 내 발생하는 다양한 사건들을 가상 세계에 표현하며, 그 결과를 정량적으로 평가하는 역량을 배양함으로써, 시뮬레이션의 실용적인 활용안을 제시할 수 있는 능력을 갖추게 되기를 기대합니다.