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Summary

목차

제1장 서론 43

제1절 연구의 배경 및 필요성 43

1. 연구의 배경 43

2. 연구 개발의 필요성 45

제2절 연구의 목표 및 범위 50

1. 연구의 목표 50

2. 연구의 범위 및 흐름 53

제2장 국내외 기술개발 현황 54

제1절 건설 물류관리 개선을 위한 국내외 연구 및 기술 현황 54

제2절 USN(Ubiquitous Sensor Network)기술 분석 및 동향 57

1. USN 기술의 개념 및 기술에 대한 적용 현황 분석 57

2. 건설 산업에서의 USN 기술 연구 동향 67

제3장 연구개발 수행내용 및 결과 71

제1절 연구 수행내용 및 결과의 개요 71

1. 1차년도 연구수행내용 및 결과 71

2. 2차년도 연구수행내용 및 결과 74

3. 3차년도 연구수행내용 및 결과 77

제2절 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 도출 84

1. 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 개요 84

2. 건설물류관리 프로세스 분석 86

3. 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 93

제3절 차세대 지능형 건설물류관리 장비 개발 107

1. 차세대 지능형 물류관리 장비 개발을 위한 선행 연구 및 적용 108

2. Intelligent Mover 116

3. Intelligent Trailer 152

4. GateSensor 162

5. GateSensor Ver 2.0 Toolkit 186

6. Intelligent Hoist 190

7. 건설형 RFID tag 패키징 199

제4절 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 개발 225

1. 개요 225

2. 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 개발을 정보 분석 방법 226

3. 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 체계 개발 234

제5절 시스템 및 장비를 연계한 통합 테스트 314

1. 차세대 지능형 건설물류관리 테스트 314

2. 차세대 지능형 건설물류관리 중복인지 테스트 363

3. GateSensor 실용화 가능성 테스트 386

제6절 현장 테스트를 통한 차세대 지능형 건설물류관리 장비 및 시스템의 효과 분석 390

1. 현장 개요 390

2. 테스트 개요 391

제7절 차세대 물류관리 시스템의 실용화 전략 395

제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야 기여도 398

제1절 연구개발 목표 달성도 398

제2절 연구개발의 대외 기여도 401

제5장 연구개발결과의 활용계획 403

제1절 연구 성과의 기대효과 403

1. 기술적 측면 403

2. 사회·경제적 측면 403

제2절 연구 성과의 활용방안 404

제6장 연구개발 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 406

제7장 참고 문헌 409

부록 416

부록 I. 테스트 성능 요구사항 정의 416

부록 II. 지능형 장비 매뉴얼 429

부록 III. 연구 성과 518

부록 IV.1. 장비 간 연동을 위한 CCIM XML Expression 524

부록 IV.2. ERP 연동을 위한 CCIM XML Expression 526

부록 IV.3. MRP 연동을 위한 CCIM XML Expression 529

〈표 1-1〉 건설 물류 현황 및 문제점에 관한 가상 시나리오 44

〈표 1-2〉 1,2,3 차년도 연구의 목표 및 주요 내용 51

〈표 2-1〉 건설물류관리 관련 연구 고찰 54

〈표 2-2〉 국내 USN 응용서비스 사례 (한국정보사외진흥원, IT벤처기업연합회 자료를 기반으로 재구성) 60

〈표 2-3〉 국외 USN 응용서비스 사례(한국정보사외진흥원, IT벤처기업연합회 자료를 기반으로 재구성) 63

〈표 2-4〉 USN 기술의 건설산업 적용사례 분석 65

〈표 2-5〉 RFID를 활용한 연구 68

〈표 2-6〉 USN을 활용한 연구 70

〈표 3-1〉 표준화된 프로세스 타입별 설명 91

〈표 3-2〉 물류관리 프로세스 분석을 위한 선정 자재 92

〈표 3-3〉 무선 네트워킹 기술 특성 비교 108

〈표 3-4〉 건설 물류를 고려한 무선 네트워킹 기술 평가 110

〈표 3-5〉 지능형 물류관리 장비에 적용된 무선통신기술 110

〈표 3-6〉 개발된 ZigBee Mote의 특징 114

〈표 3-7〉 개발된 ZigBee Mote의 사용 목적별 식별자(ID) 범위 115

〈표 3-8〉 Intelligent Mover 1.0의 기본 구성 장비 사양 123

〈표 3-9〉 Intelligent Mover ver 2.0의 기본 구성 장비 사양 134

〈표 3-10〉 시뮬레이션에 적용된 변수(파라미터) 139

〈표 3-11〉 Intelligent Mover ver 3.0의 구성 장비 147

〈표 3-12〉 Intelligent Trailer 구성장비 사양 157

〈표 3-13〉 개선된 Intelligent Trailer Toolkit 구성장비 사양 161

〈표 3-14〉 GateSensor Ver 1.0 구성 장비 사양 169

〈표 3-15〉 안테나 위치 변경 테스트 173

〈표 3-16〉 안테나 각도 변경 테스트 174

〈표 3-17〉 차량 tag 부착 위치 테스트(상하) 176

〈표 3-18〉 차량 tag 부착 위치 테스트(좌우) 178

〈표 3-19〉 우천 시 인식 테스트 180

〈표 3-20〉 현장 모의 테스트 결과 184

〈표 3-21〉 Intelligent Hoist 구성 장비 사양 195

〈표 3-22〉 자재 특성에 따른 RFID 주파수 대역별 tag의 최대 인식 거리 200

〈표 3-23〉 테스트에 활용한 tag 종류 202

〈표 3-24〉 tag 종류별 인식 성능 203

〈표 3-25〉 900MHz RFID tag 종류 및 자재별 인식 성능 204

〈표 3-26〉 금속체 부착형 태그(도입칩) 설계 규격 207

〈표 3-27〉 인식거리 측정 결과 224

〈표 3-28〉 자재소요계획 단계의 업무, 발생문서 및 정보 236

〈표 3-29〉 자재구매 관리 단계의 업무, 발생문서 및 정보 237

〈표 3-30〉 자재입고관리 단계의 업무, 발생문서 및 정보 238

〈표 3-31〉 자재출고관리 단계의 업무, 발생문서 및 정보 238

〈표 3-32〉 자재현황관리 단계의 업무, 발생문서 및 정보 239

〈표 3-33〉 자재 생산업체의 자재 속성 정보 240

〈표 3-34〉 CCIM 구축을 위한 자재 속성 정보 241

〈표 3-35〉 차세대 지능형 물류관리 자동화 시스템의 기능 및 설명 276

〈표 3-36〉 GateSensor option 세부기능 305

〈표 3-37〉 GateSensor 전광판 세부기능 306

〈표 3-38〉 시간 분석 값 383

〈표 3-39〉 오산 세마 현장 개요 386

〈표 3-40〉 실용화 가능성 테스트 개요 387

〈표 3-41〉 GateSensor ↔ Intelligent Trailer 간 ZigBee 통신거리 측정 결과 388

〈표 3-47〉 GateSensor ↔ Intelligent Trailer 간 tag 인식거리 측정 결과 389

〈표 3-43〉 화성시 복합복지타운 건립공사 현장 개요 390

〈표 3-44〉 현장 테스트 개요 391

〈표 3-45〉 업무 처리시간에 따른 분석 결과 393

〈표 4-1〉 1차년도 연구목표 및 달성도 398

〈표 4-2〉 2차년도 연구목표 및 달성도 399

〈표 4-3〉 3차년도 연구목표 및 달성도 400

〈그림 1-1〉 초대형 건설공사의 문제점 43

〈그림 1-2〉 연구개요 45

〈그림 1-3〉 연구 개발 목표 50

〈그림 1-4〉 연구의 흐름 및 범위 53

〈그림 2-1〉 USN 기술 개념 (정보통신연구진흥원 2004) 57

〈그림 2-2〉 USN의 구조 (김영만 2006) 58

〈그림 3-1〉 개발된 Intelligent Hoist 79

〈그림 3-2〉 Intelligent Mover Ver. 1.0 80

〈그림 3-3〉 Intelligent Mover Ver. 2.0 80

〈그림 3-4〉 Intelligent Mover Ver. 3.0 81

〈그림 3-5〉 개발된 Intelligent Trailer Toolkit Ver. 1.0 81

〈그림 3-6〉 Intelligent Trailer Toolkit Ver. 1.0 82

〈그림 3-7〉 GateSensor Ver. 1.0 82

〈그림 3-8〉 GateSensor Ver. 2.0 83

〈그림 3-9〉 건설물류관리 프로세스의 개념 85

〈그림 3-10〉 건설물류관리 분석 체계 및 방법 88

〈그림 3-11〉 공종별 물류 프로세스 분석의 예 89

〈그림 3-12〉 표준화된 프로세스 타입 90

〈그림 3-13〉 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 93

〈그림 3-14〉 지능형 건설물류관리 개념화 94

〈그림 3-15〉 자재특성을 고려한 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 95

〈그림 3-16〉 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 개념도 96

〈그림 3-17〉 주문제작품 프로세스 모델 98

〈그림 3-18〉 기성품 프로세스 모델 99

〈그림 3-19〉 주문제작품 관리 프로세스 모델 - PC부재(타입 2) 100

〈그림 3-20〉 주문제작품 관리 프로세스 모델 - 커튼월(타입 4) 101

〈그림 3-21〉 주문제작품 관리 프로세스 모델 - 철근(타입 7) 102

〈그림 3-22〉 기성품 관리 프로세스 모델 - 레미콘(타입 1) 103

〈그림 3-23〉 기성품 관리 프로세스 모델 - 벽돌(타입 3) 104

〈그림 3-24〉 기성품 관리 프로세스 모델 - 대리석(타입 5) 105

〈그림 3-25〉 기성품 관리 프로세스 모델 - 바닥몰탈(타입 6) 106

〈그림 3-26〉 차세대 지능형 장비 및 장비간 정보 교환 107

〈그림 3-27〉 장비-장비, 장비-서버의 무선통신(통식) 방식 112

〈그림 3-28〉 ZigBee Mote의 송·수신 구성 예 113

〈그림 3-29〉 개발된 ZigBee Mote 113

〈그림 3-30〉 Intelligent Mover의 개념도 116

〈그림 3-31〉 Intelligent Mover Ver 1.0 개발안 117

〈그림 3-32〉 공사 현장에서 사용되는 Pallet 118

〈그림 3-33〉 Intelligent Mover Ver 1.0 개발안 118

〈그림 3-34〉 Intelligent Mover Ver 1.0의 하드웨어 구성도 119

〈그림 3-35〉 Intelligent Hover Ver 1.0의 하드웨어구성 122

〈그림 3-36〉 Intelligent Mover Ver 1.0의 부위별 모습 123

〈그림 3-37〉 Intelligent Mover Ver 1.0 성능 테스트 절차 125

〈그림 3-38〉 Intelligent Mover Ver 2.0의 하드웨어 구성도 131

〈그림 3-39〉 Intelligent Mover Ver 2.0 구성 및 부위 모습 133

〈그림 3-40〉 Intelligent Mover Ver 2.0의 인식성능 테스트 절차 135

〈그림 3-41〉 2단으로 적재 하였을 경우의 인식률 137

〈그림 3-42〉 Meshed Gate 구성 개념 138

〈그림 3-43〉 시뮬레이션 개요 140

〈그림 3-44〉 EM 시뮬레이션 결과(3D) 141

〈그림 3-45〉 EM 시뮬레이션 결과(그래프) 141

〈그림 3-46〉 Intelligent Portable Kit의 디자인 안 142

〈그림 3-47〉 Intelligent Mover Ver 3.0 하드웨어 구성도 143

〈그림 3-48〉 개발된 Meshed Gate 145

〈그림 3-49〉 개발된 Meshed Gate의 각 부위별 모습 146

〈그림 3-50〉 Intelligent Portable Kit의 구성 147

〈그림 3-51〉 Intelligent Mover Ver 3.0 인식성능 테스트 절차 149

〈그림 3-52〉 2단 적재 시의 RFID tag 인식률 151

〈그림 3-53〉 Intelligent Trailer의 개념도 152

〈그림 3-54〉 Intelligent Trailer 하드웨어 구성도 154

〈그림 3-55〉 개발된 Intelligent Trailer Toolkit 156

〈그림 3-56〉 Intelligent Trailer Toolkit의 테스트 절차 158

〈그림 3-57〉 개선된 Intelligent Trailer Toolkit 160

〈그림 3-58〉 GateSensor 개념도 162

〈그림 3-59〉 GateSensor Ver 1.0의 개념도 163

〈그림 3-60〉 GateSensor Ver 1.0 시작품의 하드웨어 설계안 164

〈그림 3-61〉 GateSensor 시작품 프레임 설계안 166

〈그림 3-62〉 GateSensor의 모형 167

〈그림 3-63〉 개발된 Prototype의 테스트 모습 및 결과 168

〈그림 3-64〉 개발된 GateSensor Ver 1.0 169

〈그림 3-65〉 U-IT클러스터 센터 테스트 모습 171

〈그림 3-66〉 GateSensor 테스트 기본 조건 172

〈그림 3-67〉 GateSensor 테스트 기본 조건 173

〈그림 3-68〉 안테나 각도 변경 테스트 174

〈그림 3-69〉 차량 tag 부착 위치 테스트(상하) 175

〈그림 3-70〉 차량 tag 부착 위치 테스트(좌우) 177

〈그림 3-71〉 우천 시 인식 테스트 179

〈그림 3-72〉 교내 현장 모의 테스트 조건 181

〈그림 3-73〉 현장 모의 테스트 구성 장비 182

〈그림 3-74〉 현장 모의 테스트 과정 182

〈그림 3-75〉 등록된 tag를 부착한 차량의 경우 183

〈그림 3-76〉 미등록 tag를 부착하거나 tag 미소지 차량의 경우 183

〈그림 3-77〉 실용화 가능성 테스트 현장 185

〈그림 3-78〉 Control PC의 설계 186

〈그림 3-79〉 RFID 안테나, 카메라 Toolkit 설계 187

〈그림 3-80〉 개발된 GateSensor Ver 2.0 Toolkit 188

〈그림 3-81〉 GateSensor Control PC의 세부 구성 189

〈그림 3-82〉 Intelligent Hoist의 개념도 190

〈그림 3-83〉 Intelligent Hoist 하드웨어 설계안 191

〈그림 3-84〉 Intelligent Hoist 하드웨어 구성도 192

〈그림 3-85〉 개발된 Intelligent Hoist의 시작품 194

〈그림 3-86〉 Intelligent Hoist의 인식성능 테스트 196

〈그림 3-87〉 테스트 2의 테스트 환경 201

〈그림 3-88〉 RFID 칩의 형상 (인터포즐 형태) 208

〈그림 3-89〉 안테나 임피던스에 따른 반사손실(Alien 칩 기준) 209

〈그림 3-90〉 금속체 부착형 태그 안테나의 개념도 210

〈그림 3-91〉 단락판을 설치하여 방사패치의 길이를 줄인 예 212

〈그림 3-92〉 급전라인과 접지판의 근접 결합 예 213

〈그림 3-93〉 금속체 부착형 태그 설계도 214

〈그림 3-94〉 반사 손실 214

〈그림 3-95〉 복사 패턴 및 효율 215

〈그림 3-96〉 태그 안테나 입력 반사손실 측정을 위한 장비구성 216

〈그림 3-97〉 안테나 방사 패턴 및 이득 측정 시험을 위한 장비 구성 218

〈그림 3-98〉 안테나의 복사 패턴 측정을 위해 실제 구축된 시험 환경 218

〈그림 3-99〉 태그 안테나의 복사 패턴 측정을 위한 안테나 설치 모양 219

〈그림 3-100〉 태그 인식 거리 측정 시험을 위한 장비 구성 221

〈그림 3-101〉 반사 손실 및 대역폭 222

〈그림 3-102〉 복사 패턴 (914 MHz) 223

〈그림 3-103〉 이득 vs 주파수 223

〈그림 3-104〉 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 및 해당 관리업무 분석 227

〈그림 3-105〉 필수 정보항목 Matrix 228

〈그림 3-106〉 D사, S사, N사 등의 업무절차서 229

〈그림 3-107〉 커튼월 자재의 프로세스 Instance Model(자재소요계획 단계) 230

〈그림 3-108〉 커튼월 자재의 프로세스 Instance Model(주문 단계) 231

〈그림 3-109〉 커튼월 자재의 프로세스 Instance Model(생산, IM적재, 야적 단계) 231

〈그림 3-110〉 커튼월 자재의 프로세스 Instance Model(GS출고, 운반 단계) 232

〈그림 3-111〉 커튼월 자재의 프로세스 Instance Model(GS입고 단계) 232

〈그림 3-112〉 커튼월 자재의 프로세스 Instance Model(IH양중, 적치, 설치, 진도확인 단계) 233

〈그림 3-113〉 자재 적재관리 단계 (공장 IM 상차 시) 242

〈그림 3-114〉 자재 운반 관리 단계 (공장 IM~IT 간 통신) 243

〈그림 3-115〉 자재 출고 관리 단계 (공장 IT~GS 간 통신) 244

〈그림 3-116〉 자재 출고 관리 단계 (GS를 통한 공장 출고) 245

〈그림 3-117〉 자재 입고 관리 단계 (현장 IT~GS 간 통신) 246

〈그림 3-118〉 자재 입고 관리 단계 (GS를 통한 현장 입고) 247

〈그림 3-119〉 자재 양중 관리 단계 (현장 IM~IH 간 통신) 247

〈그림 3-120〉 CCIM 모델 248

〈그림 3-121〉 차세대 지능형 건설물류관리 시스템의 정보 모델 250

〈그림 3-122〉 차세대 지능형 물류관리 시스템과 본사 관리 업무의 연동을 위한 ERP 정보 모델 251

〈그림 3-123〉 차세대 지능형 물류관리 시스템과 공장 생산관리의 연동을 위한 MRP 정보 모델 252

〈그림 3-124〉 시스템 Process 모델 253

〈그림 3-125〉 장비 간 시스템 구성도 254

〈그림 3-126〉 자재 입고계획 프로세스 255

〈그림 3-127〉 자재 생산 및 생산 자재에 tag 부착 프로세스 256

〈그림 3-128〉 생산 자재 품질 검사 프로세스 257

〈그림 3-129〉 Intelligent Mover에 자재 적재시 tag 인식 프로세스 258

〈그림 3-130〉 Intelligent Trailer에 자재 상차 프로세스 259

〈그림 3-131〉 GateSensor를 통한 자재 공장 출고 프로세스 261

〈그림 3-132〉 GateSensor를 통한 자재 현장 입고 프로세스 263

〈그림 3-133〉 Intelligent Hoist를 이용한 자재 양중 프로세스 264

〈그림 3-134〉 자재의 설치확인 및 품질관리 프로세스 267

〈그림 3-135〉 IM간의 중복인지 발생 개념 268

〈그림 3-136〉 Intelligent Mover와 Intelligent Trailer간의 중복인지 개념 269

〈그림 3-137〉 Intelligent Mover 중복인식 해결을 위한 프로세스 다이어그램 270

〈그림 3-138〉 IM과 다수의 IT간 중복인식 해결을 위한 프로세스 다이어그램 271

〈그림 3-139〉 차세대 지능형 건설물류관리 자동화 시스템 아키텍처 273

〈그림 3-140〉 시스템 기능 구성도 275

〈그림 3-141〉 시스템 초기 화면 277

〈그림 3-142〉 자재 주문 화면 278

〈그림 3-143〉 자재주문 정보 조회 화면 279

〈그림 3-144〉 자재 생산계획 수립 화면 280

〈그림 3-145〉 생산계획 정보 조회 화면 280

〈그림 3-146〉 MRP에서 자재 생산 완료 화면 281

〈그림 3-147〉 자재 생산정보 조회 화면 282

〈그림 3-148〉 품질검사 결과 정보 조회 화면 282

〈그림 3-149〉 자재Set별 RFID tag ID 설정 화면 283

〈그림 3-150〉 자재Set별 RFID tag ID 설정 정보 조회 화면 284

〈그림 3-151〉 Intelligent Mover 장비 사용 현황 정보 조회 화면 285

〈그림 3-152〉 자재 물류 현황 정보 조회(IM 자재 적재 단계) 화면 286

〈그림 3-153〉 Intelligent Trailer 장비 사용 현황 정보 조회 화면 287

〈그림 3-154〉 자재 물류 현황 정보 조회(Intelligent Trailer 자재 상차 단계) 화면 288

〈그림 3-155〉 전자송장 정보 조회 화면 289

〈그림 3-156〉 전자송장 상세 정보 화면 289

〈그림 3-157〉 공장 출고 시 IT와 GS간 물류정보 연동 조회 화면 290

〈그림 3-158〉 자재 물류 현황 정보 조회(IT의 공장 GS출고 단계) 화면 291

〈그림 3-159〉 ZigBee 통신에 의한 Intelligent Trailer 위치 경로 화면 292

〈그림 3-160〉 현장 입고 시 IT와 GS간 물류정보 연동 조회 화면 292

〈그림 3-161〉 자재 물류 현황 정보 조회(IT의 현장 GS입고 단계) 화면 293

〈그림 3-162〉 전자송장 정보 조회 화면 294

〈그림 3-163〉 전자송장 상세 정보 화면 295

〈그림 3-164〉 Intelligent Portable Kit 활용 Meshed Gate 통과 정보 화면 295

〈그림 3-165〉 자재 물류 현황 정보 조회(자재Set의 IH상차 단계) 화면 296

〈그림 3-166〉 자재 물류 현황 정보 조회(자재 설치 완료 단계) 화면 297

〈그림 3-167〉 Intelligent Mover의 UMPC에 자재Set 적재 확인 화면 299

〈그림 3-168〉 Intelligent Mover의 Re-Initializing 화면 300

〈그림 3-169〉 자재Set 상차 차량 선택 화면 300

〈그림 3-170〉 상차할 Intelligent Hoist 선택 화면 301

〈그림 3-171〉 상차할 자재Set 및 Intelligent Mover 정보 확인 화면 302

〈그림 3-172〉 전자송장 발행 정보 및 공사 현장 정보 확인 화면 302

〈그림 3-173〉 GateSensor 메인 화면 303

〈그림 3-174〉 GateSensor option 화면 304

〈그림 3-175〉 GateSensor 전광판 화면 306

〈그림 3-176〉 Meshed Gate 통과 후 자재Set 정보 확인 화면 307

〈그림 3-177〉 Meshed Gate의 자재Set reading 정보 확인 화면 308

〈그림 3-178〉 미들웨어 기능 구성도 308

〈그림 3-179〉 CrossOVER 3.0 웹 초기 화면 309

〈그림 3-180〉 Intelligent Hoist Control PC에서 IM과 자재정보 확인 화면 310

〈그림 3-181〉 자재Set 및 RFID tag ID 매칭 화면 311

〈그림 3-182〉 전자송장 발행 화면 312

〈그림 3-183〉 전자송장 처리 화면 312

〈그림 3-184〉 자재 설치 확인 화면 313

〈그림 3-185〉 차세대 지능형 건설물류관리 테스트 환경 315

〈그림 3-186〉 테스트 요구사항을 검증하기 위한 문서화 과정 315

〈그림 3-187〉 테스트 요구사항 정의서 Sample 316

〈그림 3-188〉 공장 내 자재Set 야적함 317

〈그림 3-189〉 자재 Set에 RFID tag 부착 318

〈그림 3-190〉 자재Set과 RFID tag ID 매칭 318

〈그림 3-191〉 자재Set과 RFID tag ID 매칭 된 PDA 확대화면 319

〈그림 3-192〉 자재Set과 RFID tag ID 매칭 된 웹 화면 320

〈그림 3-193〉 자재Set을 Intelligent Mover에 적재 321

〈그림 3-194〉 작업자가 Intelligent Mover의 RFID 안테나 작동 321

〈그림 3-195〉 자재Set 인식 정보 Display 322

〈그림 3-196〉 자재Set 인식 정보 UMPC 화면 322

〈그림 3-197〉 물류서버로 인식된 자재Set 정보 전송 323

〈그림 3-198〉 Intelligent Mover에서 인식한 자재Set 적재 완료 된 UMPC 화면 324

〈그림 3-199〉 Intelligent Mover에 자재Set 적재 현황 확인 웹 화면 324

〈그림 3-200〉 Intelligent Mover를 Intelligent Trailer로 이동 325

〈그림 3-201〉 재인식 한 UMPC 화면 325

〈그림 3-202〉 Intelligent Mover의 ZigBee 설치 화면 326

〈그림 3-203〉 Intelligent Trailer의 ZigBee 설치 화면 326

〈그림 3-204〉 상차할 Intelligent Trailer 선택 327

〈그림 3-205〉 Intelligent Trailer 상차 완료 UMPC 화면 328

〈그림 3-206〉 Intelligent Mover 1이 Intelligent Trailer 1을 선택하는 UMPC 화면 328

〈그림 3-207〉 Intelligent Trailer에 자재 Set을 상차 329

〈그림 3-208〉 Intelligent Trailer의 UMPC에 상차된 자재Set 정보 확인 330

〈그림 3-209〉 Intelligent Trailer의 UMPC 화면 330

〈그림 3-210〉 IT에 자재Set 상차 웹 화면 331

〈그림 3-211〉 전자송장 발행 332

〈그림 3-212〉 전자송장 발행 PDA 화면 332

〈그림 3-213〉 Intelligent Trailer UMPC 333

〈그림 3-214〉 Intelligent Trailer UMPC 화면 334

〈그림 3-215〉 Intelligent Trailer 현장으로 이동 335

〈그림 3-216〉 Intelligent Trailer와 ZigBee Chain Connection 간 통신 336

〈그림 3-217〉 ZigBee Chain Connection에 의한 IT의 위치 정보 웹 화면 337

〈그림 3-218〉 GateSensor Control PC에 Intelligent Trailer 접근 정보화면 338

〈그림 3-219〉 Intelligent Trailer 접근 정보 SMS 전송 339

〈그림 3-220〉 GS LED 전광판에서 차량접근 정보 Display 339

〈그림 3-221〉 GS로 입고 중인 Intelligent Trailer 340

〈그림 3-222〉 GateSensor Control PC의 Intelligent Trailer RFID tag 인식 341

〈그림 3-223〉 GateSensor통과 후 현장으로 진입하는 Intelligent Trailer 342

〈그림 3-224〉 Intelligent Trailer의 GateSensor 통과 현황 웹 화면 342

〈그림 3-225〉 GateSensor 통과 후 전자송장 처리 343

〈그림 3-226〉 전자 송장이 발부 된 PDA 확대화면 344

〈그림 3-227〉 물류서버에 나타난 거래 명세서 화면 344

〈그림 3-228〉 야적장 이동 345

〈그림 3-229〉 야적장에 자재Set 야적 346

〈그림 3-230〉 자재야적시간 확인 웹 화면 346

〈그림 3-231〉 자재 Set를 Mover에 적재 347

〈그림 3-232〉 Intelligent Portable Kit 착용 작업자 Meshed Gate로 이동 348

〈그림 3-233〉 Intelligent Portable Kit의 ZigBee 설치 화면 348

〈그림 3-234〉 Meshed Gate의 ZigBee 설치 화면 349

〈그림 3-235〉 지능형 포터블 Kit의 UMPC 화면에 나타난 MG ZigBee ID 349

〈그림 3-236〉 Meshed Gate 화면에 나타난 Intelligent Portable Kit ZigBee ID 350

〈그림 3-237〉 Meshed Gate 통과 350

〈그림 3-238〉 인식된 정보가 Meshed Gate의 Control PC 화면 351

〈그림 3-239〉 현장 Intelligent Mover 상차 현황 웹 화면 352

〈그림 3-240〉 Intelligent Portable Kit에서 자재정보 확인 352

〈그림 3-241〉 자재정보를 받은 Intelligent Portable Kit의 UMPC 확대화면 353

〈그림 3-242〉 Mover를 Intelligent Hoist로 이동 354

〈그림 3-243〉 Mover를 Intelligent Hoist에 상차 354

〈그림 3-244〉 Intelligent Hoist Tool Kit 화면 355

〈그림 3-245〉 Intelligent Hoist에 상차된 Intelligent Mover 및 자재Set 정보화면 356

〈그림 3-246〉 Intelligent Mover의 Intelligent Hoist 상차 현창 웹 화면 356

〈그림 3-247〉 IH 관리자가 적치 계획층 확인 357

〈그림 3-248〉 하차 완료된 Intelligent Mover 및 자재Set에 대한 정보화면 358

〈그림 3-249〉 PDA를 통하여 자재 설치 및 확인 359

〈그림 3-250〉 설치 완료된 자재 현황 웹 확인 359

〈그림 3-251〉 자재Set 적재 Intelligent Mover를 Intelligent Hoist로 이동 360

〈그림 3-252〉 Intelligent Hoist의 ZigBee 설치 화면 361

〈그림 3-253〉 테스트 요구사항 정의서를 적용한 테스트 결과 362

〈그림 3-254〉 자재Set을 Intelligent Mover에 적재하는 장면 364

〈그림 3-255〉 2대의 Intelligent Mover의 tag ID 인식 365

〈그림 3-256〉 Reading 된 자재 정보가 나타난 UMPC 화면 365

〈그림 3-257〉 Intelligent Mover 1의 자재정보 화면 366

〈그림 3-258〉 Intelligent Mover 2의 자재정보 화면 366

〈그림 3-259〉 RFID tag인식 후 UMPC Display 367

〈그림 3-260〉 Intelligent Mover 1의 자재 정보 List 368

〈그림 3-261〉 Intelligent Mover 2의 자재 정보 List 368

〈그림 3-262〉 Intelligent Mover에 자재Set 적재 현황 확인 웹 화면 369

〈그림 3-263〉 IM1과 IM2를 IT1과 IT2로 이동 370

〈그림 3-264〉 재인식한 UMPC 확대화면 370

〈그림 3-265〉 IM1과 IM2의 UMPC에서 상차할 Intelligent Trailer 선택 화면 371

〈그림 3-266〉 Intelligent Mover 1이 Intelligent Trailer 1을 선택하는 화면 372

〈그림 3-267〉 Intelligent Trailer 1 차량 정보 화면 372

〈그림 3-268〉 Intelligent Mover 2가 Intelligent Trailer 2를 선택하는 화면 373

〈그림 3-269〉 Intelligent Trailer 2를 차량 정보 화면 373

〈그림 3-270〉 Intelligent Trailer에 자재 Set을 상차하는 화면 374

〈그림 3-271〉 Intelligent Mover 1이 상차 완료된 IT UMPC 화면 375

〈그림 3-272〉 Intelligent Mover 2가 상차 완료 된 타블렛PC 화면 375

〈그림 3-273〉 Intelligent Trailer에 상차된 자재 정보 출력 화면 376

〈그림 3-274〉 UMPC에 상차된 자재 정보 출력 화면 377

〈그림 3-275〉 Intelligent Trailer에 자재Set 상차 웹 화면 377

〈그림 3-276〉 전자송장 발행하고 있는 장면 378

〈그림 3-277〉 전자송장 발행하는 PDA 화면 379

〈그림 3-278〉 Intelligent Trailer UMPC 379

〈그림 3-279〉 송장이 발행 된 UMPC 확대화면 380

〈그림 3-280〉 중복인식문제해결방법 적용 전 후의 효과 비교 381

〈그림 3-281〉 본 연구에서 개발된 중복인식문제해결방법 신뢰도 분석 382

〈그림 3-282〉 MatLab을 활용한 신뢰도 분석 메인 화면 382

〈그림 3-283〉 시간분석 결과 도식화 383

〈그림 3-284〉 이상 데이터 발생 경우 384

〈그림 3-285〉 MatLab을 이용한 신뢰도 분석 결과 385

〈그림 3-286〉 오산 세마 현장 조감도 386

〈그림 3-287〉 오산 세마 현장 테스트 388

〈그림 3-288〉 화성시 복합복지타운 건립공사 조감도 390

〈그림 3-289〉 테스트 프로세스 392

〈그림 3-290〉 연구로드맵 397

I. 제목

"차세대 지능형 건설물류관리 자동화 체계 개발"

II. 연구개발의 목적 및 필요성

초대형 건설공사에서 건설자재에 대한 물류관리는 성공적인 프로젝트 수행에 결정적 역할을 하며, 효율적인 물류관리를 위해서는 공사 참여 주체들 간의 원활한 의사소통을 지원하고 계획된 공사 일정에 따라 공장에서 생산된 자재를 현장의 유동적인 요인에 맞추어 적시 적소에 공급하기 위한 체계 개발이 필요하다.

그러나 일반적으로 건설자재의 생산에서 설치까지 물류 흐름의 각 단계에 걸쳐 발생하는 생산·위치·품질·시공 정보 등의 수집·관리는 인력에 의한 수작업이나 종이문서기록에 의해 처리되기 때문에 소요 시간이 많이 걸리고 정보 누락 등의 문제가 발생하고 있다. 또한 자재 생산 공장과 건설 현장의 공사참여자간 정보공유 및 의사소통이 원활하지 못하여 효과적인 자재 수급이 어려우며, 계획되지 않은 자재의 야적으로 불필요한 관리비용이 발생하고 야적 공간 확보에 많은 비용이 소요되는 등 적시적소에 자재가 공급되지 못하는 문제가 발생하고 있다.

이와 같이 비효율적인 물류관리는 엄청난 비용의 자재 손실, 품질저하, 재시공의 원인 제공, 공기 연장, 클레임 발생 등 여러 가지 risk를 야기 시켜 결국 발주자와 시공사 모두에게 손해를 끼칠 뿐만 아니라 국가적으로도 큰 손실을 발생시킬 수 있다.

반대로 효과적인 물류관리체계를 구축한다면 설계안이 까다롭고 발주자의 설계변경이 빈번하다 할지라도 프로젝트 리스크를 최소화시켜 자재 손실률을 최소화하고, 품질에 부합한 시공과 공기단축 등을 통해 발주자와 시공사 모두에게 win-win이 되는 프로젝트가 될 수 있다.

따라서 본 연구의 목적은 이와 같은 문제점을 극복하기 위해서 USN(Ubiquitous Sensor Network)과 RFID(Radio Frequency IDentification) 등 유비쿼터스 기술을 적용하여 초대형 건축물 공사에서 효과적이고, 효율적으로 활용될 수 있는 차세대 지능형 건설자재 물류관리 체계 및 제안된 물류관리 체계를 지원할 수 있는 장비와 시스템을 개발하는 것이다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

본 연구의 최종 목표는 건설물류관리의 문제점을 해결하기 위한 미래 기술 개발을 위해 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술 등의 정보기술을 응용하여 초대형 건축물 공사에서 효과적이고, 효율적으로 활용될 수 있는 차세대 지능형 건설자재 물류관리 체계를 구축하는 것이다. 본 연구에서 제안된 최종 목표를 달성하기 위하여, 1) 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 개발, 2) 지능형 물류관리 장비 설계, 3) 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 개발, 4) 지능형 물류관리 장비 개발, 5) 시스템 및 장비의 현장 적용 및 보완을 3년간 단계적으로 수행하였다.

먼저 1차년도 연구는 차세대 지능형 물류관리 자동화체계의 기반 연구에 초점을 맞추어, 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 및 지능형 물류관리 장비 설계를 세부 목표로 설정하여 연구를 진행하였고, 다음으로 2차년도 연구는 차세대 지능형 건설자재 물류관리 체계를 구축하기 위해 차세대 미래형 건설물류관리 prototype 시스템 개발 및 차세대 미래형 건설물류 장비 개발을 수행하였으며, 끝으로 3차년도 연구는 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 구축과 지능형 물류관리 장비 개발 및 테스트를 통해 최종 목표를 달성하는 순으로 연구를 진행하였다.

본 연구에서 1~3차년도에 걸쳐 진행한 주요 연구 내용은 다음과 같다.

1. 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 개발

■ 자재공급, 제조, 시공자, 전문업체 간의 원활한 데이터 공유를 지원하는 Construction Common Information Model(CCIM)을 위한 정보 분류 및 모델 도출

■ 기존 물류관리 현황 및 USN 기술 기반 연구를 통한 RFID/USN 기반의 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 구축

■ CCIM, 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 및 장비가 반영된 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 개발

■ 차세대 지능형 건설물류관리 시스템의 보완 및 효과 검증을 위한 랩 테스트 및 현장 적용 테스트

■ 차세대 물류관리 시스템의 실용화 가능성 향상을 위한 실용화 전략 도출

■ 연구발표 및 자문회의 개최

2. 지능형 물류관리 장비 개발

■ 자재 소운반 효율화를 위한 Intelligent Mover 설계 및 시작품 개발

■ 건설물류차량 관리 효율화를 위한 Intelligent Trailer 설계 및 시작품 개발

■ 자재 입출고 관리 효율화를 위한 GateSensor 설계 및 시작품 개발

■ 자재 양중 효율화를 위한 Intelligent Hoist 설계 및 시작품 개발

■ 개발된 Intelligent Mover, Intelligent Trailer, GateSensor, Intelligent Hoist의 및 현장 적용성 검증을 위한 테스트 및 보완

■ 건설 산업 활용을 위한 건설형 RFID tag 패키징 개발 및 보완

■ 연구발표 및 자문회의 개최

IV. 연구개발 결과

본 연구는 기존 건설 물류 관리에서 발생되는 제반 문제점들을 개선하기 위하여, 1차년도 연구결과인 차세대 지능형 건설 물류관리 프로세스 모델을 기반으로 2차년도에 개발된 차세대 지능형 건설물류관리 prototype 시스템과 지능형 물류관리 장비의 시작품 개발 및 테스트를 진행하였고, 3차년도에 차세대 지능형 건설물류관리 시스템의 구축 및 장비 테스트와 보완을 진행하였으며, 당초 본 연구의 요구사항인 미래기술 측면에서 향후 건설 현장 및 건설 IT 기반의 발전을 고려하여 제안한 프로세스 및 장비의 타당성을 검증하는데 초점을 맞추어 연구를 진행하였다.

1~3차년도에 걸친 과제 수행을 통해 도출된 구체적인 연구 결과는 다음과 같다.

1. 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델 구축

기존 물류관리의 효율성을 증대시키기 위하여 본 연구팀의 선행연구에서 도출된 7가지 건설물류프로세스를 중심으로 RFID와 유무선 네트워크 기술(USN 기술)을 도입하여 차세대 지능형 건설물류관리 프로세스 모델을 구축하였다.

2. USN 기술현황 및 기반 연구

차세대 지능형 건설물류 프로세스 모델 구축 및 관련 기술 개발을 위하여 기반 기술인 RFID 기술 및 USN 기술의 현황 및 기반 연구를 통해 국내외 기술 동향을 파악하고 본 연구에 반영할 수 있는 적용 기술을 도출하였다.

3. 지능형 물류관리 장비 설계 및 개발

차세대 지능형 물류관리 프로세스 구현을 위해서는 지능형 물류관리 장비들의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 Intelligent Mover, Intelligent Trailer, Intelligent Hoist 및 GateSensor의 장비 개발 전 단계에서 차세대 지능형 물류관리 프로세스를 구현하기 위해 갖추어야 할 조건과 제약사항 검토, 제약 사항을 극복하기 위한 방안을 연구하여 장비개발을 위한 설계안을 도출하였다. 또한 응용개발이 가능한 GateSensor는 시작품을 먼저 개발하여 응용개발을 위한 테스트를 실시하였다.

그리고 제안된 Intelligent Mover, Intelligent Trailer 및 Intelligent Hoist의 설계안을 바탕으로 기능의 구현 가능성 및 보완 사항 도출을 위한 시작품의 개발 및 1차년도의 GateSensor 시작품을 보완하여 현장에 적용 가능한 2차 시작품 개발 및 현장 적용성을 테스트로 진행함을 통해 개발된 장비의 기능 확인 및 현장 적용 가능성을 검증하였다.

또한 자재의 특성, 부착위치 등에 따라 RFID tag를 판독할 수 있는 인식성능이 매우 달라지기 때문에, 건설 물류프로세스 상에서 RFID tag가 적합하게 활용되기 위해 갖추어야 할 요구사항을 도출하고 이를 기반으로 건설 산업에 적합한 RFID tag 패키징을 개발하였다.

4. CCIM 구축을 위한 속성 정보 도출 및 분류/CCIM 개발

차세대 지능형 건설물류관리 자동화 체계에서는 공급사슬망에 있는 참여자, 즉 자재공급, 제조, 시공자, 전문업체간 정보를 효과적으로 공유하는 것이 중요하다. 따라서 제조업체의 생산시스템인 ERP(Enterprise Resource Planning) 시스템, 건설프로젝트의 PMIS (Project Management Information 시스템) 및 본 연구에서 개발하고자 하는 차세대 지능형 물류관리 시스템 간의 원활한 데이터 공유를 위한 neutral한 format의 공통정보모델 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 이것을 Construction Common Information Model (이하 CCIM)이라 명명하였으며, 1차년도 연구에서 이를 구축하기 위하여 자재/부재 특성에 따른 물류, 설계, 부재정보 등을 중심으로 속성 정보의 도출 및 분류 작업을 수행하였다.

1차년도에 도출된 CCIM 정보들을 바탕으로 CCIM을 개발하고, 이를 차세대 지능형 건설물류관리 시스템에 반영하였다.

5. 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 구축

1차년도에 제안된 프로세스의 적용 가능성 검증 및 2차년도에 개발된 Intelligent Mover, Intelligent Trailer, GateSensor와의 연동을 통하여 물류관리 정보가 수집/관리 될 수 있는지 여부를 검증하기 위하여 prototype 시스템을 개발하였다.

또한 앞서 도출한 CCIM 모델을 기반으로 시스템 개발은 물론 각종 물류관리 관련 장비의 설치 및 운영을 위한 매뉴얼을 개발하여 이를 실제 건설현장에 적용하여 테스트를 실시하고, 테스트에서 도출된 보완사항을 토대로 개발된 시스템 및 장비를 보완하였다.

6. 차세대 지능형 건설물류관리 시스템 테스트 및 보완

본 연구에서 개발된 건설물류관리장비(Intelligent Mover, Intelligent Trailer, Intelligent Hoist, GateSensor) 및 시스템의 랩 테스트 및 실제 현장 적용 테스트를 통하여 장비 및 시스템의 기능 확인 및 보완을 실시하고 현장 적용 가능성을 검증하였다.

테스트는 제안된 프로세스의 각 단계별로 장비와 시스템의 연동을 통해 데이터의 수집, 수집된 데이터의 조회 및 관리가 가능함에 초점을 맞추어 진행하였다.

7. 차세대 물류관리 시스템의 시스템 실용화 전략 도출

본 연구에서 개발된 Intelligent Mover, Intelligent Trailer, GateSensor, Intelligent Hoist 및 건설물류관리 시스템을 건설산업에 적용하여 물류관리의 효율성 및 생산성 향상을 도출하고, 장비 및 시스템의 실용화 가능성을 높이기 위하여 차세대 물류관리 시스템 실용화 전략의 연구로드맵을 수립하여 단계별로 연구개발을 추진하고 있으며, 이에 대한 실용화 전략을 도출하였다.

V. 연구개발 결과의 활용계획

본 연구 결과의 활용 계획은 다음과 같다.

1. 현장적용

- 본 연구결과물은 건설 프로젝트에 있어서 자재/부재 생산자, 수송자, 원도급자, 협력업체 등에 의해 자재의 생산에서 출하, 운송, 입고, 야적, 운반, 설치에 이르기까지의 과정에 활용될 수 있을 것이다.

2. 실용화·제품화 방안

- 본 연구의 결과인 건설물류관리 시스템 story board 도출을 통하여 건설 현장 물류관리 시스템 개발 및 물류관리의 첨단화를 위한 현장 내에서의 장비별 혹은 프로세스별 첨단기술 도입 시 초기 참고 자료로 활용 가능하며, 도출된 실용화 전략에 따라서 미래 현장 적용 전략수립에 활용 가능하다.

- 본 연구에서 개발된 GateSensor는 현재 현장 적용이 가능할 정도의 연구 성과가 도출되었으며, 상용화를 위해 실시계약을 체결하였다. 따라서 본 장비를 이용하여 현장에서 Gate를 통과하는 각종 자재, 운송장비 및 건설장비의 효율적인 관리에 활용될 것이며, 상용화를 통해 건설 현장의 입/출고 관리 효율화 및 자동화에 기여할 것으로 판단된다.

- 개발된 Intelligent Mover 시작품의 경우는 구동기능 개선과 같은 현재 하드웨어/소프트웨어 적으로 일부 항목들에 대한 보완이 이뤄진다면 과제 완료 후에 현장 활용이 가능해져서 실용화 및 제품화가 가능할 것이다.

- Intelligent Trailer의 경우 트럭과 같은 운송장비에 활용할 수 있도록 Tool Kit 개념으로 개발하여 그 상용성을 초기 설계 단계부터 고려하였기 때문에 당해 연구결과를 바탕으로 통신안정성 등이 보완된다면 상용화 및 제품화가 본 과제 완료 후에 가능 할 것이다.

본 연구에서 개발된 차세대 지능형 건설물류관리 시스템은 기존 PMIS와 연계된 상품으로 만든다면 사업화가 가능할 것이며, Intelligent Mover와 Intelligent Trailer, 그리고 GateSensor 등은 자재/부재 공장 및 건설현장을 대상으로 사업화가 가능하다.

결론적으로 본 연구 성과물인 차세대 지능형 건설물류관리 자동화 체계와 관련 장비들은 모두 기술이전이 가능하다. 물류관리 프로세스는 건설 business model로 각종 물류관리 또는 PMIS 시스템에 적용될 수 있으며, 건설형 RFID tag 패키징과 지능형 장비들, 그리고 GateSensor 등은 관련 장비업체들을 대상으로 기술이전을 실시할 수 있을 것이다.