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Hybrid Monte Carlo 시뮬레이션에 의한 고속 InAlGaAs/InGaAs HBT의 구조 설계
황성범,김용규,송정근,홍창희 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.3
HMC(Hybrid Monte Carlo)시뮬레이션을 이용하여 InAlGaAs/InGaAs HBT의 비평형 고속전송을 해석하였고, 전송시간 및 차단주파수를 향상시키기 위하여 에미터-베이터 이종접합과 콜렉터 구조를 최적 설계 하였다. 시뮬레이션 결과, 에미터 조성경사영역에서 Al 몰비를 xf=1.0에서 xf=0.5로 변화시킬 경우 베이스 전송시간이τb=0.21ps로 가장 짧았다. 콜렉터 전송시간을 단축시킬 목적으로 콜렉터와 베이스 사이에 n\sup +\형 (콜렉터-Ⅰ), I형(콜렉터-Ⅱ), p형(콜렉터-Ⅲ), 콜렉터를 삽입하여 베이스-콜렉터 공간전하영역의 전계분포를 전자의 비평형고속전송을 유지하도록 설계하였다. 콜렉터-Ⅲ 구조에서는 전자의 음이온화된 억셉터가 콜렉터의 전계를 감소시킴으로써 전자가 Γ 밸리에서 먼 거리까지 전송을 가능하게 하여 가장 짧은 콜렉터 전송시간을 나타내었다. 결론적으로 가장 짧은 전송시간 τec는 Al 몰비가 xf=0.5인 에미터 구조와 콜렉터-Ⅲ에서 0.87psec이었고, 차단주파수 ft=183GHz를 나타내었다. InAlGaAs/InGaAs HBTs with the various emitter junction gradings(xf=0.0-1.0) and the modified collector structures (collector- I;n-p-n, collector-II;i-p-n) are simulated and analyzed by HMC (Hybrid Monte Carlo) method in order to find an optimum structure for the shortest transit time. A minimum base transit time($ au$b) of 0.21ps was obtainsed for HBT with the grading layer, which is parabolically graded from $x_f$=1.0 and xf=0.5 at the emitter-base interface. The minimum collector transit time($\tau$c) of 0.31ps was found when the collector was modified by inserting p-p-n layers, because p layer makes it possible to relax the electric field in the i-type collector layer, confining the electrons in the $\Gamma$-valley during transporting across the collector. Thus InAlGaAs/InGaAs HBT in combination with the emitter grading($x_f$=0.5) and the modified collector-III showed the transit times of 0.87 psec and the cut-off frequency (f$\tau$) of 183 GHz.
트럭 도착 정보를 활용한 휴리스틱 기반 야드 크레인 스케줄링 방법
황성범,정석재,윤성욱,Hwang, Sung-Bum,Jeong, Suk-Jae,Yoon, Sung-Wook 한국시뮬레이션학회 2019 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.28 No.4
장치장 운영전략을 주제로 한 많은 선행연구들은 장치장에 도착한 트럭들을 대상으로 야드 크레인의 작업시간을 최소화할 수 있는 작업순서를 결정했다. 하지만 실제 현장에서는 이미 장치장에 도착한 트럭들의 작업순서를 바꾸는 것은 거의 불가능하여, 도착순서에 따라 작업을 처리해주는 비교적 단순한 전략을 주로 적용해왔다. 이 방식은 작업순서에 대한 혼잡을 줄일 수 있고 관리가 편하다는 장점이 존재하지만, 간섭대기시간과 공차시간의 증가로 작업시간이 증가하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 트럭이 야드 장치장에 도착하기 이전에 트럭의 작업 순서를 결정하는 스케줄링 방법을 제안했다. 트럭 도착 이전에 작업을 할당해 주기 위해 트럭의 도착 예정 시간을 추정할 수 있는 Container Pre-Information Notice 정보를 활용하였다. 연구에서 제안하는 스케줄링 방법의 효과성을 검증하기 위해 실제 부산컨테이너터미널의 설비 레이아웃 및 데이터를 이용하여 현업의 방식과 본 연구의 스케줄링 방식을 비교하였다. 그 결과 크레인 작업 시간에 영향을 미치는 공차이동 및 간섭 대기시간이 감소하여 평균 작업 처리 시간이 감소한 것을 확인하였으며, 또한 내부트럭의 대기시간과 외부트럭의 체감 대기시간이 감소하는 효과가 있었다. Literatures have considered mathematical model that change the job order of shipper for improving the operation time of yard crane. However, on the real site, it is impossible to change the job order decided according to the shipper's arrival order. Therefore, operation managers have been utilized the relatively simple strategy that job control is better but the process time of yard crane is longer due to the growth of yard crane's interference time and empty drive time. This study proposed a new yard-crane scheduling approach that decided the job order before the shipper's truck arrived the yard terminal. We utilize the Container Pre-Information Notice estimating the arrival time of truck. We developed the container terminal simulation model for validation of the effect of proposed scheduling approach. The results show that the proposed scheduling reduced the interference delay time and empty moving time of yard crane and shipper's truck delay time.
Digital Twin 개념을 적용한 제조환경 시뮬레이션 모형 설계
황성범,정석재,윤성욱,Hwang, Sung-Bum,Jeong, Suk-Jae,Yoon, Sung-Wook 한국시뮬레이션학회 2020 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.29 No.2
As the manufacturing environment becomes more complex, traditional simulation models alone are having a lot of difficulties in reflecting real-time manufacturing situations. Although the Digital Twin concept is actively discussed as an alternative to overcome theses issues, many studies are being carried out only in the product design phase. This research presents a Digital Twin-based manufacturing environment framework for applying the Digital Twin concept to the manufacturing process. Twin model that is operated in virtual space, physical system and databases describing the actual manufacturing environment, are proposed as detailed components that make up the framework. To check the applicability of proposed framework, a simple Digital Twin-based manufacturing system was simulated in a conveyor system using Arena software and Excel VBA. Experiment results have shown that the twin model is transmitted real time data from the physical system via DB and were operating in the same time unit. The Excel VBA fitted parameters defined by cycle time based on historical data that real-time and training data are being accumulated together. This study proposes operating method of digital twin model through the simple experiment examples. The results lead to the applicability of Digital twin model. 제조환경이 더욱 복잡해짐에 따라 전통적인 시뮬레이션만으로는 실시간 현장 결과를 평가하는 데 많은 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위한 대안으로 Digital Twin개념이 활발히 논의되고 있지만, 제품설계 단계에 국한되어 연구가 진행되고 있는 실정이다. 본 연구는 Digital Twin개념이 생산 공정 프로세스에 적용되기 위한 Digital Twin 기반 제조환경 프레임워크를 제시하였다. 구성요소는 실제 생산환경인 물리적 시스템과 데이터베이스, 그리고 가상 시스템인 트윈 모델을 제안하였다. 본 연구에서는 Arena 소프트웨어와 엑셀 VBA를 활용하여 컨베이어 시스템을 대상으로 간단한 Digital Twin 기반 제조시스템을 모의실험하였다. 실험결과 트윈 모델이 실제 물리적 시스템의 실시간 데이터를 전송받아 동일한 시간단위로 작동됨을 확인하였고, 엑셀 VBA에서 축적된 실시간 데이터와 학습 데이터를 기반으로 조정된 파라미터를 생성하고 있음을 확인하였다. 또한, 간단한 모의실험을 통해 Digital Twin 모델 구동 방법을 제안하였으며, Digital Twin 모델의 구현 가능성을 보여주었다.