Neutral Data Generation Algorithm for EPC-based Manufacturing Process Collaboration

EPC 기반의 제조 공정 협업을 위한 중립 데이터 생성 알고리즘

Abstract

In highly complex EPC(engineering, procurement, construction)-based manufacturing processes such as shipbuilding and marine plants, it is essential to prepare a way to enable organic working at the site referring to each other's detailed working data for collaboration between partner companies. However, companies cannot share the progress of the sites including working information in real-time due to the use of SW unique to each company and the complex site management system. As a result, the construction process is delayed, and resources are used inefficiently. This study developed a neutral data generation algorithm that can apply the working information in various file formats to a collaborative manufacturing process. In addition, this study verified the accuracy of the algorithm by applying the developed algorithm to the manufacturing process of piping in shipbuilding and marine plants, developing the SW for visualization of working information using the generated neutral data, and comparing the coordinate, shape & dimension and the kind, number, and spec. of BOM. The result confirmed that the accuracy of the coordinate of the neutral data was 99%, and that of the shape & dimension of the neutral data and BOM Spec. was both 100%. It is thought that this study can be used for overcoming the restrictions in information sharing due to the development of informatization at companies and maximizing the share of working file information in a complex manufacturing process.

선 해양 분야와 같이 복잡성이 높은 EPC(engineering, procurement, construction) 기반의 제조 공정시에는 협업 업체 간 협업 작업용 데이터가 매우 상세한 수준까지 상호 참조됨으로써 유기적인 현장 업무가 실현될 수 있는 방안이 필수적이다. 그러나 기업 별 고유한 SW의 사용과 현장 관리 체계의 복잡성으로 인하여 업체 상호 간 현장의 작업 정보를 포함한 진행 상태가 실시간 수준으로 공유되지 못하고 있어 이로 인하여 공정 지연 및 자원 투입의 비효율이 초래되고 있다. 본 연구에서는 다양한 파일 형태로 존재하는 작업 정보를 협업 형태의 제조 공정에서 적용할 수 있는 중립 데이터 생성 알고리즘을 개발하였다. 또한 개발된 알고리즘을 조선 해양 플랜트 배관의 제조 공정에 적용하고 생성된 중립 데이터를 활용하여 시각화하는 작업 정보 생성용 SW를 개발하고 좌표, 형상 및 치수, BOM의 종류, 개수, spec값을 비교함으로써 알고리즘의 정확도를 검증하였다. 그 결과 중립 데이터 좌표 정확성은 99%, 중립데이터 형상과 치수는 100%, BOM Spec. 은 100% 일치함을 확인하였다. 이 연구는 기업의 다양한 정보화 기반 기술로 인한 정보 공유의 제약을 극복하고, 복잡한 제조 공정의 작업화일 정보 공유를 극대화할 수 있을 것으로 사료된다.

Ⅰ. 서론

디지털 커뮤니케이션 기술의 발전은 정보의 표현 형식과 방법을 다양하게 변화시키고 있다. 특히 커뮤니케이션의 기반이 온라인 상으로 확산되면서 이러한 변화는 더욱 가속화되었고 개별적으로 존재하던 정보의 접근과 공유가 용이해졌다^[1]. 이에 따라 데이터 관리 측면에서는 데이터 집약 처리 시스템에서 초기 데이터의 근원 정보를 기록하도록 하는 데이터 프로비넌스^[2]에 대한 요구가 증가되고, 산업계의 정보 활용 측면에서는 산업 현장의 협업이 복합적이고 대형화^[3][4] 되면서 다양한 매체를 통해 협업 업체 간 상호 공유되거나 교환 되어야 하는 현장 정보의 양이 방대해지고 정보의 형태도 다양화되어가고 있다. 디지털 협업 정보는 상호 호환성이 전제되어야 하며, 특히 데이터 표현을 위한 파일 형식은 가장 기본적인 요건이다. 파일 형식은 파일 포맷(format)이라고도 하며 저장을 목적으로 정보를 컴퓨터 파일로 인코딩하는 특별한 방식^[5]이다. 파일 형식이 다른 경우 자체 호환을 위하여 별도의 정보 변환 과정이 요구되는데 이를 위해 추가 적인 정보 자원을 투자하여야 하는 등 많은 장애요인이 존재한다. 조선해양 플랜트 산업은 대표적인 ETO(Engineering To Order) 산업으로 선주로부터 주문이 결정되면 이에 맞춰 설계, 자재구매, 조달, 생산 등의 다양한 작업이 동시에 진행되는 프로젝트 성격의 산업이다^[6]. 그러나 현장 디지털 데이터 표현의 호환성 부족으로 업체 상호 간 현장의 진행 상태가 실시간 수준으로 공유되지 못하고 있어 자동화 공정 저하로 인하여 공정 지연 및 자원 투입의 비효율이 초래된다. 국내 여러 조선소에서 AVEVA Marine, PDMS와 Intergraph Smart 3D 등 다양한 3D 설계 프로그램을 활용하고 있지만^[7] 3D 설계 프로그램은 대부분 고가이기 때문에 대형 조선사들도 한정적으로 구매하여 활동하고 있으며, 여러 대형 조선소들의 제품을 생산하는 중소 협업 업체들은 자금 투자의 어려움으로 등으로 협업 시에 2D 도면 프로그램을 주로 사용 중에 있다. 2D 도면은 3D 도면에 비해서 한정적인 정보를 담을 수 있고 시스템이 유기적으로 연결되어 있지 않아서 설계 변경이 빈번하게 일어나는 조선 해양 플랜트 프로젝트에서는 실시간으로 변경 사항이나 진행상황을 쉽게 파악하기 어렵다. 협업을 위한 작업 정보는 task라고 칭하는 프로젝트에서 가장 작은 작업의 단위 수준으로 가능해야 하며, 작업분류시스템(WBS: Work Break Structure)의 최하위 단위인 작업 패키지(Work package)를 구성하는 일련의 활동(Activity)에 포함되어 있다^[8]. 일반적으로 업체 간 공정 정보는 작업 패키지 정도의 정보만 공유되고 있거나 협업 상의 이유라 할지라도 활동 수준까지의 작업 정보를 공유하는 정도에 머무르고 있다. 게다가 최근 IMO(Itrnational Maritime Organization)에서는 선박의 안전과 보안 및 해양 환경 보호를 위한 표준을 제정^[9]하면서 그에 준하는 해양 플랜트의 표준화 요구는 더 커지고 있다. 또한 규모가 크고 복잡도가 높은 대형 조선해양 플랜트 프로젝트시 업체 간 공유되는 정보의 수준이 구체적이지 못하여 현장 작업 시 협업 작업용으로 활용하기에는 적당하지 않다. 데이터 유형 측면에서도 각 주체 간 사용하는 소프트웨어 환경이 상이하고 각 시스템 별로 고정된 필드에 저장된 데이터인 정형 데이터, 고정된 필드에 저장되어 있지 않은 데이터인 비정형 데이터, 그리고 고정된 필드에 저장되어 있지만 메타 데이터나 스키마 등을 포함하는 반정형 데이터^[10] 등이 다양하게 분포되어 있다. 또한 데이터 값 측면에서도 기업의 데이터 관리 수준에 따라 정보의 품질이 상이하여 데이터 수치 오류, 정보 누락이나 단절은 후속 공정까지 또 다른 문제를 파생시킨다. 특히 2D, 3D 도면과 같이 반정형 및 비정형 데이터들이 조합되어 하나의 작업 정보로 공유되어야 하는 경우 작업의 순서에 맞게 작업 정보를 파악하는 업체 간 한계가 발생할 수 있으며, 전체 3D 모델은 실제 데이터의 크기가 매우 크고 속도가 느려서 이 정보를 협업 업체 간 공유하기에 한계가 있다. 이러한 설계 정보의 누락과 혼선 등으로 인하여 생산 공정에 큰 혼선이 발생되고 이는 곧 프로젝트 공정 지연, 품질 및 생산성을 저해하는 이슈를 야기시키고 기업의 효율성 저하로 귀결된다. 이와 같이 업체간 협업을 위한 현장 작업 데이터의 적시성과 정확도는 프로젝트 관리의 매우 큰 위험요소가 된다. 전산화된 업무 프로세스에서 규모가 크고 복잡도가 높은 프로젝트의 협업 자동화를 위해서는 동시간 대에 수행되는 서로 영향 관계에 있거나 작업 순서 상 제약 관계가 있는 작업 정보는 저장된 형태나 종류와 무관하게 협업 업체 간 쉽고 일관된 디지털 데이터의 활용 환경이 전제되어야 한다. 이는 기존의 선박, 조선 기술에 정보통신 기술을 접목하여 각종 해양 정보를 표준화 및 디지털화^[11]를 위해서도 매우 중요한 요건이 된다.

이러한 이유로, ISO 10303 에서는 제조 업체에서 제품을 개발하고 생산할 때 서로 다른 자동화 시스템 간의 제품 정보를 교환하는 데 사용하는 공통의 언어 역할을 하는 국제 표준 규격의 인터페이스 기술인 STEP(Standards for the exchange of production model data)^[12]을 정의하고 있다. 이와 같이 저장된 형태나 종류와 무관하게 협업 업체 간 참조될 수 있는 정보 데이터를 조선 해양 분야에서는 중립데이터라 칭하며, 본 연구에서도 이를 준용하여 업체 별 다양한 포맷으로 표현된 데이터와 신규 생성되는 데이터를 모두 국제적으로 상용화된 포맷으로 전환된 데이터로 중립데이터라고 정의한다.

본 연구에서는 조선 해양 플랜트 제조 공정에 최적화된 협업을 위한 tak 수의 다양한 플랜트 작업 정보 데이터를 STEP 표준에 맞게 중립데이터로 변환하기 위한 알고리즘을 개발한다. 또한 작업 정보 생성용 SW를 구현하여 조선해양 플랜트 배관 분야에 변환된 중립 데이터를 통해 3D와 2D 형태로 도면을 재생성하여 실데이터와 비교함으로써 실효성과 정확성을 검증한다. 본 기법은 제조 공정에 참여하고 있는 다양한 협업 업체 간 현장 업무의 선후 및 동시 관계를 포함하는 작업 정보를 실시간 상호 공유하고 활용할 수 있는 기술적 기초를 제공함과 동시에 협업 자동화에도 크게 기여할 것으로 사료된다.

Ⅱ. 관련 연구

1. 이론적 배경

본 연구는 조선 해양 플랜트의 배관의 협업을 위한 중립 데이터 생성 알고리즘에 대해 다룬다. 해양 플랜트(Offshore Plant)란 말 그대로 해상의 공장^[12]이다. 해양 플랜트 산업 분야는 매우 광범위하여 한마디로 정의하기는 쉽지 않지만 통상적으로 해양플랜트는 해양자원, 즉 석유 및 가스 등을 개발하기 위한 설비^[13]를 의미한다. 배관이란 액체, 기체, 분말 등의 유체를 수송이나 배선 등의 보호를 목적으로 관(파이프), 튜브, 호스를 설치하는 것^[14]이다. 조선 해양 플랜트 뿐만 아니라 일반 육상 플랜트 및 건축 현장에서도 일반적으로 많이 사용되고 있지만, 특히 조선 해양 플랜트에서는 선박 특성상 공간이 좁고, 또한 최근 액화천연가스를 운반하는 LNGC의 경우 액화가스의 적재 및 하역을 위한 배관 구조가 훨씬 더 많아지면서 작업 난이도가 높다. 조선소에서는 3D 설계 프로그램으로 전체 배관의 모든 설계를 모델링하지만, 실제로 배관을 제작하는 협업업체와는 제작도 및 설치도면으로 모델의 일부분을 2D 도면으로 주고받는다. 3D 설계 프로그램을 통해 2D 및 3D 도면을 도출하기 위해서는 필요한 데이터를 적절하게 추출하여 중립데이터로 가공하는 것이 필요하다^[15]. 중립 데이터는 3D 설계 프로그램과 협업 작업 정보 공유 프로그램을 연결해주는 매개체 역할을 수행하는 국제 표준 포맷이다. 조선 해양 플랜트에서 사용하는 3D 설계 프로그램에서 추출하는 정보는 대표적으로 배관, Fitting, Accessory 등의 Type과 3D 좌표, 배관의 직경, Painting, 재질 등의 Spec 정보 등이 있다. Fitting은 일반적으로 잘 알려진 Pipe를 제외한 부분으로 Pipe와 Pipe 등을 이어줄 수 있는 부속품이다. 예를 들면 Elbow나 Tee처럼 유체의 흐름의 방향을 변경하거나 직경을 변경한다. Accessory는 통로를 바꾸거나 여닫아 유체의 흐름을 조절하는 Valve와 Valve 및 fitting을 연결할 수 있는 Bolt 등으로 구성된다. 이렇게 Pipe와 Fitting 그리고 Accessory 등으로 Type을 나누는 것은 각 Type에 따라 BOM(Bill of Materials)을 표현하는 방법 등이 상이하여 Type의 분리는 가장 기본적며 중요하다. 이러한 정보들이 포함된 작업 정보는 다양한 파일 포맷의 2D와 3D 형태로 작성되며, 현재는 상이한 각 기업의 고유한 공정에 호환될 수 없으므로, 협업 정보의 기초 데이터 중립화는 필수적 작업 공정이며, 변환 알고리즘은 매우 핵심적 요소이다.

2. 선행 연구

Jiaqi Lu et al.^[15]등은 플랜트 엔지니어링 영역에서 협업 주체 간 발생하는 다양한 자료를 활용하기 위해 서로 다른 시스템에서의 검색 정보를 제공하고, 데이터 간 의미적 유사도 분석을 통해 유사한 정보를 사용자에게 추천하는 기술을 개발했다. 황인혁 등은 그들의 연구^[16]에서 생산 제조업의 협업 설계 과정에서 기존에 사용하던 2D 도면 방식이 아닌 3D로 시각화된 모델을 실시간 공유할 수 있는 웹 기반의 프레임워크 모델을 제안하였다. 서효원의 연구^[8]에서는 플랜트 협업 동시 병행화 기술, 플랜트 협업 정보관리 및 활용 기술, 플랜트 협업 플랫폼 기술, 플랜트 프로젝트 초기 공정 계획 기술, 플랜트 프로젝트 공정 관리 기술을 개발하였다. 플랜트에서의 발생하는 다양한 정형, 비정형 문서들의 내용을 검색할 수 있는 알고리즘을 개발하고, 플랜트 프로젝트에 참여하는 모든 협업 주체 간의 문서 정보를 관리하기 위한 시스템을 제안하고, 모든 산출물을 WBS로 Mapping 할 수 있는 기법을 개발하였다. 그러나 해당 연구는 해양분야 플랜트 프로젝트의 생명주기를 근간으로 작업의 흐름을 효율적 관리하기 위한 모델 제시를 중심으로 한 연구로써, 본 연구에서 다루는 이기종 파일 형태의 작업 정보 데이터를 STEP기반의 중립 데이터로 변환하는 방법에 대해서는 다루지 않고 있다는 측면에서 본 연구와의 차별성을 찾을 수 있다. 박중구의 연구^[17]에서는 조선 해양 사업에서의 선박 건조 시 주요 실패 원인에 관한 연구를 통하여 의장품의 공급 관리 체계의 부재를 가장 큰 원인으로 도출하였다. 그는 이러한 문제를 해결하기 위하여 설계, 제작, 설치, 검사 등 전 공정 별 분석을 통해 필요한 의장품과 프로세스를 정의하고 배관재의 공정 관리 시스템 구축을 위한 데이터 구조를 제안하였다.

김현철^[18]은 PDMS 기반 해양 플랜트 케이블 트레이 설계 지원 PML(Programmable macro language)도구를 개발하고 이를 통해 전장 템플릿 라이브러리를 이용하여 완전히 파라메트릭 설계가 가능하도록 함으로써 설계 변경으로 인한 수정 작업 시 신속하고 정확한 변경이 가능함을 보였다. 강인창^[19]은 선실 바닥 의장 생산 관리 시스템 개발 연구에서 기존의 생산 작업 일보의 문제점을 분석하여 공정 정보 별로 성과 지표와 업무 표준화 방안을 정의하고 이를 작업 현장에서 실제 이용하는 설치 도면과 연동하여 실시간으로 데이터베이스화하는 시스템을 개발했다. 구체적으로는 작업 정보를 공유하기 위하여 스캔한 설치 도면으로부터 작업 정보 추출하고 실시간으로 작 물량과 진척률을 산출하여 데이터베이스 정보로 저장하는 방식을 제안하였다. 우리의 연구는 스캔데이터가 아닌 3D 데이터의 실제 디지털 기초 데이터로부터 정보를 추출하여 국제 표준의 2D 및 3D 기초 데이터를 생성한다는 측면에서 구별된다.

지금까지 살펴본 바와 같이 복잡도가 높은 조선해양 분야 플랜트 사업과 같은 다양한 작업 정보의 공유와 공정 자동화의 요구가 존재하는 분야에서 협업을 위한 데이터의 활용은 매우 중요한 요소임에도 그 연구는 매우 미흡하며, 특히 이기종 기초 데이터의 활용을 위한 기술이 개발되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 기 보유하고 있는 작업 데이터의 활용도를 높일 수 있는 가장 기초가 되는 국제 표준의 기초 작업 데이터를 생성하기 위한 알고리즘을 개발하고 정확성을 검증하고자 한다.

Ⅲ. 연구 방법

1. 연구 모형

본 연구에서는 그림 1과 같이 다양한 3D도면 및 텍스트 데이터들을 변환하여 국제표준의 PCF format으로 중립 데이터를 생성한다. 생성된 중립 데이터를 활용하여 3D와 2D 형태로 모두 시각화할 수 있는 통합 Viewer 프로토타입 소프트웨어를 통해 생성된 작업 정보의 좌표 일치성, 형상과 치수 정확성, BOM의 Spec.을 확인함으로써 작업 정보 변환 알고리즘을 통하여 생성된 데이터의 정확성과 실효성을 검증한다.

그림 1. 연구 모형

Fig. 1. Research Model

가. 협업 대상 작업 정보 Data 추출

협업 대상 작업 정보 Data 추출단계에서는 조선 해양 플랜트 사업에서 사용하는 다양한 3D 설계 프로그램의 작업 정보 Data를 추출할 수 있는 인터페이스를 개발한다. AVEVA Marine의 경우에는 AVEVA 사에서 제공되는 도메인 언어인 PML (Programmable Macro Language)를 이용하여 3D 모델의 정보를 추출하고, Intergraph S3D는 Intergraph 사에서 제공하는 API를 이용하여 3D 모델의 정보를 추출한다. AVEVA Maine과 Intergraph S3D는 모두 각각 STEP 기반의 데이터 포맷인 IDF와 PCF로 내보내는 기능이 있다. 그러나 본 연구에서는 호환성을 위해 본 연구에서 개발한 알고리즘에 의해 도출된 중립 데이터 파일인 STEP에 기반한 PCF 파일 포맷을 재정의한다.

나. 데이터 중립화 알고리즘

첫번째 단계에서 추출한 정보들을 데이터 중립화 알고리즘을 통해 STEP 표준에 맞는 중립 데이터 파일로 정의한다. 데이터 중립화를 위한 과정을 보면, 우선 발주처 요구에 맞는 자재의 치수 단위와 직경의 단위 그리고 무게 단위를 정의한다. 보통은 발주처가 요구하는 단위에 맞게 3D 설계를 진행하지만 만일 다를 경우에는 중립 데이터 파일에는 데이터를 변조하지 않고 시각화 시점에서만 변환하여 표현다. 이 단위들은 하나의 사업 내에서는 동일하다. 자재의 수 표현과 단위는 Bolt와 Bolt를 제외한 다른 자재로 나누어서 표현한다. 치수 표현의 경우 mm 단위가 일반적이고 미국 등 특정 국가에서 inch 단위를 사용한다. 직경은 mm 또는 inch 단위로 이미 제품화되어있어서 발주처 요구사항에 맞는 자재를 사용한다. 자재의 무게 정보도 요구사항에 맞게 kgs 또는 lbs 단위로 정의한다. 그리고 3D 설계의 규모가 매우 크므로 중립 데이터 파일을 협업을 위한 Task 단위로 분리한다. 분리 기준은 Size와 Spec 정보가 내포되어 있는 정보를 기준으로 분리한다. 가장 기본적인 속성은 좌표 정보이다. 플랜트 배관분야만을 고려하더라도 좌표의 개수가 Support 의 경우에는 1개, Cross Fitting 등의 경우는 4개로 Type에 따라 다를 수 있다. 그리고 3D 설계 모델링에서 Graphic ID로 구분되는 UCI를 정의하고 그 외에 배관 자재의 단열재를 감싸야 하는 지 여부와 Painting은 어떤 것으로 해야 하는지 여부, 그리고 각 자재의 무게와 자재 Code를 정의한다. 3D 도면을 2D 도면으로 표현할 때에는 각 자재들을 Symbol화하여 간략하게 표현하는데 SKEY 라는 Symbol Key를 기준으로 표현하므로 추출된 SKEY 정보를 중립 데이터 파일에 정의한다. 이러한 공통 속성들 외에 특정 Type에만 있는 속성들을 도출하여 중립 파일로 정의한다. 예를 들면 자재 정보의 경우에는 각 3D 프로그램 내에서 Library 형식으로 이미 자재 Code와 Description 정보를 가지고 있는 것이 일반적이다. 이 중에서 Task 단위의 중립 데이터 파일에서 필요한 요소의 BOM 정보만 추출하여 중립 데이터 파일에 정의한다.

다. 국제 표준의 디지털 중립 데이터 생성

추출되고 정리된 정보를 바탕으로 국제 표준의 디지털 중립 데이터 양식에 맞게 데이터를 생성한다. 중립 데이터의 PCF 포맥 구성은 표1과 같다.

표 1. PCF 포맷

Table 1. PCF Format

라. 알고리즘 및 중립 데이터의 정확성 검증

알고리즘 및 중립 데이터의 정확성 검증중립 데이터 변환 알고리즘과 이를 통해 생성된 중립 데이터의 정확성을 검증하기 위하여 3D 제작 정보인 3D 형상, 치수, BOM, 작업 정보를 통합 가시화 할 수 있는 3D 및 2D 통합 Viewer 프로토타이핑을 개발하여 결과값을 실 데이터와 비교함으로써 작업 정보 기초 데이터의 무결성을 검증한다.

2. 실험 시나리오

조선해양 플랜트 공정 중 배관 분야에 대해 중립화 대상 데이터를 추출하여 중립화 알고리즘을 통해 중립 데이터를 생성하고, 생성된 데이터를 다시 가시화 시키는 작업을 통해 중립 데이터 생성의 정확성을 검증한다.

협업 환경 구성을 위하여, AVEVA Marine W와 Windows 10 OS 환경의 PC와 Intergraph S3D SW와 Windws Server 2008 OS 환경으로 하여 두 대의 PC 환경을 구성하였다. 또한, 3D 및 2D 가시화를 통한 데이터 검증을 위하여 prototyping 알고리즘은 Windows 10 OS 기반의 개발 소프트웨어는 C# 7.1 버전을 사용하여 개발하였다. 실험 시나리오에 따라 AVEVA Marine과 Intergraph S3D에서 형상과 Size, Spec 등을 모두 동일하게 모델링을 하고 각 3D 모델링에서 본 연구에서 개발된 알고리즘을 통해 중립화 데이터 파일을 생성한다. 실험은 다음의 순서로 진행한다.

① AVEVA Marine과 Intergraph S3D에서 중립 데이터 파일을 생성하고, 모델에서 좌표와 형상 정보를 추출한다. 추출한 모델 정보와 생성된 중립 데이터 파일의 정보를 맵핑하여　좌표 등 3D 속성 정보와 형상이 정확하게 추출되었는지 확인하여 검증한다.

② 생성된 중립 파일을 3D 및 2D로 가시화한 Prototyping 소프트웨어를 통해 3D 및 2D의 형상 표현이 기존 모델의 3D 및 2D 형상과 치수가 누락없이 정확하게 표현되었는지 요소 Type과 개수 그리고 치수를 확인하여 검증한다.

③ 생성된 중립 파일을 Prototyping 소프트웨어를 통해 집계된 자재의 물량이 모델링된 자재의 물량과 정확하게 일치하는지 확인하여 검증한다.

Ⅳ. 실험 결과

1. 중립 데이터 좌표 정확성 검증

AVEVA Marine과 Intergraph S3D에서 중립 파일을 생성하고 좌표 및 형상을 비교하여 중립 파일이 정확하게 정의되었는지 확인했다. 그림 2는 AVEVA와 Intergraph S3D에 대하여 초기 데이터와 중립 데이터 파일의 좌표와 형상을 각각 비교한 것이다. 도면 54개와 각 도면 내의 요소들의 개수를 모두 비교한 결과 AVEVA Marin 99.22%, Intergraph S3D는 99.33% 의 정확도를 나타냈으며, 불일치가 발생된 곳은 붉은 색으로 표시된 Tee의 값으로 좌표가 일치하지 않은 54개의 각 도면 내 요소들의 케이스가 포함된 결과이다.

그림 2. 초기 데이터와 중립 데이터 좌표 및 형상 비교

Fig. 2. Comparison for coordinates value and geometry of Initial Data and Neutral Data

2. 중립 데이터 형상 및 치수 검증

각 모델에서 생성된 중립 파일을 3D 및 2D로 가시화하여 Generation 및 형상과 치수가 정확하게 표현 되었는지 확인하였다. 그림 3의 (a)는 Intergraph S3D에서의 실제 3D모델링 형상이고, (b)는 Intergraph S3D에서 생성된 중립 데이터를 2D 및 3D 통합 Viewer Prototyping 소트웨어에서 Generation한 3D 결과 화면이며, (c)는 2D Geneartion 결과 화면이다. (a), (b)그리고 (c)에서 Ⓑ와 Ⓒ로 표현되는 두 요소는 모두 좌표를 두 개를 갖고 있지만 A는 Pipe로 직선으로 표현되고 B는 Elbow로 직선이 아닌 전혀 다른 형상으로 표현되어 있다. 이렇듯 각 자재별 다양한 형상을 누락없이 정확하게 표현되었음을 가시적으로 확인했다. 이와 같은 방법으로 그림4와 같이 도면 112개에 대해서 각 요소의 형상과 치수 정보를 확인한 결과 100%의 정확도로 측정되었다.

그림 3. 중립 데이터 형상과 치수 검증: (a) Intergraph S3D, (b) 3D Prototyping Viewer, (c) 2D Prototyping Viewer

Fig. 3. Validation of geometry and dimensions of neutral data: (a) Intergraph S3D, (b) 3D Prototyping Viewer, (c) 2D Prototyping Viewer

그림 4. 초기 데이터와 중립 데이터 형상 및 치수 비교

Fig. 4. Comparison for dimension value and geometry of Initial Data and Neutral Data 

3. BOM 개수 및 Spec. 검증

생성된 중립 데이터 파일의 물량을 중립화 알고리즘검증용 Prototyping 소프트웨어의 3D Viewer로 가시화한 상태에서 물량을 추출하고, 3D 모델에서의 초기 실제 물량의 자재와 개수가 서로 일치하는지 확인하였다. 도면 100개에 대해서 3D 모델에서의 자재 및 물량을 3D Prototyping Viewer의 자재 및 물량과 비교한 결과 표2와 같이 100%의 정확도를 보였다.

표 2. BOM 정보 검증표

Table 2. Validation table for BOM Information

Ⅴ. 결론

복잡성이 높은 EPC(engineering, procurement, construction) 기반의 제조 공정에서 매우 상세한 수준의 업체 간 협업 작업용 데이터의 공유는 유기적인 현장 업무 실현의 필수적 요구조건이다. 그러나 기업별 고유한 SW의 사용과 현장 관리 체계의 복잡성으로 인하여 협업 작업 정보를 포함한 단위 업무 별 진행 상태가 실시간 수준으로 공유되지 못하고 있어 조선 해양 플랜트 산업과 같은 대형 프로젝트에서 공정 지연 및 자원 투입의 비효율을 야기 시키는 매우 중요한 요인이 되고 있다. 본 연구에서는 이러한 다양한 환경에 있는 작업 정보 데이터를 중립 데이터로 변환할 수 있는 알고리즘을 개발하고 이를 통해 조선 해양 플랜트배관 분야에 적용하고 그 정확성을 검증하였다, 본 연구는 플랜트 산업뿐만 아니라 모든 복잡한 협업 체계 내에서 수행되는 다양한 산업 현장의 실무 작업정보의 실시간 작성 및 공유 활성화의 계기가 될 것이며, 궁극적으로 참여자가 많고 복잡도가 높은 제조 공정의 업무 효율성 및 협업 생산성 향상에 크게 기여할 것이다. 또한 최적화되고 효율적인 자원 관리를 실현함으로써 궁극적으로 기업의 생산성 향상과 제품의 품질 및 표준화 제고에도 기여할 것으로 사료된다.