본 연구에서는 구조물의 안전성을 평가하는 방법으로써 구조시스템 신뢰성 해석방법을 살펴보고 소성설계 관점에서 선체중앙단면의 안전성을 평가하고자 한다 이를 위해 소성붕괴모드는 가상하중법과 하중증분법을 이용한 탄소성 구조해석법으로 구하고, 확률론적으로 중요한 붕괴모드는 branch and bound 방법을 변형하여 소성붕괴모드를 형성하는 마지막 소성힌지단계에서 branching하는 방법을 적용하여 붕괴모드가 반복 생산되는 문제를 개선하였다. 이렇게 구한 붕괴모드를 이용하여 1,2차 bound방법으로 선체횡단면의 시스템 신뢰도 및 시스템 파괴확률을 구하고 본 연구에서 제시한 방법의 유효성을 붕괴하중 계수방법과 비교 검토하였다.
강선이나 강화플라스틱선 등의 선박 재료는 선박안전법에 규정된 규격재료를 사용하는 경우로서 판두께 측정시험이나 종굽힘강도시험을 통하여 제작 선체의 구조 안전성을 쉽게 확인할 수 있다. 한편, 염가의 폴리에틸렌 등과 같은 비규격재료를 선체 전장이 짧은 플레저 보트의 선체로 사용하는 경우 역학적 특성을 파악하기 쉬워 선체 설계를 수행하기에 매우 유리하고, 대량 생산 시스템을 갖추는 경우 제작 비용이 낮아 해당 제품의 가격 경쟁력을 가질 수 있다. 그러나 폴리에틸렌 선체의 경우 비규격재료를 사용함에 따라 기존의 소형선체에 대한 종굽힘강도시험을 이용하여 선체의 구조 안전성을 평가할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 플레저 보트의 낙하시험 표준절차인 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5를 기초로 폴리에틸렌 선체에 대한 낙하시험을 수행한 후 이것을 기초로 정적구조해석을 수행하여 비규격재료로 개발된 선체의 구조 안전성을 확인함으로서 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5의 낙하시험방법이 선체 구조설계에 이용될 수 있음을 보였다.
In this paper, we analyze the procedure of the design manager for the enhancement of the hull production design process by use of the simulation method. Normally, design manager assigns design jobs according to various methods and estimates the corresponding results. When the construction drawing which is the output of the detail design where a design is dealt by zones, the design manager identifies blocks and analyzes their work difficulties, and assigns jobs to design engineers who are different in capabilities. These processes including the design engineer who can be modeled with man-hours evaluation model are represented in detail as a simulation model. As the high-level modeling for the discrete-event system, we use Event Graph model. And we implemented the simulation using Simkit which is open simulation engine for the discrete-event system. We made the simulation scenario to be written by a user in the scenario generator which is separated from the simulation model, and made the simulation result to be visualized in the form of Gantt chart in a Web. In the scenario of the irregular issuance for various construction drawings which contain different numbers of blocks, we performed the Monte-Carlo simulation according to various assignment methods to find the assignment result that satisfies the mid-term schedule.
조선소에서는 선박 건조 시 설계 및 각 선체 블록의 제작 조립 후 선행의장이라는 것을 실시한다. 선행의장은 선체를 제외한 다른 부품, 장비들을 탑재하는 것을 의미하는데, 이 과정에서 블록 내 존재하는 파이프 및 다양한 장비들의 체결이 각 블록 간 조립 시 정확히 이루어지지 않는다면 오작업 및 그에 따른 생산품질 저하와 재작업 등에 따른 막대한 비용이 발생한다. 또한 이미 완료한 의장작업이라도 파이프 및 내부 자재 공간배치 등의 문제 발생 시 재작업에 따른 선박 생산효율이 나빠진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점 해결을 위해 3D 설계도면을 이용하여 공존현실 기술을 기반으로 한 선체의장 작업 전후 공간 배치 및 검사 시스템에 대해 소개하고자 한다. 본 연구에서 개발 및 소개한 다양한 공존현실 알고리즘 및 검사 시스템은 국내에는 도입이 전무한 AR 서비스를 기반으로 하고 있으므로 조선 선박제조 공정뿐 아니라 자동차, 건축 등 설계도면을 이용한 다양한 제조 산업 분야에 널리 적용 가능할 것으로 사료된다.
선박 건조 시 발생하는 용접변형은 블록의 정도를 떨어뜨리고 교정작업으로 인한 생산성 저하의 요인이 되고 있다. 따라서 설계 단계에서 변형을 최소화 할 수 있는 작업기준을 마련한다면 생산성 증대는 물론 품질의 향상을 가져올 수 있을 것이다. 여기에는 먼저 블록의 조립과정에 따른 변형을 예측할 수 있는 정확하고 효율적인 방법이 마련되어야 한다. 본 논문에서는 고유변형도 이론과 유한요소 해석을 결합한 효율적인 변형예측 기법을 제안하였다. 고유변형도는 간이 열탄소성 해석 결과 최고온도 분포와 구속도에 의해 결정된다. 따라서 용접 열전도 해석과 구조물의 조립과정에 따른 구속도 계산을 수행하여 실제 구조물에 발생하는 고유변형도를 정확히 구하고자 하였다. 이를 이용하여 보강판의 변형 예측을 구현하였고 간단한 선체 블록에 적용할 수 있음을 확인하였다.
이 논문은 선체 외판 자동 생산 시스템의 효과적인 구축을 위하여 기존의 객체 지향 시스템 개발 이론을 개선한 ESBD(Evolutionary Simulation Based Design)을 제안한다. 목표 시스템인 AHMS(Automated Hull-piece Manufacturing System)는 가공 이전 평후판의 입고, 선처리, 절단, 1차 곡가공, 2차 곡가공 그리고 출고에 이르는 가상화된 자동화 공정의 분산 제어 시스템으로서 ESBD에 의해 개발된다. 실시간 원격 제품 모니터링(Product Monitoring)과 제품 정보 관리(Product Data Management)를 실현하기 위하여 분산 제어 및 물류 시뮬레이션을 통한 시스템 개발을 적용한다. 실험적으로 개발된 시스템은 새로운 공장의 배치 및 설계에 기본적인 가이드 라인을 제시하는 역할도 수행한다.
레저보트의 경우 초기 설계단계에서 소비자의 요구사항과 그에 기반 한 외형 디자인이 매우 중요한 설계 요소 중 하나이다. 운용컨셉 정의, 스타일링 등 초기설계 결과는 구조 및 외형에 이르는 선체, 의장설계 뿐만 아니라 향후 제조, 판매에 이르기까지 개발과정 전반에 걸쳐 큰 영향을 미치게 된다. 해외의 경우 이러한 점을 고려한 3차원 모델 기반 통합설계 시스템에 대한 기술개발이 활발하게 이뤄지고 있으며, 더 나아가서 통합설계 데이터를 생산에 활용하는 단계에 이르고 있다. 본 연구에서는 3차원 형상모델을 중심으로 레저보트 기본설계 프로세스를 통합하기 위한 연구를 수행하였으며, 50피트 급 크루즈보트 설계 사례연구를 통해 그 효용성을 보였다.
현재 국내 대부분 조선소에서는 선박 외판 곡 가공 작업시 곡률이 작은 부재는 일반 낱개 형상의 목형 틀을, 선수 및 선미 구간 중 곡률이 큰 부재는 입체 형상의 목형 틀을 제작하여 선상 가열 작업 중 이를 참조하여 철판의 곡형을 생성한다. 이 중 입체형상의 목형 틀을 상형곡형이라고 한다. 이러한 상형곡형 제작정보를 생성하는 방법은 각 조선소마다 조금씩 다르기는 하지만 대부분이 수작업에 의해서 목형 제작정보를 생성한다. 현장 작업자가 선형도면을 직접 참조해서 작도 및 계산을 통하여 입체형상에 대한 각각의 정보를 수작업으로 산출하거나 또는 설계 작업자가 입체형상 구성에 필요한 모든 단면을 개별적으로 모델링하여 제작정보를 현장에 제공한다. 이 과정에서 작업 공수가 과다 소요되며 수작업에 의한 제작정보 오류가 종종 발생하여 외판 곡 가공 공정에 문제가 발생하기도 한다. 그렇기 때문에 본 연구에서는 상형곡형 제작에 필요한 생산 정보를 설계 작업자 또는 현장 작업자 어느 누구라도 쉽고 간단하게 산출할 수 있도록 생산지원 시스템을 개발하였다. 이로 인해 상형곡형 제작이 필요한 외판부재의 경우 즉시 제작정보를 산출하여 제작하도록 함으로써 작업시간을 비약적으로 절감이 가능하게 될 것이다.
선박의 건조 공정 중 병목공정에 해당하며 전적으로 숙련자의 수작업으로만 이루어지는 공정이 곡가공 공정이다. 이러한 곡가공 공정을 자동화 하고자 산업계와 학계의 많은 노력이 경주되었다. 기존의 곡가공 자동화 시스템 개발은 산업계와 학계에서 오랜 동안 연구되어 왔음에도 불구하고 실제로 생산현장에 투입되어 성공적으로 운영되는 사례는 없었다. 본 연구는 이러한 기존 곡가공 자동화 시스템 개발의 문제점을 파악하고 이를 해결할 수 있는 대안으로 요구사항 정의, 시스템 설계, 하부시스템 및 구성요소의 구현, 시스템 통합 및 검증의 4단계 시스템 엔지니어링 기반의 시스템 개발방법론을 제안하였다. 제안된 개발방법론을 기반으로 선체 곡가공 자동화 시스템 프로토타입 개발에 적용하고 결과를 고찰하여 기존 곡가공 자동화 시스템 개발에서의 문제점을 해결할 수 있는 대안이 될 수 있음을 확인하였다.
세계 조선소 중 최근에 single hull VLCC를 가장 많이 건조한 경험을 바탕으로 4척의 double side VLCC를 성공리에 인도하여 선주측으로부터 호평을 받고, 나아가 전 세계 최초로 double hull VLCC의 2척 동시 진수라는 성과를 거둘 수 있었던 것은, 각 type의 특성을 고려한 최적의 구\ulcorner/생산설비 및 작업환경 등을 고려한 개선사항을 설계에 적극 반영한 결과로 나타난 것이다. 최근에 신규 수주 상담이 진행되고 있는 double hull VLCC 선주들의 대부분은 당사에서 single hull VLCC를 건조한 경험이 있는 선주들로서, 그동안 고객 만족을 위한 운항, 보수, 점검, 통해, 안전 및 편의성 등 선박 성능향상 측면에서 노력한 결과로 볼 수 있으며, 여기에서 만족하지 않고 당사의 Motto인 VOF( Vessel do the First Class) 구현을 이루고자 최선을 다하고져 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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