해양대국을 지향하는 우리나라의 조선산업은 21세기에도 지속적으로 유지발전시켜야 할 국가적인 산업으로서 기술력의 안정과 생산성의 향상은 물론 정보화를 통한 미래산업으로서 체질개선이 불가피하다. 이를 위하여 국내의 조선업계는 10여년 전부터 CAD/CAM시스템을 중심으로 설계 및 생산시스템의 전산화/자동화를 꾸준히 추진해 왔으며, 최근에는 컴퓨터통합생산시스템, 즉 CIM(Computer Integrated Manufacturing0을 목표로 한 투자와 연구개발 노력이 집중되고 있다. 최근 많은 문헌과 세미나 등을 통해 CALS의 개념과 관련기술, 긔ㄹ고 추진사례들이 소개되고 있다. 적용범위와 내용이 워낙 광범위하고 개념과 관련기술 또한 짧은 기간 동안에 급격히 발전해 온 까닭에 이해의 형태도 다양하지만 다소 막연하게 또는 이상적으로 생각해 왔던 미래형 산업정보시스템의 이미지를 제시하고 있음에는 틀림없다. 아울러 CALS는 조선산업의 정보화와 미래화를 위한 수단으로 추진하고 있는 "조선CIM"의 구축 및 운영을 위한 구체적인 방향과 목표, 그리고 환경과 도구를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 이 글에서는 CALS에 대한 개념과 내용, 그리고 관련기술에 관한 보다 구체적인 이해를 위하여 CALS의 여러 사례 중에서 조선산업과 관련이 있는 미해군의 추진사례(NAVSEA CALS)를 중심으로 소개하고, 현재 추진하고 있는 조선CIM과의 관계에 대하여 정리하였다.대하여 정리하였다.
Currently, large size shipyards have performed the generating of piece and the nesting using shipbuilding-oriented CAD program, which requires high skilled operator and costs a lot. So, medium and small size shipyards have pursued other way to obtain the generating and the nesting due to an economic and a technical problems. Therefore, this research is to develop a program for the generating of pieces with parametric macro method and a STRIP program for the nesting of pieces by PC.
In the field of shipbuilding design, the use of 3D CAD is becoming commonplace, and most of the large shipyards are conducting 3D design. However at the production site, workers are still working on 2D drawings rather than 3D models. This tendency is even worse in small-scale shipyards and block manufacturing shops. Particularly, in a manufacturing shop that is engaged in the outsourcing of blocks, it may not be possible to provide 3D model. However, the demand for 3D models in the production field is steadily increasing. Therefore, it would be helpful if 3D model could be generated from a 2D drawing. In this paper, we propose a method to extract template and unfolded surface shape information from shell template offset drawing using computer vision technology. Also a 3D surface model was reconstructed and visualized from the extracted information. The result of this study is thought to be helpful in the work environment where 3D model information can not be obtained.
This paper constructs a data base to create the Hull lines prior to piece manufacture and nesting steps with a personal computer using the data of created as the advanced software, TRIBON. The lines are plotted smoohtly, which are called the spline. The S/W is excellentlt estimated on the ptrcision among shipping exclusive S/W, which are currentlyused So, the S/W is mainly used as as shipping CAD program. High-cost H/W and high-performance S/W(TRIBON etc.) sre used with the bases of technique and capital power in the big shipbuilding yard; but small but small and medium-sized shipbuilding yard and related companycan't purchase dueto the high-cost product. To bring upthe small and medium sized shipbuilding yard lacking little competitive power, the data base S/W is joined with the CADRA of graphic S/W and is developed to create the Hull lines to be needed on as automatic cutting process usiing the personal computer.
조선 및 해양플랜트 산업은 복합 및 대형화됨에 따라 유지보수 및 검사 시스템이 중요해지고 있다. 최근 작업자의 작업이해도 향상과 효율을 높이기 위해 증강현실기반 유지보수 및 검사 시스템이 많이 주목받고 있는데, 증강되는 모델과 현실정보 간의 정확한 정합이 이루어지지 않아 작업에 오히려 혼동을 초래하는 일이 자주 발생한다. 이를 위하여 실모델에 특정 이미지를 부착하는 마커 기반 증강현실 기술이 사용되었으나, 조선 및 해양플랜트 산업 특성상 마커의 훼손 가능성이 있으며, 카메라가 명확히 마커 전체를 검출할 수 있어야 하기 때문에 작업자와 마커 간의 충분한 공간을 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 기존 증강현실 시스템의 한계점을 극복하기 위하여 마커리스 기반 증강현실을 활용하여 조선 및 해양플랜트 산업에서 가장 많은 공정을 차지하고 있는 파이프 시스템을 대상으로 정확하게 실 모델을 인식하고 해당 모델에 가상 CAD모델을 정합하는 방법론에 대해 연구하였다. 본 시스템을 통해 현실 작업자의 자세와 제한적인 환경에 따른 증강모델의 비틀림 현상을 개선하고 작업 이해에 혼동을 주는 현상을 없앨 수 있을 것으로 기대된다.
STEP은 제품모델 정보를 서로 다른 CAD 시스템에서 교환할 수 있게 하기위한 중립형식의 국제표준으로서 CALS/EC의 구현을 위해 필수적인 핵심기반 기술이다. 선박 관련 STEP은 지금까지 미국과 유럽의 여러 연구사업을 통해 개발되어 오고 있으며 AP215(선박구획배치), AP216(선박선형), AP217(선박배관), AP218(선박구조)은 올해 안에 CD(Committee Draft) 안이 완성될 예정이다. 우리나라는 일본과 함께 세계 조선시장을 양분하고 있는 조선 강국이면서도 관련 정보기술의 낙후로 STEP 기술 개발에는 미온적이었으나 최근 선박해양공학분소에서 과기부의 특정과제로 수행하는 KS-STEP 과제를 통하여 ATS 318 (AP218, 선박구조의 ATS) 개발 책임을 맡게되어 본격적인 관련 연구를 시작하게 되었다. 여기에서는 ATS 318 개발을 위해 조선소와 선급 등 선박관련 업체들의 기술 정보 교환 프로세스를 분석하여 나타내었다. 각 프로세스에서 요구되는 기술정보의 형태와 추상화 정도가 분석되고 선박 STEP AP들의 기반 구조인 SCM(ship common model)에서 어떻게 그들 특성을 지원해야 하는지를 검토하였다.
해양 플랜트 전장생산설계의 케이블 트레이 설계는 구조 부재 및 각종 의장 장비들과 간섭없이 케이블이 설치될 수 있도록 3D 모델링하여 원활하게 최적 배치하는 작업으로, 대부분 PDMS(Plant design management system)를 이용하여 수행되고 있다. PDMS는 해양 플랜트 생산설계 전용 3D CAD 시스템으로 국내 조선소와 관련 설계협력업체에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 PDMS 기반 해양 플랜트 케이블 트레이 설계 지원 PML(Programmable macro language)을 개발하여, 기존 방법 대비 업무 효율성을 검토하였다. 개발된 케이블 트레이 설계 PML은 전장 템프릿 라이브러리를 이용하여 완전히 파라메트릭 설계가 가능하도록 함으로써 설계 변경으로 인한 빈번한 수정 작업에 신속히 대응할 있도록 하였고, 축적된 설계 경험를 반영하여 반복되는 작업 피로를 최소화할 수 있도록 하였다. 그리고 개발된 시스템을 해양 플랜트 구조 모듈에 적용하여 기존 방법 대비 약 50% 이상의 작업 효율성 향상이 예상됨을 확인하였다.
근래에 조선 해양 구조물 분야의 대부분 설계와 공정 계획은 각 회사가 보유한 전용 CAD/CAM 시스템을 통해 수행되고 있다. 이는 설계 형상 및 생산 관련 정보들이 추출되어 시간과 인력이 소비되는 많은 분야에서 해당 정보를 유용하게 사용할 수 있는 프레임워크가 구축되는 초석이 마련되었음을 뜻하며, 가장 전형적인 예로 선박 및 해양 구조물의 생산에 있어서 용접 관련 정보 산출 문제가 있는데 초기 일정 계획에 있어서 사용될 용접물량의 정확한 예측은 구조물 중량 그리고 도장면적 산출과 더불어 생산 과정의 자연스런 흐름을 가능케 하며 예상 소요 인력과 비용을 확보할 수 있는 극히 중요한 과정으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 ERP 시스템에서 추출된 구조물의 형상 및 생산정보로부터 정확한 용접장 및 용접물량을 추정할 수 있는 프레임워크를 구축하고 프로그램을 개발하였다. 산출된 용접 정보는 용접 자세, 조립단계, 블록, 베벨 그리고 용접타입에 따라 분류되며, 적절한 Factor를 통해 용접작업에 필요한 시수와 비용을 예측하는데 사용된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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