KR101834448B1 - 3d 모델을 이용한 볼륨 기반 물량 산출 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 방법을 제공한다. 본 발명의 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 방법은 CAD 시스템을 이용해서 해양 구조물을 구성하는 선각 및 의장품의 형상 정보 및 속성 정보를 포함하는 3차원 모델 데이터를 입력하는 단계; 상기 CAD 시스템으로부터 상기 3차원 모델 데이터를 제공받아 단말기에서 3차원 모델링을 로딩하는 단계; 상기 3차원 모델링을 생산 현장에 적합한 생산단위별로 그룹핑하는 단계; 및 상기 생산 단위별로 그룹핑되어 생성된 볼륨들로부터 물량 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

3D 모델을 이용한 볼륨 기반 물량 산출 시스템 및 방법{A method of 3D volume based automatically work order system using 3D modeling}
본 발명은 3D 모델을 이용한 볼륨 기반 자동 물량 산출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 선박 또는 해양구조물과 같은 대상물은 고객(선주)으로부터 수주가 되어야만이 대상물의 설계와 생산이 동시에 진행되는 산업의 특성이 있다. 이때 설계에는 3D 캐드(CAD)를 이용하여 설계된다.
하지만 대상물의 전체 생산관리를 위해서는 일정계획이 수립되어야 하는데 이를 위해서는 생산에 필요한 작업 물량 산출이 필수 적이다. 하지만 현재 이러한 물량 정보는 현재 설계도면이 완성되어 BOM(Bill of Material) 정보가 생성되기 전까지는 생산에 필요한 물량이 얼마인지를 알 수 가 없다.
특히, 해양 프로젝트의 생산계획 수립 시 설계 기간만 1년 이상 소요되고, 설계 변경도 빈번이 발생되는 특성상 해외에서 수입되거나, 제작 기간이 장기간 소요되는 장납기 의장 자재의 물량 산출을 위해 BOM 정보를 이용하면, 이러한 장납기 의장 자재들의 발주 시점이 지연되므로 전체 프로젝트 생산관리가 되지 않아서 BOM 정보를 이용한 생산 계획 수립은 현실적으로 어렵다.
대한민국 공개특허 2010-0122354(공개일 2010년11월22일)
본 발명의 일 과제는, 설계가 완료되지 않아 BOM 정보가 없는 상황에서 3D 모델을 생산 단위별로 볼륨화(Grouping)하여 자동으로 물량산출을 제공할 수 있는 3D 모델을 이용한 볼륨 기반 물량 산출 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 3D 캐드(CAD)를 이용해서 해양 구조물을 구성하는 구조 및 의장품의 형상 정보 및 속성 정보를 포함하는 3D 모델 데이터를 입력하는 단계; 상기 3D 캐드(CAD)로 부터 상기 3D 모델 데이터를 제공받아 단말기에서 3D 모델을 로딩하는 단계; 상기 3D 모델을 생산 현장 작업에 적합한 생산단위별로 그룹핑하는 단계; 및 상기 생산 단위별로 그룹핑되어 생성된 볼륨들로부터 물량 정보를 산출하는 단계를 포함하는 3D 모델을 이용한 물량 산출 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 그룹핑 단계는 상기 볼륨 내에 포함된 의장품들을 추출하는 단계; 및 상기 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 경계면 의장품을 추출하는 단계를 포함하고, 상기 경계면 의장품을 추출하는 단계는 상기 경계면 의장품이 상기 볼륨들 중 어느 볼륨에 더 가까운지 비교하여 가까운 볼륨에 해당 경계면 의장품을 할당할 수 있다.
또한, 상기 물량 정보 단계는 상기 볼륨으로부터 상기 3D 모델 데이터에 포함된 구조 및 의장품의 형상 정보 및 속성 정보를 이용하여 상기 볼륨내 있는 전체 물량을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 3D 형상의 선박 또는 해양구조물을 설계시 선박 또는 해양구조물을 구성하는 구조 및 의장품의 물량 정보를 함께 입력하여 저장하는 3 캐드 시스템; 부재별 물량 정보를 가지고 있는 3D 모델 데이터를 상기 CAD 시스템으로부터 제공받아 3D 모델을 로딩하고, 생산 현장의 제약조건에 따라 상기 3D 모델을 생산단위별로 그룹핑하는 볼륨 생성부; 및 상기 생산단위별로 그룹핑된 볼륨들로부터 물량 정보를 산출하는 물량 정보 산출부를 포함하는 3D 모델을 이용한 물량 산출 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 볼륨 생성부는 상기 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 의장품을 추출하는 경계 물량 추출부; 및 상기 경계 물량 추출부에서 추출된 경계면 의장품이 상기 볼륨들 중 어느 볼륨에 더 가까운지 비교하여 가까운 볼륨에 해당 경계면 의장품을 할당하는 경계물량 처리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 물량 정보 산출부는 상기 볼륨으로부터 상기 자재 정보에 포함된 형상 정보 및 속성 정보를 이용하여 상기 볼륨내 있는 전체 물량을 자동으로 산출할 수 있다.
또한, 상기 생산 현장의 제약조건은 작업 공간의 사이즈 제약을 반영하기 위한 생산단위의 볼륨의 사이즈, 작업 공간 간 이동을 위한 리프팅 장치의 최대 무게를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 해양 프로젝트와 같이 설계만 1년이 넘는 장기 프로젝트의 생산계획 수립 시 설계가 완료되지 않아도 3D 캐드 모델을 이용하여 정도 높은 생산단위별 물량을 자동으로 산출 할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 모델기반 물량 자동화 산출 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 의장품을 생산단위로 그룹핑하는 도면이다.
도 3은 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 모델기반 물량 자동화 산출 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명은 가장 최신의 물량 정보가 들어 있는 설계 중인 3D 캐드 모델을 이용한다. 현재 건조하고자 하는 선박 또는 해양 구조물은 3D 캐드를 이용하여 3D 모델링을 수행하여 최종 결과인 2D 설계 도면을 출도한다. 이때 3D 모델은 최종 확정된 설계결과가 아닌 경우 변경될 가능성이 상존하며 이에 따라 BOM 정보도 변경될 수 있으나 2D 설계 도면이 나오기 전 물량 정보를 얻을 수 있는 유일한 방법은 3D 캐드 모델을 이용한 방법 밖에는 없다. 따라서 본 발명에서는 3D 캐드 모델을 이용해서 2D 도면 설계가 완성되지 않아 물량 정보가 없는 경우에도 정도 높은 생산계획 수립을 위한 물량 산출 방안을 제공할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같은 물량 산출을 위해 3D 캐드 모델을 이용하여 각 블록별 Volume정보만 입력하면 자동으로 현시점의 블록별 최신 물량 정보가 산출되도록 하였다.
도 1을 참조하면, 3D 모델기반 물량 자동화 산출 시스템(10)은 CAD 시스템(100), 볼륨 생성부(200) 및 물량 정보 산출부(300)를 포함할 수 있다.
CAD 시스템(100)은 선박 또는 해양구조물과 같은 대상물 설계에 사용하는 시스템으로 대상물 건조에 필요한 모델 및 도면을 생성하는 부분이다. 여기서, 대상물은 선박 또는 해양구조물을 포함할 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 선박 또는 해양구조물의 건조는 설계로 시작하는데, 설계 업무는 CAD 시스템(100)의 3D 캐드 프로그램을 통하여 구조(Structure)과 의장(Outfit)으로 나누어 진행될 수 있다.
여기서, 3D 캐드 프로그램은 현재 광범위하게 사용중인 PDMS(Plant Design Management System), SM3D(Smart Marin 3D), AM(Aveva Marine), PDS(Plant Design System) 등이 있다.
CAD 시스템(100)의 데이터베이스 서버(110)에는 대상물을 구성하는 자재(구조 및 의장품)의 3D 모델 파일이 저장될 수 있다. 3D 모델 파일은 물량 생성을 위한 3D 형상 데이터와 속성 데이터를 포함할 수 있다. 3D 형상 데이터는 대상물을 구성하는 구조와 의장 등의 형상을 모두 나타내는 데이터로서 3D 캐드 모델에 필수적으로 포함된다.
그리고 속성 데이터는 대상물의 사이즈, 중량, 무게중심, 재질, 용접장 그리고 대상물을 구성하는 부재간 결합에 관한 정보를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 3D 캐드의 기종에 따라 3D 모델 파일은 속성 데이터의 구성 전부 또는 일부가 제거된 형태를 가질 수 있다. 일례로, 3D 모델 파일은 대상물의 형상 데이터와 속성 데이터의 구성 일부(예컨대, 대상물의 사이즈, 중량, 무게중심, 재질, 용접장)를 포함하고, 대상물을 구성하는 부재간 결합에 관한 정보를 포함하지 않을 수 있다.
볼륨 생성부(200)는 자재 정보를 가지고 있는 3D 모델 파일을 CAD 시스템(100)의 데이터베이스 서버(110)로부터 제공받아 3D 모델을 디스플레이 장치에 로딩하고, 생산 현장의 제약조건에 따라 3D 모델을 생산단위별로 그룹핑할 수 있다. 여기서, 3D 모델은 물량 생성을 위한 기준이 된다.
3D 형상정보와 속성정보를 가지고 있는 3D 모델 파일이 시스템에 모델링되면 볼륨 생성부(200)에서 3D 모델링되어 있는 대상물을 직육면체, 원기둥, 삼각 기둥 등 다양한 볼륨 형태로 생산 현장의 제약 조건에 따라 구획하게 된다. 생산단위는 생산현장 즉 야드(Yard)의 제약조건에 의해서 생산단위가 나눠질 수 있다. 생산단위별 구획시 각 생산현장별 제작 가능한 블록 사이즈와 생산현장 내의 블록 이동을 위한 크레인(Crane)과 트랜스포터(Transporter)의 대응능력이 생산단위를 결정하는 가장 큰 제약조건이다.즉, 볼륨 생성부는 이러한 생산현장의 제약 조건(Size, Weight)에 따라 대상물을 생산단위별로 구획한다.
- Size : 내/ 외업공장, Dock 등에 블록이 실제 투입 가능 여부를 결정하는 주요 제약조건
- Weight : 내업/외업 공장, Dock 등 작업을 마친 블록을 다음 공정으로 이동시 Crane, Transporter 등의 이동 설비를 결쟁하는 주요 제약조건
볼륨 생성부(200)는 경계 물량 추출부(210)와 경계 물량 처리부(220)를 더 포함할 수 있다.
경계 물량 추출부(210)는 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 의장품을 자동으로 추출할 수 있고, 경계 물량 처리부(220)는 경계 물량 추출부(210)에서 추출된 경계면 의장품이 경계면에 이웃한 볼륨들 중 어느 볼륨에 더 가까운지 비교하여 가까운 볼륨에 해당 경계면 의장품을 할당하게 된다.
도 2는 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 의장품을 보여주는 도면이다.
도 2에서와 같이, 서로 이웃한 제1볼륨(V1)과 제2볼륨(V2)의 경계면에는 제1배관(P1)이 걸쳐지게 제공됨으로써, 경계 물량 추출부(210)는 경계면에 걸쳐진 제1배관(P1)을 추출하게 되고, 경계 물량 처리부(220)는 제1배관(P1)이 제1볼륨(V1)과 제2볼륨(V2) 중 어느 볼륨에 더 가까운지 또는 제1배관(P1)이 어느 볼륨에 더 많이 속해있는지를 비교하여 제1배관(P1)을 제2볼륨(V2)에 할당하게 된다. 이러한 과정을 통해 제1볼륨(V1)에는 제1배관이 삭제되고, 제2볼륨(V2)에는 제1배관(P1)이 포함된 상태로 볼륨들이 생성이 완료된다.
물량 산출부(300)는 생산단위별로 그룹핑된 볼륨들로부터 물량 정보를 자동으로 산출한다. 경우에 따라서 생성된 물량 정보를 3D 캐드 모델에서 작업자가 확인하여 혹시 볼륨내에 속하지 않는 물량(자재)이 있다면 수정할 수 있다. 확인이 마무리 되면 볼륨내의 모델링된 자재의 사이즈와 같은 형상 정보와 무게, 재질과 같은 속성 정보를 이용하여 자동으로 볼륨내 있는 전체 물량을 산출한다.
도 3은 3D 모델을 이용한 물량 산출 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 3을 참조하면, 3D 모델을 이용한 물량 산출 방법은 설계 단계(S10), 3D 모델 로딩 단계(S20), 생산단위별 그룹핑 단계(S30) 그리고 물량 정보 산출 단계(S40)를 포함할 수 있다.
설계 단계(S10)는 3D 캐드 시스템을 이용해서 선박 또는 해양 구조물을 구성하는 구조 및 의장품의 3D 형상 정보 및 속성 정보를 포함하는 3D 모델 데이터를 생성한다.
3D 모델 로딩 단계(S20)는 3D 캐드 시스템으로부터 3D 모델 데이터를 제공받아 단말기의 디스플레이장치를 통해 3D 모델을 로딩한다.
생산단위별 그룹핑 단계(S30)는 로딩된 3D 모델을 생산 현장에 적합한 생산단위별로 구획하여 볼륨을 생성한다. 그룹핑 단계에서는 볼륨 내에 포함된 의장품들과 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 경계면 의장품을 추출한다. 그리고 경계면 의장품을 추출하는 단계에서 추출된 경계면 의장품이 볼륨들 중 어느 볼륨에 더 가까운지 또는 어느 볼륨에 더 많이 속해있는지를 비교하여 가까운 볼륨에 해당 경계면 의장품을 할당하는 단계를 더 포함한다.
물량 정보 산출 단계(S40)는 그룹핑 단계를 통해 생산 단위별로 생성된 볼륨들로부터 물량 정보를 산출한다.
상기와 같이 3D 모델을 이용한 물량 산출 방법을 통해 산출된 물량 정보는 생산계획 시스템과 연동되어 생산계획 중 일정 계획 수립의 기준이 되는 블록별 작업 물량의 기준 데이터로 사용되어 현시점에서 가장 정도 높은 생산 일정 계획을 수립할 수 있다. 파이프의 예를 들어, 생산단위별 볼륨의 물량 정보에 생산 일정 정보를 추가하면 전체 파이프 물량 즉 재질, 직경, 길이 정보를 포함한 파이프 물량이 블록 제작 작업 전에 계산되어서 파이프 제작 업체에 월 단위의 사전 제작 주문이 가능하며, 또한 3D 모델에서 자동으로 볼륨내 전체 파이프의 용접장 길이를 계산하면 작업자가 몇명 투입될지가 결정되어 대략적인 생산 단위별 파이프 설치 작업에 필요한 시간이 계산되어 이를 이용한 생산 단위별 생산 일정 계획이 수립될 수 있다.
또한, 다양한 물량 운영 시뮬레이션이 가능하여 사전에 프로젝트간 발생할 수 있는 리스크(Risk)를 검토할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: CAD 시스템 200 : 볼륨 생성부
300 : 물량 정보 산출부

Claims (7)

  1. CAD 시스템을 이용해서 선박 또는 해양 구조물을 구성하는 선각 및 의장품의 형상 정보 및 속성 정보를 포함하는 3차원 모델 데이터를 입력하는 단계;
    상기 CAD 시스템으로부터 상기 3차원 모델 데이터를 제공받아 단말기에서 3차원 모델링을 로딩하는 단계;
    상기 3차원 모델링을 생산 현장에 적합한 생산단위별로 그룹핑하는 단계; 및
    상기 생산 단위별로 그룹핑되어 생성된 볼륨들로부터 물량 정보를 산출하는 단계를 포함하되;
    상기 그룹핑 단계는
    상기 볼륨 내에 포함된 의장품들을 추출하는 단계; 및
    상기 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 경계면 의장품을 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 경계면 의장품을 추출하는 단계는
    상기 경계면 의장품이 상기 볼륨들 중 어느 볼륨에 더 가까운지 비교하여 가까운 볼륨에 해당 경계면 의장품을 할당하는 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 물량 정보 단계는
    상기 볼륨으로부터 상기 3차원 모델 데이터에 포함된 선각 및 의장품의 형상 정보 및 속성 정보를 이용하여 상기 볼륨내 있는 전체 물량을 산출하는 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 방법.
  4. 3차원 모델 형상으로 해양구조물을 설계시 해양구조물을 구성하는 선각 및 의장품의 자재 정보를 함께 입력하여 저장하는 CAD 시스템;
    자재 정보를 가지고 있는 3차원 모델 데이터를 상기 CAD 시스템으로부터 제공받아 3차원 모델링을 로딩하고, 생산 현장의 제약조건에 따라 상기 3차원 모델링을 생산단위별로 그룹핑하는 볼륨 생성부; 및
    상기 생산단위별로 그룹핑된 볼륨들로부터 물량 정보를 산출하는 물량 정보 산출부를 포함하되;
    상기 볼륨 생성부는
    상기 볼륨들의 경계면에 걸쳐진 의장품을 추출하는 경계 물량 추출부; 및
    상기 경계 물량 추출부에서 추출된 경계면 의장품이 상기 볼륨들 중 어느 볼륨에 더 가까운지 비교하여 가까운 볼륨에 해당 경계면 의장품을 할당하는 경계물량 처리부를 포함하는 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 물량 정보 산출부는
    상기 볼륨으로부터 상기 자재 정보에 포함된 형상 정보 및 속성 정보를 이용하여 상기 볼륨내 있는 전체 물량을 산출하는 3차원 모델링을 이용한 물량 산출 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 생산 현장의 제약조건은 생산현장에서 제작 가능한 상기 볼륨의 사이즈, Crane과 같은 설비를 이용하기 위한 최대 무게를 포함하는 3D 모델을 이용한 물량 산출 시스템.


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