KR101988776B1

KR101988776B1 - 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템

Info

Publication number: KR101988776B1
Application number: KR1020170182361A
Authority: KR
Inventors: 김상석
Original assignee: 주식회사 현대미포조선
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-06-12

Abstract

본 발명은 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 디지털 트윈쉽 시스템은 선박의 구조에 대한 뷰 데이터, 상기 선박의 자재 정보를 포함하는 물자표 데이터, 그리고 상기 선박의 도면과 상기 선박에 포함되는 장비의 매뉴얼을 포함하는 도큐먼트 데이터를 통해 모델링된 상기 선박의 3차원 디지털 트윈쉽을 이용하여 사용자로부터 입력된 요청 정보에 대응하는 선박 정보를 출력하는 선내 디지털 트윈쉽 장치, 그리고 상기 선박에 포함된 센서를 이용하여 선박 구동 정보를 수집하고 상기 수집된 선박 구동 정보를 상기 선내 디지털 트윈쉽 장치로 전송하는 AMS(Alarm Monitoring System) 장치를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 선박을 3차원 모델로 구현한 디지털 트윈쉽을 통해 선박의 구조, 속성, 매뉴얼을 제공할 뿐만 아니라 AMS가 실시간으로 연동하여 선박 내 장비의 상태 정보를 제공하므로 사용자가 선박의 상태를 입체적으로 파악할 수 있다. 또한 종래 일일이 서류를 통해 확인하던 정보가 3차원 디지털 모델에 통합되므로, 사용자는 도면이나 문서관리 등의 번거로운 업무를 줄일 수 있다.

Description

3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템{DIGITAL TWIN SHIP SYSTEM BASED ON 3-DEMENSION MODELING}

본 발명은 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 운영 상태를 입체적으로 파악할 수 있는 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템에 관한 것이다.

디지털 트윈(Digital Twin)은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 현실 자산의 특성에 대한 정확한 정보를 얻기 위한 기술을 말한다. 현실 자산의 각종 상태, 생산성, 동작 시나리오 등을 알 수 있으므로 여러 산업들의 생산, 서비스 등 전반에 걸쳐 효율을 향상시킬 수 있으므로 최근 주목받고 있다.

디지털 트윈은 복제품을 만든다는 점에서 디지털 목업(mockup)과 비슷하다. 하지만 제품 설계가 완성되고 생산 및 판매가 이뤄지는 시점에서 쓸모가 없어지는 목업과는 달리, 디지털 트윈은 제품이 완성된 이후에도 계속 유지되며, 수집한 상태 데이터를 제품 사용자에게 제공할 수 있다는 점에서 큰 차이점을 가진다.

이러한 디지털 트윈의 장점으로 인해 산업 전반에는 디지털 트윈을 이용한 다양한 프로세스 및 관련 기술을 개발하고 있다. 그러나 아직 디지털 트윈은 초기 아이디어 단계에서 연구가 머물고 있는 실정이며 산업에 실제 적용하기 위한 기술 개발이나 적용이 미비한 실정이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1575721호(2015.12.11.공고)에 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 선박의 운영 상태를 입체적으로 파악할 수 있는 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면 디지털 트윈쉽 시스템은 선박의 구조에 대한 뷰 데이터, 상기 선박의 자재 정보를 포함하는 물자표 데이터, 그리고 상기 선박의 도면과 상기 선박에 포함되는 장비의 매뉴얼을 포함하는 도큐먼트 데이터를 통해 모델링된 상기 선박의 3차원 디지털 트윈쉽을 이용하여 사용자로부터 입력된 요청 정보에 대응하는 선박 정보를 출력하는 선내 디지털 트윈쉽 장치, 그리고 상기 선박에 포함된 복수의 장비 및 센서로부터 선박 구동 정보를 실시간으로 수집하고 상기 수집된 선박 구동 정보를 상기 선내 디지털 트윈쉽 장치로 전송하는 AMS(Alarm Monitoring System) 장치를 포함한다.

상기 3차원 디지털 트윈쉽은, 상기 선박의 구조에 포함된 각 구성요소에 대응하여 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보를 매칭하여 모델링될 수 있다.

상기 선내 디지털 트윈쉽 장치는, 상기 사용자가 상기 3차원 디지털 트윈쉽에서 구성요소를 선택하면, 상기 선택된 구성요소에 대응하는 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보 중 적어도 하나를 출력할 수 있다.

상기 선내 디지털 트윈쉽 장치는, 상기 AMS 장치로부터 수신한 선박 구동 정보를 상기 3차원 디지털 트윈쉽에 매칭하여 모델링 정보를 업데이트할 수 있다.

위성통신장치를 통해 상기 디지털 트윈쉽 장치와 실시간 통신을 수행하며, 상기 업데이트된 모델링 정보를 수신하여 상기 선박에서 발생한 주요 상황에 대응하는 해결방법을 선택하고, 상기 선택된 해결방법을 상기 선내 디지털 트윈쉽 장치로 피드백 전송하는 육상서버를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 선박을 3차원 모델로 구현한 디지털 트윈쉽을 통해 선박의 구조, 속성, 매뉴얼을 제공할 뿐만 아니라 AMS가 실시간으로 연동하여 선박 내 장비의 상태 정보를 제공하므로 사용자가 선박의 상태를 입체적으로 파악할 수 있다. 또한 종래 일일이 서류를 통해 확인하던 정보가 3차원 디지털 모델에 통합되므로, 사용자는 도면이나 문서관리 등의 번거로운 업무를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선내 디지털 트윈쉽 장치가 자재 정보 등을 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선내 디지털 트윈쉽 장치가 선박 구동 정보를 통해 모델링 정보를 업데이트하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 통해 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템에 대해 살펴보도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템은 조선소(shipyard)에서 선박을 건조 중, 특히 선박 설계 시에 사용된 선박에 대한 각종 데이터를 가공하여 생성된 3차원 디지털 트윈쉽을 이용하는 시스템이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템은 3차원 디지털 트윈쉽을 포함하는 선내 디지털 트윈쉽 장치(100), 선박 내 각종 정보를 센싱하여 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)로 전송하는 AMS 장치(200)를 포함한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템은 위성 통신 장치(300)를 통해 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)로부터 각종 정보를 전송받거나 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)로 각종 정보를 전송하는 육상서버(400)를 포함한다.

그러면 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈쉽 시스템의 각 구성에 대해 구체적으로 살펴본다.

우선 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)는 선박의 3차원 디지털 트윈쉽을 이용하여 사용자로부터 입력된 요청 정보에 대응하는 선박 정보를 출력한다.

여기서 3차원 디지털 트윈쉽은 선박의 구조에 대한 뷰 데이터(View data), 선박의 자재 정보를 포함하는 물자표 데이터(BOM data), 그리고 선박의 도면과 선박에 포함되는 장비의 매뉴얼을 포함하는 도큐먼트 데이터(document data)를 이용하여 선박을 모델링한 3차원 모델을 의미한다.

3차원 디지털 트윈쉽은 선박의 구조에 포함된 각 구성요소에 대응하여 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보를 매칭하여 모델링된다. 예를 들어 선박의 3차원 모델의 엔진실에 엔진실의 도면 정보를 매칭하거나, 엔진실의 엔진 냉각 시스템에 자재 정보 및 매뉴얼 정보를 매칭할 수 있다.

이에 따라 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)는 사용자가 3차원 디지털 트윈쉽에서 구성요소를 선택하면, 선택된 구성요소에 대응하는 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보 중 적어도 하나를 출력한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선내 디지털 트윈쉽 장치가 자재 정보 등을 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자가 3차원 디지털 트윈쉽에서 커서를 통해 3차원 디지털 트윈쉽 내 특정 구성요소를 선택한다고 가정한다. 그러면 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)는 선택된 구성요소의 '위치 : 제1 엔진실', '속성 : PVC'와 같이 해당 구성요소의 정보를 출력할 수 있다.

이때 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보 등은 모니터와 같은 디스플레이 화면을 통해 출력되거나 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display)와 같은 출력장치를 통해 출력될 수 있다.

또한 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)는 AMS 장치(200)로부터 수신한 선박 구동 정보를 3차원 디지털 트윈쉽에 매칭하여 모델링 정보를 업데이트할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선내 디지털 트윈쉽 장치가 선박 구동 정보를 통해 모델링 정보를 업데이트하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

여기서 선박 구동 정보는 선박 엔진, 선박평형수 등과 같이 선박을 운행하는데 필요로 하는 정보뿐만 아니라 선박 내 각종 자재나 장비의 상태 및 임계치를 초과하는 센싱 정보(Alarm)를 포함한다.

예를 들어, 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)가 AMS 장치(200)로부터 선박 구동 정보로 어떤 장비의 온도가 임계치를 초과하는 정보(Alarm)를 수신하였다고 가정한다. 그러면 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)는 도 3의 사각 박스로 표시된 부분과 같이 온도를 센싱한 장비의 위치를 3차원 트윈쉽에서 찾을 뿐 아니라, 이에 대응하는 자재정보, 도큐먼트 정보를 자동 매칭하여 디지털 트윈쉽 장치(100)의 화면에 표현한다.

상기의 절차는 기존의 선원이 AMS에서 어떠한 장비의 사고상황(Alarm)을 확인 한 후, 조선소에서 제공한 도면을 확인하여 정확한 센싱 위치를 찾고, 장비 업체에서 제공한 도면 및 매뉴얼을 직접 찾아 조치 사항을 확인하던 것에 비해 간소화/자동화 되었다.

다음으로 육상서버(400)는 위성 통신 장치(300)를 통해 디지털 트윈쉽 장치와 실시간 통신을 수행하며, 업데이트된 모델링 정보를 수신하여 선박에서 발생한 사고상황에 대응하는 해결방법을 선택하고, 선택된 해결방법을 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)로 전송한다.

구체적으로 육상서버(400)는 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)의 3차원 디지털 트윈쉽과 동일한 3차원 디지털 트윈쉽이 설치될 수 있다.

이에 따라 육상서버(400)는 위성 통신 장치(300)를 통해 선내 디지털 트윈쉽 장치(100)에서 실시간으로 업데이트 되는 정보를 수신한 후, 육상서버(400)에 포함된 3차원 디지털 트윈쉽을 업데이트한다. 이때, 육상서버(400)는 AMS 장치(200)가 수집한 모든 선박 구동 정보를 수신하지 않고, 기 설정된 구성요소의 센싱정보나 임계치를 초과하는 센싱 정보(Alarm)만을 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 선박을 3차원 모델로 구현한 디지털 트윈쉽을 통해 선박의 구조, 속성, 매뉴얼을 제공할 뿐만 아니라 AMS가 실시간으로 연동하여 선박 내 장비의 상태 정보를 제공하므로 사용자가 선박의 상태를 입체적으로 파악할 수 있다. 또한 종래 일일이 서류를 통해 확인하던 정보가 3차원 디지털 모델에 통합되므로, 사용자는 도면이나 문서관리 등의 번거로운 업무를 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 선내 디지털 트윈쉽 장치
200 : AMS 장치
300 : 위성 통신 장치
400 : 육상서버

Claims

선박에 포함된 복수의 장비 및 센서로부터 선박 구동 정보를 실시간으로 수집하고 상기 수집된 선박 구동 정보를 전송하는 AMS(Alarm Monitoring System) 장치,
상기 선박의 구조에 대한 뷰 데이터, 상기 선박의 자재 정보를 포함하는 물자표 데이터, 그리고 상기 선박의 도면과 상기 선박에 포함되는 장비의 매뉴얼을 포함하는 도큐먼트 데이터를 통해 모델링된 상기 선박의 3차원 디지털 트윈쉽을 이용하여 사용자로부터 입력된 요청 정보에 대응하는 선박 정보를 출력하며, 상기 AMS 장치로부터 수신한 선박 구동 정보를 상기 3차원 디지털 트윈쉽에 매칭하여 모델링 정보를 업데이트하는 선내 디지털 트윈쉽 장치, 그리고
위성통신장치를 통해 상기 디지털 트윈쉽 장치와 실시간 통신을 수행하며, 상기 업데이트된 모델링 정보를 수신하여 상기 선박에서 발생한 사고상황에 대응하는 해결방법을 선택하고, 상기 선택된 해결방법을 상기 선내 디지털 트윈쉽 장치로 전송하는 육상서버를 포함하며,
상기 선내 디지털 트윈쉽 장치는,
상기 선박의 구조에 포함된 각 구성요소에 대응하여 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보를 매칭하여 상기 3차원 디지털 트윈쉽을 모델링하는 디지털 트윈쉽 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 선내 디지털 트윈쉽 장치는,
상기 사용자가 상기 3차원 디지털 트윈쉽에서 구성요소를 선택하면, 상기 선택된 구성요소에 대응하는 자재 정보, 도면 정보 및 장비의 매뉴얼 정보 중 적어도 하나를 출력하는 디지털 트윈쉽 시스템.
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