KR102386084B1 - 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 라인의 우선순위를 선정하여 건설 비용을 최소화할 수 있도록 배관을 배치하고, 배관 라인을 자동으로 라우팅할 때 최적의 경로를 찾을 수 있는 새로운 알고리즘을 제시한 자동 배관 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법은, 플랜트의 배관 자동 라우팅을 위하여 배관(Pipe), 기계장치(Equipment), 파이프 랙(Pipe Rack) 등의 설계요소 각각에 대해 필요한 필수 데이터 테이블을 형성하는 단계; 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 설계 화면 인터페이스 상에 상기 기계장치, 파이프 랙에 대한 배치를 진행하는 단계; 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 상기 플랜트에 사용되는 배관 라인(Pipe line)의 정보를 출발점(From)과 도착점(To) 정보까지 포함하여 데이터베이스화 하는 단계; 상기 배관 라인의 데이터베이스를 이용하여 각각의 배관 라인 별로 건설 비용을 기준으로 우선순위를 설정하는 단계; 상기 배관 라인의 우선순위에 따라서 상기 기계장치 및 파이프 랙이 배치된 설계 화면 인터페이스 상에 배관 라인을 자동으로 라우팅할 때, 하나의 배관 라인이 그 이전에 라우팅된 다른 배관 라인과 간섭되지 않는 상태에서 상기 출발점과 도착점을 연결할 수 있는 하나 이상의 후보 연결 경로를 설정하는 단계; 및 상기 하나 이상의 후보 연결 경로 중에서 비용이 가장 낮은 경로를 해당 배관 라인의 최종 연결 경로로 라우팅 하는 단계;를 포함한다.

Description

플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법{METHOD FOR AUTO PIPING ROUTING FOR THE MOST EFFICIENT PLANT DESGIN}

본 발명은 플랜트 최적 설계를 위한 자동 라우팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 배관 라인을 구비한 플랜트를 설계할 때 비용 등을 최적화할 수 있는 자동 라우팅 방법에 관한 것이다.

플랜트 산업은 전력, 가스 석유, 담수 등 제품을 생산할 수 있는 기계장치를 공급하거나 공장을 짓는 산업이다. 다시 말해, 원료나 에너지를 공급하여 물리적, 화학적 작용을 하게 하는 장치나 공장 시설 또는 생산 시설 등을 의미한다. 이 플랜트 산업은 제품을 제조하기 위한 기계, 장비 등의 하드웨어 설치 및 엔지니어링, 소프트웨어, 시공, 유지보수 등이 모두 포함된 종합 산업이라 할 수 있다.

이러한 플랜트를 설계하는 작업 중에서 가장 중요한 것이 배관 설계(Piping Engineering)이다. 배관 설계는 플랜트 내에 설치되는 각종 기계장치(타워, 칼럼, 압력용기, 리액터 필터, 드럼, 믹서 등) 사이를 연결하는 배관을 설계하는 것으로서, 간단히 말하면 오일이나 가스 등 유체가 흐를 수 있는 길을 만드는 것이라 할 수 있다. 실제로 플랜트 설계 업무 중에서 전체 Man-Hour의 40~50%가 배관 설계에 소요되고, 전체 플랜트 건설 비용의 25~30%가 배관 건설 비용으로 지출된다는 점에서도 알 수 있듯이, 플랜트 제조에 있어서 배관 설계는 매우 중요한 단계를 구성하고 있다.

실제 플랜트 현장에서 배관이 설계된 것을 보면, 수백 미터씩 곧은 직선으로 설치된 라인이 있는가 하면 좌우상하 다양한 각도로 꺽인 배관 라인도 많이 있다. 배관의 크기도 손가락만 해 보이는 소형 배관으로부터 사람의 키보다 훨씬 큰 대형 배관까지 다양하다. 이렇게 다양한 배관을 플랜트의 전체 프로세스에 맞추어 제대로 설치하기 위해서는 기계장치 사이를 이리저리 피해 가며 때로는 기계장치를 돌아가거나 오르고 내리는 등 다양한 방법으로 길을 만들어야 가야 하는데 이러한 작업을 배관 라우팅(Pipe Line Routing)이라 한다.

배관 라우팅 작업은 기계장치와 기계장치 사이를 프로세스에서 규정한 대로 적절한 배관 부품을 이용하여 연결해 나가는 설계 과정으로서, 이러한 기계장치들이 최상의 운전 성능이 유지되도록 하고 플랜트를 효율적으로 운전하는데 매우 중요한 영향을 미치는 것이기 때문에 배관 설계자는 플랜트와 관련된 광범위한 연관관계를 이해하고 이론이나 실무를 습득하고 아울러 오랜 경험을 쌓아 나가야한다. 또한 상호 유기적인 관련업무가 가장 많기 때문에 공정, 설계, 토건, 전기, 계장 등과 밀접한 관련성을 고려하여 전체적인 넓은 시각을 갖고 업무를 진행하여야 한다.

이와 같이 배관 라우팅 작업은 다양한 실무 이론과 경험을 요구하는 매우 복잡한 설계 업무이기 때문에 전문 설계 프로그램을 이용하여 수많은 설계 전문가가 오랜 시간에 걸쳐 수작업으로 이루어져 왔으나, 최근에는 이러한 수작업으로 인한 업무 비효율성을 해결하기 위하여 자동으로 배관 라우팅을 진행하는 프로그램이 개발되고 있다.

이러한 자동 배관 라우팅 방법의 일 예가 대한민국 공개특허 제2018-0081375호(발명의 명칭: 지식 기반을 활용한 배관경로생성에 의한 플랜트 배치 장치 및 방법, 공개일: 2018. 07. 16)에 개시되어 있다. 이 자동 배관 라우팅 장치 및 방법은, 플랜트 설계모델과 장비, 배관 유형, 장비의 관계 정보를 기자재설계라이브러리로 저장하는 설계라이브러리DB부(110); 플랜트 배관 배치를 위한 지식기반룰을 저장하는 지식기반룰DB부(120); 상기 설계라이브러리DB부(110)로부터 설계 대상 플랜트에 대한 플랜트 설계모델을 임포트(import)하여 경계박스(AABB: Axis-Aligned Bounding Box)를 생성하여 표시하고, 배관 배치의 최적화가 달성된 최적화된 플랜트 설계 모델의 경계박스, 라인 및 노드를 가시화하여 표시하는 인터페이스부(130); 및 상기 설계 대상 플랜트의 설계모델에 대하여 3D 그리드(grid) 기반 A* 알고리즘을 적용한 비용최소화, 밴드최소화 및 지식기반룰의 적용에 의해 최적화된 플랜트 설계 모델을 생성하는 최적화부(140)로 구성된다.

이 자동 배관 라우팅 장치 및 방법은, 배관 비용 및 제한조건 위반에 대하여 지식기반 룰에 의한 평가를 통해 배관의 비용을 최소로 하면서 상세설계를 위한 최적의 배관 배치 경로를 제공하는 플랜트 FEED 및 초기설계를 자동으로 수행할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이, 플랜트 설계 분야에서는 수작업에 의한 업무의 비효율성을 해결하고 전체 건설 비용 등을 최소화할 수 있는 최적의 자동 배관 라우팅 방법에 대해 다양한 형태의 개발이 진행되고 있다.

한국 공개특허공보 제2018-0081375호 (2018.07.16)

본 발명은 플랜트 설계 업계에서 요구되고 있는 최적의 자동 배관 라우팅 방법을 개발하기 위해 도출된 것으로서, 배관 라인의 우선순위를 선정하여 건설 비용을 최소화할 수 있도록 배관을 배치하고, 배관 라인을 자동으로 라우팅할 때 최적의 경로를 찾을 수 있는 새로운 알고리즘을 제시한 자동 배관 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법은, 플랜트의 배관 자동 라우팅을 위하여 배관(Pipe), 기계장치(Equipment), 파이프 랙(Pipe Rack) 등의 설계요소 각각에 대해 필요한 필수 데이터 테이블을 형성하는 단계; 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 설계 화면 인터페이스 상에 상기 기계장치, 파이프 랙에 대한 배치를 진행하는 단계; 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 상기 플랜트에 사용되는 배관 라인(Pipe line)의 정보를 출발점(From)과 도착점(To) 정보까지 포함하여 데이터베이스화 하는 단계; 상기 배관 라인의 데이터베이스를 이용하여 각각의 배관 라인 별로 건설 비용을 기준으로 우선순위를 설정하는 단계; 상기 배관 라인의 우선순위에 따라서 상기 기계장치 및 파이프 랙이 배치된 설계 화면 인터페이스 상에 배관 라인을 자동으로 라우팅할 때, 하나의 배관 라인이 그 이전에 라우팅된 다른 배관 라인과 간섭되지 않는 상태에서 상기 출발점과 도착점을 연결할 수 있는 하나 이상의 후보 연결 경로를 설정하는 단계; 및 상기 하나 이상의 후보 경로 중에서 비용이 가장 낮은 경로를 해당 배관 라인의 최종 연결 경로로 라우팅 하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 필수 데이터 테이블은, 배관의 경우 파이프 직경, 파이프 중량, 파이프 재질, 파이프 재질에 따른 비용 가중치 등에 대한 데이터이고, 기계장치의 경우 압력용기(Pressure vessel), 타워(Tower), 칼럼(Column), 리액터(Reactor), 필터(Filter), 드럼(Drum), 믹서(Mixer) 등의 스펙에 대한 데이터이며, 파이프 랙의 경우 배관을 지지하는 구조물로서의 스펙에 대한 데이터일 수 있다.

또한, 기계장치, 파이프 랙에 대한 배치 단계는, 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 상기 기계장치, 파이프 랙에 대한 스펙을 정하고, 상기 기계장치, 파이프 랙의 설계 화면 인터페이스 상의 위치, 각도에 대한 정보를 추가로 입력하여 배치할 수 있다.

또한, 상기 배관 라인의 정보는, 상기 배관의 필수 데이터 테이블에 저장된 정보, 상기 출발점 및 도착점에 대한 정보 이외에 단열 타입 및 두께에 대한 정보, 유체에 대한 정보, 운전 온도에 대한 정보 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 배관 라인 정보를 데이터베이스화 하는 단계는, 상기 배관 라인 정보의 데이터와 다른 기계장치의 스펙 데이터를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 배관 라인의 우선순위를 설정하는 단계는, 2개의 배관 라인을 배치하는데 소요되는 비용이 동일한 경우에는 다른 배관과의 간섭을 고려하지 않고 해당하는 2개의 라인에 대해 출발점과 도착점을 연결하는 최단 경로를 설정한 후, 이를 비교하여 더 긴 경로를 가진 배관 라인을 우선순위가 높게 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 배관 라인의 우선순위를 설정하는 단계는, 2개의 배관 라인을 배치하는데 소용되는 비용, 최단 경로의 길이까지 동일한 경우에는 라인의 속성에 따라서 우선순위를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 파이프 랙은 파이프 랙의 진행 방향을 기준으로 좌측 사이드 영역, 우측 사이드 영역으로 구별되고, 상기 배관 라인이 상기 파이프 랙을 통과하는 경우에 상기 좌측 사이드 영역 및 우측 사이드 영역 중 하나로 정해지면, 상기 배관 라인이 각 사이드 영역의 최외각 라인부터 안쪽으로 차례로 배치될 수 있다.

또한, 상기 각 사이드 영역에 2개 이상의 배관 라인이 배치될 때에는 각각의 배관 라인 사이의 간격(Linespacing size)에 대한 정보를 이용하여 배치할 수 있다.

또한, 상기 배관 라인의 후보 연결 경로를 선정하는 단계는, 상기 배관 라인은 기계장치와 기계장치를 연결하는 메인 라인과, 기계장치와 메인 라인과의 사이 또는 라인과 라인과의 사이를 연결하는 분기 라인으로 구분되고, 제1 기계장치로부터 파이프 랙을 통과하여 제2 기계장치로 연결되는 메인 라인으로부터 분기하여 제3 기계장치로 연결되는 분기 라인을 설정하는 때에는 상기 분기 라인은 상기 메인 라인(출발점)으로부터 상기 제3 기계장치(도착점)으로 최단 경로를 설정하는 것이 아니라 출발점과 도착점을 바꿔서 상기 제3 기계장치(출발점)로부터 상기 메인 라인(도착점)으로 연결 경로를 설정할 수 있다.

또한, 상기 분기 라인은, 상기 제3 기계장치(출발점)으로부터 가장 가까운 파이프 랙의 연결점과 먼저 연결하고, 상기 파이프 랙의 연결점과 상기 메인 라인 사이에 가장 가까운 경로로 연결하여 경로를 설정할 수 있다.

또한, 상기 배관 라인의 후보 연결 경로를 설정하는 단계는, 상기 기계장치는 여러 사이드 면을 가지고, 각 사이드 면마다 복수개의 노즐을 포함하며, 이 노즐은 각각 방향성과 위치 정보를 가지도록 구성되고, 제1 기계장치와 제2 기계장치 사이에 배관 라인을 연결하는 경로를 설정하는 때에는 상기 제1 기계장치와 제2 기계장치의 각 노즐의 방향성과 위치 정보를 이용하여 벡터 값을 계산하고, 이 벡터 값을 기준으로 각 기계장치의 사이드가 결정되고 해당 사이드에 이미 점유 중인 배관 라인이 있는 경우에 사이드 오프셋(Side offset)에 의해 경로를 설정할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법에 따르면, 배관 라인을 비용 옵션, 길이 옵션, 속성 옵션 등을 이용하여 우선순위를 선정하고, 이를 기초로 자동으로 라우팅되도록 함으로써 최적의 플랜트 설계를 위한 배관 라우팅 작업이 정확하고 신속하게 이루어질 수 있도록 해준다. 그 결과, 종래의 수작업으로 이루어지던 배관 라우팅 과정과 비교할 때 획기적인 설계 시간 절감 및 비용 효율성 향상을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 배관 라인을 라우팅 할 때, 복수개의 배관 라인을 파이프 랙에 배치하는 방식, 메인 라인으로부터 분기 라인의 최적 경로를 설정하는 방식, 각 기계장치의 노즐에 대해 최적 위치와 방향성을 결정하는 방식 등을 새로이 제시함으로써 자동 라우팅 방법이 더욱 효율적이고 명확하게 실행될 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 라우팅 방법을 나타낸 전체 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 필수 데이터 입력의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 필수 데이터 입력의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 필수 데이터 입력의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 기계장치 배치 과정의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 라인 정보 입력의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 라인 우선순위 정렬 과정을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 라인 우선순위 정렬 과정을 도식적으로 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 라인 우선순위 정렬 결과를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 자동 라우팅 과정의 준비 단계로서 기계장치, 파이프 랙의 배치가 완료된 일 실시예를 나타낸 도면.
도 11는 본 발명에 따라 파이프 랙에 배관 라인을 자동 라우팅하는 일 실시예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따라 메인 라인과 분기 라인을 자동 라우팅하는 일 실시예를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따라 메인 라인과 분기 라인을 자동 라우팅하는 다른 일 실시예를 나타낸 도면.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따라 기계장치의 사이드 오프셋(Side Offset)을 자동 라우팅하는 일 실시예를 나타낸 도면.
도 16은 본 발명에 따라 배관 라인의 최적 경로가 자동 라우팅된 결과를 나타낸 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 플랜트 최적 설계를 위한 자동 라우팅 방법의 일 실시예를 보다 상세히 설명한다.

다만, 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 플랜트 최적 설계를 위한 자동 라우팅 방법을 나타낸 전체 순서도이다. 이하에서는 도 1을 참조로 본 발명에 따른 자동 라우팅 방법의 전체 실행 단계에 대해 간단히 설명하고, 각각의 구성 단계에 대해서는 도 2 내지 도 16을 참조로 상세히 후술하기로 한다.

먼저, 본 발명의 자동 라우팅 방법은, 플랜트 설계를 위한 신규 프로젝트 폴더를 생성한다(S100). 프로젝트 구성에 필요한 데이터, 예를 들어 Working 단위(Meter, Inch), NPS(Pipe 단위) 등을 입력한다. 구성된 정보는 프로젝트 데이터베이스에 입력되며, 설정된 프로젝트 폴더에 프로젝트 ID의 이름으로 필요한 라우팅 데이터베이스 파일이 생성된다.

다음으로, 플랜트의 배관 자동 라우팅을 위하여 배관(Pipe), 기계장치(Equipment), 구조물(Structure) 등의 설계요소 각각에 대해 필요한 필수 데이터 테이블을 형성한다(S110). 이 필수 데이터 테이블은, 배관의 경우 파이프 직경, 파이프 중량, 파이프 재질, 파이프 재질에 따른 비용 가중치 등에 대한 데이터이고, 기계장치의 경우 압력용기(Pressure vessel), 타워(Tower), 칼럼(Column), 리액터(Reactor), 필터(Filter), 드럼(Drum), 믹서(Mixer) 등의 스펙에 대한 데이터이며, 구조물의 경우 파이프 랙(Pipe rack)과 같이 배관을 지지하는 설비의 스펙에 대한 데이터를 포함한다.

상기 프로젝트 생성과 동시에 라우팅에 필요한 필수 데이터 테이블을 입력한다. 이 필수 데이터 테이블은 라우팅을 진행하면서 라인 우선순위, 총 자재 산출량(MTO, Material Take Off) 등 전반적인 프로그램 루틴을 실행하는데 사용된다. 이 때, 각 설계요소에 대한 필수 데이터 테이블의 구성에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조로 상세히 후술하기로 한다.

다음으로, 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 설계 화면 인터페이스 상에 상기 기계장치, 구조물에 대한 배치를 진행한다(S120). 압력용기(Pressure vessel)와 같은 기계장치와 파이프 랙과 같은 구조물의 형상을 만들기 위해 Dimension 데이터를 입력하고 모델을 생성한다. 입력된 모델 형상들은 엑셀 등의 형식으로 Dimension 데이터를 Import/Export 할 수 있다. 이 때, 상기 기계장치, 파이프 랙의 배치에 대한 일 실시예를 도 5를 참조로 상세히 후술하기로 한다.

다음으로, 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 플랜트에 사용되는 배관 라인(Pipe line)의 정보를 출발점(From)과 도착점(To) 정보까지 포함하여 데이터베이스화 한다(S130). 상기 S120 단계에서 배치된 기계장치, 파이프 랙 모델로부터 각 배관 라인의 출발점(From)과 도착점(To)을 설정하고, 배관 라인 자체의 스펙 등에 관한 정보를 설정한다. 이 배관 라인 정보는 검증 단계(S140)를 거쳐서 데이터베이스로 저장되고, 엑셀 파일 등의 형태로 Import/Export 된다. 상기 배관 라인 정보의 일 실시예를 도 6을 참조로 상세히 후술하기로 한다.

다음으로, 상기 배관 라인의 데이터베이스를 이용하여 각각의 배관 라인 별로 건설 비용을 기준으로 우선순위를 자동 설정한다(S150). 본 발명에 따르면 건설 비용이 많이 발생하는 배관 라인을 우선적으로 라우팅하고 자동 라우팅 알고리즘에 의해 먼저 라우팅 되는 배관 라인을 가능한 최단 경로로 설정하기 때문에 전체 플랜트의 건설 비용을 크게 절감시킬 수 있다. 2개의 배관 라인의 건설 비용이 동일하다면 길이 옵션(Long Length Option), 속성 옵션(Line ID Option) 등을 통해 배관 라인의 우선순위를 최종 결정하게 된다. 이러한 배관 라인의 우선순위 결정 방법에 대해서는 도 7 내지 도 9를 참조로 상세히 후술하기로 한다.

다음으로, 상기 배관 라인의 우선순위에 따라서 상기 기계장치 및 파이프 랙이 배치된 설계 화면 인터페이스 상에 배관 라인을 자동으로 라우팅할 때, 하나의 배관 라인이 그 이전에 라우팅된 다른 배관 라인과 간섭되지 않는 상태에서 상기 출발점과 도착점을 연결할 수 있는 하나 이상의 후보 연결 경로를 설정한다. 그 후, 상기 하나 이상의 후보 경로 중에서 비용을 기준으로 가장 저렴한 경로를 해당 배관 라인의 최종 연결 경로로 라우팅 한다(S160). 이 자동 라우팅 단계에 적용되는 여러 라우팅 알고리즘은 본 발명의 가장 특징적 기술구성 중에 하나이므로 도 10 내지 도 16을 참조로 상세히 후술하기로 한다.

자동 라우팅이 완료되면, 배관 라인의 총 자재 산출량(MTO, Material Take Off)을 생성한다(S170). 생성된 배관 라인의 산출량은 Cost Estimation 기능과 연계하여 배관 라인에 대한 전체 비용을 산정하는데 사용될 수 있다. 이 MTO에는 배관의 재질, 직경, 길이 등이 모두 포함된다.

도 2 내지 도 4는 배관, 기계장치, 구조물 등의 각 설계요소에 대한 필수 데이터 테이블의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이 중에서 배관(Pipe line)에 대한 일 실시예를 나타낸 것이다. 각 배관 라인에 사용되는 배관에 대해 배관 ID 번호가 부여되는데, 이 배관 ID 번호는 A01-P-20001-12”-AA1 이다. 이 배관 ID 번호 중에서 A01은 Unit Name으로 시스템 단위의 분류명이고, P는 유체의 이름이며, 20001은 Line의 일련번호이다. 12”는 배관의 직경이 12 인치라는 것을 의미하고, AA1은 스펙 코드(Spec Code)를 나타낸다. 도 2에는 상기 스펙 코드에 대한 여러 가지 배관 필수 데이터가 예시된다. 이 중에서 상기 배관은 직경이 12 인치이기 때문에 배관 사이즈(Pipe Size)가 10 ~ 14 인치 사이에 해당한다. 이 배관의 기 설정된 두께(Schedule Thickness)는 30 밀리미터이고, 코스트 가중치 코드(Cost Ratio Code)는 MCB01이다.

도 3에서 보듯이 배관 필수 데이터 테이블을 이용하면, 배관의 직경이 12 인치이고, 배관의 두께가 30 밀리미터인 경우에 해당 배관의 단위 길이당 무게는 65.19 kg/m 이다. 또한, 도 4에서 보듯이 코스트 가중치 코드가 MCB01인 경우에는 배관의 재질이 탄소강(Carbon Steel)이고, 가중치가 1이기 때문에 배관의 직경, 길이, 무게 등을 이용하여 계산한 총 건설 비용을 그대로 사용할 수 있다. 다른 일 예로서, 코스트 가중치 코드가 MSB01인 304 스테인레스 스틸(SS 304L)은 코스트 가중치가 1.3이므로, 계산된 총 건설 비용에 1.3배를 곱하여 소요 비용을 최종 산출하게 된다.

이외에도 배관, 기계장치, 구조물에 대해 자동 라우팅을 하는데 필요한 여러 가지 필수 데이터가 테이블화되어 저장된다. 예를 들어, CV Manifold, PSV Manifold, Line Spacing, Nozzle Projection 데이터 들이 필수 데이터 테이블로 저장된다.

도 5는 상기 S120 단계의 결과, 각종 기계장치와 파이프 랙이 설계 화면 인터페이스 상에 배치된 상태를 나타낸다. 이 기계장치(50,52,54), 파이프 랙(56)에 대한 배치 과정은, 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 기계장치, 파이프 랙에 대한 스펙(Dimension)을 정하고, 기계장치, 파이프 랙의 설계 화면 인터페이스 상의 위치(Position), 각도(Angle) 등에 대한 정보를 추가로 입력함으로써 이루어진다. 본 발명의 자동 라우팅은 이러한 각종 기계장치와 파이프 랙이 배치된 상태에서 배관 라인의 최적 경로를 우선순위에 따라 자동 배치해주는 것이다.

도 6은 상기 S130 단계의 결과, 상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 입력되는 배관 라인(Pipe line)의 정보의 포맷을 나타낸다. 배관 라인 정보에는 통상적으로 배관의 필수 데이터 테이블에 저장된 정보, 상기 출발점 및 도착점에 대한 정보 이외에 단열 타입 및 두께에 대한 정보, 유체에 대한 정보, 운전 온도에 대한 정보 등이 더 포함될 수 있다.

일 예로서, 상기 도 6의 데이터 포맷에 따르면, 배관 라인 정보는 크게 배관 라인(Line name) 정보 그룹(60), 출발점 및 도착점 정보 그룹(70), MTO 데이터 그룹(80)으로 구성된다. 상기 배관 라인 정보 그룹(60)에는 Unit name(시스템 단위의 분류명), Fluid(배관에 흐르는 유체명), Pipe Size(NPS 단위의 배관 직경), Serial Number(배관 라인의 일련 번호), Spec Code(배관자재 분류체계), Insulation Type(배관의 단열 타입), Insulation Thickness(배관의 단열재 두께)의 정보가 저장되고, 상기 출발점 및 도착점(From, To) 정보 그룹(70)에는 출발점, 도착점 각각에 대하여 Equipment(기계장치 번호), Nozzle(기계장치에 있는 배관연결부 번호), Line ID(분기 라인을 위한 메인 라인명), Other(라우팅 시 특별 참고사항)의 정보가 저장된다. 마지막으로 MTO 데이터 그룹(80)에는 Fluid type(유체의 분류(Utility, Process)), Flow state(유체의 물질상태 분류), Oper Temp(배관 라인의 운전 온도), In-line Component(배관 라인에 포함되는 구성요소 및 Special Routing의 연결순서 표현)의 정보가 저장된다.

앞서 설명한 바와 같이, S140 단계에서 라우팅을 실시하기 이전에 입력한 배관 라인 정보의 무결성을 확인하여 라우팅 시에 발생할 수 있는 에러를 미연에 방지하기 위해 배관 라인 정보 검증 단계가 실행된다. 이 때 검증 항목은 배관 라인에 대한 정보 중에서는 Size, Weight, Material, Fluid, Insulation, Line ID, Line ID 중복 여부 등이고, 기계장치의 정보 중에서는 모델의 존재 여부, Dimension Validation 등이며, 검증 결과는 팝업창을 통해 설계자가 확인할 수 있도록 리포트 된다.

도 7 내지 도 9를 참조로 S150 단계에서의 배관 라인의 우선순위 결정 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 상기 S130, S140 단계에서 입력되고 검증된 배관 라인 정보를 이용하여 각 배관을 건설하는데 소요되는 비용을 계산한다(S700). 고비용 순으로 우선순위를 두어 전체 배관 라인을 정렬한다(S710). 이 때, 상기 배관 라인 정보 중에서 배관 Size, Weight, Material 그리고 여러 Spec 정보를 이용하여 비용을 계산한다. 비용이 많이 발생하는 배관 라인들을 우선적으로 라우팅하고, 자동 라우팅 알고리즘을 통해 먼저 라우팅 되는 배관 라인이 최단 경로를 생성할 수 있도록 해주기 때문에 전체 배관 건설 비용을 크게 절감시킬 수 있다.

이 때, 2개의 배관 라인을 배치하는데 소요되는 건설 비용이 동일한 경우에는 다른 배관과의 간섭을 고려하지 않고 해당하는 2개의 라인에 대해 출발점과 도착점을 연결하는 최단 경로를 설정한 후, 이를 비교하여 길이(Length)가 더 긴 경로를 가진 배관 라인을 우선순위가 높게 설정하는 단계(S760, S770)를 더 포함할 수 있다. 이에 따르면, 배관의 길이가 긴 것을 먼저 라우팅함으로써 다른 배관 라인들로부터 우선하여 최단 경로가 설정되게 함으로써 전체 배관 건설 비용을 절감시킬 수 있다.

이 배관의 길이 옵션(Long length Option)을 기준으로 우선순위를 정하기 위해서 대비되는 2개의 배관 라인에 대해서만 미리 최단 경로를 설정하는 것이 필요하다. 이는 전체 배관 라인의 라우팅과는 구별된다. 즉, 2개만을 대비했을 때의 배관의 최단 경로는 이보다 우선순위가 높은 배관을 먼저 라우팅한 다음에 설정한 배관의 최단 경로와는 달라질 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따르면 건설 비용이 동일한 2개의 배관 라인에 대해서만 우선 라우팅하여 길이가 긴 배관을 선정하여 우선순위를 높게 설정하게 된다.

한편, 2개의 배관 라인을 배치하는데 소용되는 비용, 최단 경로의 길이까지 동일한 경우에는 라인의 속성(Line ID Option)에 따라서 우선순위를 결정하는 단계(S760, S780)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 라인의 속성으로서 Line ID를 참조로 Fluid type이 Process인 경우에 우선순위를 높고, Utility인 경우에 우선순위를 낮게 설정할 수 있다. 본 발명에 따르면, 비용 옵션, 길이 옵션, 속성 옵션을 근거로 우선순위를 선정하면 모든 배관 라인의 우선순위가 최종적으로 결정될 수 있도록 구성된다.

이와 같이 비용 옵션, 길이 옵션, 속성 옵션을 통해 우선순위가 정해진 배관 라인은 이를 메인 라인과 분기 라인으로 구분하여 최종 정렬한다. 즉, 배관 라인이 기계장치가 출발점 및 도착점인 메인 라인인 경우에는 메인 라인들 사이에 상기 비용 옵션, 길이 옵션, 속성 옵션을 기준으로 정렬한다(S740). 배관 라인이 메인 라인과 기계장치 사이를 연결하거나 (메인, 분기) 라인과 (메인, 분기) 라인 사이를 연결하는 분기 라인인 경우에는 비용이 아무리 높다 하더라도 속해 있는 메인 라인보다 후순위로 정렬된다(S750).

도 8은 도 7을 참조로 설명한 본 발명에 따른 라인 우선순위 정렬 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 라인 우선순위 정렬 결과를 나타낸 예시 도면이다. 도 8 (a)에서 보듯이 모든 배관 라인은 메인 라인과 분기 라인으로 구성되고, 도 8 (b)에서 보듯이 메인 라인들 사이에는 상기 비용 옵션, 길이 옵션, 속성 옵션의 기준에 따라 정렬되고, 도 8 (c)에서 보듯이 분기 라인인 경우에는 상기 비용 옵션, 길이 옵션, 속성 옵션을 근거로 정렬하지만 반드시 속해 있는 메인 라인 보다는 뒤에 배치되도록 정렬된다. 도 9는 복수 개의 메인 라인과 분기 라인이 정렬된 상태를 예시하고 있으며, 붉은색 박스는 이 중에서 비용 옵션을 기준으로 정렬된 것을 나타낸다.

마지막으로, 본 발명에 따라 우선순위가 정해진 배관 라인을 실제로 라우팅 하는 방법에 대해 도 10 내지 도 16을 참조로 상세히 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 자동 라우팅 과정의 준비 단계로서 기계장치, 파이프 랙의 배치가 완료된 일 실시예를 나타낸 도면이다.

상기 S120 단계에서 기계장치, 파이프 랙의 모델이 설계 화면 인터페이스 상에 배치된다고 설명하였는 바, 도 10은 그 배치 결과를 나타낸 것이다. 본 실시예에서는 제1 압력용기(100)와 제2 압력용기(160)의 기계장치가 배치되고, 그 사이에 5개의 파이프 랙(110 ~ 150)이 배치된다. 이와 같이, 본 발명에 따르면 해당 설계 영역(Area)에 포함되는 모든 기계장치, 구조물을 미리 배치하고 이에 대해서만 노드를 형성하여 배관 라우팅을 진행함으로써 배관의 최단 경로가 될 수 있는 경우의 수를 감소시켜 줌으로써 자동 라우팅의 소요 시간을 크게 절감시킬 수 있도록 해준다.

기계장치와 파이프 랙이 배치된 상태에서 제1 압력용기(100)로부터 제2 압력용기(160)로 5개의 파이프 랙(110~150)의 일부 또는 전부를 통과하여 연결되는 메인 라인의 연결 경로를 특정한 알고리즘으로 통하여 산출한다. 이 때, Dijkstra Algorithm이라는 최단 경로 선정 알고리즘이 사용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 여러가지 노드를 통과해 2개의 지점을 연결하는 경로를 산정할 수 있는 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.

특정 알고리즘을 통해 출발점인 제1 압력용기(100)와 도착점인 제2 압력용기(160) 사이의 연결 경로는 1) {V-001->PR-001->PR-002->PR-005->V-102}, 2) {V-001->PR-001->PR-003->PR-004->PR-005->V-102}, 3) {V-001->PR-001->PR-003->PR-002->PR-005->V-102}, 4) {V-001->PR-001->PR-002->PR-003->PR-004->PR-005->V-102}의 네 가지 경로가 후보 연결 경로로서 선정된다. 배치된 Model들은 Type 정보와 Nozzle의 정보를 포함하며, 배관 라인이 지나갈 때 각 Type의 Rule에 의해 생성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 최소한의 노드를 생성하여 자동 라우팅에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 자동 라우팅의 소요 시간은 노드의 개수의 제곱에 비례한다. 모든 후보 연결 경로는 라우팅되며 라인의 길이와 터닝 포인트를 얻게 된다. 배관 라인들은 직각으로만 라우팅되며 사람이 지나가는 Access way와 같은 Obstruction(장애물)은 지나가지 못한다.

도 11는 본 발명에 따라 파이프 랙에 배관 라인을 자동 라우팅하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.

상기 파이프 랙(110)은 시작점(112)과 종점(114)으로 구성되고 파이프 랙(100)의 진행 방향(붉은 색 화살표)을 기준으로 좌측 사이드 영역, 우측 사이드 영역으로 구별되며, 드럼(170)으로부터 출발하는 배관 라인이 상기 파이프 랙(110)을 통과하는 경우에 상기 좌측 사이드 영역 및 우측 사이드 영역 중 하나로 정해지고, 상기 배관 라인이 각 사이드 영역의 최외각 라인부터 안쪽으로 차례로 배치된다. 앞서 설명한 바와 같이, 우선순위가 높은 배관 라인이 비용이 높은데, 비용이 높다는 것은 대형이거나 무게가 무겁다는 것을 의미하므로, 이러한 배관 라인을 파이프 랙(110)의 최외각 부분부터 배치되도록 설계하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 파이프 랙(110)의 최외각으로 갈수록 배관을 고정시킬 수 있는 구조가 더 많아 더욱 안정적으로 배관 라인을 지지할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 각 사이드 영역에 2개 이상의 배관 라인이 배치될 때에는 각각의 배관 라인 사이의 간격(Linespacing size)에 대한 정보(180)를 이용하여 2개의 배관이 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 이 라인 간격은 프로그램 실행시에 기본으로 설정될 수 있으나, 해당 파이프 랙(110)을 통과하는 배관 라인의 속성을 고려하여 재설정도 가능하다.

도 12 및 도 13은 본 발명에 따라 메인 라인과 분기 라인을 자동 라우팅하는 2가지 실시예를 나타낸다.

본 실시예에 따르면, 상기 배관 라인은 기계장치와 기계장치를 연결하는 메인 라인과, 기계장치와 메인 라인과의 사이 또는 라인과 라인과의 사이를 연결하는 분기 라인으로 구분되고, 제1 기계장치로부터 파이프 랙을 통과하여 제2 기계장치로 연결되는 메인 라인으로부터 분기하여 제3 기계장치로 연결되는 분기 라인을 설정하는 때에는 상기 분기 라인은 메인 라인(출발점)으로부터 제3 기계장치(도착점)로 최단 경로를 설정하는 것이 아니라 출발점과 도착점을 바꿔서 제3 기계장치(출발점)로부터 메인 라인(도착점)으로 연결 경로를 설정하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 압력용기(100)로부터 제1 파이프 랙(110)을 통과하여 드럼(170)으로 연결되는 메인 라인(200)으로부터 분기하여 제2 압력용기(160)로 연결되는 분기 라인(210,220)을 설정하는 때에는, 상기 분기 라인(210,220)은 메인 라인(200, 출발점)으로부터 제2 압력용기(160, 도착점)으로 최단 경로를 설정하는 것이 아니라 출발점과 도착점을 바꿔서 제2 압력용기(160, 출발점)로부터 메인 라인(200, 도착점)으로 연결 경로를 설정하는 것이 바람직하다.

이는 메인 라인(200)과 제2 압력용기(160)를 연결하는 분기 라인(210,220)의 경우, 출발점인 메인 라인(200)의 시작점(Point)를 구하기 어려우므로 출발점과 도착점을 뒤바꾸어 제2 압력용기(160)로부터 메인 라인(200)으로 라우팅하는 것이 더욱 정확한 최단 경로를 설정할 수 있기 때문이다.

다시 말해, 상기 분기 라인(210)은 제2 압력용기(160, 출발점)으로부터 가장 가까운 제1 파이프 랙(110)의 연결점(A)과 먼저 연결하고, 제1 파이프 랙(110)의 연결점(A)과 메인 라인(200) 사이에 가장 가까운 경로로 연결하여 연결 경로를 설정하게 된다. 즉, 제1 파이프 랙(110) 안에 분기 라인(210,220)이 경유할 경우, 랙의 사이드 바깥 지점(A)까지 최단 경로로 라우팅하고, 라우팅된 끝점(A)에서 가장 가까운 메인 라인의 포인트로 라우팅을 진행하면 전체 분기 라인의 최단 연결 경로를 정확하게 설정할 수 있다.

도 13은 앞서 도 12을 참조로 설명한 메인 라인과 분기 라인의 자동 라우팅 방법의 또 다른 실시예이다.

분기 라인(210,220)을 제1 파이프 랙(110)을 통과하는 메인 라인(200, 출발점)으로부터 제2 압력용기(160)로 연결하고자 할 때, 상기 메인 라인(200, 출발점)으로부터 제2 압력용기(160, 도착점)으로 최단 경로를 설정하는 것이 아니라 출발점과 도착점을 바꿔서 상기 제2 압력용기(160, 출발점)로부터 상기 메인 라인(200, 도착점)으로 연결 경로를 설정하게 된다.

여기서 분기 라인(210,220)은 상기 제2 압력용기(160, 출발점)으로부터 가장 가까운 제1 파이프 랙(110)의 연결점(A)과 먼저 연결하고, 상기 제1 파이프 랙(110)의 연결점(A)과 상기 메인 라인(200) 사이에 가장 가까운 포인트(B)로 연결하여 최단 경로를 설정하는 것이다.

도 14 및 도 15는 본 발명에 따라 기계장치의 사이드 오프셋(Side Offset)을 자동 라우팅하는 일 실시예를 나타낸 도면이다. 사이드 오프셋은 이미 배관이 연결되어 점유 중인 라인이 있을 경우에 점유 중인 배관 라인과 겹치지 않도록 하기 위해 사이드에 설정된 값이다.

본 실시예에 따르면, 기계장치는 여러 사이드 면을 가지고, 각 사이드 면마다 복수개의 노즐을 포함하며, 이 노즐은 각각 방향성과 위치 정보를 가지도록 구성된다. 이 때 노즐의 방향성에 따라서 Top, Bottom, Left, Right 사이드가 결정된다. 제1 기계장치와 제2 기계장치 사이에 배관 라인을 연결하는 경로를 설정하는 때에는 제1 기계장치와 제2 기계장치의 각 노즐의 방향성과 위치 정보를 이용하여 벡터 값을 계산하고, 이 벡터 값을 기준으로 각 기계장치의 사이드가 결정되고 해당 사이드에 이미 점유 중인 배관 라인이 있는 경우에 사이드 오프셋(Side offset)에 의해 경로를 설정할 수 있다.

예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 기계장치 중 하나인 드럼은 복수개의 노즐을 가지는데, 이 노즐은 Top side, Bottom side, Left side, Right side로 된 4개의 사이드 면에 총 제1 내지 제40의 노즐이 형성되어 있다. 따라서, 이 드럼에 2개 이상의 배관 라인을 연결하고자 하는 때에는 해당 기계장치에 형성된 노즐에 방향성(Direction), 위치(Position)에 따라 연결 경로가 정해진다. 2개의 기계장치 사이를 배관으로 연결하고자 하는 때에는 각 기계장치의 노즐의 방향성과 위치 정보 등을 참고하여 각 기계장치의 노즐의 벡터 값(U segment, V segment)을 계산하고, 이를 근거로 사이드를 결정하여, 최단 배관 경로가 설정된다. 도 15는 제2 압력용기(160) 및 드럼(170)이 제1 파이프 랙(110)을 통과하여 2개의 배관 라인(230, 240)이 설정될 때 각 노즐의 벡터 값 U segment, V segment)을 근거로 산출된 사이드 오프셋(Side Offset)에 의해서 최단 경로를 형성하는 실시예를 나타낸다.

도 16은 본 발명에 따라 배관 라인의 최적 경로가 자동 라우팅된 결과를 나타낸 도면이다. 도 10에서 같이 제1 압력용기(100)와 제2 압력용기(160)를 연결하는 4개의 후보 연결 경로는 상기한 도 11 내지 도 15에 개시된 방법을 이용하여 자동 라우팅되고, 각 후보 연결 경로 중에서 비용 함수를 적용하여 가장 적은 건설 비용이 소요되는 {V-001->PR-001->PR-002->PR-005->V-102} 연결 경로가 최종 배관 라인으로 선정되어 라우팅된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 제1 압력용기 110: 제1 파이프 랙
120: 제2 파이프 랙 130: 제3 파이프 랙
140: 제4 파이프 랙 150: 제5 파이프 랙
160: 제2 압력용기 170: 드럼
200: 메인 라인 210,220: 분기 라인

Claims (12)

1. 컴퓨팅 장치에 의해 각 단계가 수행되는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법에 있어서, 플랜트의 배관 자동 라우팅을 위하여 배관(Pipe), 기계장치(Equipment), 파이프 랙(Pipe Rack) 등의 설계요소 각각에 대해 필요한 필수 데이터 테이블을 형성하는 단계;
   상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 설계 화면 인터페이스 상에 상기 기계장치, 파이프 랙에 대한 배치를 진행하는 단계;
   상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 상기 플랜트에 사용되는 배관 라인(Pipe line)의 정보를 출발점(From)과 도착점(To) 정보까지 포함하여 데이터베이스화 하는 단계;
   상기 배관 라인의 데이터베이스를 이용하여 각각의 배관 라인 별로 건설 비용을 기준으로 우선순위를 설정하는 단계;
   상기 배관 라인의 우선순위에 따라서 상기 기계장치 및 파이프 랙이 배치된 설계 화면 인터페이스 상에 배관 라인을 자동으로 라우팅할 때, 하나의 배관 라인이 그 이전에 라우팅된 다른 배관 라인과 간섭되지 않는 상태에서 상기 출발점과 도착점을 연결할 수 있는 하나 이상의 후보 연결 경로를 설정하는 단계; 및
   상기 하나 이상의 후보 연결 경로 중에서 비용이 가장 낮은 경로를 해당 배관 라인의 최종 연결 경로로 라우팅 하는 단계;를 포함하고,
   상기 배관 라인의 후보 연결 경로를 설정하는 단계는,
   상기 파이프 랙은 파이프 랙의 진행 방향을 기준으로 좌측 사이드 영역, 우측 사이드 영역으로 구별되고, 상기 배관 라인이 상기 파이프 랙을 통과하는 경우에 상기 좌측 사이드 영역 및 우측 사이드 영역 중 하나로 정해지면, 상기 배관 라인이 각 사이드 영역의 최외각 라인부터 안쪽으로 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 필수 데이터 테이블은, 배관의 경우 파이프 직경, 파이프 중량, 파이프 재질, 파이프 재질에 따른 비용 가중치 등에 대한 데이터이고, 기계장치의 경우 압력용기(Pressure vessel), 타워(Tower), 칼럼(Column), 리액터(Reactor), 필터(Filter), 드럼(Drum), 믹서(Mixer) 등의 스펙에 대한 데이터이며, 파이프 랙의 경우 배관을 지지하는 구조물로서의 스펙에 대한 데이터인 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   기계장치, 파이프 랙에 대한 배치 단계는,
   상기 필수 데이터 테이블을 이용하여 상기 기계장치, 파이프 랙에 대한 스펙을 정하고, 상기 기계장치, 파이프 랙의 설계 화면 인터페이스 상의 위치, 각도에 대한 정보를 추가로 입력하여 배치하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 배관 라인의 정보는, 상기 배관의 필수 데이터 테이블에 저장된 정보, 상기 출발점 및 도착점에 대한 정보 이외에 단열 타입 및 두께에 대한 정보, 유체에 대한 정보, 운전 온도에 대한 정보 등을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   배관 라인 정보를 데이터베이스화 하는 단계는,
   상기 배관 라인 정보의 데이터와 다른 기계장치의 스펙 데이터를 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 배관 라인의 우선순위를 설정하는 단계는,
   2개의 배관 라인을 배치하는데 소요되는 비용이 동일한 경우에는 다른 배관과의 간섭을 고려하지 않고 해당하는 2개의 라인에 대해 출발점과 도착점을 연결하는 최단 경로를 설정한 후, 이를 비교하여 길이(Length)가 더 긴 경로를 가진 배관 라인을 우선순위가 높게 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 배관 라인의 우선순위를 설정하는 단계는,
   2개의 배관 라인을 배치하는데 소용되는 비용, 최단 경로의 길이까지 동일한 경우에는 라인의 속성에 따라서 우선순위를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 각 사이드 영역에 2개 이상의 배관 라인이 배치될 때에는 각각의 배관 라인 사이의 간격(Linespacing size)에 대한 정보를 이용하여 배치하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 배관 라인의 후보 연결 경로를 설정하는 단계는,
    상기 배관 라인은 기계장치와 기계장치를 연결하는 메인 라인과, 기계장치와 메인 라인과의 사이 또는 라인과 라인과의 사이를 연결하는 분기 라인으로 구분되고,
    제1 기계장치로부터 파이프 랙을 통과하여 제2 기계장치로 연결되는 메인 라인으로부터 분기하여 제3 기계장치로 연결되는 분기 라인을 설정하는 때에는 상기 분기 라인은 메인 라인(출발점)으로부터 제3 기계장치(도착점)로 최단 경로를 설정하는 것이 아니라 출발점과 도착점을 바꿔서 제3 기계장치(출발점)로부터 메인 라인(도착점)으로 연결 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 분기 라인은 상기 제3 기계장치(출발점)으로부터 가장 가까운 파이프 랙의 연결점과 먼저 연결하고, 상기 파이프 랙의 연결점과 상기 메인 라인 사이에 가장 가까운 경로로 연결하여 연결 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 배관 라인의 후보 연결 경로를 설정하는 단계는,
    상기 기계장치는 여러 사이드 면을 가지고, 각 사이드 면마다 복수개의 노즐을 포함하며, 이 노즐은 각각 방향성과 위치 정보를 가지도록 구성되고,
    제1 기계장치와 제2 기계장치 사이에 배관 라인을 연결하는 경로를 설정하는 때에는 제1 기계장치와 제2 기계장치의 각 노즐의 방향성과 위치 정보를 이용하여 벡터 값을 계산하고, 이 벡터 값을 기준으로 각 기계장치의 사이드가 결정되고 해당 사이드에 이미 점유 중인 배관 라인이 있는 경우에 사이드 오프셋(Side offset)에 의해 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 최적 설계를 위한 배관의 자동 라우팅 방법.
    

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