KR20130104416A - 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
기존의 조선해양 생산 시뮬레이션들은 수요 부서에 의해 개별적이고 국부적으로 개발되고 있으며, 이로 인해 각기 다른 구조를 가지고 개발/운용되고 있다. 이러한 개별적인 개발 및 서로 다른 구조에 의해 모듈의 재활용 및 재사용성 측면에서 취약하다는 단점이 있다. 본 발명은 상기한 바와 같은 단점의 보완 및 해결을 위한 것으로, 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경과 무관하게 공통적으로 적용될 수 있는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와, 이러한 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 둔 응용 시스템으로서 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경에 맞추어 차별적으로 적용될 수 있는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템이 분리 가능한 형태로 결합함으로써, 각 조선해양산업체의 상황에 맞추어 효과적으로 적용될 수 있도록 확장성과 재활용성을 갖춘 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Description
본 발명은 여러 응용 시뮬레이션 기술의 구성을 위해 도입된 개념으로, 선박 및 해양플랜트의 생산 공정 및 공법 검증, 설비 및 배치의 최적화 및 검증, 생산 관리의 최적화 등의 모사를 실행할 수 있는 조선해양 전용의 통합 시뮬레이션 시스템 기술이다. 이러한 본 발명은 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경과 무관하게 공통적으로 적용될 수 있는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와, 이러한 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 둔 응용 시스템으로서 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경에 맞추어 차별적으로 적용될 수 있는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템이 분리 가능한 형태로 결합함으로써, 각 조선해양산업체의 상황에 맞추어 효과적으로 적용될 수 있도록 확장성과 재활용성을 갖춘 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법을 제공한다.
우리나라 조선해양산업은 고부가 신제품 개발, 최적화 설계, 고효율 생산기술을 기반으로, 중국 등의 후발 경쟁국보다 기술적인 경쟁 우위를 가져야 세계 1위의 주도권을 유지할 수 있다. 이러한 전략 중의 하나로서 고효율 생산기술의 개발이 대두되고 있으며, 현재 우리나라 조선해양산업체에서는 새로운 생산기술 및 신 건조공법을 개발 적용하려는 많은 노력을 하고 있다. 이러한 기술로 신공법의 검증 및 최적화된 생산 흐름을 지원하기 위한 생산 시뮬레이션 기술에 많은 관심을 나타내고 있다. 하지만 수주산업(Engineering to order)이라는 조선해양산업의 특수성으로 인해 기계, 자동차, 항공과 같은 양산산업(Make to stock, order)에 적용되는 시뮬레이션 시스템 및 도구를 직접 적용하는 데 한계가 있으며, 조선해양산업에 특화된 생산 시뮬레이션 기술을 요구하고 있다.
이러한 요구에 부응하기 위해 전통적인 조선해양산업에 IT 시뮬레이션 기술을 접목/융합하는 조선해양 생산 시뮬레이션 시스템 개발을 위한 연구가 현재 진행되고 있다. 이 연구는 산발적으로 개발되고 있는 생산 시뮬레이션 프로그램들을 체계적으로 통합하는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크로 표현되며, 확장성을 고려하여 모듈의 재활용성을 높이도록 설계, 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 설계, 개발하기 위해서는 우선적으로 우리나라 조선해양산업의 현장에서 필요로 하는 요구사항들을 적극적으로 반영하고 이를 기술적으로 해결해야 한다.
이러한 차원에서 기존의 우리나라 대형 조선소에서는 다양하고 많은 생산 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 이러한 프로그램들은 대개 수요 부서의 요구 및 필요에 의해 개발된 것들이며, 생산성 향상에 많은 도움을 주고 있다. 하지만 기존의 조선해양 생산 시뮬레이션들은 수요 부서에 의해 개별적이고 국부적으로 개발되고 있으며, 이로 인해 각기 다른 구조를 가지고 개발/운용되고 있다. 이러한 개별적인 개발 및 서로 다른 구조에 의해 모듈의 재활용 및 재사용성 측면에서 취약하다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 단점의 보완 및 해결을 위한 것으로, 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경과 무관하게 공통적으로 적용될 수 있는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와, 이러한 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 둔 응용 시스템으로서 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경에 맞추어 차별적으로 적용될 수 있는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템이 분리 가능한 형태로 결합함으로써, 각 조선해양산업체의 상황에 맞추어 효과적으로 적용될 수 있도록 확장성과 재활용성을 갖춘 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 커널(Kernel)로 표현되는 계산 및 해석 모듈의 집합을 시뮬레이션 엔진으로 구성하여 상호 정보 교환 및 공유를 가능하게 하며, 시뮬레이션 엔진과 응용 시스템, 즉 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템, 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템을 각각 분리한다. 이와 같이 확장성을 보장하고 시뮬레이션 엔진 내의 각종 커널들의 조합으로 새로운 응용 시스템을 개발할 수 있으며, 더 나아가 여러 조선해양산업체의 상황에 맞는 적용이 가능해진다. 본 발명은 응용 시스템과 독립된 형태의 프레임워크 구조를 가지게 되므로, 응용 시스템은 각 조선해양산업체의 환경에 맞는, 현장 사용자에게 친숙한 프로세스 및 GUI를 가지도록 맞춤화하여 개발할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
수학적 계산을 포함하는 해석 및 분석 모듈인 커널들의 상호작용에 따라 시뮬레이션을 계산 및 해석하는 시뮬레이션 엔진;
상기 시뮬레이션 엔진에서 계산된 가시화 대상이 사용자 관점에서 동일한 뷰(관점)로 표현될 수 있도록 하는 가시화 엔진 및;
상기 시뮬레이션 엔진의 분석 결과에 대한 표현 기능을 제공하는 한편, 상기 시뮬레이션 엔진에서 계산된 결과물들을 중립적인 형태의 출력 데이터로 활용하는 분석 엔진;
을 포함하는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 두고,
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라 생산 공정 계획과 생산 일정 계획을 생산계획의 통합 관점에서 상호 검증할 수 있도록 지원하는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라, 건조에 필요한 블록 턴오버 및 블록 리프팅, 도크 내 블록 반목 배치, 해상 탑재 등의 작업 검증 및 계획을 위한 리프팅 시 러그 위치의 검증, 블록의 변형 및 응력 시뮬레이션, 해상 크레인과 플로팅 도크 간의 상호 운동 및 블록의 운동 시뮬레이션을 지원하는 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라 조선해양산업체 내 지리정보를 기반으로 하여 선박 및 해양플랜트 건조에 필요한 드라이도크, 안벽의 배치와 시설물 운영의 최적화를 지원하는 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라, 강판 및 형강 자재의 적치 및 가공 물류, 부재, 조립 블록, 의장 기자재 및 단품재의 위치 파악 및 운반 계획, 조립 공장 및 선행 탑재장 지번 별 블록 할당 및 배치를 위한 기준 생산 계획, 도장 공장 블록 배치 계획, 안벽 의장 블록 배치 계획을 지원하는 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템;
을 더욱 포함하되,
상기 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템은 상호간에 분리가 가능한 것을 특징으로 하는,
조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법으로서,
조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션, 블록 및 물류 관제 시뮬레이션을 위하여 필요한 고객의 요구사항을 수집하고 분석하는 제 1 단계;
분석된 고객 요구사항을 만족시키기 위해 개발 및 구현되어야 할 내용인 기능 요구사항을 분석하는 제 2 단계;
우선순위와 개발 난이도라는 가중치를 기반으로 기능 요구사항의 구현기능을 연차별로 분류하고 이를 기반으로 구현기능에 대한 개발 계획을 수립하는 제 3 단계;
고객 요구사항의 분석 및 이에 따른 기능 요구사항의 분석의 반복적 사이클을 거쳐 정제된 구현기능들을 기반으로 하여 각 구현기능 항목들의 유사도 및 관련성을 가지고 그룹핑하는 제 4 단계;
구현기능 요구사항에 대한 예제를 통해 보다 구체화된 표현으로 시나리오를 작성하는 제 5 단계 및;
대표 시나리오를 기반으로 고객 관점에서의 운용 환경을 직접적으로 확인할 수 있는 더미 GUI 프로그램을 개발하는 제 6 단계;
를 포함하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서,
제 1 단계에서는, 고객의 요구사항을 도출 및 명세하고 구체적으로 정의하며, 고객의 요구사항을 통해 고객 관점에서 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템의 개발 우선순위를 명기하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 2 단계에서는, 상대적으로 구체화되지 않은 고객 요구사항을 기능적으로 구체화, 상세화한 기능 요구사항의 항목을 구현하면 고객 요구사항을 만족시키는 것으로 가정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 2 단계에서는, 개발자 관점에서 각 기능 요구사항의 구현상의 난이도를 명세하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 2 단계에서는, 각 기능 요구사항 항목에 대하여 기능 평가방법을 부여하고, 해당 기능 요구사항에 대해서 개발 및 구현 후에 이를 평가하기 위한 방법을 명세하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 4 단계에서는, 구현 기능들의 그룹핑을 통해 여러 기능 요구사항 항목들을 체계화하고 이를 커널 및 컴포넌트로 정의하며 이러한 커널 및 컴포넌트의 요소들의 결합을 위해 분석된 각 커널 간의 인터페이스를 정의하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 인터페이스들은 향후의 확장성을 고려하여 표준화된 형태로서 표현하여 공유하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 4 단계에서는, 상기 가시화 엔진의 개발을 위해 3D 가시화 요구사항을 도출하며, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 공개용 또는 상용 3D 가시화 엔진에 대한 조사 및 각 요구사항에 대한 엔진 별 기능을 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 4 단계에서는, 가시화 대상에 대한 형상 설계 방안을 정립함으로써 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템이 고객 관점에서 동일한 뷰로 표현될 수 있도록 하는 기능을 개발하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
제 5 단계에서, 상기 시나리오에는 문제 해결을 위한 프로세스 및 고객 처리 과정을 서술하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에 있어서는,
상기 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 설계를 위하여 공리적 설계 방법의 개념을 도입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 여러 응용 시뮬레이션 기술의 구성을 위해 도입된 개념으로, 선박 및 해양플랜트의 생산 공정 및 공법 검증, 설비 및 배치의 최적화 및 검증, 생산 관리의 최적화 등의 모사를 실행할 수 있는 조선해양 전용의 통합 시뮬레이션 시스템 기술이다. 이는 다양한 생산 시뮬레이션을 기반으로 사전 검증, 작업 중 의사결정, 사후 관리를 지원할 수 있으며, 모든 조선소에 적용이 가능한 독립된 형태로 개발된다. 각 조선해양산업체는 이를 기반으로 각자의 환경에 맞는 응용 프로그램으로 개발하므로 대형 조선해양산업체 및 중소형 조선해양산업체에서 모두 활용이 가능해진다.
도 1은 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 설계를 위한 일련의 과정을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 구성을 위한 프로세스의 예를 표현한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 고객의 요구사항을 분류한 것을 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 기능 요구사항의 정의, 시뮬레이션 기능, 기능 수행을 위한 입/출력 정보, 기능의 평가를 위한 방법, 관련된 고객 요구사항 및 개발 난이도를 명세한 것을 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 기능 요구사항들에 대해 체계적인 연차별 계획 수립을 위해 우선순위와 개발 난이도를 고려하여 분석한 개발기능 체크리스트를 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 도출된 기능 요구사항들을 그룹핑하여 커널을 정의한 것을 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 개발된 더미 GUI 프로그램을 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 및 이를 기반으로 하는 응용 시스템의 결합 및 상호작용 관계를 보여준다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 도출된 고객의 요구사항 및 이와 관련한 체크리스트 항목을 도출한 모습을 보여준다.
도 11은 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 응용 시스템이 여러 조선해양산업체의 상황에 맞도록 개별적으로 적용되는 상황을 개념적으로 설명하고 있다.
도 12는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야에 대한 간단한 설명이다.
도 13은 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 14는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 15는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 16은 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 블록 및 물류 관제 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 2는 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 설계를 위한 일련의 과정을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 구성을 위한 프로세스의 예를 표현한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 고객의 요구사항을 분류한 것을 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 기능 요구사항의 정의, 시뮬레이션 기능, 기능 수행을 위한 입/출력 정보, 기능의 평가를 위한 방법, 관련된 고객 요구사항 및 개발 난이도를 명세한 것을 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 기능 요구사항들에 대해 체계적인 연차별 계획 수립을 위해 우선순위와 개발 난이도를 고려하여 분석한 개발기능 체크리스트를 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 도출된 기능 요구사항들을 그룹핑하여 커널을 정의한 것을 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 개발된 더미 GUI 프로그램을 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 및 이를 기반으로 하는 응용 시스템의 결합 및 상호작용 관계를 보여준다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 도출된 고객의 요구사항 및 이와 관련한 체크리스트 항목을 도출한 모습을 보여준다.
도 11은 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 응용 시스템이 여러 조선해양산업체의 상황에 맞도록 개별적으로 적용되는 상황을 개념적으로 설명하고 있다.
도 12는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야에 대한 간단한 설명이다.
도 13은 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 14는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 15는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
도 16은 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야 중의 하나인 블록 및 물류 관제 시뮬레이션에 대한 간단한 설명이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
1. 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크
1.1 조선해양 생산 시뮬레이션 통합
우리나라 대형 조선소에서는 다양하고 많은 생산 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 이러한 프로그램들은 대개 수요 부서의 요구 및 필요에 의해 개발된 것들이며, 생산성 향상에 많은 도움을 주고 있다. 하지만 기존의 조선해양 생산 시뮬레이션들은 수요 부서에 의해 개별적이고 국부적으로 개발되고 있으며, 이로 인해 각기 다른 구조를 가지고 개발/운용되고 있다. 이러한 개별적인 개발 및 서로 다른 구조에 의해 모듈의 재활용 및 재사용성 측면에서 취약하다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 단점의 보완 및 해결을 위한 것으로, 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경과 무관하게 공통적으로 적용될 수 있는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와, 이러한 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 둔 응용 시스템으로서 각 조선해양산업체의 각기 다른 환경에 맞추어 차별적으로 적용될 수 있는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템이 분리 가능한 형태로 결합함으로써, 각 조선해양산업체의 상황에 맞추어 효과적으로 적용될 수 있도록 확장성과 재활용성을 갖춘 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
수학적 계산을 포함하는 해석 및 분석 모듈인 커널들의 상호작용에 따라 시뮬레이션을 계산 및 해석하는 시뮬레이션 엔진(Simulation Engine);
상기 시뮬레이션 엔진에서 계산된 가시화 대상이 사용자 관점에서 동일한 뷰(관점)로 표현될 수 있도록 하는 가시화 엔진(Visualization Engine) 및;
상기 시뮬레이션 엔진의 분석 결과에 대한 표현 기능을 제공하는 한편, 상기 시뮬레이션 엔진에서 계산된 결과물들을 중립적인 형태의 출력 데이터로 활용하는 분석 엔진(Analysis Engine);
을 포함하는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 두고,
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라 생산 공정 계획과 생산 일정 계획을 생산계획의 통합 관점에서 상호 검증할 수 있도록 지원하는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라, 건조에 필요한 블록 턴오버 및 블록 리프팅, 도크 내 블록 반목 배치, 해상 탑재 등의 작업 검증 및 계획을 위한 리프팅 시 러그 위치의 검증, 블록의 변형 및 응력 시뮬레이션, 해상 크레인과 플로팅 도크 간의 상호 운동 및 블록의 운동 시뮬레이션을 지원하는 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라 조선해양산업체 내 지리정보를 기반으로 하여 선박 및 해양플랜트 건조에 필요한 드라이도크, 안벽의 배치와 시설물 운영의 최적화를 지원하는 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라, 강판 및 형강 자재의 적치 및 가공 물류, 부재, 조립 블록, 의장 기자재 및 단품재의 위치 파악 및 운반 계획, 조립 공장 및 선행 탑재장 지번 별 블록 할당 및 배치를 위한 기준 생산 계획, 도장 공장 블록 배치 계획, 안벽 의장 블록 배치 계획을 지원하는 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템;
을 더욱 포함하되,
상기 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템은 상호간에 분리가 가능한 것을 특징으로 하는,
조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법으로서,
조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션, 블록 및 물류 관제 시뮬레이션을 위하여 필요한 고객의 요구사항을 수집하고 분석하는 제 1 단계;
분석된 고객 요구사항을 만족시키기 위해 개발 및 구현되어야 할 내용인 기능 요구사항을 분석하는 제 2 단계;
우선순위와 개발 난이도라는 가중치를 기반으로 기능 요구사항의 구현기능을 연차별로 분류하고 이를 기반으로 구현기능에 대한 개발 계획을 수립하는 제 3 단계;
고객 요구사항의 분석 및 이에 따른 기능 요구사항의 분석의 반복적 사이클을 거쳐 정제된 구현기능들을 기반으로 하여 각 구현기능 항목들의 유사도 및 관련성을 가지고 그룹핑하는 제 4 단계;
구현기능 요구사항에 대한 예제를 통해 보다 구체화된 표현으로 시나리오를 작성하는 제 5 단계 및;
대표 시나리오를 기반으로 고객 관점에서의 운용 환경을 직접적으로 확인할 수 있는 더미 GUI 프로그램을 개발하는 제 6 단계;
를 포함하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법을 제공한다(도 2, 도 9).
본 발명에서는 커널(Kernel)로 표현되는 계산 및 해석 모듈의 집합을 시뮬레이션 엔진으로 구성하여 상호 정보 교환 및 공유를 가능하게 하며, 시뮬레이션 엔진과 응용 시스템, 즉 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템, 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템을 각각 분리한다. 이와 같이 확장성을 보장하고 시뮬레이션 엔진 내의 각종 커널들의 조합으로 새로운 응용 시스템을 개발할 수 있으며, 더 나아가 여러 조선해양산업체의 상황에 맞는 적용이 가능해진다. 본 발명은 응용 시스템과 독립된 형태의 프레임워크 구조를 가지게 되므로, 응용 시스템은 각 조선해양산업체의 환경에 맞는, 현장 사용자에게 친숙한 프로세스 및 GUI를 가지도록 맞춤화하여 개발할 수 있다.
본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크는 여러 응용 시뮬레이션 기술의 구성을 위해 도입된 개념으로, 선박 및 해양플랜트의 생산 공정 및 공법 검증, 설비 및 배치의 최적화 및 검증, 생산 관리의 최적화 등의 모사를 실행할 수 있는 조선해양 전용의 통합 시뮬레이션 시스템 기술이다. 이는 다양한 생산 시뮬레이션을 기반으로 사전 검증, 작업 중 의사결정, 사후 관리를 지원할 수 있으며, 모든 조선소에 적용이 가능한 독립된 형태로 개발된다. 각 조선해양산업체는 이를 기반으로 각자의 환경에 맞는 응용 프로그램으로 개발하므로 대형 조선해양산업체 및 중소형 조선해양산업체에서 모두 활용이 가능해진다.
본 발명은 이러한 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 다음과 같은 조선해양산업체의 대표 응용 분야인 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션(Planning Validation Simulation)(도 13), 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션(Crane Block Lifting & Erection Simulation)(도 14), GIS정보 기반 설비 시뮬레이션(GIS-Based Dock & Quay Simulation)(도 15), 블록 및 물류 관제 시뮬레이션(Block Monitoring & Logistics Simulation)(도 16)과 같은 응용 시뮬레이션 시스템을 제공한다.
여기서, '조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템'은 생산 공정 계획과 생산 일정 계획을 생산계획의 통합 관점에서 상호 검증할 수 있도록 지원한다. 그리고 '블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템'은 건조에 필요한 블록 턴오버(Turn Over) 및 블록 리프팅(Lifting), 도크(Dock) 내 블록 반목 배치, 해상 탑재 등의 작업 검증 및 계획을 위해, 리프팅 시 러그 위치의 검증, 블록의 변형 및 응력 시뮬레이션, 해상 크레인과 플로팅 도크(Floating Dock) 등의 상호 운동 및 블록의 운동 시뮬레이션을 지원한다. 그리고 'GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템'은 조선해양산업체 내 지리정보를 기반으로 하여 선박 및 해양플랜트 건조에 필요한 드라이도크, 안벽 등의 배치와 시설물 운영 최적화를 위한 시뮬레이션 시스템이다. 그리고 '블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템'은 강판 및 형강 자재의 적치 및 가공 물류, 부재, 조립 블록, 의장 기자재 및 단품재 등의 위치 파악 및 운반 계획, 조립 공장 및 선행 탑재장 지번 별 블록 할당 및 배치를 위한 기준 생산 계획, 도장 공장 블록 배치 계획, 안벽 의장 블록 배치 계획 등의 시뮬레이션 시스템이다. 도 1, 도 12는 이와 같이 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 대표적인 응용 분야를 나타낸다.
1.2
프레임워크의
설계를 위한 접근법
본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 설계에 있어서는 최종 사용자(고객)의 요구사항을 충분히 반영할 수 있는 접근법이 필요하며, 이를 위하여 본 발명에서는 공리적 설계 방법의 개념을 도입하였다. 공리적 설계 방법이란 설계의 과정을 연속적인 목표와 방법, 즉 고객의 요구사항(Customer Requirements), 기능적 요구조건(Functional Requirements), 설계 변수(Design Parameters), 프로세스 변수(Process Variables)의 네 가지 도메인의 선정과 그에 따른 매핑과정으로 진행하고 각각의 설계 행렬 분석으로서 평가해 나가는 설계 방법론이다. 본 발명에서는 고객의 요구사항을 파악하고, 요구사항들을 만족시킬 수 있는 문제 해법을 정의하며, 통합적인 분석을 통한 해법의 제시 및 선택의 개념을 프레임워크에 도입하여 활용하였다.
2. 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 프로세스
소프트웨어 공학 관점에서 일반적인 개발 단계는 요구분석, 설계, 구현, 테스트로 나눌 수 있다. 가장 일반적인 형태가 폭포수(Cascade) 방법론이며, 충실한 요구분석을 위해서 나선형 방법론을 사용하기도 한다. 프레임워크의 구성을 위해서는 최종 사용자(고객)의 요구사항을 적극적으로 도출하고, 이에 대한 현장의 의견을 피드백 받아 수정/적용해야 한다. 이러한 관점에서 본 발명에서는 나선형 개발 방식을 도입하였다.
한편, 일반적으로 개발자 중심으로 구축된 시스템은 개발자만이 이해하는 단점이 있다. 이러한 관점에서 본 발명에서는 공리적 설계의 개념을 도입하여 고객 요구사항을 기반으로 해당 요구사항을 만족시키기 위한 기능 요구사항을 정의하였으며, 해당 기능이 구현되면 고객 요구사항을 만족시킨다고 가정하였다. 이러한 과정을 내부적인 반복 프로세스로 진행하였으며, 반복적 사이클을 거쳐 정제된 기능들을 기반으로 하여 각 항목의 유사도 및 관련성을 토대로 그룹핑하고, 이를 커널 및 컴포넌트로 명세함으로써 프레임워크의 기본적인 구조를 정의하였다.
프레임워크 설계 방법은 기본적으로 요구사항 정의를 분류한 기능적 요구사항을 기반으로 해서 출발한다. 소프트웨어 엔지니어가 요구사항을 명확하게 정의하지 않으면 시스템은 안정적 또는 재사용될 수 없도록 설계되는 게 일반적이다. 이를 극복하고자 본 발명에서는 최종 사용자(고객)의 요구사항에 대한 확인을 위해 대표 시나리오를 구성하고 이에 대한 더미 GUI 프로그램을 개발하여 예상 결과물에 대한 가시화를 통해 직접 확인함으로써 현장의 요구에 대한 소통을 수행하였다. 이러한 일련의 과정을 도식화한 것이 도 2이며, 이하에서는 각 과정에 대한 내용을 상세히 설명하고자 한다.
2.1 고객 요구사항(
Customer
Requirements
)의 분석 (제 1 단계)
조선소 현장에서 사용하게 될 소프트웨어의 개발을 위해서는 우선적으로 고객(Customer)으로 표현되는 조선소 현장 관계자의 요구사항(Requirements)을 수집하고 분석하는 것이 매우 중요하다. 이러한 요구사항들을 기반으로 조선해양 생산 시뮬레이션의 개념을 정립함으로써, 보다 실용적인 시스템을 체계를 구축할 수 있다.
이 과정에서는 최종 사용자(End User)인 조선소의 요구사항을 도출/분석하여 명세하는 절차를 수행하며, 요구사항 정의 단계에서는 조선소의 현장 관계자와의 인터뷰 및 관련 회의록을 바탕으로 요구 분석서의 요구사항 정의/분석으로 고객의 요구사항을 파악한다. 분석 및 설계 과정에서는 유즈케이스(Use Case) 등의 기법을 통해서 더욱 구체적으로 파악하며, 이러한 고객의 요구사항을 통해 개발될 시뮬레이션 응용 시스템이 가져야 할 최종 사용자의 운용 개념을 분석하고 파악할 수 있다. 연구 개발상의 전략 구성을 위해 사용자(고객) 관점에서의 개발 우선순위를 명기함으로써, 시뮬레이션 프레임워크 및 응용 시스템 개발 중 우선적으로 개발되어야 할 요구사항들을 명세한다.
2.2 기능 요구사항(
Functional
Requirements
)의 분석 (제 2 단계)
이는 앞서 도출/분석된 조선소의 현장 관계자로 대표되는 고객 요구사항을 만족시키기 위해 개발 및 구현되어야 할 내용인 기능 요구사항(Functional Requirements)을 분석하는 과정이다. 이 과정에서는 분석된 고객의 요구사항을 기반으로 하여 해당 요구사항을 충족시키기 위한 구현 기능인 기능 요구사항을 정의한다. 상대적으로 구체화되지 않은 고객 요구사항을 기능적으로 구체화/상세화한 것이 기능 요구사항이며, 본 발명에서는 이러한 기능 요구사항의 항목을 구현하면 고객 요구사항을 만족시키는 것으로 가정하였다. 그리고 이를 위해 이러한 기능 요구사항에서 고려해야 할 요소 기능 및 기술들을 파악하였다.
일반적으로 고객 요구사항은 최종 사용자 입장에서 필요로 하는 기능들의 명세이며, 이를 구체화함으로써 여러 항목의 기능 요구사항이 도출된다. 이를 1:N 매핑을 통해 도출/분석함으로써 매핑된 기능 요구사항(구현 기능)이 개발되면 해당되는 고객 요구사항을 충족할 수 있다는 접근법을 활용하였다.
고객 요구사항에서의 우선순위와 동일한 맥락으로 기능 요구사항에서는 각 요구사항의 항목 별로 개발 난이도를 명기하였다. 이는 개발자 관점에서의 가중치로서 각 기능 요구사항의 구현상의 난이도를 명세한 것이다. 이 과정에서 개발 우선순위가 높더라도 개발이 어렵거나 개발 기간이 소요되는 항목에 대해서 구분하고 명세하였다. 이와 같이 사용자(고객) 관점에서의 우선순위를 고객 요구사항에 명세하고, 개발자 관점에서의 개발 난이도를 기능 요구사항에 명세를 통해 연구 개발을 위한 체계를 구성하고자 하였다.
이와 더불어 각 기능 요구사항 항목에 대하여 기능 평가방법을 부여하였으며, 해당 기능 요구사항에 대해서 개발 및 구현 후에 이를 평가하기 위한 방법을 명세하였다. 이는 향후 각 기능에 대한 평가 수단으로 활용될 수 있으며, 이를 기반으로 기능 요구사항에 대한 만족 여부를 판단할 수 있는 지표가 마련될 수 있다.
2.3 개발기능 체크리스트(
Checklists
)의 작성 (제 3 단계)
본 발명에서는 프레임워크 및 응용 시스템의 최종 사용자이자 고객으로 표현되는 조선소 관점의 개발 우선순위와 요소기술 및 응용기술의 개발자 관점에서의 개발 난이도를 종합적으로 평가하여 체계적인 개발 전략을 수립하고자 하였는바, 이에 우선순위와 개발 난이도라는 가중치를 기반으로 기능 요구사항의 구현기능을 연차별로 분류하고, 이를 기반으로 구현기능에 대한 개발 계획을 수립하는 과정이 이에 해당한다.
선행 과정에서 고객 요구사항의 개발 우선순위와 기능 요구사항의 개발 난이도의 명세를 확인하며, 이는 해당 구현기능이 시급한 것인지, 개발이 어려운 것인지를 판단하기 위한 기초 자료로 활용된다. 이 때, 요구사항의 개발 수위 결정을 위하여 시뮬레이션 응용 시스템의 중요한 품질요소를 결정하기 위한 구현 기능의 평가항목을 추가한다. 우선순위를 가지는 품질요소를 통하여 요구사항에 대한 작업 우선순위를 결정하게 되며, 전체 시뮬레이션 프레임워크에 해당 요구사항의 변경이 얼마만큼 영향을 미치는지를 결정할 수 있다. 이러한 과정을 통해 연차별로 시뮬레이션 개발 및 구현 기능 개발 계획을 수립함으로써 개발 기능에 대한 최종 사용자의 의견 및 피드백을 적극적으로 수용할 수 있다.
2.4 개발 커널 및 컴포넌트 분석 (제 4 단계)
본 과정은 상술한 고객 요구사항의 분석 및 이에 따른 기능 요구사항의 분석의 반복적 사이클을 거쳐 정제된 구현기능들을 기반으로 하여 각 구현기능 항목들의 유사도 및 관련성을 가지고 그룹핑하는 과정이다. 구현 기능들의 그룹핑을 통해 여러 기능 요구사항 항목들을 체계화하고 이를 커널(Kernel) 및 컴포넌트(Component)로 정의한다. 커널은 수학적 계산을 포함하는 해석 및 분석 모듈로서 정의하며, 컴포넌트는 시뮬레이션 실행을 위한 기능적 요소로 정의하여 구성한다. 이러한 커널 및 컴포넌트의 요소들의 결합을 위해 분석된 각 커널 간의 인터페이스를 정의하는바, 이러한 인터페이스들은 향후의 확장성을 고려하여 표준화된 형태로서 표현하여 공유할 수 있으며, 이를 통해 모든 개발기관의 정보 공유에 활용할 수 있다. 이러한 커널 및 컴포넌트들의 인터페이스를 취합하여 조선해양 생산 시뮬레이션을 위한 통합 DB의 구성을 위한 기초자료로 활용한다. 본 발명에서는 이와 같이 시뮬레이션의 계산 및 해석을 다루는 엔진을 '시뮬레이션 엔진'으로 정의하였다.
이와 더불어 응용 시뮬레이션 분야에서 공통적으로 적용될 가시화 관련 엔진을 '가시화 엔진'으로, 시뮬레이션 분석 관련 엔진을 '분석 엔진'으로 정의하였다. 본 발명에서는 가시화 엔진의 개발을 위해 3D 관련 가시화 요구사항을 도출하고, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 공개용/상용 3D 가시화 엔진에 대한 조사 및 각 요구사항에 대한 엔진 별 기능을 분석하였다. 그리고 가시화 대상에 대한 형상 설계 방안을 정립함으로써 응용 시스템이 사용자 관점에서 동일한 뷰(관점)로 표현될 수 있도록 하는 기능을 개발하였다. 분석 엔진은 시뮬레이션 분석 결과에 대한 표현 기능을 제공하는 커널 및 엔진에 대한 분석을 수행하며, 시뮬레이션 엔진에서 계산된 결과물들을 중립적인 형태의 출력 데이터로 활용한다. 이를 통해 조선소의 사용자들은 본 발명의 응용 시스템인 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템, 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템의 결과물을 동일한 뷰로 확인함으로써 유사한/동일한 시스템이라고 인식하게 되며, 이에 따른 현장 작업자 친화적인 시스템이 개발될 수 있다.
2.5 구현기능 대표 시나리오 (제 5 단계)
본 과정은 구현기능 요구사항에 대한 예제를 통해 보다 구체화된 표현으로 시나리오를 작성하는 과정이다. 본 발명에서는 시뮬레이션 응용 분야 별로 대표 시나리오를 작성하였으며, 사용자 입장에서의 문제점 및 개발자 입장에서의 해결 방법론을 표현하기 위한 수단으로 활용하였다. 이는 문제 해결을 위한 프로세스 및 사용자(고객) 처리 과정을 서술함으로써 보다 직관적인 절차를 확인할 수 있다. 이러한 대표 시나리오는 고객과 개발자 간의 소통을 위한 수단으로 효과적으로 활용될 수 있다.
2.6 더미
GUI
프로그램 개발 (제 6 단계)
본 발명에서 더미(Dummy) GUI(Graphic User Interface) 프로그램은 대표 시나리오를 기반으로 사용자(고객) 관점에서의 운용 환경을 직접적으로 확인할 수 있는 방법의 하나로서 활용한다. 조선소의 사용자들은 응용 시뮬레이션의 운용 개념 및 환경을 직접 프로그램을 통해 가시적으로 확인할 수 있으며, 이는 최종 사용자 관점에서 응용 시스템을 활용하고 정보 과정을 확인하기 위한 수단으로 활용된다. 또한 대표 시나리오를 기반으로 응용 시스템의 활용 과정을 시스템 개발 전에 확인할 수 있으며, 이에 대한 현장 피드백을 통해 개발자로 하여금 사용자의 환경에 가장 적절한 프로세스를 구축할 수 있는 장점을 가지고 있다.
3. 프로세스 적용 및 결과
3.1 요구 및 기능 분석 프로세스 적용
본 발명의 실시 예에 따르면, 소프트웨어 개발 방법론과 공리적 설계 방법론의 개념을 일부 도입한 요구 및 기능 프로세스를 기반으로 프레임워크를 구성하였다. 도 3은 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 구성을 위한 프로세스의 예를 표현한 것이다.
본 발명의 실시 예에서 고객은 조선소의 골리앗 크레인을 활용한 생산성 향상을 도모하기 위해 두 기의 골리앗 크레인을 이용해 블록을 리프팅 및 턴오버 하고자 하며, 이에 대한 검증을 요구사항으로 제시하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 기능 요구사항으로 크레인 간의 간섭 체크 기능, 와이어 간의 간섭 체크 기능, 블록과 와이어 간의 간섭 체크 기능 등이 제시되며, 이러한 기능들은 충돌을 감지한다는 형태로 그룹핑이 가능하고, 커널로서 충돌 감지 커널을 정의, 명세하였다. 정의된 커널은 이상적으로는 다른 응용 분야에서도 활용할 수 있도록 설계, 개발된다. 이와 같이 정의된 내용을 최종 사용자가 확인하기 위해 대표 시나리오를 구성하였으며, 이를 기반으로 더미 GUI 프로그램을 개발하여 예상되는 결과물을 사전에 확인하고 시뮬레이션 프레임워크 및 응용 시스템의 개발과 관련된 효율성을 높이고자 하였다. 이러한 일련의 과정을 반복적으로 수행하고 정제된 결과를 가지고 시뮬레이션 프레임워크를 구성하는 시뮬레이션 엔진, 가시화 엔진, 분석 엔진을 구성하였다.
3.2 프로세스 적용 결과
상술한 실시 예에서 보는 바와 같이 본 발명은 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 프로세스를 통해 시스템의 최종사용자의 요구사항으로부터 이를 만족시키기 위한 기능 및 이에 대한 가시화를 수행하였다. 이에 각 과정에 대한 문서화 및 명세를 기술문서에 반영하였으며 그 결과의 일부를 서술하고자 한다.
고객 요구사항의 분석 과정에서는 요구사항 정의, 성능 요구사항 명세, 현재의 처리 방법, 제약 조건, 우선순위를 명세하였으며, 도 4와 같이 요구사항을 분류하고 소분류에 해당하는 최하위 항목들에 기능 번호를 부여하였다. 조선해양 생산 시뮬레이션 시스템과 관련된 고객 요구사항은 258개의 항목으로 도출하였다. 명세된 고객 요구사항을 기반으로 기능 요구사항을 도출하여 명세하였으며, 도 5와 같이 기능 요구사항의 정의, 시뮬레이션 기능, 기능 수행을 위한 입/출력 정보, 기능의 평가를 위한 방법, 관련된 고객 요구사항 및 개발 난이도를 명세하였고, 220개의 항목이 도출되었다. 기능 요구사항들에 대해 체계적인 연차별 계획 수립을 위해 우선순위와 개발 난이도를 고려하여 분석한 것이 개발기능 체크리스트이며, 그 예제가 도 6이다. 본 발명의 실시 예에서는 프레임워크의 개발 기간을 고려하여 3개년도에 걸쳐 분배하였으며, 연차별로 기능번호 및 기능명을 명세하였다. 그 결과 1차년도에는 63개의 항목을, 2차년도에는 109개의 항목을, 3차년도에는 48개의 항목에 대한 기능을 개발할 계획을 수립하였다.
도출된 기능 요구사항들을 그룹핑하여 커널을 정의하였으며, 도 7이 커널 정의 및 명세의 한 예이다. 관련 기능 요구사항에는 그룹핑된 기능 요구사항들을 명세하며, 커널의 정의에 해당 커널의 기능들을 명기한다. 커널의 역할 및 구조를 기술하고, 커널의 구동에 대한 입력 정보 및 출력 정보를 대략적으로 기술하였다. 해당 커널과 관련된 연구 및 구현에 필요한 알고리즘을 명세하였으며, 명세된 커널의 개발 및 활용 방안을 작성함으로써 시스템의 구체적인 응용 방안을 고려하고자 하였다. 개발 커널 및 컴포넌트 분석 과정에서 기능성 커널 25종과 비기능성 컴포넌트 16종을 도출하여 명세하였다. 이와 같은 조선해양 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 프로세스를 적용하여 도 10에서 보는 바와 같이 요구사항 및 체크리스트 항목을 도출하였고, 커널 명세로서는 커널 및 컴포넌트들을 명세하여 기술문서에 수록하였다.
개발된 기술문서들은 개발자 관점에서는 기능 구현과 관련된 일련의 절차 및 정보를 제공하지만, 최종 사용자인 조선해양 현장 관계자들에게는 다소 생소한 것이 사실인바, 본 발명은 이를 보완하기 위해 구현기능에 대한 대표 시나리오를 작성하고 이를 기반으로 더미 GUI 프로그램을 개발하였다. 도 8은 개발된 더미 GUI 프로그램의 예제이다. 이 프로그램에 따르면 최종 사용자가 예상 결과물에 대한 환경 및 프로세스를 확인할 수 있어 고객 요구사항들이 적절하게 반영되었는지를 확인하고 소통할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기 제안한 프로세스를 적용하여 조선해양 생산 시뮬레이션을 위한 통합 프레임워크 및 이를 기반으로 응용 시스템을 개발하였다. 도 9는 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 및 이를 기반으로 하는 응용 시스템의 결합 및 상호작용 관계를 보여주며, 도 11은 본 발명에 따른 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 기반으로 하는 응용 시스템이 여러 조선해양산업체의 상황에 맞도록 개별적으로 적용되는 상황을 개념적으로 설명하고 있다. 조선해양 생산 시뮬레이션의 계산을 위한 시뮬레이션 엔진은 조선해양 생산 시뮬레이션의 주요 응용 분야에서 요구되는 기능들의 구현을 위한 커널 및 컴포넌트들로 구성하였다. 계산 결과를 바탕으로 현장 친화적인 뷰를 제공하는 가시화 엔진과 분석 엔진에는 비기능성 컴포넌트들로 구성하였으며, 각 엔진과 커널 사이의 정보 공유 및 교환을 위한 표현이 포함되어 있다.
4. 결론
우리나라 조선해양산업이 세계 1위를 고수하기 위해서는 고효율 생산기술의 개발을 통한 생산성 향상이 필수적이다. 이러한 노력의 하나로 조선해양 생산 시뮬레이션 분야가 대두되었으며, 조선해양산업에 특화된 시뮬레이션 시스템을 요구하고 있다. 재활용성 및 확장성을 고려한 통합화를 위해 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크를 개발하고, 이를 기반으로 국내 조선해양산업체 현장 사용자들에게 친화적인 응용 시스템을 개발하는 연구들이 진행 중에 있다. 이러한 프레임워크 및 응용 시스템을 개발하기 위해서는 우선적으로 최종 사용자인 조선해양산업체의 현장 관계자들의 요구 사항을 도출 및 분석하고 이러한 요구사항을 기반으로 시스템을 개발해야 한다. 본 발명에서는 조선해양산업체 현장에서 필요로 하는 요구사항들을 적극적으로 반영하기 위한 체계로서 요구 및 기능 분석 프로세스에 대해서 제안하였다. 그리고 이를 위해 소프트웨어 개발 방법론 및 공리적 설계 방법론의 일부 개념을 도입하여 활용하였다. 본 발명은 현장의 목소리를 기반으로 필요 요구사항들을 도출, 분석하였으며, 이를 기반으로 기능 요구사항들을 정의함으로써 요구사항에 대한 문제 해결 방법을 제시하였다. 기능 요구사항들을 그룹핑하여 단위 커널 및 컴포넌트들로 정의하였다. 이 중 가시화 및 분석 엔진은 최종 사용자가 응용 시스템을 사용하는데 동일한 뷰(관점)로 접근할 수 있도록 분리하였다. 이러한 커널 및 컴포넌트의 체계적 개발을 위해 체크리스트 및 평가 방법을 정의하여 개발기능들이 충실히 구현되었는지를 판단할 수 있는 기초자료를 작성하였다. 모든 소프트웨어의 개발에서 최종 사용자와의 소통이 중요하며, 이를 위해 도출된 요구사항에 대한 예상 결과물을 가시화하는 대표 시나리오 및 더미 GUI 프로그램을 개발하여 직접 고객이 요구사항에 대한 시스템을 확인할 수 있도록 하였다. 이러한 과정을 반복적으로 정제하여 시뮬레이션 프레임워크의 구성 요소들을 도출하였다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 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.
Claims (11)
- 수학적 계산을 포함하는 해석 및 분석 모듈인 커널들의 상호작용에 따라 시뮬레이션을 계산 및 해석하는 시뮬레이션 엔진;
상기 시뮬레이션 엔진에서 계산된 가시화 대상이 사용자 관점에서 동일한 뷰(관점)로 표현될 수 있도록 하는 가시화 엔진 및;
상기 시뮬레이션 엔진의 분석 결과에 대한 표현 기능을 제공하는 한편, 상기 시뮬레이션 엔진에서 계산된 결과물들을 중립적인 형태의 출력 데이터로 활용하는 분석 엔진;
을 포함하는 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크에 기반을 두고,
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라 생산 공정 계획과 생산 일정 계획을 생산계획의 통합 관점에서 상호 검증할 수 있도록 지원하는 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라, 건조에 필요한 블록 턴오버 및 블록 리프팅, 도크 내 블록 반목 배치, 해상 탑재 등의 작업 검증 및 계획을 위한 리프팅 시 러그 위치의 검증, 블록의 변형 및 응력 시뮬레이션, 해상 크레인과 플로팅 도크 간의 상호 운동 및 블록의 운동 시뮬레이션을 지원하는 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라 조선해양산업체 내 지리정보를 기반으로 하여 선박 및 해양플랜트 건조에 필요한 드라이도크, 안벽의 배치와 시설물 운영의 최적화를 지원하는 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및;
상기 시뮬레이션 엔진의 계산 및 해석 결과에 따라, 강판 및 형강 자재의 적치 및 가공 물류, 부재, 조립 블록, 의장 기자재 및 단품재의 위치 파악 및 운반 계획, 조립 공장 및 선행 탑재장 지번 별 블록 할당 및 배치를 위한 기준 생산 계획, 도장 공장 블록 배치 계획, 안벽 의장 블록 배치 계획을 지원하는 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템;
을 더욱 포함하되,
상기 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크와 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템은 상호간에 분리가 가능한 것을 특징으로 하는,
조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크 기반 응용 시뮬레이션 시스템을 구현하기 위한 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법으로서,
조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션, 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션, GIS정보 기반 설비 시뮬레이션, 블록 및 물류 관제 시뮬레이션을 위하여 필요한 고객의 요구사항을 수집하고 분석하는 제 1 단계;
분석된 고객 요구사항을 만족시키기 위해 개발 및 구현되어야 할 내용인 기능 요구사항을 분석하는 제 2 단계;
우선순위와 개발 난이도라는 가중치를 기반으로 기능 요구사항의 구현기능을 연차별로 분류하고 이를 기반으로 구현기능에 대한 개발 계획을 수립하는 제 3 단계;
고객 요구사항의 분석 및 이에 따른 기능 요구사항의 분석의 반복적 사이클을 거쳐 정제된 구현기능들을 기반으로 하여 각 구현기능 항목들의 유사도 및 관련성을 가지고 그룹핑하는 제 4 단계;
구현기능 요구사항에 대한 예제를 통해 보다 구체화된 표현으로 시나리오를 작성하는 제 5 단계 및;
대표 시나리오를 기반으로 고객 관점에서의 운용 환경을 직접적으로 확인할 수 있는 더미 GUI 프로그램을 개발하는 제 6 단계;
를 포함하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 1 단계에서는, 고객의 요구사항을 도출 및 명세하고 구체적으로 정의하며, 고객의 요구사항을 통해 고객 관점에서 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템의 개발 우선순위를 명기하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 2 단계에서는, 상대적으로 구체화되지 않은 고객 요구사항을 기능적으로 구체화, 상세화한 기능 요구사항의 항목을 구현하면 고객 요구사항을 만족시키는 것으로 가정하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 2 단계에서는, 개발자 관점에서 각 기능 요구사항의 구현상의 난이도를 명세하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 2 단계에서는, 각 기능 요구사항 항목에 대하여 기능 평가방법을 부여하고, 해당 기능 요구사항에 대해서 개발 및 구현 후에 이를 평가하기 위한 방법을 명세하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 4 단계에서는, 구현 기능들의 그룹핑을 통해 여러 기능 요구사항 항목들을 체계화하고 이를 커널 및 컴포넌트로 정의하며 이러한 커널 및 컴포넌트의 요소들의 결합을 위해 분석된 각 커널 간의 인터페이스를 정의하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 인터페이스들은 향후의 확장성을 고려하여 표준화된 형태로서 표현하여 공유하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 4 단계에서는, 상기 가시화 엔진의 개발을 위해 3D 가시화 요구사항을 도출하며, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 공개용 또는 상용 3D 가시화 엔진에 대한 조사 및 각 요구사항에 대한 엔진 별 기능을 분석하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 4 단계에서는, 가시화 대상에 대한 형상 설계 방안을 정립함으로써 상기 조선해양 공정 상호검증 시뮬레이션 시스템, 상기 블록의 크레인 리프팅 및 탑재 시뮬레이션 시스템, 상기 GIS정보 기반 설비 시뮬레이션 시스템 및 상기 블록 및 물류 관제 시뮬레이션 시스템이 고객 관점에서 동일한 뷰로 표현될 수 있도록 하는 기능을 개발하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
제 5 단계에서, 상기 시나리오에는 문제 해결을 위한 프로세스 및 고객 처리 과정을 서술하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 조선해양 생산 시뮬레이션 프레임워크의 설계를 위하여 공리적 설계 방법의 개념을 도입하는 것을 특징으로 하는 조선해양 생산 시뮬레이션 요구 및 기능 분석 방법.
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|---|---|---|---|---|
| WO2018062584A1 (ko) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 한국해양과학기술원 | 조선해양 생산 시뮬레이션 통합 솔루션 |
| CN112364117A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-12 | 深圳航天智慧城市系统技术研究院有限公司 | 一种基于物理引擎的gis数据可视化方法及装置 |
-
2012
- 2012-03-14 KR KR1020120025884A patent/KR20130104416A/ko not_active Application Discontinuation
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