KR20170054957A - 해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법 - Google Patents

해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법 Download PDF

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KR20170054957A
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Abstract

본 발명은 해양플랜트 예지보전 시스템을 제공한다. 상기 해양플랜트 예지보전 시스템은 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 실시간으로 수집하는 정보 수집부와; 수집된 상기 정보를 기초로 지능형 보전 활동을 실시하는 예지 보전부; 및 실시되는 상기 지능형 보전 활동을 검증하는 가상 운용부를 포함한다.
또한, 본 발명은 해양플랜트 예지보전 시스템을 사용한 해양플랜트 예지보전 방법도 제공한다.

Description

해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법{OFFSHORE PLANT PREVENTIVE MAINTENANCE SYSTEM AND OFFSHORE PLANT PREVENTIVE MAINTENANCE METHOD USING THE SAME}
본 발명은 해양플랜트 예지보전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적극적이고 공격적인 보전 방식인 예지보전 기법을 해양플랜트에 적용할 수 있는 해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법에 관한 것이다.
일반적으로 해양플랜트는 복합 및 대형화 추세에 따라 사용 수명도 20~30년 이상 장기간 동안 운영되어 생산활동을 하게 된다. 이에 따라 해양플랜트의 운영 및 유지보수에 많은 비용과 노력을 투자하고 있으며, 해양플랜트의 건조에 소요되는 비용을 훨씬 뛰어 넘는 수준이다. 최근 오일 메이저와 해양플랜트 운영 회사들은 해양플랜트의 운영 및 유지보수(O&M, Operation and Maintenance)에 많은 비용이 소요되는 점에 주목하고 있다. 이는 최근 화두로 떠오르고 있는 자산보전관리(AIM, Asset Integrity Management)에서 찾아 볼 수 있다.
자산보전관리는 정기적인 시설 및 장비를 유지보수하여 생산성을 극대화하는 것을 목표로 자산의 유지보수를 통합적으로 점검하고 데이터를 수집하는 통합적인 서비스를 통칭하고 있다. 그 핵심은 정기적인 점검 및 모니터링을 통해 해저 유전 및 가스전 관련 시설의 설계, 기술, 운영의 통합성을 실현하는데 있다고 보고 있다.
도 1은 보전의 종류를 그 성격에 따라 구분하여 보여주는 테이블이다.
도 1을 참조 하면, 일반적으로 설비 및 장비의 보전을 위해 사용되는 보전 방식이 계획 보전법(Scheduled Maintenance)이다. 정기적으로 장비 및 부품을 교체하는 방식이며, 일반 상선에서 많이 활용되고 있다.
이 방식은 장비의 고장으로 인해 수행되는 긴급 보전(Emergency Maintenance)보다는 현명한 보전 방식이라는 점은 분명하다. 해상이라는 열악한 환경과 고장 시에 발생하는 손실 비용을 감안할 때 정기적인 계획 보전이 적절할 수 있다. 계획 보전은 지정된 기간에 하는 보전 방식으로 사고나 고장 시 수행하는 비계획 보전과는 구별이 된다.
계획 보전의 대표적인 방식으로 예방 보전(Preventive Maintenance)과 사후 보전이 있다.
예방 보전은 장비가 정상적인 상태를 유지할 수 있도록 방어하는 보전법으로 널리 알려져 있다. 그 대표적인 방식이 정기 보전(Time Based Maintenance)으로 정기적으로 검사와 보전 활동을 통해 장비의 정비 및 교환을 하는 방식이다.
기존의 예측 보전(Predictive Maintenance)을 포함하는 예방 보전은 장비의 성능을 최상으로 유지할 수 있는 좋은 방식임에는 분명하다.
하지만 해양플랜트는 상대적으로 고가인 장비들이기에, 이들을 계획 보전하기에는 다소 무리가 있다.
근래에 들어, 열악한 해상의 운영 환경, 고장 시 발생하는 손실 비용 등, 전문가적인 진단과 보전 활동을 할 수 있는 새로운 보전 방법에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
예지 보전 기반의 실시간 협업 기업 자산 관리 시스템 및 방법(특허출원 제10-2011-0127213호)
본 발명의 목적은, 적극적이고 공격적인 보전 방식인 예지보전 기법을 해양플랜트에 적용할 수 있는 해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법을 제공함에 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 해양플랜트 예지보전 시스템을 제공한다.
상기 해양플랜트 예지보전 시스템은 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 실시간으로 수집하는 정보 수집부와; 수집된 상기 정보를 기초로 지능형 보전 활동을 실시하는 예지 보전부; 및 실시되는 상기 지능형 보전 활동을 검증하는 가상 운용부를 포함한다.
상기 예지 보전부는, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 고장을 진단하는 지능형 진단부와, 상기 진단에 따르는 결과에 따라, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 열화상태를 예지하여 판단하는 예지부와, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 주요 정보를 기반으로 최적의 운용 정보를 제시하는 보전부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 예지 보전부는, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 설계 조건이 기설정된 설계 조건에 일치되도록 하는 형상 관리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 예지 보전부는, 예지 보전 플랫폼을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 예지 보전 플랫폼은, 상기 지능형 진단부와, 상기 예지부 및 상기 보전부 간의 정보 교환이 가능하도록 관리하는 것이 바람직하다.
상기 정보 수집부는, 분산 제어 방식을 기반으로 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 수집하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 정보 수집부를 사용하여, 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 실시간으로 수집하는 정보 수집 단계와; 예지 보전부를 사용하여, 수집된 상기 정보를 기초로 지능형 보전 활동을 실시하는 예지 보전 단계; 및 가상 운용부를 사용하여, 실시되는 상기 지능형 보전 활동을 검증하는 가상 운영 단계를 포함한다.
상기 예지 보전 단계는, 지능형 진단부를 사용하여, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 고장을 진단하는 지능형 진단 단계와, 예지부를 사용하여, 상기 진단에 따르는 결과에 따라, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 열화상태를 예지하여 판단하는 예지 단계와, 보전부를 사용하여,상기 해양플랜트 설비 및 장비의 주요 정보를 기반으로 최적의 운용 정보를 제시하는 보전 단계를 포함한다.
상기 예지 보전 단계에서, 형상 관리부를 사용하여, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 설계 조건이 기설정된 설계 조건에 일치되도록 하는 형상 관리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 예지 보전 단계에서, 예지 보전 플랫폼을 사용하여, 상기 지능형 진단부와, 상기 예지부 및 상기 보전부 간의 정보 교환이 가능하도록 관리하는 것이 바람직하다.
상기 정보 수집 단계에서, 분산 제어 방식을 기반으로 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 수집하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 일반적인 보전법이 아닌 적극적이고 공격적인 보전 방식인 예지보전 기법을 해양플랜트에 적용하는 시스템을 개발할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 해양플랜트의 고가의 장비를 경제적으로 사용할 수 있도록 함과 아울러, 열악한 해상 운영 환경, 고장 시 발생하는 손실 비용 등을 최소화할 수 있는 시스템을 개발할 있는 기초를 제공하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 설비관리정보시스템(CMMS)에서 수행하지 않는 지능화된 예지 기능을 제공하여 사용자로 하여금 보전활동과 관련한 최적의 의사 결정 관련 정보를 제공하여 보다 향상된 운영 환경을 보장할 수 효과를 갖는다.
도 1은 보전의 종류를 그 성격에 따라 구분하여 보여주는 테이블이다.
도 2는 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템에서 해양 플랜트 설비의 작동 상태를 보여주는 화면이다.
도 3은 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템에서의 schematic diagram을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 예지 보전부의 구성을 보여주는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템에서 해양 플랜트 설비의 작동 상태를 보여주는 화면이고, 도 3은 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템에서의 schematic diagram을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조 하면, 설비관리 정보시스템인, CMMS(Computerized Maintenance Management System)는 설비관리 업무의 효율화와 보전업무의 실적을 분석, 평가하고 보전기술의 향상을 목적으로 설비관리 업무를 컴퓨터에 의해 정보 처리할 수 있는 기능을 갖는다.
상기 CMMS에는 설비나 부품, 자산의 추적 뿐만 아니라 작업지시서 작성, 보전계획, 보전이력, 구매 및 조달, 재고관리를 포함할수 있다
본 발명의 상선에도 CMMS를 적극적으로 도입하고 있다. 설비관리 정보시스템(CMMS)과 예지보전 시스템(CBMS)는 설비에 대한 보전 관리를 수행한다는 점에서 유사성을 찾을 수 있다.
본 발명에서는 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같은, 상기 CMMS에서 수행하지 않는 지능화된(Intelligent) 예지(Prognosis) 기능을 제공하여 사용자로 하여금 보전과 관련한 최적의 의사 결정 관련 정보들을 제공할 수 있는 해양플랜트 예지보전 시스템을 제공한다.
도 4는 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따르는 예지 보전부의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4 내지 도 6을 참조 하여 해양플랜트 예지보전 시스템의 구성 및 각 구성에 따른 해양플랜트 예지보전방법을 설명한다.
본 발명의 해양플랜트 예지보전방법은 정보 수집 단계 -> 예지 보전 단계 -> 가상 운용 단계 순으로 진행된다.
상기 정보 수집 단계는 정보 수집부(100)를 사용하여, 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 실시간으로 수집한다.
이어, 상기 예지 보전 단계에서 예지 보전부(200)를 사용하여, 수집된 상기 정보를 기초로 지능형 보전 활동을 실시한다.
그리고, 가상 운용 단계에서 가상 운용부(300)를 사용하여, 실시되는 상기 지능형 보전 활동을 검증한다.
여기서, 상기 예지 보전 단계를 상세하게 설명한다.
상기 예지 보전 단계는 지능형 진단부(210)를 사용하여, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 고장을 진단하는 지능형 진단 단계와, 예지부(220)를 사용하여, 상기 진단에 따르는 결과에 따라, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 열화 상태를 예지하여 판단하는 예지 단계와, 보전부(230)를 사용하여,상기 해양플랜트 설비 및 장비의 주요 정보를 기반으로 최적의 운용 정보를 제시하는 보전 단계 순으로 진행된다.
여기서, 상기 예지 보전 단계에서, 형상 관리부(240)를 사용하여, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 설계 조건이 기설정된 설계 조건에 일치되도록 하는 형상 관리 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 예지 보전 단계에서, 예지 보전 플랫폼(250)을 사용하여, 상기 지능형 진단부(210)와, 상기 예지부(220) 및 상기 보전부(230) 간의 정보 교환이 가능하도록 관리할 수 있다.
상기와 같이 진행되는 예지 보전 단계에서 사용되는 예지 보전부(200)의 구성을 설명한다.
상기 예지 보전부(200)는, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 고장을 진단하는 지능형 진단부(210)와, 상기 진단에 따르는 결과에 따라, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 열화상태를 예지하여 판단하는 예지부(220)와, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 주요 정보를 기반으로 최적의 운용 정보를 제시하는 보전부(230)와, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 설계 조건이 기설정된 설계 조건에 일치되도록 하는 형상 관리부(240)와, 예지 보전 플랫폼(250)을 포함한다.
상기 지능형 진단(Diagnosis)부(210)를 설명한다.
상기 지능형 진단(Diagnosis)부(210)는 해양플랜트 설비의 상태를 실시간으로 감시하여 발생 가능한 고장에 대하여 미리 예측하기 위한 진단을 수행한다.
진단을 위한 신호처리(Signal Processing)와 처리된 신호를 기반으로 설비의 상태를 진단하는 독립적인 기능으로 구성된다.
상기 지능형 진단(Diagnosis)부(210)는 해양플랜트의 주요 대상 장비에 대한 고장 유형(Failure Mode)을 분석하여 센서로부터 획득되는 신호 데이터들을 처리하고, 진단 알고리즘을 통해 장비의 이상 징후에 대한 감지 및 판단하는 역할을 수행한다.
상기 예지부(220)를 설명한다.
상기 예지부(220)는 상기 진단 결과에 따라 구동되며, 해양플랜트에서 수집되는 데이터를 분석하여 설비의 열화 상태를 판단한다.
이를 활용하여 장비/설비의 잔여수명, 고장확률 등을 일정 주기 혹은 이벤트(Event) 기반으로 성능을 예지한다.
그리고, 이를 유지보수 계획 최적화에 활용하는 의사결정을 지원할 수 있다.
상기 예지부(220)는 진단의 결과 이상 징후에 해당하는 진단 데이터를 획득하여 고장 관련 임계값(Critical Limit)을 설정하고, 이상 징후에 대한 추세선을 추정하여 잔여 수명을 예지하는 역할을 수행한다.
이때, 고장확률 밀도 함수, 신뢰도 함수, 불신뢰도 함수 등을 추정하는 예지 알고리즘이 사용될 수 있다.
상기 보전(Maintenance)부(230)를 설명한다.
상기 보전(Maintenance)부(230)는 해양플랜트 장비/설비의 주요 정보들을 이용하여 경제성평가 기법으로 분석하고, 이를 통해 최적의 유지보수 방법, 절차, 주기 등을 제시한다.
상기 주요 정보는 주요 인자들의 운전 중 거동변화 측정 데이터, 운전 시스템의 고장 원인, 특성, 영향, 결과 및 위험도 해석 자료, 유지보수 사례 등을 포함한다.
이를 통해 장비/설비 가동시간 증가 및 불필요한 부품 교체 비용에 대한 낭비를 줄여 예방정비의 효율을 극대화할 수 있다.
상기 보전부(230)는 고장 유형 및 고장 시나리오(Scenario)를 기반으로 하여 치명도(Criticality) 평가 및 심각도(Severity) 평가를 통해 안전수간 및 고장방지를 위한 보전 대책을 제시하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 형상관리(Configuration Management)부(240)를 설명한다.
상기 형상관리(Configuration Management)부(240)는 해양플랜트의 운영 및 유지보수 정확도를 향상시키기 위해, 해양플랜트의 설계기준/요구사항, 설계형상, 물리적 형상이 항상 일치되도록 유지시킬 수 있다.
상기 형상 관리부(240)는 예지보전 솔루션의 기반이 되며 형상(Configuration)에 관한 다양한 정보 요구사항들을 반영할 수 있고, 상기 형상 변경에 대한 프로세스 및 워크플로우(Workflow)를 체계적으로 제공하여 예지보전 솔루션이 항상 일관된 정보들이 사용될 수 있도록 지원할 수 있다.
상기 예지 보전 플랫폼(250)을 설명한다.
상기 예지 보전 플랫폼(250)은, 예지보전 관련 의사 결정을 지원하기 위해 진단, 예지, 보전 단계에 대한 시스템 프로세스를 통합하고 각 단계에서 공유하는 정보를 관리할 수 있다.
정보 수집부(100)에서 제공되는 정보들을 진단, 예지, 보전 단계의 담당 시스템에 전달하고, 각 시스템 간의 정보 교환을 통합적으로 관리하는 기능을 수행한다.
상기 예지보전 플랫폼(250)은 형상관리 시스템을 근간으로 작동하며, SCADA 시스템으로부터 발생하는 이상 징후 이벤트를 감지하여 예지보전 프로세스를 구동시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라 사용자의 입력에 의해서도 작동할 수도 있다.
상기 예지보전 플랫폼(250)은 각 단계 별 시스템의 정보의 원활한 흐름을 제공하며, 예지보전과 관련된 다양한 지원 서비스를 제공할 수 있다.
상기의 구성 및 방법을 통해, 본 발명에 따르는 실시예는 일반적인 보전법이 아닌 적극적이고 공격적인 보전 방식인 예지보전 기법을 해양플랜트에 적용하는 시스템을 개발할 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 해양플랜트의 고가의 장비를 경제적으로 사용할 수 있도록 함과 아울러, 열악한 해상 운영 환경, 고장 시 발생하는 손실 비용 등을 최소화할 수 있는 시스템을 개발할 있는 기초를 제공하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 설비관리정보시스템(CMMS)에서 수행하지 않는 지능화된 예지 기능을 제공하여 사용자로 하여금 보전활동과 관련한 최적의 의사 결정 관련 정보를 제공하여 보다 향상된 운영 환경을 보장할 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 정보 수집부
200 : 예지 보전부
210 : 지능형 진단부
220 : 예지부
230 : 보전부
240 : 형상 관리부
250 : 예지 보전 플랫폼
300 : 가상 운용부

Claims (10)

  1. 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 실시간으로 수집하는 정보 수집부;
    수집된 상기 정보를 기초로 지능형 보전 활동을 실시하는 예지 보전부; 및
    실시되는 상기 지능형 보전 활동을 검증하는 가상 운용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 예지 보전부는,
    상기 해양플랜트 설비 및 장비의 고장을 진단하는 지능형 진단부와,
    상기 진단에 따르는 결과에 따라, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 열화상태를 예지하여 판단하는 예지부와,
    상기 해양플랜트 설비 및 장비의 주요 정보를 기반으로 최적의 운용 정보를 제시하는 보전부를 구비하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 예지 보전부는,
    상기 해양플랜트 설비 및 장비의 설계 조건이 기설정된 설계 조건에 일치되도록 하는 형상 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 예지 보전부는, 예지 보전 플랫폼을 더 포함하되,
    상기 예지 보전 플랫폼은,
    상기 지능형 진단부와, 상기 예지부 및 상기 보전부 간의 정보 교환이 가능하도록 관리하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정보 수집부는,
    분산 제어 방식을 기반으로 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 시스템.
  6. 정보 수집부를 사용하여, 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 실시간으로 수집하는 정보 수집 단계;
    예지 보전부를 사용하여, 수집된 상기 정보를 기초로 지능형 보전 활동을 실시하는 예지 보전 단계; 및
    가상 운용부를 사용하여, 실시되는 상기 지능형 보전 활동을 검증하는 가상 운영 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 예지 보전 단계는,
    지능형 진단부를 사용하여, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 고장을 진단하는 지능형 진단 단계와,
    예지부를 사용하여, 상기 진단에 따르는 결과에 따라, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 열화상태를 예지하여 판단하는 예지 단계와,
    보전부를 사용하여,상기 해양플랜트 설비 및 장비의 주요 정보를 기반으로 최적의 운용 정보를 제시하는 보전 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 예지 보전 단계에서,
    형상 관리부를 사용하여, 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 설계 조건이 기설정된 설계 조건에 일치되도록 하는 형상 관리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 예지 보전 단계에서,
    예지 보전 플랫폼을 사용하여, 상기 지능형 진단부와, 상기 예지부 및 상기 보전부 간의 정보 교환이 가능하도록 관리하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 정보 수집 단계에서,
    분산 제어 방식을 기반으로 상기 해양플랜트 설비 및 장비의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트 예지보전 방법.
KR1020150157763A 2015-11-10 2015-11-10 해양플랜트 예지보전 시스템 및 이를 사용한 해양플랜트 예지보전방법 KR20170054957A (ko)

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