KR20230166935A - Vessel piping automatic design system and its platform operating method - Google Patents
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Abstract
선박 배관 자동 설계 시스템 및 이의 플랫폼 운영 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 시스템은, 입력된 목표 선박 정보를 분석하여 선종, 크기, 엔진 정보, 기본 선체 모델, 장비 배치 정보(Machinery arrangement), 배관 다이어그램(P&ID) 정보 중 적어도 하나의 특성을 파악하는 정보 분석부, 상기 목표 선박 정보를 기준으로 유사한 설계 특성 정보를 갖는 실적선 데이터를 추천하는 기본 정보 추천부, 상기 목표 선박 정보와 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고 상기 선체 모델에 적용가능한 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 배치하여 생성된 배관 설계 데이터를 시각화 하는 배관 시스템 생성부, 및 상기 생성된 배관 설계 데이터를 바탕으로 생성된 배관 시스템의 열유동 해석을 진행하여 성능을 평가하는 자동 성능 평가부를 포함하며, 상기 배관 시스템 생성부는 상기 선체 모델내 장비의 기본 배치를 바탕으로 평가된 피드백 정보를 반영하여 장비를 최적 배치 상태로 변경하는 것을 특징으로 한다.An automatic ship piping design system and its platform operation method are disclosed.
The automatic ship piping design system according to an embodiment of the present invention analyzes input target ship information and provides at least one of ship type, size, engine information, basic hull model, equipment arrangement information, and piping diagram (P&ID) information. An information analysis unit that determines the characteristics of , a basic information recommendation unit that recommends performance ship data with similar design characteristic information based on the target ship information, and a 3D system considering the design characteristics of the target ship information and the recommended performance ship data. A piping system creation unit that creates a hull model based on a virtual environment and visualizes the piping design data generated by placing various equipment applicable to the hull model and piping paths for each equipment, and generates the piping design data based on the generated piping design data. It includes an automatic performance evaluation unit that evaluates performance by conducting a heat flow analysis of the piping system, and the piping system generation unit reflects the feedback information evaluated based on the basic arrangement of the equipment in the hull model to optimize the arrangement of the equipment. Characterized by change.
Description
본 발명은 선박 배관 자동 설계 시스템 및 이의 플랫폼 운영 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실적 선박의 설계 특성을 반영하여 배관 시스템의 배치 및 설계를 자동화하는 선박 배관 자동 설계 시스템 및 이의 플랫폼 운영 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic ship piping design system and a method of operating its platform. More specifically, it relates to an automatic ship piping design system and a method of operating its platform that automates the arrangement and design of piping systems by reflecting the design characteristics of performance ships. will be.
최근 친환경 고효율 신조 선박의 수요가 커짐에 따라, 장비 구성 및 배관 경로의 복잡성이 커지고 있으며, 따라서 배관 경로(유로) 설계, 도면 검도, 성능 해석 등에 소요되는 시간과 자원이 늘어나고 있다. 예컨대, 종래의 선박 설계는 설계부서원들이 배관을 수동으로 하나씩 연결하며 설계하거나, 유사 호선 설계를 복사하여 수정하는 설계 방식으로 진행하고 있다. Recently, as the demand for eco-friendly, high-efficiency new ships has increased, the complexity of equipment configuration and piping routes is increasing, and accordingly, the time and resources required for piping route (passage) design, drawing inspection, and performance analysis are increasing. For example, conventional ship design is carried out by design department members manually connecting pipes one by one, or copying and modifying similar ship designs.
하지만, 설계 인력이 과다하게 투입되는 단점이 있다. 특히 유사 호선의 부재로 인하여 참고할 자료가 없거나 부족한 신조 호선의 경우 설계 시간이 오래 걸리고 배관 시스템 유동 성능 실패의 위험이 존재하는 문제점이 있다.However, it has the disadvantage of requiring an excessive amount of design manpower. In particular, in the case of new ships for which there is no or insufficient reference data due to the absence of similar ships, there is a problem in that the design time takes a long time and there is a risk of piping system flow performance failure.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in this background art section have been prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art in the field to which this technology belongs.
본 발명의 실시예는 신규 제작할 목표 선박 정보와 유사한 특성의 실적선 데이터를 참조하여 가상환경에서의 3D 선체와 장비 배치 구조를 시각화하고 실적선 설계 데이터를 학습한 배관 경로 자동 생성 로직을 통해 도출된 배관 시스템의 성능 평가를 자동으로 수행하는 선박 배관 자동 설계 시스템 및 이의 플랫폼 운영 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The embodiment of the present invention visualizes the 3D hull and equipment arrangement structure in a virtual environment by referring to the information on the new target ship to be manufactured and the data of the existing ship with similar characteristics, and the automatic piping path generation logic that learns the design data of the ship is derived. The purpose is to provide an automatic ship piping design system that automatically performs performance evaluation of the piping system and its platform operation method.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 배관 자동 설계 시스템은, 입력된 목표 선박 정보를 분석하여 선종, 크기, 엔진 정보, 기본 선체 모델, 장비 배치 정보(Machinery arrangement), 배관 다이어그램(P&ID) 정보 중 적어도 하나의 특성을 파악하는 정보 분석부; 상기 목표 선박 정보를 기준으로 유사한 설계 특성 정보를 갖는 실적선 데이터를 추천하는 기본 정보 추천부; 상기 목표 선박 정보와 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고 상기 선체 모델에 적용가능한 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 배치하여 생성된 배관 설계 데이터를 시각화 하는 배관 시스템 생성부; 및 상기 생성된 배관 설계 데이터를 바탕으로 생성된 배관 시스템의 열유동 해석을 진행하여 성능을 평가하는 자동 성능 평가부;를 포함하며, 상기 배관 시스템 생성부는 상기 선체 모델내 장비의 기본 배치를 바탕으로 평가된 피드백 정보를 반영하여 장비를 설계 규약과 배관 경로의 적합성을 만족하는 최적 배치 상태로 변경하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the automatic ship piping design system analyzes input target ship information and provides at least one of ship type, size, engine information, basic hull model, equipment arrangement information, and piping diagram (P&ID) information. an information analysis unit that determines a characteristic; a basic information recommendation unit that recommends performance ship data having similar design characteristic information based on the target ship information; Considering the design characteristics of the target ship information and recommended performance ship data, create a hull model based on a 3D virtual environment and visualize the piping design data created by placing various equipment applicable to the hull model and piping paths for each equipment. a piping system creation unit; And an automatic performance evaluation unit that evaluates performance by conducting a heat flow analysis of the piping system created based on the generated piping design data, wherein the piping system creation unit evaluates the performance of the piping system based on the generated piping design data. It is characterized by changing the equipment to an optimal arrangement that satisfies the design regulations and suitability of the piping route by reflecting the evaluated feedback information.
또한, 상기 피드백 정보는, 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 기반으로 학습된 장비 해석에 따른 현 장비 배치의 공간 중첩과 설계 규약 위배성 판정 결과, 현 장비 위치를 기반으로 하는 배관 경로의 적합성 판정 결과, 그리고 사용자가 가상환경에서 수정하는 장비 배치 관련 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the feedback information includes the spatial overlap of the current equipment arrangement and design rule violation determination results based on equipment analysis learned based on artificial intelligence (AI), and the suitability determination result of the piping route based on the current equipment location. , and may include at least one of information related to equipment placement that the user modifies in the virtual environment.
또한, 상기 실적선 데이터는, 선종, 선체 모델, 시스템 구성, 장비 종류, 장비 형상, 장비 배치, 배관 속성, 배관 연결관계, 배관 피팅류 개수와 속성, 서포트류 개수와 속성 중 적어도 하나의 설계 특성 정보를 포함할 수 있다.In addition, the performance ship data includes at least one design characteristic of ship type, hull model, system configuration, equipment type, equipment shape, equipment arrangement, piping properties, piping connection relationship, number and properties of pipe fittings, and number and properties of supports. May contain information.
또한, 상기 배관 시스템 생성부는, GUI(Graphic User Interface) 도구를 통해 상기 배관 설계 데이터를 제공하여 클라이언트에 표출하고 상기 배관 설계 데이터의 수정 및 편집 기능을 제공할 수 있다.Additionally, the piping system creation unit may provide the piping design data through a GUI (Graphic User Interface) tool, display it to a client, and provide correction and editing functions for the piping design data.
또한, 상기 배관 시스템 생성부는, 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하는 경우 상기 기본 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 하는 선체 모델 생성 모듈; 상기 목표 선박 정보에 존재하는 선박의 장비 배치 정보를 우선적으로 활용하되, 상기 장비 배치 정보가 없으면 상기 추천된 실적선 데이터를 활용하여 상기 선체 모델내 장비를 기본 배치하는 장비 자동 배치 모듈; 상기 추천된 실적선 배관설계자료를 제약조건으로 이용하는 배관 경로 자동 생성(Auto-routing) 로직을 실행하여 상기 선체 모델내 배치된 장비 별 배관 경로를 생성하는 배관 경로 결정 모듈; 및 상기 목표 선박에 존재하는 배관 다이어그램의 배관 및 피팅류의 정보를 활용하거나, 상기 생성된 배관 경로에 추천된 선박 데이터를 참조하여 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악하는 배관 속성 결정 모듈;을 포함할 수 있다.In addition, the piping system creation unit includes a hull model generation module that visualizes the basic hull model in a 3D virtual environment when a basic hull model exists in the target ship information; An equipment automatic arrangement module that preferentially utilizes the equipment arrangement information of the ship present in the target ship information, but, if the equipment arrangement information is not available, basically arranges equipment in the hull model using the recommended performance ship data; A piping route determination module that executes piping route auto-routing logic using the recommended performance ship piping design data as constraints to generate piping routes for each equipment placed in the hull model; and pipes that map the attribute information of pipes and fittings and determine the number of each by utilizing information on pipes and fittings in the pipe diagram existing in the target vessel, or by referring to ship data recommended for the created pipe route. It may include an attribute determination module;
또한, 상기 배관 경로 결정 모듈은, 선박의 설계 규약을 만족하면서 설계 노하우를 반영하여 최단 거리, 굽힘 최소화, 및 피팅류 설치 최소화가 가능한 최적의 배관 경로를 설계할 수 있다.In addition, the piping route determination module can design an optimal piping route that satisfies the ship's design regulations and reflects design know-how, enabling the shortest distance, minimal bending, and minimal installation of fittings.
또한, 상기 배관 경로 자동 생성 로직은, 배관 설계 룰(rule) 기반의 배관 설계 규칙 적용 알고리즘과 상기 실적선 배관설계자료를 활용한 배관 설계 노하우를 머신러닝(Machine Learning)을 통해 학습하여 도출된 AI(Artificial Intelligence) 학습 모델을 취합하여 최적화된 배관 설계 제약조건을 활용한 배관 경로 생성을 자동화할 수 있다.In addition, the automatic piping route generation logic is AI derived by learning piping design rule application algorithm based on piping design rules and piping design know-how using the performance line piping design data through machine learning. (Artificial Intelligence) By collecting learning models, you can automate the creation of piping routes using optimized piping design constraints.
또한, 상기 배관 설계 룰은 실적선 제작에 있어서 문서 형태의 설계 규약에 명시된 사항을 코드 형태로 내재화하여 상기 배관 설계 규칙 적용 알고리즘에 반영하고, 상기 배관 설계 노하우는 전문가나 숙련된 설계자의 노하우에 의해 전통적으로 실적선 설계에 반영된 사항으로 머신러닝 학습에 반영하는 것을 특징으로 한다.In addition, the piping design rules internalize the matters specified in the design regulations in the form of a document in the form of code in the production of performance ships and reflect them in the piping design rule application algorithm, and the piping design know-how is obtained through the know-how of experts or experienced designers. It is a feature that is traditionally reflected in the performance line design and reflected in machine learning learning.
또한, 상기 배관 속성 결정 모듈은, 상기 배관 경로상의 배관의 재질, 사이즈, 두께 및 단열 정보 중 적어도 하나를 결정하고, 배관 경로 별 길이, 단위 배관 투입 개수와 피팅류의 개수, 종류, 개도 및 서포트의 종류와 개수를 파악할 수 있다.In addition, the piping property determination module determines at least one of the material, size, thickness, and insulation information of the piping on the piping route, and provides the length for each piping route, the number of unit piping inputs, and the number, type, opening degree, and support of fittings. You can identify the type and number of .
또한, 상기 정보 분석부는, 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델 장비 배치 정보가 존재하는 경우 상기 가상환경 생성부로 전달하여 공유할 수 있다.In addition, the information analysis unit may transmit and share basic hull model equipment placement information to the virtual environment creation unit if basic hull model equipment placement information is present in the target ship information.
또한, 상기 자동 성능 평가부는, 상기 배관 설계 데이터의 해석 결과 설정된 최적화 성능에 불만족하는 부분이 검출되면 불만족 부분을 수정하도록 마킹 하여 상기 배관 시스템 생성부로 전달하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the automatic performance evaluation unit detects a part that is unsatisfactory with the set optimized performance as a result of analyzing the piping design data, it marks the unsatisfactory part for correction and transmits it to the piping system creation unit.
또한, 상기 선박 배관 자동 설계 시스템은, 클라이언트의 배관 설계 요청에 따라 입력된 상기 목표 선박 정보를 수신하고, 상기 요청에 따라 처리된 상기 배관 설계 데이터를 상기 클라이언트로 전송하는 외부 인터페이스부; 상기 클라이언트의 요구에 따라 상기 배관 설계 데이터를 3D 혹은 2D 도면으로 출도하는 도면 출도부; 상기 정보 분석부에서 분석된 실적선의 설계 특성 정보를 포함하는 실적선 데이터를 DB화하여 저장하는 데이터베이스(DB); 및 선박 배관 자동 설계 시스템에 적용된 상기 각부의 전반적인 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.In addition, the automatic ship pipe design system includes an external interface unit that receives the target ship information input according to a pipe design request from a client and transmits the pipe design data processed according to the request to the client; a drawing output unit that outputs the piping design data as a 3D or 2D drawing according to the client's request; A database (DB) that converts and stores performance ship data including design characteristic information of the performance ship analyzed by the information analysis unit into a DB; and a control unit that controls the overall operation of each part applied to the automatic ship piping design system.
상기 도면 출도부는, 상기 배관 설계 데이터 및 장비 배치 데이터를 PDF 파일, CAD 파일 및 태그(Tag) 기반 속성 데이터를 포함하는 설계 정보 중 적어도 하나의 형식으로 출도 할 수 있다.The drawing output unit may output the piping design data and equipment arrangement data in at least one format among design information including PDF files, CAD files, and tag-based attribute data.
또한, 상기 자동 성능 평가부는, 상기 성능 불만족으로 상기 배관 시스템 생성부에서 수정된 배관 설계 데이터를 재해석하고, 상기 해석 결과 배관 시스템이 설정된 기준치 성능을 만족하면 최적 배관 설계 데이터로 결정하여 상기 도면 출도부로 전달할 수 있다.In addition, the automatic performance evaluation unit reinterprets the piping design data modified in the piping system generation unit due to the performance dissatisfaction, and if the piping system satisfies the set standard performance as a result of the analysis, determines the optimal piping design data and outputs the drawing. It can be passed on as wealth.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 서버 시스템으로 구축된 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법은, a) 클라이언트의 배관 설계 요청에 따라 입력된 목표 선박 정보를 유사한 설계 특성이 실적선 데이터를 추천하는 단계; b) 상기 목표 선박 정보와 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고 상기 선체 모델에 적용가능한 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 배치하여 생성된 배관 설계 데이터를 시각화 하는 단계; c) 상기 생성된 배관 설계 데이터를 바탕으로 생성된 배관 시스템의 열유동 해석을 진행하여 성능을 평가하는 단계; 및 d) 상기 열유동 해석을 완료한 상기 배관 설계 데이터 및 장비 배치 데이터를 출도 하는 단계;를 포함하며, 상기 b) 단계는, 상기 선체 모델내 장비의 기본 배치를 바탕으로 평가된 피드백 정보를 반영하여 장비를 최적 배치 상태로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, according to one aspect of the present invention, a method of operating a ship piping automatic design platform built with a server system includes the step of: a) recommending performance ship data with similar design characteristics using target ship information input according to a client's piping design request; ; b) Piping design data created by creating a hull model based on a 3D virtual environment in consideration of the design characteristics of the target ship information and recommended performance ship data and arranging various equipment applicable to the hull model and piping paths for each equipment. Steps to visualize; c) evaluating performance by performing heat flow analysis of the piping system created based on the generated piping design data; and d) outputting the piping design data and equipment arrangement data that have completed the heat flow analysis, wherein step b) reflects feedback information evaluated based on the basic arrangement of equipment in the hull model. It is characterized by including the step of changing the equipment to an optimal arrangement state.
또한, 상기 b) 단계는, 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하는 경우 상기 기본 선체 모델을 활용하거나, 상기 기본 선체 모델이 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용한 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 하는 단계; 상기 목표 선박 정보에 존재하는 선박의 장비 배치 정보를 활용하거나, 상기 장비 배치 정보가 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용하여 상기 선체 모델내 장비를 기본 배치하는 단계; 상기 추천된 실적선의 배관설계자료를 제약조건으로 이용하는 배관 경로 자동 생성(Auto-routing) 로직을 실행하여 상기 선체 모델에 배치된 장비 별 배관 경로를 생성하는 단계; 및 상기 목표 선박에 존재하는 배관 다이어그램(P&ID) 정보의 배관 및 피팅류의 정보를 활용하거나 상기 생성된 배관 경로에 상기 추천된 선박 데이터를 참조하여 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, in step b), if a basic hull model exists in the target ship information, the basic hull model is used, or if the basic hull model does not exist, a hull model using the recommended performance ship data is created in a 3D virtual environment. Steps to visualize; basicly arranging equipment in the hull model by using the equipment arrangement information of the ship present in the target ship information, or by using the recommended performance ship data if the equipment arrangement information is not available; Executing auto-routing logic using the piping design data of the recommended performance ship as constraints to generate piping routes for each equipment placed in the hull model; And by utilizing information on piping and fittings in the piping diagram (P&ID) information existing in the target vessel, or by referring to the recommended vessel data on the generated piping route, attribute information of piping and fittings is mapped and the number of each is calculated. It may include a step of identifying.
또한, 상기 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악하는 단계는, 상기 배관 경로상 배관의 재질, 사이즈, 두께, 단열 정보 등을 결정하고, 배관 경로 별 길이와 배관 투입 개수를 파악하는 단계; 상기 배관 경로상의 피팅류의 개수, 종류, 개도 중 적어도 하나를 파악하는 단계; 및 상기 배관을 지지하는 서포트의 종류와 개수를 파악하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step of mapping the attribute information of the pipes and fittings and determining the number of each includes determining the material, size, thickness, and insulation information of the pipes on the pipe route, and determining the length of each pipe route and the number of pipes inserted. step of understanding; Determining at least one of the number, type, and opening degree of fittings on the piping path; and determining the type and number of supports supporting the pipe.
또한, 상기 성능을 평가하는 단계는, 상기 배관 시스템의 평과 결과 미리 설정된 최적화 성능에 불만족하는 부분이 존재하면 상기 불만족하는 부분을 수정하도록 마킹 하는 단계; 상기 b) 단계를 재수행하여 상기 최적화 성능에 불만족하는 부분을 수정하는 단계; 및 상기 수정된 배관 설계 데이터를 바탕으로 재해석을 수행하여 성능을 재평가하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step of evaluating the performance may include, if there is a part that is unsatisfactory with the preset optimized performance as a result of evaluating the piping system, marking the unsatisfactory part to be corrected; Re-performing step b) to correct parts that are unsatisfactory with the optimized performance; and re-evaluating performance by performing reanalysis based on the revised piping design data.
본 발명의 실시예에 따르면, 선박 배관 자동 설계 플랫폼을 통해 배관 초도 설계를 자동화함으로써 설계 인력과 시간을 절감하고 설계 공수 절감에 따른 개발 비용을 효율적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by automating the initial piping design through an automatic ship piping design platform, there is an effect of saving design manpower and time and effectively reducing development costs due to reduction in design man-hours.
또한, 선박 내 모든 배관 시스템과 관련되는 주요 업무를 한 곳에서 자동으로 진행할 수 있는 선박 배관 자동 설계 플랫폼을 제공함으로써 선박 설계 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it has the effect of improving ship design competitiveness by providing an automatic ship piping design platform that can automatically perform major tasks related to all piping systems within a ship in one place.
또한, 신규 제작할 목표 선박 정보와 유사한 특성의 실적선 데이터를 활용한 3D 선체와 장비 및 배관 경로 자동으로 생성하고 설계 룰과 노하우를 학습한 AI 모델을 활용하여 배관 설계 데이터를 최적화함으로써 배관 시스템의 성능과 품질의 향상 효과를 기대할 수 있다.In addition, the performance of the piping system is improved by automatically creating 3D hulls, equipment, and piping routes using information on new target ships and performance ship data with similar characteristics, and optimizing piping design data using an AI model that has learned design rules and know-how. and quality improvement effects can be expected.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 설계 플랫폼 시스템을 개략적으로 나타낸 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배관 경로 자동 생성 로직을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.1 is a network configuration diagram schematically showing a ship piping design platform system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing the automatic piping path creation logic according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart schematically showing a method of operating a ship piping automatic design platform according to an embodiment of the present invention.
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.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit", "... unit", and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.
명세서 전체에서, 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Throughout the specification, terms such as first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named a second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결된다'거나 '접속된다'고 언급되는 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결된다'거나 '직접 접속된다'고 언급되는 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.Throughout the specification, when a component is referred to as being 'connected' or 'connected' to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It must be understood that it may be possible. On the other hand, when a component is said to be 'directly connected' or 'directly connected' to another component, it should be understood that there are no other components in between.
명세서 전체에서, 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. Throughout the specification, the terminology used is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
명세서 전체에서, '포함한다', '가진다' 등과 관련된 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.Throughout the specification, terms related to 'include', 'have', etc. are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined herein, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with the contextual meaning of the related technology and, unless explicitly defined in the specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense.
이제 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 시스템 및 이의 플랫폼 운영 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.Now, the automatic ship piping design system and its platform operation method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 설계 시스템을 개략적으로 나타낸 네트워크 구성도이다.1 is a network configuration diagram schematically showing a ship piping design system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 시스템(100)은 적어도 하나의 서버 시스템이나 컴퓨팅 시스템을 통해 구축될 수 있으며, 유/무선 IP 통신망을 통해 클라이언트(10) 및 설계 서버(200)와 연결된다.Referring to FIG. 1, the automatic ship piping
클라이언트(10)는 컴퓨터(PC)에 설치되어 선박 배관 자동 설계를 지원하는 어플리케이션 프로그램(Application Program, APP)이거나, 상기 APP가 설치된 사용자의 정보통신 단말기(PC 포함)일 수 있다. 여기서, 클라이언트(10)가 사용하는 APP은 CS(Client Server) 형태 또는 웹(Web) 형태 등으로 구현될 수 있다. 이하, 본 발명에 있어서 배관은 선박에 적용되는 용도에 따라 배기가스 배관, 연료 공급 배관, 가스 배관, 발라스트수 이송 배관, 냉각수 배관, 용수 배관, 및 덕트류 등을 포함하며, 특별한 기재가 없는 한 배관 경로를 연결하는 피팅류를 포함하며 통칭할 수 있다. The
클라이언트(10)는 유/무선 IP 통신망을 통해 선박 배관 자동 설계 시스템(100)에 접속하여 신규 제작할 목표 선박 정보를 입력한다. 상기 목표 선박 정보는 선종, 기본 선체 모델(Hull Form), 크기, 엔진 정보, 장비(시스템) 배치 정보 중 적어도 하나의 특성을 포함할 수 있다.The
설계 서버(200)는 조선소에서 제작 이력이 있는 실적선 설계 정보(예; 3D CAD)를 선박 배관 자동 설계 시스템(100)에 제공한다.The
선박 배관 자동 설계 시스템(100)은 클라이언트(10)로부터 입력된 목표 선박 정보와 유사한 실적선의 설계 특성을 반영하여 가상환경에서 3D 선체 모델에 적용가능한 다양한 장비와 배관을 자동으로 배치하고 유동 해석을 통해 검증된 배관 설계 데이터를 제공하는 서비스 플랫폼을 구축한다. The ship piping
이를 위해, 선박 배관 자동 설계 시스템(100)은 사전에 설계 서버(200)로부터 수집된 실적선 설계 정보를 분석하고 설계 특성에 따라 분류된 실적선 데이터를 저장할 수 있다.To this end, the ship piping
이러한, 선박 배관 자동 설계 시스템(100)은 외부 인터페이스부(110), 정보 분석부(120), 기본 정보 추천부(130), 배관 시스템 생성부(140), 자동 성능 평가부(150), 도면 출도부(160), 데이터베이스(DB)(170), 및 제어부(180)를 포함할 수 있다.This automatic ship piping
외부 인터페이스부(110)는 유/무선 통신수단을 포함하며, 클라이언트(10)의 배관 설계 요청에 따라 입력된 목표 선박 정보를 수신하고, 상기 요청의 처리 결과로 도출된 배관 설계 데이터를 클라이언트(10)로 전송할 수 있다.The
또한, 외부 인터페이스부(110)는 설계 서버(200)로부터 실적선 설계 정보(예; 3D CAD)를 수집할 수 있다.Additionally, the
정보 분석부(120)는 외부 인터페이스부(110)를 통해 수신된 목표 선박 정보를 분석하여 파악된 특성을 기본 정보 추천부(130)로 전달한다. 이 때, 정보 분석부(120)는 목표 선박의 선종, 크기, 엔진 정보, 기본 선체 모델(Hull Form), 장비(시스템) 배치 정보(Machinery arrangement), 배관 다이어그램(Piping & Instrument Diagram, P&ID) 정보 중 적어도 하나의 특성을 파악할 수 있다. 여기서, 상기 배관 다이어그램(P&ID) 정보는 장비 연결관계와 그 연결된 배관 및 피팅류의 속성 정보를 포함한다. The
정보 분석부(120)는 건조 명세서(Building Specification), 선박 계획도(POS), 규칙 및 규정(Rules & Regulations) 및 기본 설계 도면 등의 자료에서 상기 적어도 하나의 특성을 파악할 수 있다. 상기 규칙(Rules)은 표준화된 절차와 원칙을 포함하는 지침이며, 예컨대, 선박(선체) 구조, 재료, 시스템, 장비 및 부품 등에 대한 기술적인 요구사항을 포함하는 선급 규칙(Classification Rules) 등일 수 있다. 상기 규정(Regulations)은 법률, 규범, 규제로 정식화된 법적인 규칙으로서, 예컨대, 국제 해사 기구(IMO)가 제정한 SOLAS(안전 규칙) 및 MARPOL(환경 보호 규칙) 등일 수 있다.The
또한, 정보 분석부(120)는 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이나 장비 배치 도면이 존재하는 경우 배관 시스템 생성부(140)로 전달하여 공유할 수 있다.Additionally, if a basic hull model or equipment arrangement drawing exists in the target ship information, the
기본 정보 추천부(130)는 상기 목표 선박 정보를 기준으로 유사한 설계 특성 정보를 갖는 실적선 데이터를 DB(170)에서 검출하여 배관 시스템 생성부(140)에 추천한다. 상기 실적선 데이터는 선종, 선체 모델, 시스템 구성, 장비 종류, 장비 형상, 장비 배치, 배관 속성, 배관 연결관계, 배관 피팅류 개수와 속성, 서포트류 개수와 속성 등의 설계 특성 정보를 포함할 수 있다.The basic information recommendation unit 130 detects performance ship data having similar design characteristic information from the
이를 위해, 정보 분석부(120)는 사전에 외부 인터페이스부(110)를 통해 수집된 상기 실적선 설계 정보(예; 3D CAD)를 분석하여 배관설계자료를 포함하는 실적선 데이터를 DB(170)에 저장할 수 있다. To this end, the
배관 시스템 생성부(140)는 상기 목표 선박 정보와 기본 정보 추천부(130)로부터 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고, 상기 선체 모델내 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 자동으로 배치하여 생성된 배관 설계 데이터(즉, 배관 시스템)를 시각화 한다. 여기서, 배관 시스템 생성부(140)에 주어지는 상기 목표 선박 정보는 기본적으로 선종, 크기, 엔진 정보, 장비 정보를 포함할 수 있으며, 현 시점의 초도 설계 진척 상황에 따라 추가 입력될 수 있는 기본 선체 모델 및/또는 장비 배치 정보를 더 포함할 수 있다.The piping
배관 시스템 생성부(140)는 GUI(Graphic User Interface) 도구를 통해 배관 설계 데이터를 제공하여 클라이언트(10)에 표출하고 상기 배관 설계 데이터의 수정 및 편집 기능을 제공할 수 있다. The piping
배관 시스템 생성부(140)는 세부 구성요소로서 선체 모델 생성 모듈(141), 장비 자동 배치 모듈(142), 배관 경로 결정 모듈(143) 및 배관 속성 결정 모듈(144)을 포함할 수 있다.The piping
선체 모델 생성 모듈(141)은 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하는 경우 상기 기본 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 한다.The hull model creation module 141 visualizes the basic hull model in a 3D virtual environment when a basic hull model exists in the target ship information.
다만, 선체 모델 생성 모듈(141)은 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하지 않는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용한 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 할 수 있다. However, if a basic hull model does not exist in the target ship information, the hull model creation module 141 may visualize a hull model using the recommended performance ship data in a 3D virtual environment.
장비 자동 배치 모듈(142)은 상기 목표 선박 정보에 존재하는 선박의 장비 배치 정보를 우선적으로 활용하되, 상기 장비 배치 정보가 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용하여 상기 선체 모델내 장비를 기본 배치할 수 있다.The automatic
이 때, 장비 자동 배치 모듈(142)은 상기 선체 모델내 장비의 기본 배치를 바탕으로 평가된 피드백 정보를 반영하여 장비를 설계 규약과 배관 경로의 적합성을 만족하는 최적 배치 상태로 변경할 수 있다. 여기서, 상기 피드백 정보는 인공지능(AI) 기반으로 학습된 장비 해석에 따른 현 장비 배치의 공간 중첩 및/또는 설계 규약 위배성 판정 결과(OK/NG), 현 장비 위치를 기반으로 하는 배관 경로의 적합성(예; 최단 거리, 굽힘 최소화 등 판단 기준 적용) 판정 결과(OK/NG), 그리고 사용자가 가상환경에서 수정하는 장비 배치 관련 정보 등을 포함할 수 있다.At this time, the automatic
배관 경로 결정 모듈(143)은 추천된 실적선 배관설계자료를 제약조건으로 이용하는 배관 경로 자동 생성(Auto-routing) 로직을 실행하여 상기 선체 모델에 배치된 장비 별 배관 경로를 생성한다. 이 때, 생성되는 배관 경로는 배관, 피팅류, 및 서포트 배치 구조를 포함할 수 있다. 상기 생성된 배관 경로는 기본 선체 모델이나 장비 배치 결과에 따라 추천된 실적선 데이터와 다를 수도 있고, 상기 추천된 실적선 배관설계자료를 제약조건으로 활용함에 따라 실적선의 배관 경로와 동일할 수도 있다.The piping
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배관 경로 자동 생성 로직을 나타낸 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram showing the automatic piping path creation logic according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 배관 경로 자동 생성 로직은 배관 설계 룰(rule) 기반의 배관 설계 규칙 적용 알고리즘과 상기 실적선 배관설계자료를 활용한 배관 설계 노하우를 머신러닝(Machine Learning)을 통해 학습하여 도출된 AI(Artificial Intelligence) 학습 모델을 취합하여 최적화된 배관 설계 제약조건을 생성한다. 그리고, 상기 최적화된 배관 설계 제약조건을 활용한 배관 경로 생성을 자동화할 수 있다.Referring to Figure 2, the automatic piping path generation logic of the present invention uses a piping design rule application algorithm based on piping design rules and piping design know-how using the performance line piping design data through machine learning. Optimized piping design constraints are created by collecting AI (Artificial Intelligence) learning models derived from learning. Additionally, the creation of a piping route using the optimized piping design constraints can be automated.
상기 배관 설계 룰은 실적선 제작에 있어서 문서 형태의 설계 규약에 명시된 사항을 코드 형태로 내재화하여 상기 배관 설계 규칙 적용 알고리즘에 반영할 수 있다. 예컨대, 상기 배관 설계 룰에는 설계 관행 지침(Standard Practice) 등이 포함될 수 있으며, 이는 배관의 재질에 따른 사이즈 별 두께, 밴드 및 엘보우의 곡률 반경 등일 수 있다.The piping design rules can internalize matters specified in the design regulations in the form of a document in the form of code in the production of a performance ship and reflect them in the piping design rule application algorithm. For example, the piping design rules may include design practice guidelines (standard practices), etc., which may include thickness for each size depending on the pipe material, radius of curvature of the band and elbow, etc.
또한, 상기 배관 설계 노하우는 상기 설계 규약에 명시되어 있지는 않지만 전문가나 숙련된 설계자의 노하우에 의해 전통적으로 실적선 설계에 반영된 사항으로 머신러닝 학습에 반영된다. 예컨대, 배관 경로 결정 모듈(143)은 실적선의 배관설계자료(도면 등)를 기반으로 장애물 회피 경로 배치 방법, 장비간 배관 길이 최소화 방법, 배관 굽힘 최소화 방법, 전기 장비 상부에 수로 배치 제한, 엔진 상부에 연료 공급 배관 배치 제한, 장비와 배관간 유격 제한 등의 상기 배관 설계 노하우를 추출하고 머신러닝을 통해 학습하여 배관 경로 자동 생성 로직에 적용할 수 있다.In addition, the piping design know-how is not specified in the design regulations, but is traditionally reflected in the design of performance lines by the know-how of experts or experienced designers and is reflected in machine learning learning. For example, the piping
따라서, 배관 경로 결정 모듈(143)은 선박의 설계 규약을 만족하면서 설계 노하우를 반영하여 최단 거리, 굽힘 최소화, 및 피팅류 설치 최소화가 가능한 최적의 배관 경로를 설계 및 시각화 할 수 있다.Accordingly, the piping
배관 속성 결정 모듈(144)은 배관 경로 결정 모듈(143)을 통해 생성된 배관 경로에 추천된 선박 데이터를 참조하여 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악할 수 있다. 이 때, 목표 선박 정보에 배관 다이어그램(P&ID) 정보가 존재하는 경우 우선적으로 활용하여 상기 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑 및 개수를 파악할 수 있다. The piping attribute determination module 144 can refer to ship data recommended for the piping route created through the piping
예컨대, 배관 속성 결정 모듈(144)은 배관 경로상의 배관의 재질, 사이즈, 두께, 단열 정보 등을 결정하고, 배관 경로 별 길이와 단위 배관 투입 개수를 파악할 수 있다.For example, the piping property determination module 144 can determine the material, size, thickness, and insulation information of the piping on the piping route, and determine the length of each piping route and the number of unit piping inputs.
또한, 배관 속성 결정 모듈(144)은 배관 경로상의 피팅류(밸브, 오피리스, 리듀서 등)의 개수, 종류, 개도 등을 파악하고, 이를 지지하는 서포트의 종류와 개수를 파악할 수 있다.In addition, the piping property determination module 144 can determine the number, type, and opening degree of fittings (valves, pipeless, reducers, etc.) on the piping path and the type and number of supports supporting them.
자동 성능 평가부(150)는 배관 시스템 생성부(140)에서 생성된 목표 선박의 배관 설계 데이터를 바탕으로 배관 시스템 모델링 및 이의 열유동 해석을 자동으로 진행하여 배관 시스템 성능을 평가한다.The automatic performance evaluation unit 150 evaluates the piping system performance by automatically performing piping system modeling and heat flow analysis based on the piping design data of the target ship generated by the piping
이 때, 자동 성능 평가부(150)는 상기 해석 결과 배관 설계 데이터(즉, 배관 시스템)에 설정된 최적화 성능을 불만족하는 부분이 검출되면, 불만족 부분을 수정하도록 마킹 하여 배관 시스템 생성부(140)로 전달하는 것을 특징으로 한다. 상기 최적화 성능 불만족은 기본적으로 배관의 유동 성능, 최단 거리, 굽힘 최소화, 및 피팅류 설치 최소화 조건뿐 아니라 배관 서포트 등의 구조물 배치 최적화 조건을 포함할 수 있다.At this time, if the automatic performance evaluation unit 150 detects a part that is unsatisfactory with the optimized performance set in the piping design data (i.e., piping system) as a result of the analysis, it marks the unsatisfactory part for correction and sends it to the piping
자동 성능 평가부(150)는 상기 성능 불만족으로 배관 시스템 생성부(140)에서 수정된 배관 설계 데이터를 재해석하고, 상기 해석 결과 배관 시스템이 설정된 기준치 성능을 만족하면 최적 배관 설계 데이터로 결정하여 도면 출도부(160)로 전달할 수 있다.The automatic performance evaluation unit 150 reinterprets the piping design data modified by the piping
도면 출도부(160)는 클라이언트(10)의 요구에 따라 상기 최종 배관 설계 데이터 및 장비 배치 데이터를 3D/2D 도면으로 출도할 수 있다. The
또한, 도면 출도부(160)는 출도 도면을 PDF 파일이나 CAD 파일 형식으로 출도할 수 있으며, 태그(Tag) 기반 속성 데이터의 설계 정보로도 출도 가능하다. In addition, the
DB(170)는 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 시스템(100)의 운영에 필요한 각종 프로그램 및 각종 데이터를 저장한다. 예컨대, DB(170)는 정보 분석부(120)에서 분석된 설계 특성 정보를 포함하는 실적선 데이터를 DB화하여 저장할 수 있다. 상기 실적선 데이터는 조선소의 신규 호선을 포함하는 실적선 제작 이력에 따라 정보 분석부(120)에 의해 지속적으로 업데이트 될 수 있다.
제어부(180)는 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어하는 중앙처리장치이다.The
제어부(180)는 DB(170)에 저장된 각종 프로그램을 실행하여 선박 배관 자동 설계 시스템(100)에 적용된 상기 각부의 구성요소를 실행할 수 있으며, 상기 각부의 기능 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(180)는 실질적으로 선박 배관 자동 설계 시스템(100)의 서비스 플랫폼 운영 주체가 될 수 있다.The
따라서, 제어부(180)는 목표 선박 정보와 유사한 특성의 실적선 데이터를 참조하여 가상환경에서의 3D 선체와 장비 배치 구조를 시각화하고 실적선 설계 데이터를 학습한 배관 경로 자동 생성 로직을 통해 도출된 배관 시스템의 성능 평가를 자동화함으로써 최적 배관 설계 데이터를 제공할 수 있다. Therefore, the
이러한 목적을 위하여 제어부(180)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다. 이러한 선박 배관 자동 설계 시스템 운영 방법은 아래의 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.For this purpose, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart schematically showing a method of operating a ship piping automatic design platform according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박 배관 자동 설계 시스템(100)의 제어부(180)는 클라이언트(10)의 배관 설계 요청에 따라 입력된 목표 선박 정보 분석에 따른 선박 특성을 파악한다(S10). 예컨대, 제어부(180)는 목표 선박의 선종, 크기, 엔진 정보, 기본 선체 모델, 장비 배치 정보(Machinery arrangement), 배관 다이어그램(P&ID) 정보 중 적어도 하나의 특성 파악할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
제어부(180)는 상기 목표 선박 정보와 유사한 설계 특성 정보를 갖는 실적선 데이터를 추천한다(S20).The
제어부(180)는 상기 목표 선박 정보와 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고, 상기 선체 모델내 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 자동으로 배치하여 생성된 배관 설계 데이터를 시각화 한다(S30).The
이 때, 제어부(180)는 상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하는 경우 상기 기본 선체 모델을 활용하거나, 상기 기본 선체 모델이 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용한 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 할 수 있다(S31).At this time, if the basic hull model exists in the target ship information, the
또한, 제어부(180)는 상기 목표 선박 정보에 존재하는 선박의 장비 배치 정보를 활용하거나, 상기 장비 배치 정보가 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용하여 상기 선체 모델내 장비를 기본 배치할 수 있다(S32).In addition, the
또한, 제어부(180)는 상기 추천된 실적선의 배관설계자료를 제약조건으로 이용하는 배관 경로 자동 생성(Auto-routing) 로직을 실행하여 상기 선체 모델에 배치된 장비 별 배관 경로를 생성한다(S33).In addition, the
또한, 제어부(180)는 상기 목표 선박 정보에 존재하는 배관 다이어그램(P&ID) 정보의 배관 및 피팅류의 속성 정보를 활용하거나, 상기 생성된 배관 경로에 상기 추천된 선박 데이터를 참조하여 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악한다(S34). 이 때, 제어부(180)는 배관 경로상 배관의 재질, 사이즈, 두께, 단열 정보 등을 결정하고, 배관 경로 별 길이와 배관 투입 개수를 파악하는 단계, 상기 배관 경로상의 피팅류(밸브, 오피리스, 리듀서 등)의 개수, 종류, 개도 등을 파악하는 단계, 및 배관을 지지하는 서포트의 종류와 개수를 파악하는 단계를 수행할 수 있다.In addition, the
제어부(180)는 목표 선박의 배관 설계 데이터를 바탕으로 배관 시스템 모델링 및 열유동 해석을 자동으로 진행하여 배관 시스템 성능을 평가한다(S40).The
제어부(180)는 상기 배관 시스템 성능을 평가한 결과 최적화 성능을 만족하는지 여부를 파악한다(S50).The
이 때, 제어부(180)는 상기 배관 시스템의 평가 결과 설정된 최적화 성능을 불만족하는 부분이 존재하면(S50; 아니오), 상기 S30 단계로 돌아가 불만족 부분을 수정하고, 수정된 배관 설계 데이터를 바탕으로 재해석을 수행하여 성능을 재평가할 수 있다(S40). At this time, if there is a part that is unsatisfactory with the set optimized performance as a result of the evaluation of the piping system (S50; No), the
반면, 제어부(180)는 상기 해석 결과 배관 시스템이 설정된 최적화 성능을 모두 만족하면(S50; 예), 열유동 해석을 완료한 상기 배관 설계 데이터 또는 배관 최적 배치가 가능한 장비 배치 데이터를 출도 할 수 있다(S60). 이 때, 제어부(180)는 클라이언트(10)의 요청에 따라 최종 배관 및 장비 설계 데이터를 3D/2D 도면으로 출도할 수 있으며, PDF 파일이나 CAD 파일 형식 및/또는 태그(Tag) 기반 속성 데이터의 설계 정보로 제공할 수 있다. On the other hand, if the piping system satisfies all the set optimization performance as a result of the analysis (S50; example), the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 선박 배관 자동 설계 플랫폼을 통해 배관 및 장비 배치 초도 설계를 자동화함으로써 설계 인력과 시간을 절감하고 설계 공수 절감에 따른 개발 비용을 효율적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, by automating the initial design of piping and equipment layout through an automatic ship piping design platform, there is an effect of saving design manpower and time and effectively reducing development costs by reducing design man-hours. .
또한, 선박 내 모든 배관 시스템과 관련되는 주요 업무를 한 곳에서 자동으로 진행할 수 있는 선박 배관 자동 설계 플랫폼을 제공함으로써 선박 설계 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it has the effect of improving ship design competitiveness by providing an automatic ship piping design platform that can automatically perform major tasks related to all piping systems within a ship in one place.
또한, 신규 제작할 목표 선박 정보와 유사한 특성의 실적선 데이터를 활용한 3D 선체와 장비 및 배관 경로 자동으로 생성하고 설계 룰과 노하우를 학습한 AI 모델을 활용하여 배관 설계 데이터를 최적화함으로써 배관 시스템의 성능과 품질의 향상 효과를 기대할 수 있다.In addition, the performance of the piping system is improved by automatically creating 3D hulls, equipment, and piping routes using information on new target ships and performance ship data with similar characteristics, and optimizing piping design data using an AI model that has learned design rules and know-how. and quality improvement effects can be expected.
본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention are not implemented only through the devices and/or methods described above, but can be implemented through programs for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention, recording media on which the programs are recorded, etc. This implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.
10: 클라이언트
200: 설계 서버
100: 선박 배관 자동 설계 시스템
110: 외부 인터페이스
120: 정보 분석부
130: 기본 정보 추천부
140: 배관 시스템 생성부
141: 선체 모델 생성 모듈
142: 장비 자동 배치 모듈
143: 배관 경로 결정 모듈
144: 배관 속성 결정 모듈
150: 자동 성능 평가부
160: 도몬 출도부
170: 데이터베이스(DB)
180: 제어부10: Client
200: Design server
100: Ship piping automatic design system
110: external interface
120: Information Analysis Department
130: Basic information recommendation section
140: Piping system creation unit
141: Hull model creation module
142: Equipment automatic placement module
143: Pipe routing module
144: Piping property determination module
150: Automatic performance evaluation unit
160: Domon Exit Book
170: Database (DB)
180: control unit
Claims (18)
상기 목표 선박 정보를 기준으로 유사한 설계 특성 정보를 갖는 실적선 데이터를 추천하는 기본 정보 추천부;
상기 목표 선박 정보와 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고 상기 선체 모델에 적용가능한 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 배치하여 생성된 배관 설계 데이터를 시각화 하는 배관 시스템 생성부; 및
상기 생성된 배관 설계 데이터를 바탕으로 생성된 배관 시스템의 열유동 해석을 진행하여 성능을 평가하는 자동 성능 평가부;를 포함하며,
상기 배관 시스템 생성부는 상기 선체 모델내 장비의 기본 배치를 바탕으로 평가된 피드백 정보를 반영하여 장비를 설계 규약과 배관 경로의 적합성을 만족하는 최적 배치 상태로 변경하는 것을 특징으로 하는 선박 배관 자동 설계 시스템.An information analysis unit that analyzes the input target ship information to determine at least one characteristic of ship type, size, engine information, basic hull model, equipment arrangement information, and piping diagram (P&ID) information;
a basic information recommendation unit that recommends performance ship data having similar design characteristic information based on the target ship information;
Considering the design characteristics of the target ship information and recommended performance ship data, create a hull model based on a 3D virtual environment and visualize the piping design data created by placing various equipment applicable to the hull model and piping paths for each equipment. a piping system creation unit; and
It includes an automatic performance evaluation unit that evaluates performance by conducting a heat flow analysis of the piping system generated based on the generated piping design data,
The piping system generation unit reflects the feedback information evaluated based on the basic arrangement of the equipment in the hull model and changes the equipment to an optimal arrangement that satisfies the design regulations and suitability of the piping route. An automatic ship piping design system. .
상기 피드백 정보는,
인공지능(Artificial Intelligence, AI) 기반으로 학습된 장비 해석에 따른 현 장비 배치의 공간 중첩과 설계 규약 위배성 판정 결과, 현 장비 위치를 기반으로 하는 배관 경로의 적합성 판정 결과, 그리고 사용자가 가상환경에서 수정하는 장비 배치 관련 정보 중 적어도 하나를 포함하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to paragraph 1,
The above feedback information is,
The spatial overlap of the current equipment arrangement and design rule violation determination results based on equipment analysis learned based on artificial intelligence (AI), the suitability determination results of the piping route based on the current equipment location, and the user's An automated design system for ship piping that includes at least one piece of information related to the equipment layout being modified.
상기 실적선 데이터는,
선종, 선체 모델, 시스템 구성, 장비 종류, 장비 형상, 장비 배치, 배관 속성, 배관 연결관계, 배관 피팅류 개수와 속성, 서포트류 개수와 속성 중 적어도 하나의 설계 특성 정보를 포함하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to paragraph 1,
The above performance line data is,
Automatic design of ship piping including at least one design characteristic information among ship type, hull model, system configuration, equipment type, equipment shape, equipment arrangement, piping properties, piping connection relationship, number and properties of pipe fittings, and number and properties of supports. system.
상기 배관 시스템 생성부는,
GUI(Graphic User Interface) 도구를 통해 상기 배관 설계 데이터를 제공하여 클라이언트에 표출하고 상기 배관 설계 데이터의 수정 및 편집 기능을 제공하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to paragraph 1,
The piping system creation unit,
An automatic ship piping design system that provides the piping design data to clients through a GUI (Graphic User Interface) tool and provides modification and editing functions for the piping design data.
상기 배관 시스템 생성부는,
상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하는 경우 상기 기본 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 하는 선체 모델 생성 모듈;
상기 목표 선박 정보에 존재하는 선박의 장비 배치 정보를 우선적으로 활용하되, 상기 장비 배치 정보가 없으면 상기 추천된 실적선 데이터를 활용하여 상기 선체 모델내 장비를 기본 배치하는 장비 자동 배치 모듈;
상기 추천된 실적선 배관설계자료를 제약조건으로 이용하는 배관 경로 자동 생성(Auto-routing) 로직을 실행하여 상기 선체 모델내 배치된 장비 별 배관 경로를 생성하는 배관 경로 결정 모듈; 및
상기 목표 선박 정보에 존재하는 배관 다이어그램(P&ID) 정보의 배관 및 피팅류의 속성 정보를 활용하거나, 상기 생성된 배관 경로에 추천된 선박 데이터를 참조하여 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악하는 배관 속성 결정 모듈;
을 포함하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to paragraph 1,
The piping system creation unit,
If a basic hull model exists in the target ship information, a hull model creation module that visualizes the basic hull model in a 3D virtual environment;
An equipment automatic arrangement module that preferentially utilizes the equipment arrangement information of the ship present in the target ship information, but, if the equipment arrangement information is not available, basically arranges equipment in the hull model using the recommended performance ship data;
A piping route determination module that executes piping route auto-routing logic using the recommended performance ship piping design data as constraints to generate piping routes for each equipment placed in the hull model; and
Utilize the attribute information of piping and fittings in the piping diagram (P&ID) information existing in the target vessel information, or map the attribute information of piping and fittings by referring to the ship data recommended for the created piping route and Piping property determination module to determine the number of pipes;
A ship piping automatic design system including.
상기 배관 경로 결정 모듈은,
선박의 설계 규약을 만족하면서 설계 노하우를 반영하여 최단 거리, 굽힘 최소화, 및 피팅류 설치 최소화가 가능한 최적의 배관 경로를 설계하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to clause 5,
The piping route determination module,
An automatic ship piping design system that satisfies the ship's design regulations and reflects design know-how to design the optimal piping route that allows for the shortest distance, minimal bending, and minimal installation of fittings.
상기 배관 경로 자동 생성 로직은,
배관 설계 룰(rule) 기반의 배관 설계 규칙 적용 알고리즘과 상기 실적선 배관설계자료를 활용한 배관 설계 노하우를 머신러닝(Machine Learning)을 통해 학습하여 도출된 AI(Artificial Intelligence) 학습 모델을 취합하여 최적화된 배관 설계 제약조건을 활용한 배관 경로 생성을 자동화하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to clause 5,
The piping route automatic creation logic is,
Optimized by combining a piping design rule-based piping design rule application algorithm and an AI (Artificial Intelligence) learning model derived by learning piping design know-how using the above-mentioned performance line piping design data through machine learning. An automatic ship piping design system that automates the creation of piping routes using established piping design constraints.
상기 배관 설계 룰은 실적선 제작에 있어서 문서 형태의 설계 규약에 명시된 사항을 코드 형태로 내재화하여 상기 배관 설계 규칙 적용 알고리즘에 반영하고,
상기 배관 설계 노하우는 전문가나 숙련된 설계자의 노하우에 의해 전통적으로 실적선 설계에 반영된 사항으로 머신러닝 학습에 반영하는 것을 특징으로 하는 선박 배관 자동 설계 시스템.In clause 7,
The piping design rules internalize the matters specified in the design regulations in the form of a document in the production of a performance ship in the form of code and reflect them in the piping design rule application algorithm,
The piping design know-how is an automatic ship piping design system characterized in that the piping design know-how is traditionally reflected in the design of performance ships by the know-how of experts or skilled designers and is reflected in machine learning learning.
상기 배관 속성 결정 모듈은,
상기 배관 경로상의 배관의 재질, 사이즈, 두께 및 단열 정보 중 적어도 하나를 결정하고, 배관 경로 별 길이, 단위 배관 투입 개수와 피팅류의 개수, 종류, 개도 및 서포트의 종류와 개수를 파악하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to clause 5,
The piping property determination module,
Ship piping determines at least one of the material, size, thickness, and insulation information of the piping on the piping route, and determines the length of each piping route, the number of unit piping inputs, the number, type, opening degree of fittings, and the type and number of supports. Automatic design system.
상기 정보 분석부는,
상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델 장비 배치 정보가 존재하는 경우 상기 가상환경 생성부로 전달하여 공유하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to paragraph 1,
The information analysis department,
An automatic ship piping design system that transmits and shares basic hull model equipment arrangement information to the virtual environment creation unit when basic hull model equipment placement information is present in the target ship information.
상기 자동 성능 평가부는,
상기 배관 설계 데이터의 해석 결과 설정된 최적화 성능에 불만족하는 부분이 검출되면 불만족 부분을 수정하도록 마킹 하여 상기 배관 시스템 생성부로 전달하는 것을 특징으로 하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to paragraph 1,
The automatic performance evaluation unit,
An automatic ship piping design system, characterized in that when a part that is unsatisfactory with the set optimized performance is detected as a result of the analysis of the piping design data, the unsatisfactory part is marked for correction and transmitted to the piping system creation unit.
클라이언트의 배관 설계 요청에 따라 입력된 상기 목표 선박 정보를 수신하고, 상기 요청에 따라 처리된 상기 배관 설계 데이터를 상기 클라이언트로 전송하는 외부 인터페이스부;
상기 클라이언트의 요구에 따라 상기 배관 설계 데이터를 3D 혹은 2D 도면으로 출도하는 도면 출도부;
상기 정보 분석부에서 분석된 실적선의 설계 특성 정보를 포함하는 실적선 데이터를 DB화하여 저장하는 데이터베이스(DB); 및
선박 배관 자동 설계 시스템에 적용된 각부의 전반적인 동작을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to any one of claims 1 to 11,
an external interface unit that receives the target vessel information input according to a piping design request from a client and transmits the piping design data processed according to the request to the client;
a drawing output unit that outputs the piping design data as a 3D or 2D drawing according to the client's request;
A database (DB) that converts and stores performance ship data including design characteristic information of the performance ship analyzed by the information analysis unit into a DB; and
A control unit that controls the overall operation of each part applied to the automatic ship piping design system;
A ship piping automatic design system further comprising:
상기 도면 출도부는,
상기 배관 설계 데이터 및 상기 장비 배치 데이터를 PDF 파일, CAD 파일 및 태그(Tag) 기반 속성 데이터를 포함하는 설계 정보 중 적어도 하나의 형식으로 출도 하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to clause 12,
The drawing section,
An automatic ship piping design system that outputs the piping design data and the equipment arrangement data in at least one format among design information including PDF files, CAD files, and tag-based attribute data.
상기 자동 성능 평가부는,
상기 성능 불만족으로 상기 배관 시스템 생성부에서 수정된 배관 설계 데이터를 재해석하고, 상기 해석 결과 배관 시스템이 설정된 기준치 성능을 만족하면 최적 배관 설계 데이터로 결정하여 상기 도면 출도부로 전달하는 선박 배관 자동 설계 시스템.According to clause 12,
The automatic performance evaluation unit,
An automatic ship piping design system that reinterprets the piping design data modified in the piping system generation unit due to the performance dissatisfaction, and determines the piping design data as optimal when the piping system satisfies the set standard performance as a result of the analysis and transmits it to the drawing drawing unit. .
a) 클라이언트의 배관 설계 요청에 따라 입력된 목표 선박 정보를 유사한 설계 특성이 실적선 데이터를 추천하는 단계;
b) 상기 목표 선박 정보와 추천된 실적선 데이터의 설계 특성을 고려하여 3D 가상환경을 기반으로 선체 모델을 생성하고 상기 선체 모델에 적용가능한 다양한 장비와 장비 별 배관 경로를 배치하여 생성된 배관 설계 데이터를 시각화 하는 단계;
c) 상기 생성된 배관 설계 데이터를 바탕으로 생성된 배관 시스템의 열유동 해석을 진행하여 성능을 평가하는 단계; 및
d) 상기 열유동 해석을 완료한 상기 배관 설계 데이터 및 상기 장비 배치 데이터를 출도 하는 단계;를 포함하며,
상기 b) 단계는, 상기 선체 모델내 장비의 기본 배치를 바탕으로 평가된 피드백 정보를 반영하여 장비를 최적 배치 상태로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법.In the method of operating a ship piping automatic design platform built with a server system,
a) Recommending performance ship data with similar design characteristics based on the target ship information entered according to the client's piping design request;
b) Piping design data created by creating a hull model based on a 3D virtual environment in consideration of the design characteristics of the target ship information and recommended performance ship data and arranging various equipment applicable to the hull model and piping paths for each equipment. Steps to visualize;
c) evaluating performance by performing heat flow analysis of the piping system created based on the generated piping design data; and
d) outputting the piping design data and the equipment arrangement data that have completed the heat flow analysis,
Step b) includes changing the equipment to an optimal arrangement by reflecting feedback information evaluated based on the basic arrangement of the equipment in the hull model.
상기 b) 단계는,
상기 목표 선박 정보에 기본 선체 모델이 존재하는 경우 상기 기본 선체 모델을 활용하거나, 상기 기본 선체 모델이 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용한 선체 모델을 3D 가상환경에 시각화 하는 단계;
상기 목표 선박 정보에 존재하는 선박의 장비 배치 정보를 활용하거나, 상기 장비 배치 정보가 없는 경우 상기 추천된 실적선 데이터를 활용하여 상기 선체 모델내 장비를 기본 배치하는 단계;
상기 추천된 실적선의 배관설계자료를 제약조건으로 이용하는 배관 경로 자동 생성(Auto-routing) 로직을 실행하여 상기 선체 모델에 배치된 장비 별 배관 경로를 생성하는 단계; 및
상기 목표 선박 정보에 존재하는 배관 다이어그램(P&ID) 정보의 배관 및 피팅류의 속성 정보를 활용하거나, 상기 생성된 배관 경로에 상기 추천된 선박 데이터를 참조하여 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악하는 단계;
를 포함하는 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법.According to clause 15,
In step b),
If a basic hull model exists in the target ship information, using the basic hull model, or if the basic hull model does not exist, visualizing a hull model using the recommended performance ship data in a 3D virtual environment;
basicly arranging equipment in the hull model by using the equipment arrangement information of the ship present in the target ship information, or by using the recommended performance ship data if the equipment arrangement information is not available;
Executing auto-routing logic using the piping design data of the recommended performance ship as constraints to generate piping routes for each equipment placed in the hull model; and
Utilize the attribute information of piping and fittings in the piping diagram (P&ID) information existing in the target vessel information, or map the attribute information of piping and fittings by referring to the recommended vessel data on the generated piping route, respectively. A step of determining the number of;
Method of operating a ship piping automatic design platform including.
상기 배관 및 피팅류의 속성 정보를 매핑하고 각각의 개수를 파악하는 단계는,
상기 배관 경로상 배관의 재질, 사이즈, 두께, 단열 정보 등을 결정하고, 배관 경로 별 길이와 배관 투입 개수를 파악하는 단계;
상기 배관 경로상의 피팅류의 개수, 종류, 개도 중 적어도 하나를 파악하는 단계; 및
상기 배관을 지지하는 서포트의 종류와 개수를 파악하는 단계;
를 포함하는 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법.According to clause 16,
The step of mapping the attribute information of the piping and fittings and determining the number of each,
Determining the material, size, thickness, insulation information, etc. of the pipes on the pipe route, and determining the length and number of pipes for each pipe route;
Determining at least one of the number, type, and opening degree of fittings on the piping path; and
Determining the type and number of supports supporting the pipe;
Method of operating a ship piping automatic design platform including.
상기 성능을 평가하는 단계는,
상기 배관 시스템의 평과 결과 미리 설정된 최적화 성능에 불만족하는 부분이 존재하면 상기 불만족하는 부분을 수정하도록 마킹 하는 단계;
상기 b) 단계를 재수행하여 최적화 성능에 불만족하는 부분을 수정하는 단계; 및
상기 수정된 배관 설계 데이터를 바탕으로 재해석을 수행하여 성능을 재평가하는 단계;
를 포함하는 선박 배관 자동 설계 플랫폼 운영 방법.According to clause 15,
The step of evaluating the performance is,
As a result of evaluating the piping system, if there is a part that is unsatisfactory with the preset optimized performance, marking the unsatisfactory part to be corrected;
Re-performing step b) above to correct parts that are unsatisfactory in optimized performance; and
Re-evaluating performance by performing reanalysis based on the revised piping design data;
Method of operating a ship piping automatic design platform including.
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