WO2020138738A1 - 플랜트 엔지니어링에 대한 3d cad 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 rule 체크를 통한 설계품질 향상방법 - Google Patents

플랜트 엔지니어링에 대한 3d cad 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 rule 체크를 통한 설계품질 향상방법 Download PDF

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WO2020138738A1
WO2020138738A1 PCT/KR2019/016601 KR2019016601W WO2020138738A1 WO 2020138738 A1 WO2020138738 A1 WO 2020138738A1 KR 2019016601 W KR2019016601 W KR 2019016601W WO 2020138738 A1 WO2020138738 A1 WO 2020138738A1
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rule
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조시연
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플랜트에셋 주식회사
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Definitions

  • the present invention examines the design conditions and design requirements required by the client and the project in the plant engineering stage on the 3D CAD model, and also provides datasheets and equipment supplier documents (hereinafter referred to as'vendor drawings') received by the General Engineering (EPC) company.
  • drawing)' is an invention on a design quality improvement method for improving the design quality of plant engineering by examining whether various data and information (hereinafter referred to as'engineering data') are accurately reflected in the design.
  • Plant engineering is designed through 3D CAD modeling to satisfy design requirements and design requirements given in all fields (piping, electricity, instrumentation, air conditioning, structure, and civil engineering) for the construction of large-scale plants.
  • the engineering data can be changed from time to time as the conditions of the plant change in the plant engineering stage, and the change of P&ID and engineering data is essential as the conditions of the plant change, and the changed data should be reflected in the 3D CAD model.
  • Design errors can be prevented.
  • Engineering data is included in various design data sheets and equipment supplier documents (Vendor Drawing) received at the stage of engineering, and these engineering data should be reflected in the 3D CAD model.
  • Vendor Drawing design data sheets and equipment supplier documents
  • the method of checking various design qualities using a conventional 3D CAD is as follows. 1) The 3D CAD designer directly studies the RULE provided by the client. 2) Each designer checks the manual before making a 30% Review, 60% Review, and 90% Review, which is a step-by-step inspection of the 3D CAD drawing with the client. 3) In the manual check, the part that cannot be checked is created as a punch list when meeting with the client. 4) The part that cannot be checked even at the meeting with the ordering client is transferred to the construction stage, which appears as a lot of problems during construction and wastes a lot of money and time because it has to reflect the RULE through site redesign.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and improves the design quality of the 3D CAD model by checking whether various engineering data and information such as vendor drawings received at the plant engineering stage are accurately reflected in the 3D CAD model. It provides a method for improving the design quality of 3D CAD models for plant engineering.
  • design RULE is pre-defined and automatically checked and managed in various 3D CAD modeling data created in the plant engineering stage, thereby maximizing design quality improvement and saving time and cost when constructing a plant. It provides a method for improving the design quality of 3D CAD models for plant engineering through design RULE check.
  • the present invention provides a design RULE data server and a method for improving design quality through engineering data conformity check and design RULE check of a 3D CAD model for plant engineering using a vendor data server and a 3D CAD modeling data server.
  • the method comprising: (a) registering a project name in the design RULE database server; Inputting a design rule for the registered project by category; Assigning a value to the input design RULE and storing it; Checking whether the design RULE is violated by applying the design RULE to which the value is assigned to 3D CAD modeling data; And outputting a result of the checked RULE; checking whether the design RULE is reflected; And (b) collecting and sorting vendor drawings submitted by the facility manufacturer or facility supplier in a file format; Analyzing data from the collected and classified vendor drawings using a data mining technique and extracting required target data; Searching for 3D CAD modeling data matching the extracted target data, and mapping the searched 3D CAD model data and the extracted target data; Checking the consistency of the mapped 3D CAD model data and the extraction target data; And when the conformity test is completed, reporting the result of the inspection and changing 3D CAD model data or providing or transmitting a result to a user.
  • Consistency test step consisting
  • the step of inputting the design RULE by category is divided into the design and engineering section, the operation section, the maintenance section and the safety section, and the design RULE for each category is the design registered in the design RULE data server It is characterized by using RULE as it is or adding or deleting it.
  • the step of designating and storing the design RULE value recognizes and stores the pipe routing type to which the design RULE is applied in 3D CAD modeling data, or the type, direction, and direction of each pipe component in the design RULE data server. It is characterized in that the RULE value is specified using a predetermined routing type object according to a location.
  • the step of designating and storing the RULE value recognizes and stores the type of the machine to which the RULE is applied in 3D CAD modeling data, or recognizes characteristics of components such as tag rules and nozzles of each machine. After that, it is characterized in that the designed RULE data server is compared and analyzed with a predetermined type of mechanical device to use a matched type or to store and reuse the type of the matched type.
  • the step of designating and storing the RULE value specifies a type and location value where a piping component such as a vent, a drain or a drip rack should exist, and a distance or a gap between one component and another adjacent component.
  • Designate the engineering value to be observed for one component designate the position value of the component required for operation, such as the position of the valve stem, designate or maintain the volume for the workspace and movement path for the operator's operation It is characterized by designating the volume required for maintenance.
  • the step of checking whether a design RULE is violated is the dimension, direction, and spatial information of one component in 3D CAD modeling data, and the dimension, direction, and spatial information of another adjacent component, and the one Characterized in that it checks whether the violation is made by comparing the distance or spacing between the components of and other adjacent components with the specified RULE value.
  • the vendor drawings are submitted in the form of a pdf file, and are characterized by collecting and classifying information about a manufacturer and a type of equipment from the pdf file.
  • analyzing and extracting data using a data mining technique includes extracting dimension and shape data of a 2D drawing of a facility and various text information data of a drawing from vendor drawings collected and classified by manufacturer and equipment type. ; And analyzing the extracted data and purifying and extracting the necessary target data.
  • the step of searching for 3D CAD modeling data matching the target data extracted in the present invention consists of searching for 3D CAD modeling data that matches by using the area name of the facility and the facility name data of the extracted target data as keywords.
  • the step of mapping the retrieved 3D CAD model data and the extracted data is characterized in that the design target elements between the retrieved 3D CAD model data and the extracted target data are mapped to each other.
  • the consistency checking area includes dimensions for height and width of the equipment, dimensions between components of the equipment, and equipment components described in a vendor drawing. It is characterized by design data.
  • the conformity test when the conformity test is completed, reporting the result of the inspection, and changing or providing 3D CAD model data or transmitting the result to the user, generates a list of errors in the 3D CAD model data and equipment data, and Characterized in that it comprises the step of displaying on the screen, the step of changing the 3D CAD model data in error according to the inspection result according to the conversion data, and transmitting the error list to the user.
  • designers can easily and quickly check RULE by constructing various RULEs required in the plant engineering stage, and through the accurate RULE data, it is possible to complete information in advance on problems related to RULE violations in the construction process. Therefore, the plant design can be perfected, and it can contribute to maximizing the cost and time saving effect for the entire plant construction.
  • the present invention improves design quality because it is possible to confirm in advance that the engineering data included in the vendor drawings received at the plant engineering stage is accurately reflected in the design, and prevents construction errors that occur in the field during construction, and Since it can prevent the possibility, it can reduce the cost and shorten the construction period.
  • 1 is a system configuration for improving the design quality according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart for design RULE check according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing U/I for design RULE check according to the present invention.
  • 4 to 10 are diagrams illustrating RULE check items in the design and engineering sector according to the present invention.
  • 11 to 16 are diagrams illustrating RULE check items in the driving section according to the present invention.
  • 17 to 18 are views for explaining RULE check items in the maintenance section according to the present invention.
  • 19 is a view for explaining RULE check items in the safety sector according to the present invention.
  • 20 to 22 are diagrams output as a result of a RULE check according to the present invention.
  • FIG. 23 is a flow chart of a conformity test method according to the present invention.
  • 24 is a bender view of a control valve according to the present invention.
  • 25 is a vendor diagram of Vessel according to the present invention.
  • 26 is a diagram illustrating a method of extracting data from a vendor diagram by utilizing the data mining technique according to the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram of necessary data obtained through the data extraction method of FIG. 26;
  • 28 to 33 are diagrams showing examples of conformity test result reports.
  • the best mode for the implementation of the present invention is a design RULE data server and a method for improving design quality through engineering data conformity check and design RULE check of a 3D CAD model for plant engineering using a vendor data server and a 3D CAD modeling data server.
  • the design quality improvement system through the plant engineering conformity inspection of the 3D CAD model according to the present invention and the design RULE check, the vendor data server 2, the 3D CAD data server 3D of the 3D CAD TOOL, as shown in FIG.
  • the design is made by the RULE data server 4 and the user server 1 interworking with it.
  • FIGS. 1 to 22 a method for improving design quality of plant 3D CAD modeling through design RULE check according to the present invention will be described.
  • the system for design RULE check is a design RULE database server 4, interlocked with the design RULE database server 4, and modeling tool data from a 3D CAD data server 3
  • the design RULE is checked by using the user server 1 in which the 3D CAD modeling data modeled by the user is stored. That is, it is checked whether 3D CAD modeling is performed according to the design RULE on the user PC, which is the user server 1 linked with the design RULE data server 4.
  • the method for improving the design quality of the plant 3D CAD modeling through the design RULE check comprises: registering a project name in the design RULE database server (S11); Inputting a design rule for the registered project by category (S12); Specifying and storing a value in the input design rule (S13); Applying a design RULE to which the value is assigned to 3D CAD modeling data to check whether a design RULE is violated (S14); And outputting a result of the checked RULE (S15).
  • the project name is registered in the design RULE database server (S11).
  • the design RULE may include a design RULE required by an ordering company, a design RULE required for each project, and a design RULE according to a design and construction specification.
  • the design RULE is input by category, and the categories are divided into the design and engineering section, the operation section, the maintenance section, and the safety section.
  • the design RULE for each category can be used as it is or by adding or deleting the basic design RULE registered in the design RULE data server.
  • the basic design RULE for each sector is as follows.
  • RULE for Wall and Pipe Space means the distance that the wall or steel frame and pipe should maintain. If the wall or steel frame cannot maintain a certain distance, the pipe may need to be insulated, or if the pipe is equipped with a flange, it may be difficult to mount it. RULE is required.
  • RULE for Pipe and Pipe Space likewise requires a minimum space for adjacent pipes and pipes to be spaced apart.In this case, a certain gap is maintained when pipes need insulation or pipes are equipped with valves or flanges. It is only possible to install insulation, flanges or valves. Therefore, a RULE is needed to maintain the distance between pipes.
  • Pipe and Flange Clearance because the diameter of the flange is larger than that of the pipe, it may interfere with adjacent pipes and the flange may not be installed. RULE is needed to prevent this.
  • Flange and Flange Clearance are similarly larger in diameter than pipes, and if a pipe end or valve is installed, a certain distance between flanges is required. In general, when two flanges are installed on a side-by-side pipe, the positions are different to prevent interference, but if the flanges are installed too closely, proper spacing is required because bolts and nuts for tightening the flanges are difficult to install. need.
  • the function of the check valve serves to move the fluid to one side only, so if the check valve is installed in reverse, the entire plant may not work. Therefore, RULE is needed in the direction of the check valve.
  • Steam Pipe Drip Leg in the case of a steam pipe, the steam moves through the pipe, and condensation occurs as condensation occurs during the movement process. Erosion and water hammering may occur due to sieve flow. Therefore, it is necessary to install a drip rack at the lowest point of the pipe to separate condensate and steam, and accordingly RULE.
  • the upper part of the reducer must be flat on the suction side where the fluid flows into the pump, so that the fluid flowing into the pump does not contain air or the like.
  • Vent Location and Size and Drain Location and Size require RULE because vents must be installed at the highest point and drains must be installed at the lowest point. A vent is required to remove air when operating for the first time, and a drain is required at the lowest point to remove the fluid left in the pipe when the operation is stopped.
  • Flare Header Minimum Slope is generally liquid in the pipe to the flare head, and it is necessary to send flare gas composed of gas or liquid to the flare head by gravity. Therefore, RULE is required.
  • Orifice Plate Minimum Meter-run is an orifice installed in the pipe, and a constant straight section is required at the front and rear to prevent turbulence in the fluid passing through the orifice.
  • a RULE is required. That is, in order to calculate the flow rate of the fluid in the orifice, a fluid flow in a laminar flow state that flows at a constant speed is required.
  • the front requires 10 times the pipe diameter and the rear 3 times the pipe diameter.
  • Valve Stem Orientation for Fail Safe Valve Operation requires the operator to close the valve directly when the operation is suddenly stopped. Therefore, in case of operation interruption, the design of the valve stem is necessary because the direction of the valve stem should be located in an easy-to-work place for quick work.
  • the BOP Elevation of Control Valve Manifold is mainly installed close to the ground or platform surface for easy operation. Therefore, the control valve manifold must be installed so that the bottom of the pipe has the same height. In addition, the control valve manifold must be installed at a constant height from the ground or platform surface. Therefore, a certain separation distance is required from the ground or the platform, and RULE is required accordingly.
  • Valve Bottom and Floor Space requires bolts and nuts to be installed in order to install the valve, but it is difficult to install the valve if it is too close to the floor. Therefore, a design rule is needed. Gap between Bop of Bypass and Actuator of Control Valve may cause the bypass line and the actuator of the control valve to interfere with each other. To prevent this, a design rule is required. Stairway Headroom Clearance requires a design RULE because it must be installed so that the piping or equipment does not hit the worker's head when the stair climbs.
  • the Pedestrian Access Way is necessary to secure the movement path of the worker, so a design rule is required.
  • the pipe temperature may increase due to the high temperature of the fluid flowing through the pipe, or the pipe may increase due to an increase in the outside temperature.
  • a design RULE is required for the linear expansion of the pipe.
  • Pipe Rack Future Space needs space because a pipe can be installed for future maintenance in a pipe rack where multiple pipes are installed. Therefore, it is necessary to design RULE to secure space.
  • the Heat Exchanger Maintenance Volume needs to be taken out to maintain the inner tube of the heat exchanger. Space for separating the inner tube from the heat exchanger is required, and a design rule is required for this.
  • Safety Valve Discharge is a valve that suddenly opens when the pressure exceeds a certain pressure due to pressure or other factors in the pipeline through the safety valve. This is dangerous because high pressure fluid is released. Therefore, the position of the outlet of the safety valve needs to be in a position that is difficult for the operator to access, and accordingly a design rule is required.
  • the design RULE value is assigned a certain number or a value such as installation and size, and designates a required value in the design RULE described above.
  • the user can store and use the pipe routing type to which the design RULE is applied in the 3D CAD modeling data created by the user in the design RULE data server 4. Therefore, the design designer, who is a user for the same routing type, can load the stored pipe routing type and reflect it in the design, making the operation easier.
  • the design RULE value may be specified using a predetermined routing type object according to the type, direction, and location of each piping component stored in the design RULE data server 4.
  • the design designer can recognize and store the type of the machine to which the RULE is applied in the 3D CAD modeling data in the design RULE database server 4 and use it.
  • the designer can load and use the saved type for the same type, making the work easier.
  • the matching type by comparing and analyzing the predetermined type of machine in the design RULE data server 4 or You can also save the form of a matched type and reuse it.
  • it specifies the type and location information that a piping component such as Vent, Drain, or Drip Leg should exist. It also specifies the distance or spacing between one component and another adjacent component. For example, specify a value for a certain distance between a pipe and a pipe, and a separation distance between a pipe and a flange.
  • the engineering values to be observed for one component For example, specify a value such as an orifice meter-run.
  • a design RULE with a designated value is applied to the 3D CAD modeling data to check whether the design RULE is violated (S14). As illustrated in FIG. 1, whether a component is applied to a design RULE is checked whether or not it is applied or violated between the RULE and the component of the design RULE data server 4.
  • the dimension, direction, and spatial information of one component and the dimension, direction, and spatial information of another adjacent component are recognized, and the distance between the one component and other adjacent components is recognized.
  • the gap is checked by comparing the interval with the specified RULE value.
  • the 3D CAD modeling data for the components to which the virtual volume design RULE, such as stairs, movement paths, and workspaces, which are arranged on the platform of the structure is applied, uses a 3D point where the face meets the face. The highest and lowest points are extracted. The width and height are calculated using the extracted highest and lowest points to determine the volume of the work space and moving path for the operator's operation and the volume required for further maintenance. The volume determined in the 3D CAD modeling data is compared with the design RULE value of the design RULE database server to check for violations.
  • 3D CAD modeling data provides information on piping or tubes. Extract and check the location of the highest and lowest points on the pipe or tube line. Check whether the design RULE is violated by checking whether the components such as vents, drains or drip racks are installed at the lowest or highest points identified.
  • 4 to 10 are diagrams illustrating RULE check items in the design and engineering sector according to the present invention.
  • RULE violations of the space between the pipe and the wall are indicated.
  • the separation distance between the pipe and the wall should be at least 200mm, which is the value specified in RULE, but if not, it is marked on the drawing as a violation of RULE.
  • FIG. 6 shows that drip-reg is not installed in the steam pipe and is marked as a RULE violation. Since the drip pipe of the steam pipe should be installed at the lowest point of the pipe, 3D CAD modeling data is loaded to recognize the lowest point, and if a drip rack is not installed at the recognized lowest point, a violation is indicated in the drawing. In addition, the pipe size of the drip rack can be listed in the design RULE data, and it is checked whether it is the same as the listed size on a one-to-one correspondence. 7 and 8 are for vent and drain, and it is determined whether or not the violation is performed in the same way as the drip pipe of the steam pipe.
  • 9 is a flare head line to a flare stack, and recognizes a dimension, direction, and space of a flare head line in 3D modeling data, so that the head line has the minimum gradient. Check whether there is a violation of RULE.
  • FIG. 10 shows whether a meter-run violation occurs in a pipe in which an orifice is installed, and recognizes a dimension, direction, and space of an orifice line in 3D CAD modeling data, and checks for a straight section in front and rear of the orifice. If it is smaller than the value specified in the RULE value, the violation is marked on the drawing.
  • 11 to 16 are diagrams illustrating RULE check items of the driving section according to the present invention.
  • 11 to 13 are all related to the control valve manifold, and FIG. 11 is a check for whether the BOP of the control valve manifold is the same and indicates a violation, and FIG. 12 is a bypass line (Bypas) Line
  • the violation is indicated by checking whether the valve is installed in an operable position, and FIG. 13 checks whether the bypass line and the actuator of the control valve have a certain separation distance to check for a violation. It is displayed.
  • FIG. 11 recognizes the position of the valve in 3D CAD modeling data, checks whether the recognized position value of the valve is violated RULE
  • FIG. 12 also recognizes and recognizes the valve position of the bypass valve.
  • FIG. 13 recognizes the highest point of the actuator and the lowest point of the bypass line to determine the volume, and the bypass line and the actuator are constant through the determined volume. By checking whether the gap is maintained, the violation is marked on the drawing.
  • 14 to 16 are views showing whether the RULE violation of the stairway and the moving route is checked in the driving section. 14 to 16 recognize the lowest and highest points of the stairs and movement paths in the 3D CAD modeling data, and determine the width and height using the recognized lowest and highest points to compare the determined value with the design rule value to check for violations. It is done.
  • FIG. 17 and 18 are diagrams illustrating RULE check items in the maintenance section according to the present invention.
  • FIG. 17 shows whether there is a space for future maintenance on a pipe rack, and indicates whether it is a violation.
  • FIG. 18 checks whether there is a space when the inner tube of the heat exchanger is taken out for maintenance, and violates it. It indicates whether or not.
  • 3D CAD modeling data a virtual volume is formed for a corresponding component and compared with a design RULE value to determine whether a violation has occurred.
  • FIG. 19 is a view for explaining RULE check items in the safety sector according to the present invention. As shown in the figure, the virtual volume of the safety range is determined from the heater, and whether or not the valve is located within the determined volume is determined to check whether the RULE is violated.
  • 20 to 22 are diagrams for the result of checking the design rule.
  • 20 is a log file as a result
  • FIG. 21 is an Excel file including a 3D CAD image
  • FIG. 22 is a list showing each violation item.
  • FIG. 3 is a diagram for U/I for design RULE check according to the present invention. As shown in the figure, a value for the design RULE previously described in U/I may be designated.
  • the conformity inspection system of the 3D CAD model according to the present invention includes a vendor data server 2, a 3D CAD data server 3D of the 3D CAD TOOL, a design RULE data server 4, and interworking therewith, as shown in FIG. It is made by the user server (1).
  • the user server 1 can connect to each server as needed to upload and download data.
  • a method for checking the consistency between a 3D CAD model for a plant engineering and a vendor drawing using the servers, (a) a vendor submitted by a facility manufacturer or a facility supplier in a file format Collecting and classifying the drawings (S21); (b) analyzing and extracting data from the collected and classified vendor drawings using a data mining technique (S22); (c) searching for 3D CAD modeling data matching the extracted target data and mapping the searched 3D CAD model data and the extracted target data (S23); (d) checking the consistency of the mapped 3D CAD model data and the extraction target data (S24); And (e) reporting the results of the inspection when the conformity test is completed and changing 3D CAD model data or providing or transmitting the results to the user (S25).
  • a vendor submitted by a facility manufacturer or a facility supplier in a file format Collecting and classifying the drawings S21
  • analyzing and extracting data from the collected and classified vendor drawings using a data mining technique S22
  • Equipment includes various types of equipment and special equipment, such as Vessels, Drums, Tanks, Reactors, Towers or Control Valves and various special types. Devices may be included.
  • various devices as described above are connected to each other through piping.
  • piping is equipped with control valves, various valves, or instrumentation equipment.
  • the piping is usually made from the 3D CAD model created, and the piping production drawing is used to directly spool work in the warehouse or installed directly on site. This piping installation does not require repetitive work when there is no error in the 3D CAD model.
  • vendor drawings should be collected and classified according to the updated timing.
  • vendor drawings are submitted in the form of PDF files. Therefore, it is necessary to collect and classify and store information about the manufacturer and equipment type from the PDF file, and such data can be obtained from a vendor data server.
  • FIG. 24 and 25 show vendor diagrams.
  • 24 shows a bender diagram 10 of a control valve
  • FIG. 25 shows a bender diagram 20 of a vessel.
  • the main data may be data requiring data 11 for the dimension and shape of the control valve and data 12 for the supplier or manufacturer and name.
  • FIG. 25 in the case of a vessel, the area 21 for dimensions and drawings, the data area 22 for design data, and the supplier area or data area 23 for the names of manufacturers and facilities can be divided. Data is needed.
  • the dimension and shape data of the two-dimensional drawing for the facility and various text information data for the drawing are extracted from vendor drawings collected and classified by manufacturer and equipment type. And analyzing the extracted data and purifying and extracting the necessary target data.
  • the design-related data is the design-related data of the equipment related to dimensions and manufacturing.
  • the design-related data first extracts the necessary data, recognizes the pattern of the extracted data, determines whether it is a nozzle or a manhole according to various patterns, and patterns After grasping the components by grasping whether the target is a nozzle or not and mapping it with dimensions, create a list of XML files and extract the necessary data. Reading the patterns of various facilities allows you to learn patterns for various types of nozzle shapes using deep learning techniques. Alternatively, it is possible to learn patterns for other components mounted on the device, and to make necessary data for each component mining. 26 shows a method of mining a nozzle and its shape from the vendor diagram 30. First, the shapes and dimensions of one of the components are first extracted from the dimensions and drawing parts of the vendor drawing, and the shapes and dimensions of the other components are extracted.
  • the corresponding component is a nozzle
  • information 32 about the shape of the nozzle is also extracted.
  • other nozzles are recognized as a component 33 called a nozzle in the same way, and the size and shape 34 of the nozzle are recognized and extracted.
  • the extracted two nozzle regions 35 are extracted, and the distance 36 between the two nozzles, that is, the dimension is read to extract data by a data mining technique.
  • the extracted data is converted into XML data and stored.
  • the 3D CAD modeling data matching the extracted target data is searched, and the searched 3D CAD model data and the extracted target data are mapped (S23 ).
  • the extracted target data is listed and stored as an XML file, and in order to compare 3D CAD modeling data with stored data, 3D CAD model data matching the converted XML data of the vendor drawing must be searched.
  • the facility area and the facility name data with extracted target data are used as keywords.
  • the name of the facility and the area (Area or Unit) where the facility is located on the drawing are input to the 3D CAD data server 3 to search for matching 3D CAD modeling data.
  • the step of mapping the 3D CAD model data retrieved from the 3D CAD data server 3 and the extracted target data is achieved by mapping the design target elements between the retrieved 3D CAD modeling data and the extracted target data. That is, nozzles having the same tag are mapped to each other, and shapes modeled in 3D CAD are also grasped to map the same components.
  • a step (S24) of checking the consistency between the mapped 3D CAD model data and the extraction target data is performed.
  • mapping of the corresponding elements is completed, the data are compared with each other, and the consistency of the data described in the latest vendor drawings and the 3D CAD model data is examined.
  • the conformity inspection area may be the dimensions of the height and width of the equipment, the dimensions between the components of the equipment, and the design data of the equipment elements described in the vendor drawings.
  • design data necessary for the production of equipment may also be targeted. That is, the material used for the nozzle and whether a suitable flange is used according to the allowable stress of the nozzle may also be subject to conformity inspection.
  • FIG. 28 shows the result of the consistency test as a list 40.
  • a list of inspection results for the item having an error is displayed, and when a specific element 41 is clicked, the screen of FIG. 29 appears, and the part having an error is a different color from another part of the drawing (for example, the drawing) (Only the control valve is indicated in red) to indicate the error part (43).
  • the linker 50 may be displayed by linking together vendor drawings related to the error portion 43.
  • 31 shows an example of a list 60 sent to a user. To the user, the highlighted screen of the part where the error occurred together with the form of the Excel file can be sent together.
  • 32 and 33 show that the 3D CAD drawings are changed according to the vendor drawings, and as shown in the drawings, it is requested to review the discrepancy between the vendor drawings and the 3D CAD drawings.
  • the method for improving the design quality of the plant 3D CAD modeling through the design RULE check according to the present invention it is possible to check whether the design RULE is violated before construction, thereby improving the design quality.
  • a routing type with a pre-designed RULE value can be used in the design phase, RULE violations can be eliminated in advance, thereby saving time according to the RULE check.
  • designers can easily check for violations of the RULE, and if necessary, design with a routing type or a mechanical device with a design RULE value specified in advance, so that the design time can be reduced.
  • vendor drawings are extracted from the vendor data server 2 and the extracted target data can be caught in advance through 3D CAD model data and conformity check, error correction at the time of plant construction and construction cost reduction are possible. And shortening the construction period.
  • the present invention examines the design conditions and design requirements required by the ordering party and the project in the plant engineering stage on the 3D CAD model, and also checks whether the engineering data included in the vendor drawing is accurately reflected in the design. It is an invention with high industrial applicability as an invention for a method for improving design quality for improving the design quality of engineering.

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Abstract

본 발명은 플랜트 엔지니어링 단계에서 발주처 및 프로젝트가 요구하는 설계조건과 설계요구사항을 3D CAD 모델 상에서 검사하여 설계 RULE을 위반하였는지 여부를 사전에 판단할 수 있고, 종합엔지니어링사가 접수하는 벤더 도면에 포함된 각종 엔지니어링 데이터가 설계에 정확히 반영되었는지를 검사함으로써, 플랜트 엔지니어링의 설계 품질을 향상시켜 시공시에 발생하는 도면의 수정사항을 최소화할 수 있는 플랜트 엔지니어링의 설계품질 향상방법에 관한 발명이다.

Description

플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법
본 발명은 플랜트 엔지니어링 단계에서 발주처 및 프로젝트가 요구하는 설계조건과 설계요구사항을 3D CAD 모델 상에서 검사함과 아울러, 종합엔지니어링(EPC)사가 접수하는 데이터시트 및 설비 공급자 문서(이하 '벤더 도면(vendor drawing)'라 함)에 포함된 각종 데이터와 정보(이하 '엔지니어링 데이터'라 함)가 설계에 정확히 반영되었는지를 검사함으로써 플랜트 엔지니어링의 설계 품질을 향상하기 위한 설계품질 향상방법에 관한 발명이다.
플랜트엔지니어링은 대규모 플랜트의 시공을 위해 모든 분야(배관, 전기, 계장, 공기조화, 구조, 토목)에서 주어지는 설계조건과 설계요구사항을 만족시키기 위해 3D 캐드 모델링을 통해서 설계가 진행된다.
3D 캐드 모델에는 P&ID(Piping & Instrument Diagram) 요구사항과 더불어 엔지니어링 데이터가 반영되어야 하는데, 3D 캐드 모델링은 엔지니어에 의해 이루어지기 때문에 3D 캐드로 모델링된 데이터로부터 엔지니어링 데이터의 반영 여부를 체크하기란 쉽지 않다는 문제점이 있다.
또한, 엔지니어링 데이터는 플랜트 엔지니어링 단계에서 플랜트의 조건이 변함에 따라 수시로 바뀔 수 있고, 플랜트의 조건이 변함에 따라 P&ID와 엔지니어링 데이터의 변경이 필수적으로 동반되며, 변경된 데이터는 3D 캐드 모델에 반영이 되어야 설계상의 에러를 방지할 수 있다. 엔지니어링 데이터는 엔지니어링을 하기 위한 단계에서 접수되는 각종 설계용 데이터 시트와, 설비공급자 문서(벤더 도면(Vendor Drawing))에 포함되는데, 이러한 엔지니어링 데이터는 3D CAD 모델에 반영되어야 한다. 또한, 엔지니어링 데이터는 엔지니어링 설계가 진행됨에 따라 계속적으로 변경될 수 있기 때문에, 최신의 자료에 의한 엔지니어링 데이터가 3D CAD 모델에 반영되어야 시공상의 에러를 방지할 수 있다.
또한, 발주처가 요구하는 설계조건이나 설계요구사항이 얼마나 빠르고 정확하게 반영되느냐 하는 것은 3D CAD 모델의 품질면에서도 아주 중요하다. 이러한 설계조건과 설계요구사항을 "RULE"이라고 정의한다. 따라서 설계 품질을 체크하기 위해서는, 우선 RULE을 정확하게 정의하여야 하고, 정의된 RULE에 따라 진행되어야 한다. 종래 3D CAD를 이용해서 각종 설계 품질을 체크하는 방법은 다음과 같다. 1) 발주처가 제공하는 RULE을 3D CAD 디자이너가 직접 스터디한다. 2) 발주처와 3D CAD 도면의 단계별 검사단계인 30% Review, 60% Review, 90% Review를 하기 전에 각 디자이너들이 직접 매뉴얼 체크를 한다. 3) 매뉴얼 체크에서 Check가 되지 못하는 부분은 발주처와 미팅시 펀치 리스트(Punch List)로 생성이 된다. 4) 발주처와 미팅에서도 Check가 되지 못하는 부분은, 시공단계로 그냥 넘어가게 되는데, 시공시 많은 문제점으로 나타나게 되고, 현장 재설계를 통해 RULE을 반영해야 하기 때문에 많은 비용과 시간을 낭비하게 된다.
이러한 설계 RULE 체크가 수작업에 의해 진행되는 이유는, 프로젝트마다 다양한 RULE이 존재하지만 각 프로젝트마다 RULE을 정의하고 체크할 수 있는 솔루션(Solution)이 존재하지 않았고, CAD 디자이너들의 협업에 의해 플랜트 엔지니어링이 진행됨에도 불구하고, 실제 설계에 대한 정보가 체계적으로 통합관리되는 방법이나 시스템이 없었기 때문이다.
이러한 이유로 종래부터 설계품질 향상을 위해, 다양한 RULE을 통합적으로 관리하기 위한 노력이 있어왔고, 또한 디자이너들이 좀 더 간편하고 쉽게 접근할 수 있는 RULE 체크방법을 찾기 위한 다양한 시도들이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 안출된 것으로서, 플랜트 엔지니어링 단계에서 접수하게 되는 벤더 도면과 같은 각종 엔지니어링 데이터와 정보가 3D 캐드 모델에 정확히 반영되었는지를 검사함으로써, 3D CAD 모델의 설계 품질을 향상시킬 수 있는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 설계 품질 향상방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 플랜트 엔지니어링 단계에서 작성된 각종 3D 캐드 모델링 데이터에 설계 RULE을 미리 정의하고 자동으로 체크하여 관리해줌으로써, 설계품질 향상을 극대화할 수 있고, 플랜트의 시공시 시간과 비용을 절약할 수 있는 설계 RULE 체크를 통한 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 설계 품질 향상방법을 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 설계 RULE 데이터 서버와, 벤더 데이터 서버 및 3D CAD 모델링 데이터 서버를 이용하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법에 있어서, (a) 상기 설계 RULE 데이터베이스 서버에 프로젝트명을 등록하는 단계; 상기 등록된 프로젝트에 대한 설계 RULE을 카테고리별로 입력하는 단계; 상기 입력된 설계 RULE에 값을 지정하여 저장하는 단계; 상기 값이 지정된 설계 RULE을 3D 캐드 모델링 데이터에 적용하여 설계 RULE 위반 여부를 체크하는 단계; 및 상기 체크된 RULE에 대한 결과물을 출력하는 단계;로 이루어지는 설계 RULE 반영 여부를 체크하는 단계; 및 (b) 설비 제작사 또는 설비 공급사가 파일 형태로 제출한 벤더 도면을 수집하고 분류하는 단계; 상기 수집 및 분류된 벤더 도면에서 데이터를 데이터 마이닝 기법으로 분석하고 필요로 하는 목표 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하고, 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 목표 데이터를 매핑하는 단계; 매핑된 상기 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계; 및 상기 정합성 검사가 완료되면 상기 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계;로 이루어지는 정합성 검사단계;를 포함하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법을 제공한다.
본 발명에서 설계 RULE을 카테고리별로 입력하는 단계는, 카테고리가 설계 및 엔지니어링 부문, 운전 부문, 유지보수 부문 및 안전 부문으로 나누어져 입력되되, 상기 카테고리별 설계 RULE은 상기 설계 RULE 데이터 서버에 등록된 설계 RULE을 그대로 사용하거나 추가 또는 삭제하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 설계 RULE 값을 지정하여 저장하는 단계는, 3D 캐드 모델링 데이터에서 설계 RULE이 적용되는 배관 루팅 타입을 인식하고 저장하여 사용하거나, 상기 설계 RULE 데이터 서버에서 각 배관 구성요소의 타입, 방향 및 위치에 따라 미리 정해진 루팅 타입 객체를 사용하여 상기 RULE 값을 지정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 RULE 값을 지정하여 저장하는 단계는, 3D 캐드 모델링 데이터에서 RULE이 적용되는 기계장치의 타입을 인식하고 저장하여 사용하거나, 각 기계장치의 태그규칙, 노즐과 같은 구성요소의 특징을 인식한 후 상기 설계 RULE 데이터 서버에 미리 정해진 타입의 기계장치과 비교 분석하여 일치되는 타입을 사용하거나 일치되는 타입의 형태를 저장하여 재사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 RULE 값을 지정하여 저장하는 단계는, 벤트, 드레인 또는 드립렉과 같은 배관 구성요소가 존재해야 할 타입 및 위치 값을 지정, 하나의 구성요소와 인접한 다른 구성요소 간의 거리 또는 간격을 지정, 하나의 구성요소에 대해 지켜져야 할 엔지니어링 값을 지정, 밸브 스템의 위치와 같이 운전시 요구되는 구성요소의 위치 값을 지정, 작업자의 운전을 위한 작업공간과 이동경로에 대한 볼륨을 지정 또는 유지보수를 위해 필요한 볼륨을 지정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 설계 RULE 위반여부를 체크하는 단계는, 3D 캐드 모델링 데이터에서 하나의 구성요소의 치수, 방향 및 공간 정보와, 인접한 다른 하나의 구성요소의 치수, 방향 및 공간 정보를 인식하여, 상기 하나의 구성요소와 인접한 다른 구성요소 간의 거리 또는 간격을 지정한 RULE 값과 비교하여 위반여부를 체크하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 벤더 도면을 수집하고 분류하는 단계에서 상기 벤더 도면은, pdf 파일 형태로 제출되고, 상기 pdf 파일로부터 제조사 및 설비 유형에 대한 정보를 수집 및 분류하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 데이터 마이닝 기법으로 데이터를 분석하고 추출하는 단계는, 제조사 및 설비 유형별로 수집 분류된 벤더 도면으로부터 설비에 대한 2차원 도면의 치수 및 형상 데이터와 도면에 대한 각종 텍스트 정보 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 데이터를 분석하여 필요한 목표 데이터로 정제하여 추출하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하는 단계는, 추출된 목표 데이터를 가진 설비의 영역과 설비의 명칭 데이터를 키워드로 하여 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하는 단계로 구성되고, 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 데이터를 매핑하는 단계는, 상기 검색된 3D CAD 모델링 데이터와 상기 추출된 목표 데이터간의 설계상의 대상이 되는 요소를 서로 매핑하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 매핑된 3D CAD 모델 데이터와 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계에서, 정합성 검사 영역은 설비의 높이와 폭에 대한 치수와, 설비의 구성요소간의 치수와, 벤더 도면에 기재된 설비요소의 설계 데이터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 정합성 검사가 완료되면 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계는, 검사결과를 3D CAD 모델 데이터와 설비 데이터의 오류에 대한 리스트를 생성 및 화면에 표시하는 단계와, 상기 검사결과에 따라 오류가 발생한 3D CAD 모델 데이터를 변환 데이터에 따라 변경하는 단계와, 사용자에게 오류 리스트를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플랜트 엔지니어링 단계에서 요구되는 각종 RULE을 시스템적으로 구축하여 디자이너들이 쉽고 빠르게 RULE 체크를 할 수 있고, 정확한 RULE Data를 통해서 시공과정에서 생기는 RULE 위반에 대한 문제점을 사전에 수정보완할 수 있기 때문에 플랜트 설계의 완벽을 기할 수 있고, 플랜트 공사 전체에 대한 비용 및 시간절감 효과를 극대화 하는데 기여할수 있다.
또한, 본 발명은 플랜트 엔지니어링 단계에서 접수되는 벤더 도면에 포함된 엔지니어링 데이터가 설계에 정확히 반영되었는지를 사전에 확인할 수 있기 때문에 설계 품질을 향상시키고, 시공시 현장에서 발생하는 시공 에러를 방지하여 재시공의 가능성을 방지할 수 있기 때문에 비용절감과 시공 기간 단축의 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 설계품질 향상을 위한 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 설계 RULE 체크를 위한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 설계 RULE 체크를 위한 U/I를 도시한 도면.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 설계 및 엔지니어링 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면.
도 11 내지 도 16은 본 발명에 따른 운전 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면.
도 17 내지 도 18은 본 발명에 따른 유지보수 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면.
도 19는 본 발명에 따른 안전 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면.
도 20 내지 도 22는 본 발명에 따른 RULE 체크 결과로 출력되는 도면.
도 23은 본 발명에 따른 정합성 검사 방법의 순서도.
도 24는 본 발명에 따른 컨트롤 밸브의 벤더 도면.
도 25는 본 발명에 따른 베설(Vessel)의 벤더 도면.
도 26은 본 발명에 따른 데이터 마이닝 기법을 활용하여 벤더 도면으로부터 데이터 추출 방법을 도시한 도면.
도 27은 도 26의 데이터 추출방법을 통해 얻어지는 필요 데이터에 대한 도면.
도 28 내지 도 33은 정합성 검사 결과 리포트의 예를 도시한 도면.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태는 설계 RULE 데이터 서버와, 벤더 데이터 서버 및 3D CAD 모델링 데이터 서버를 이용하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법에 있어서, (a) 상기 설계 RULE 데이터베이스 서버에 프로젝트명을 등록하는 단계; 상기 등록된 프로젝트에 대한 설계 RULE을 카테고리별로 입력하는 단계; 상기 입력된 설계 RULE에 값을 지정하여 저장하는 단계; 상기 값이 지정된 설계 RULE을 3D 캐드 모델링 데이터에 적용하여 설계 RULE 위반 여부를 체크하는 단계; 및 상기 체크된 RULE에 대한 결과물을 출력하는 단계;로 이루어지는 설계 RULE 반영 여부를 체크하는 단계; 및 (b) 설비 제작사 또는 설비 공급사가 파일 형태로 제출한 벤더 도면을 수집하고 분류하는 단계; 상기 수집 및 분류된 벤더 도면에서 데이터를 데이터 마이닝 기법으로 분석하고 필요로 하는 목표 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하고, 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 목표 데이터를 매핑하는 단계; 매핑된 상기 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계; 및 상기 정합성 검사가 완료되면 상기 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계;로 이루어지는 정합성 검사단계;를 포함하여 이루어진다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서 동일 구성에대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 3D CAD 모델의 플랜트 엔지니어링 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 벤더 데이터 서버(2), 3D CAD TOOL의 3D 캐드 데이터 서버(3), 설계 RULE 데이터 서버(4) 및 이와 연동되는 사용자 서버(1)에 의해 이루어진다.
먼저, 도 1 내지 도 22를 참조하여 본 발명에 따른 설계 RULE 체크를 통한 플랜트 3D 캐드 모델링의 설계 품질 향상방법을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 설계 RULE 체크를 위한 시스템은 설계 RULE 데이터베이스 서버(4)와, 상기 설계 RULE 데이터베이스 서버(4)와 연동되고 3D 캐드 데이터 서버(3)로부터 모델링 TOOL 데이터를 가져와 사용자가 모델링한 3D 캐드 모델링 데이터가 저장되는 사용자 서버(1)를 이용하여 설계 RULE을 체크한다. 즉, 설계 RULE 데이터 서버(4)와 연동된 사용자 서버(1)인 사용자 PC에서 설계 RULE에 따라 3D 캐드 모델링이 되었는지 여부를 체크하게 된다.
구체적으로 설계 RULE 체크를 통한 플랜트 3D 캐드 모델링의 설계 품질 향상방법은, 설계 RULE 데이터베이스 서버에 프로젝트명을 등록하는 단계(S11); 상기 등록된 프로젝트에 대한 설계 RULE을 카테고리별로 입력하는 단계(S12); 상기 입력된 설계 RULE에 값(Value)을 지정하여 저장하는 단계(S13); 상기 값(Value)이 지정된 설계 RULE을 3D 캐드 모델링 데이터에 적용하여 설계 RULE 위반 여부를 체크하는 단계(S14); 및 상기 체크된 RULE에 대한 결과물을 출력하는 단계(S15);로 이루어진다.
우선 프로젝트에 따라서 설계 RULE이 달라질 수 있기 때문에 설계 RULE 데이터베이스 서버에 프로젝트명을 등록한다(S11).
다음으로, 프로젝트명을 등록한 후 해당 프로젝트에서 요구되는 설계조건과 설계요구사항인 RULE을 입력한다(S12). 설계 RULE은, 발주처에서 요구하는 설계 RULE과, 프로젝트별로 요구되는 설계 RULE 및 설계 및 시공사의 시방서에 따른 설계 RULE이 있을 수 있다. 설계 RULE은 카테고리별로 입력되는데, 카테고리는 설계 및 엔지니어링(Desing and Engineering) 부문, 운전(Operation) 부문, 유지보수(Maintenance) 부문 및 안전(Safety) 부문으로 나누어져 입력된다. 카테고리별 설계 RULE은 설계 RULE 데이터 서버에 등록된 기본 설계 RULE을 그대로 사용하거나 추가 또는 삭제하여 사용할 수 있다. 각 부문에 따라 기본적으로 주어지는 설계 RULE은 다음과 같다.
■ 설계 및 엔지니어링(Design and Engineering)
- Wall and Pipe Space
- Pipe and Pipe Space
- Pipe and Flange Clearance
- Flange and Flange Clearance
- Check Valve Direction
- Steam Pipe Drip Leg
- Pump Suction Reducer Type
- Vent Location and Size
- Drain Location and Size
- Flare Header Minimum Slope
- Orifice Plate Minimum Meter-run
■ 운전(Operation)
- Valve Stem Orientation for Fail Safe Valve Operation
- BOP(Bottom of Plane) Elevation of Control Valve Manifold
- Valve Bottom and Floor Space
- Gap between BOP of Bypass and Actuator of Control Valve
- Stairway Headroom Clearance
- Pedestrian Access Way
- Thermal Linear Expansion
■ 유지보수(Maintenance)
- Pipe Rack Future Space
- Heat Exchanger Maintenance Volume
■ 안전(Safety)
- Fired Heater Valve Location
- Safety Valve Discharge
구체적으로 각 부문의 RULE을 설명하기로 한다.
설계 및 엔지니어링 부문에서, Wall and Pipe Space에 대한 RULE은, 벽이나 철골과 파이프가 유지해야 할 간격을 의미한다. 벽이나 철골에서 일정 간격을 유지하지 못하는 경우, 파이프에 인슐레이션을 해야하는 경우나, 파이프에 플랜지(Flange)가 장착되는 경우 장착이 어려운 경우가 있을 수 있기 때문에, 벽이나 철골로부터 파이프는 일정 간격을 유지하는 RULE이 필요하다. Pipe and Pipe Space에 대한 RULE도 마찬가지로 인접한 파이프와 파이프가 이격되어야 할 최소한의 공간이 필요한데, 이 경우도 마찬가지로 파이프에 인슐레이션이 필요하다던지 혹은 파이프에 밸브나 플랜지가 장착되는 경우, 일정한 간격이 유지되어 있어야만 인슐레이션, 플랜지 또는 밸브의 설치가 가능해진다. 따라서 파이프와 파이프 간의 간격을 유지해야 하는 RULE이 필요하다. Pipe and Flange Clearance는 플랜지의 직경이 파이프보다 크기 때문에, 인접한 파이프와 서로 간섭이 되어 플랜지를 설치하지 못할 수가 있다. 이러한 경우를 방지하기 위해 RULE이 필요하다. Flange and Flange Clearance도 마찬가지로 직경이 파이프보다 크고 파이프의 말단 또는 밸브를 설치하는 경우 플랜지 간의 일정한 간격이 필요하다. 일반적으로 두 개의 플랜지가 나란히 설치된 파이프에 설치되는 경우 위치를 서로 달리하여 간섭되지 않도록 하지만, 너무 가깝게 플랜지가 설치되면 플랜지를 조이기 위한 볼트 및 너트의 설치가 어렵기 때문에 적절한 간격이 필요하게 되므로 RULE이 필요하다. Check Valve Direction은 체크밸브의 기능이 유체를 한쪽으로만 이동하게 하는 역할을 하기 때문에, 체크밸브가 반대로 설치된 경우 플랜트 전체가 작동하지 않을 수도 있다. 따라서 체크밸브의 방향에 RULE이 필요하다. Steam Pipe Drip Leg은 스팀 파이프의 경우, 스팀이 피이프를 통해 이동하게 되는데, 이동과정에서 응축되면서 응축수 발생하게 되고, 응축수를 제거하지 않으면 증기와 물이 함께 움직이는 이유체 유동이 발생하게 되고, 이유체 유동에 따른 부식(erosion)과 워터 햄머링(Water Hammering)이 발생할 수 있다. 따라서 파이프의 최저점에는 드립 렉이 설치되어 응축수와 증기를 분리해 줄 필요가 있고, 그에 따라 RULE이 필요하다. Pump Suction Reducer Type은 펌프로 유체가 유입되는 석션 쪽에는 리듀서의 상부가 편평하게 이루어져야 하는데, 이는 펌프로 유입되는 유체에 공기 등이 포함되지 않도록 하기 위함이다. 일반적으로 펌프로 유입되는 유체에 공기 등이 포함되는 경우 캐비테이션 현상에 의해 펌프의 날개가 부식으로 인해 깨지는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 리듀서는 상부가 편평하도록 설치되어야 하며, 따라서 RULE이 필요하다. Vent Location and Size와 Drain Location and Size는 최고점에는 벤트가 설치되어야 하고 최저점에는 드레인이 설치되어야 하기 때문에 RULE이 필요하다. 최초 운전을 하는 경우 공기를 제거하기 위해 벤트가 필요하고, 운전을 중단한 경우 파이프에 남아 있는 유체를 제거하기 위해 최저점에는 드레인이 필요하다. Flare Header Minimum Slope은 플레어 헤드로 가는 파이프에는 일반적으로 액체가 존재하는데, 중력에 의해 플레어 헤드로 기체 또는 액체로 구성된 플레어 가스를 보낼 필요가 있다. 따라서 RULE이 필요하다. 플레어 헤드는 운전 과정에서 발생하는 가스를 태워버리는 역할을 한다. Orifice Plate Minimum Meter-run은 파이프에 설치되는 오리피스는, 오리피스를 통과하는 유체에 난류의 발생을 방지하기 위해 전방과 후방에 일정한 직선구간이 필요한데, 이를 위해 RULE이 필요하다. 즉, 오리피스에서 유체의 유량을 계산하기 위해서는 일정한 속도로 흘러가는 층류 상태의 유체 흐름이 필요하다. 보통 전방은 파이프 직경의 10배, 후방은 파이프 직경의 3배 정도를 요구한다.
운전 부문에서는, Valve Stem Orientation for Fail Safe Valve Operation은 운전이 갑자기 중단된 경우 작업자가 직접 밸브를 닫아야 하는데, 밸브의 스템이 작업자가 작업하기 어려운 곳에 위치하는 경우 빠른 작업이 불가하다. 따라서 운전 중단의 경우 빠른 작업을 위해 밸브 스템의 방향이 작업이 용이한 곳에 위치하여야 하므로, 설계 RULE이 필요하다. BOP Elevation of Control Valve Manifold는 컨트로 밸브 매니폴드는 주로 쉽게 운전할 수 있도록 지면이나 플랫폼 면에 근접하여 설치된다. 따라서 컨트롤 밸브 매니폴드는 파이프의 저면이 동일한 높이를 가지도록 설치되어야 한다. 또한, 컨트롤 밸브 매니폴드는 지면이나 플랫폼 면으로부터 일정한 높이로 설치되어야 한다. 따라서 지면 또는 플랫폼 면에서 일정한 이격 거리가 필요하며, 그에 따라 RULE이 필요하다. Elevation of Control Valve Manifold By-Pass는 바이패스에 밸브가 설치되는데, 너무 높게 설치되는 경우 작업이 곤란한 경우가 발생한다. 따라서 설계 RULE이 필요하다. Valve Bottom and Floor Space는 밸브 설치를 하기 위해서 볼트와 너트를 조아야 하는데, 바닥에 너무 근접한 경우 밸브의 설치가 어렵다. 따라서 설계 RULE이 필요하다. Gap between Bop of Bypass and Actuator of Control Valve는 바이패스 라인과 컨트롤 밸브의 액츄에이터가 서로 간섭되는 경우가 발생할 수 있는데, 이러한 점을 방지하기 위해 설계 RULE이 필요하다. Stairway Headroom Clearance는 작업자가 계단을 올라가는 경우 작업자의 머리에 배관이나 장치 등이 부딪히지 않도록 설치되어야 하기 때문에 설계 RULE이 필요하다. Pedestrian Access Way는 작업자의 이동경로를 확보하기 위해 필요하고, 따라서 설계 RULE이 필요하다. Thermal Linear Expansion은 파이프를 흐르는 유체의 온도가 높아서 파이프가 늘어나거나, 외기 온도의 증가로 파이프가 늘어날 수 있는데, 파이프의 선형적 팽창에 대해서는 설계 RULE이 필요하다.
유지보수 부문에서, Pipe Rack Future Space는 다수의 파이프가 얹혀져 설치되어 있는 파이프 랙(Pipe Rack)에는 추후 유지보수를 위해 임시파이프 등이 설치될 수 있기 때문에 공간이 필요하다. 따라서, 공간 확보를 위한 설계 RULE이 필요하다. Heat Exchanger Maintenance Volume은 열교환기의 내부 튜브를 유지보수하기 위해 빼낼 필요가 있는데, 열교환기에서 내부 튜브를 분리할 수 있는 공간이 필요하며, 이를 위해 설계 RULE이 필요하다.
안전 부문에서, Fired Heater Valve Location은 히터가 계속적으로 가열되는 상태이고 폭발이나 화재 등의 위험성이 있기 때문에 히터로 가는 유체를 차단하기 위한 밸브의 위치는 안전 위치에 있어야 하며, 그에 따라 설계 RULE이 필요하다. Safety Valve Discharge는 안전 밸브를 통해 파이프 라인에서 압력이나 다른 요인에 의해 일정 압력 이상일 경우 갑자기 밸브가 열리면서 유체가 방출된다. 이러한 경우 고압의 유체가 방출되기 때문에 위험하다. 따라서 안전 밸브의 배출구의 위치는 작업자가 접근하기 어려운 위치에 존재할 필요가 있고, 그에 따라 설계 RULE이 필요하다.
다음으로, 설계 RULE에 값(Value)을 지정하여 저장한다(S13). 설계 RULE 값은 일정한 수치나 설치 여부 및 사이즈 등의 값이 지정되는데, 앞서 설명한 설계 RULE에서 필요한 값을 지정한다.
도 1에 도시된 바와 같이 사용자는 설계 RULE 데이터 서버(4)에 사용자가 작성한 3D 캐드 모델링 데이터에서 설계 RULE이 적용되는 배관 루팅 타입을 저장하여 사용할 수 있다. 따라서, 동일한 루팅 타입에 대해서 사용자인 설계 디자이너는 저장된 배관 루팅 타입을 불러와 설계에 반영할 수 있으므로 작업이 수월해진다. 또한, 설계 RULE 데이터 서버(4)에 저장된 각 배관 구성요소의 타입, 방향 및 위치에 따라 미리 정해진 루팅 타입 객체를 사용하여 설계 RULE 값을 지정할 수도 있다. 또한, 설계 디자이너는 설계 RULE 데이터베이스 서버(4)에 3D 캐드 모델링 데이터에서 RULE이 적용되는 기계장치의 타입을 인식하고 저장하여 사용할 수 있다. 하나의 타입을 저장하여 등록하여 두면, 디자이너는 동일한 타입에 대하여 저장된 타입을 불러와 사용할 수 있으므로 작업을 수월하게 할 수 있다. 또한, 3D 캐드 모델링 데이터에서 각 기계장치의 태그규칙, 노즐과 같은 구성요소의 특징을 인식한 후, 설계 RULE 데이터 서버(4)에 미리 정해진 타입의 기계장치와 비교 분석하여 일치되는 타입을 사용하거나 일치되는 타입의 형태를 저장하여 재사용할 수도 있다. 또한, 벤트(Vent), 드레인(Drain) 또는 드립렉(Drip Leg)과 같은 배관 구성요소가 존재해야 할 타입 및 위치 정보를 지정한다. 또한, 하나의 구성요소와 인접한 다른 구성요소 간의 거리 또는 간격을 지정한다. 예를 들어 파이프와 파이프 간의 일정간격에 대한 값, 파이프와 플랜지의 이격거리 등의 값을 지정한다. 또한, 하나의 구성요소에 대해 지켜져야 할 엔지니어링 값을 지정한다. 예를 들어, 오리피스 미터런(Meter-run)과 같은 값을 지정한다. 또한, 밸브 스템의 위치와 같이 운전시 요구되는 구성요소의 위치 값을 지정한다. 또한, 작업자의 운전을 위한 작업공간과 이동경로에 대한 볼륨을 지정하며, 파이프랙과 같은 추후 유지보수를 위해 일정 공간이 필요한 유지보수를 위해 필요한 볼륨을 지정할 수도 있다.
다음으로, 값(Value)이 지정된 설계 RULE을 3D 캐드 모델링 데이터에 적용하여 설계 RULE 위반 여부를 체크하는 단계를 거치게 된다(S14). 도 1에 도시된 바와 같이, 설계 RULE이 적용되는 구성요소에 대해 설계 RULE 데이터 서버(4)의 RULE과 구성요소 간의 적용여부 또는 위반 여부를 체크하게 된다.
구체적으로, 3D 캐드 모델링 데이터에서 하나의 구성요소의 치수, 방향 및 공간 정보와, 인접한 다른 하나의 구성요소의 치수, 방향 및 공간 정보를 인식하여, 상기 하나의 구성요소와 인접한 다른 구성요소 간의 거리 또는 간격을 지정한 RULE 값과 비교하여 위반여부를 체크하게 된다.
또한, 3D 캐드 모델링 데이터에서 구조물의 플랫폼(Platform)에 배치되어 있는 계단, 이동경로 및 작업공간과 같은 가상 볼륨 설계 RULE이 적용되는 구성요소에 대하여, 면과 면이 만나는 3차원 상의 점을 이용하여 최고점과 최저점을 추출한다. 추출된 최고점과 최저점을 이용하여 폭(Width)과 높이(Height)를 계산하여, 작업자의 운전을 위한 작업공간과 이동경로에 대한 볼륨과 추후 유지보수(Maintenance)를 위해 필요한 볼륨을 결정한다. 3D 캐드 모델링 데이터에서 결정된 볼륨과 설계 RULE 데이터베이스 서버의 설계 RULE 값과 비교하여 위반여부를 체크한다.
또한, 벤트(Vent), 드레인(Drain) 또는 드립렉(Drip Leg)과 같은 구성요소의 설치 타입 및 설치 위치의 설계 RULE이 적용되는 구성요소에 대하여는, 3D 캐드 모델링 데이터에서 배관이나 튜브의 정보를 추출하여 배관이나 튜브 라인 상의 최고점과 최저점의 위치를 확인한다. 확인된 최저점 또는 최고점에 벤트, 드레인 또는 드립렉과 같은 구성요소의 설치 여부 및 타입을 확인하여 설계 RULE 위반여부를 체크한다.
구체적으로 도면을 참고하여 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 설계 및 엔지니어링 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면이다.
도 4에서는 파이프와 벽 간의 스페이스에 대한 RULE 위반사항을 표시하고 있다. 예를 들어, 파이프와 벽 간의 이격 거리가 RULE에 규정된 값인 최소 200mm 이상 이격되어야 하는데 이격되지 않은 경우 RULE 위반으로 도면에 표시가 된다.
도 5는 플랜지와 플랜지 간의 이격거리가 유지되어야 하나, 일정한 이격거리를 유지하지 않은 경우인데, 이 경우 어느 한 플랜지 치수(Dimension)와 방향에 따른 공간을 인식하여 다른 플랜지와의 이격거리를 확인하게 된다. 즉, 인식된 플랜지의 공간에 다른 플랜지가 위치하는 경우 설계 RULE 위반으로 도면에 표시된다.
도 6은 스팀 파이프에서 드립렉(Drip-reg)이 미설치되어 RULE 위반으로 표시된 것을 도시하고 있다. 스팀 파이프의 드립렉은 파이프의 최저점에 설치되어야 하므로, 3D 캐드 모델링 데이터를 불러와 최저점을 인식하고, 인식된 최저점에 드립랙이 설치되지 않은 경우 도면에 위반사항을 표시하게 된다. 또한, 드립렉의 파이프 사이즈는 설계 RULE 데이터에 리스트될 수 있으며, 리스트된 사이즈와 동일한지 여부를 일대일로 대응하여 일치여부를 체크하게 된다. 도 7과 도 8은 벤트(vent)와 드레인(drain)에 대한 것으로서, 스팀 파이프의 드립렉과 같은 방법으로 위반여부를 판단하게 된다.
도 9는 플레어 스택(Flare Stack)으로 가는 플레어(Flare) 헤드라인(Head Line)에 대한 것으로서, 3D 모델링 데이터에서 플레어 헤드 라인의 치수와 방향 그리고 공간을 인식하여, 헤드 라인이 최소의 구배를 가지고 있는지 파악하여 RULE 위반 여부를 체크하게 된다.
도 10은 오리피스가 설치되는 파이프에 있어서 미터런(Meter-run) 위반 여부를 표시한 것으로서, 3D 캐드 모델링 데이터에서 오리피스 라인의 치수와 방향 및 공간을 인식하여, 오리피스의 전후방의 직선구간에 대해 체크를 하게되며, RULE 값에 규정된 값보다 작은 경우 위반 사항을 도면에 표시하게 된다.
도 11 내지 도 16은 본 발명에 따른 운전 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면이다. 도 11 내지 도 13은 모두 컨트롤 밸브 매니폴드에 관한 것으로서, 도 11은 컨트롤 밸브 매니폴드의 BOP가 같은지 여부를 체크하여 위반사항을 표시한 것이고, 도 12는 바이패스(Bypas) 라인(Line)의 밸브가 운전 가능한 위치에 설치되었는지 여부를 체크하여 위반사항을 표시한 것이고, 도 13은 바이패스 라인과 컨트롤 밸브(Control Valve)의 액츄에이터(Actuator)가 일정한 이격거리를 가졌는지 여부를 체크하여 위반사항을 표시한 것이다. 도 11은 3D 캐드 모델링 데이터에서 밸브의 위치(Location)를 인식하고, 인식된 밸브의 위치 값이 RULE에 위반되었는지 여부를 체크한 것이고, 도 12도 마찬가지로 바이패스 밸브의 밸브 위치를 인식하고, 인식된 밸브의 위치 값이 RULE에 위반되었는지 여부를 체크한 것이며, 도 13은 액츄에이터의 최고점과 바이패스 라인의 최저점을 인식하여 볼륨(Volume)을 결정하고, 결정된 볼륨을 통해 바이패스 라인과 액츄에이터가 일정한 간격을 유지하고 있는지를 체크하여 위반사항을 도면에 표시한 것이다. 도 14 내지 도 16은 운전 부문 중, 계단과 이동경로에 대한 RULE 위반여부를 체크한 도면이다. 도 14 내지 도 16은 3D 캐드 모델링 데이터에서 계단 및 이동경로의 최저점과 최고점을 인식하고, 인식된 최저점과 최고점을 이용하여 폭과 높이를 결정하여 결정된 값과 설계 RULE 값을 비교하여 위반여부를 체크한 것이다.
도 17과 도 18은 본 발명에 따른 유지보수 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면이다. 도 17은 파이프랙(PipeRack) 상의 추후 유지보수를 위한 공간이 있는지를 체크하여 위반여부를 표시한 것이고, 도 18은 열교환기의 내부 튜브를 유지보수를 위해 빼낼 때의 공간이 있는지를 체크하여 위반여부를 표시한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 3D 캐드 모델링 데이터에서 해당 구성요소에 대하여 가상 볼륨을 형성하고 설계 RULE 값과 비교하여 위반여부를 파악하게 된다.
도 19는 본 발명에 따른 안전 부문의 RULE 체크 사항을 설명하는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 히터로부터 안전범위의 가상 볼륨을 결정하고, 결정된 볼륨 내에 밸브가 위치하는지 여부를 파악하여 RULE 위반 여부를 체크하게 된다.
도 20 내지 도 22는 설계 RULE을 체크한 결과물에 대한 도면이다. 도 20은 결과물인 로그(Log) 파일이고, 도 21은 3D 캐드 이미지를 포함하는 엑셀파일(Snapshot)이고, 도 22는 각 위반항목을 표시한 리스트이다.
도 3은 본 발명에 따른 설계 RULE 체크를 위한 U/I에 대한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, U/I에 기설명한 설계 RULE에 대한 값을 지정할 수 있다.
다음으로 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 1를 참조하여 본 발명에 따른 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 데이터 정합성 검사 시스템에 대해서 간략히 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 3D CAD 모델의 정합성 검사시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 벤더 데이터 서버(2), 3D CAD TOOL의 3D 캐드 데이터 서버(3), 설계 RULE 데이터 서버(4) 및 이와 연동된 사용자 서버(1)에 의해 이루어진다. 사용자 서버(1)는 각 서버에 필요에 따라 접속하여 자료를 업로드 및 다운로드 할 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 상기 서버들을 이용하여 본 발명에 따른 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델과 벤더 도면 간의 정합성을 검사하는 방법은, (a) 설비 제작사 또는 설비 공급사가 파일 형태로 제출한 벤더 도면을 수집하고 분류하는 단계(S21); (b) 상기 수집 및 분류된 벤더 도면에서 데이터를 데이터 마이닝 기법으로 분석하고 추출하는 단계(S22); (c) 상기 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하고, 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 목표 데이터를 매핑하는 단계(S23); (d) 매핑된 상기 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계(S24); 및 (e) 상기 정합성 검사가 완료되면 상기 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계(S25);를 포함한다.
먼저 설비 제작사 또는 설비 공급사가 파일 형태로 제출한 벤더 도면을 수집하고 분류한다(S21). 설비에는 각종 장치류와 특수 장비 들이 포함되는데, 그 예로는 베셀(Vessel), 드럼(Drum), 탱크(Tank), 리액터(Reactor), 타워(Tower) 또는 컨트롤 밸브(Control Valve)와 각 종 특수장치들이 포함될 수 있다. 플랜트 엔지니어링에서는 상기와 같은 각종 장치들이 배관을 통해서 서로 연결된다. 또한, 배관에는 컨트롤 밸브나 각종 밸브 또는 계장(Instrument) 장비들이 장착된다. 배관은 일반적으로 작성된 3D CAD 모델로부터 배관 제작 도면을 만들어내고, 배관 제작 도면을 이용하여 직접 스풀(Spool) 작업이 웨어하우스(Warehouse)에서 진행되거나 현장에서 직접 설치된다. 이러한 배관의 설치작업은 3D CAD 모델에 오류가 없는 경우에는 반복적인 작업이 필요없게 되나, 상기의 베셀 등의 장치의 노즐 정보나 위치 정보가 맞지 않는 경우에는 기 제작된 배관 스풀을 다시 제작하여야 하는 문제점이 있고, 그에 따라 작업시간과 비용이 추가되는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 3D CAD 모델과 벤더 도면의 각종 치수는 정확히 일치되어야 할 필요가 있다. 그에 따라 벤더 도면은 업데이트된 시기에 맞춰 수집 및 분류되어야 한다. 보통 벤더 도면은 PDF 파일의 형태로 제출되고 있다. 따라서 PDF 파일로부터 제조사 및 설비 유형에 대한 정보를 수집 및 분류하여 보관할 필요가 있으며, 이러한 자료는 벤더 데이터 서버로부터 얻을 수 있다.
다음으로, 수집 및 분류된 벤더 도면에서 데이터를 데이터 마이닝 기법으로 분석하고 추출하는 단계(S22)를 거친다. 도 24와 도 25는 벤더 도면을 도시하고 있다. 도 24는 컨트롤 밸브의 벤더 도면(10)을 도시하고 있고, 도 25는 베셀(Vessel)의 벤더 도면(20)을 도시하고 있다. 도 24에 도시된 바와 같이 컨트롤 밸브 벤더 도면(10)에서는 주된 데이터가 컨트롤 밸브의 치수와 형상에 대한 데이터(11)와 공급사 또는 제작사와 명칭에 대한 데이터(12)가 필요한 데이터가 될 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이 베셀의 경우는, 치수와 도면에 대한 영역(21)과 설계 데이터에 대한 데이터 영역(22)과 공급사 도는 제작사와 설비의 명칭에 대한 데이터 영역(23)으로 구분될 수 있고, 그 부분에 대한 데이터가 필요하게 된다. 본 단계에서의 데이터 마이닝 기법으로 데이터를 분석하고 추출하는 단계를 살펴보면, 제조사 및 설비 유형별로 수집 분류된 벤더 도면으로부터 설비에 대한 2차원 도면의 치수 및 형상 데이터와 도면에 대한 각종 텍스트 정보 데이터를 추출하는 단계 및 상기 추출된 데이터를 분석하여 필요한 목표 데이터로 정제하여 추출하는 단계로 구성된다. 먼저 제조사 및 설비 유형별로 수집 분류된 벤더 도면으로부터 설비에 대한 2차원 도면의 치수 및 형상 데이터와 도면의 설계 정보데이터를 추출하여 실제 3D CAD 데이터와 매칭될 수 있도록 하여야 하기 때문에, 설계와 관련된 데이터를 추출할 필요가 있다. 설계관련 데이터는 치수와 제작에 관련된 설비의 설계관련 데이터인데, 설계관련 데이터는 먼저 필요한 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 패턴을 인식하여 각종 패턴에 따라 노즐인지 혹은 맨홀인지 등을 파악하며, 패턴으로 구성요소를 파악하여 해당 대상이 노즐인지 등을 파악하고 치수와 매핑을 한 후에 XML 파일로 된 리스트를 작성하여 필요한 데이터를 추출한다. 각종 설비의 패턴을 읽는 것은 딥러닝(Deep Learning) 기법을 이용하여 다양한 형태의 노즐 형상에 대한 패턴을 학습할 수 있도록 한다. 또는 장치에 장착되는 다른 구성요소에 대한 패턴을 학습할 수 있도록 하고, 각 구성요소에 대한 필요한 데이터를 마이닝할 수 있도록 한다. 도 26은 벤더 도면(30)으로부터 노즐과 그 형상을 마이닝하는 방법을 도시하고 있다. 우선 벤더 도면의 치수 및 도면 부분에서 구성요소들 중 하나의 형상과 치수를 먼저 추출하고, 다른 구성요소의 형상과 치수를 추출한다. 도면에 도시된 바와 같이 노즐 태그(Tag)(31)를 읽음으로써 해당 구성요소가 노즐(Nozzle)이라는 것을 인식하게 되고, 해당 노즐의 형상에 대한 정보(32)도 함께 추출하게 된다. 또한, 다른 노즐도 같은 방법으로 노즐이라는 구성요소(33)로 인식하고, 노즐의 치수와 형상(34)을 인식하여 추출한다. 도 27도 도시된 바와 같이, 추출된 두 노즐 영역(35)을 추출하고, 두 노즐 사이의 간격(36) 즉, 치수를 읽어냄으로써 데이터 마이닝 기법에 의한 데이터의 추출이 이루어지게 된다. 추출된 데이터는 XML 데이터로 변환되어 저장된다.
다음으로, 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하고, 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 목표 데이터를 매핑하는 단계(S23)를 거친다. 추출된 목표 데이터는 XML 파일로 리스트화 되고 저장되는데, 저장된 데이터와 3D CAD 모델링 데이터를 비교하기 위해 벤더 도면의 변환된 XML 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델 데이터를 검색하여야 한다. 3D CAD 모델 데이터를 검색하기 위해, 추출된 목표 데이터를 가진 설비의 영역과 설비의 명칭 데이터를 키워드로 사용한다. 설비의 명칭과 설비가 도면상에서 위치하는 영역(Area 또는 Unit)을 3D CAD 데이터 서버(3)에 입력하여 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색한다. 3D CAD 데이터 서버(3)에서 검색된 3D CAD 모델 데이터와 추출된 목표 데이터를 매핑하는 단계는, 검색된 3D CAD 모델링 데이터와 추출된 목표 데이터간의 설계상의 대상이 되는 요소를 서로 매핑함으로써 이루어진다. 즉, 동일한 태그를 가진 노즐을 서로 매핑하고, 3D CAD로 모델링된 형상도 함께 파악하여 같은 구성요소를 서로 매핑한다.
다음으로, 매핑된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계(S24)를 거친다. 대응되는 요소들끼리 매핑이 완료되면 데이터를 서로 비교하게 되고, 최신의 벤더 도면에 기재된 데이터와 3D CAD 모델 데이터의 정합성을 검토하게 된다. 정합성 검사 영역은 설비의 높이와 폭에 대한 치수와, 설비의 구성요소간의 치수와, 벤더 도면에 기재된 설비요소의 설계 데이터 등이 그 대상이 될 수 있다. 또한, 설비의 제작에 필요한 설계 데이터도 함께 그 대상이 될 수 있다. 즉, 노즐에 사용된 재료(Material)과, 노즐의 허용응력에 따른 적합한 플랜지가 사용되었는지 등도 정합성의 검사대상이 될 수 있다. 왜냐하면, 플랜지의 허용하중에 따라 플랜지를 고정하는 볼트의 간격과 볼트 홀의 수가 달라지기 때문이다. 예를 들어 150lb의 허용하중을 견디는 플랜지에는 동일한 허용하중을 견디는 플랜지가 부착된 배관 스풀을 사용하여야 서로 조인트가 가능하다.
다음으로, 정합성 검사가 완료되면 상기 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계(S25)를 거친다. 도 28 내지 도 33은 정합성 결과에 따른 도면을 도시하고 있다. 먼저 도 28은 정합성 검사결과를 리스트(40)로 보여주고 있다. 정합성 검사 후 오류가 있는 항목에 대한 검사결과 리스트를 보여주게 되고, 특정 요소(41)를 클릭하면 도 29의 화면이 나타나면서 오류가 있는 부분을 도면의 다른 부분과 다른 색상(예를 들어, 도면에 컨트롤 밸브만 빨간색으로 표시)으로 오류부분(43)을 표시해준다. 또한, 도 30에 도시된 바와 같이 오류부분(43)과 관련된 벤더 도면을 함께 링크시켜 링크영역(50)을 표시할 수도 있다. 도 31은 사용자에게 보내는 리스트(60)의 한 예를 보여주고 있다. 사용자에게는 엑셀 파일의 형태와 함께 오류가 발생한 부분의 하일라이트된 화면이 함께 첨부되어 보내질 수 있다. 도 32와 도 33은 벤더 도면에 따라 3D CAD 도면이 바뀌는 것을 도시하고 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 벤더 도면과 3D CAD 도면간의 불일치에 대한 검토를 할 것을 요청하고 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 설계 RULE 체크를 통한 플랜트 3D 캐드 모델링의 설계 품질 향상방법에 의하면, 시공 전에 설계 RULE의 위반여부를 체크할 수 있어서 설계 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 설계 단계에서 미리 설계 RULE 값이 지정된 루팅 타입을 사용할 수 있기 때문에 사전에 RULE 위반사항을 제거할 수 있어서 RULE 체크에 따른 시간을 절약할 수 있다. 또한 디자이너들이 쉽게 RULE 위반여부를 체크하고, 필요에 따라 미리 설계 RULE 값이 지정된 루팅 타입이나 기계 장치 등으로 설계를 할 수 있어서, 설계 시간의 감축이라는 효과도 얻을 수 있다.
또한, 벤더 도면이 벤더 데이터 서버(2)로부터 추출되고, 추출된 목표 데이터를 3D CAD 모델 데이터와 정합성 검사를 통해 오류부분을 미리 잡아낼 수 있기 때문에, 플랜트 시공시의 오류 정정과 함께 시공상의 비용절감 및 시공기간 단축 등의 효과를 가져올 수 있다.
이와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정된 것은 아니고, 본 발명의 청구 범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 변형하여 사용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
본 발명은 플랜트 엔지니어링 단계에서 발주처 및 프로젝트가 요구하는 설계조건과 설계요구사항을 3D CAD 모델 상에서 검사함과 아울러, 벤더 도면(vendor drawing)에 포함된 엔지니어링 데이터가 설계에 정확히 반영되었는지를 검사함으로써 플랜트 엔지니어링의 설계 품질을 향상하기 위한 설계품질 향상방법에 관한 발명으로서 산업상 이용가능성이 높은 발명이다.

Claims (11)

  1. 설계 RULE 데이터 서버와, 벤더 데이터 서버 및 3D CAD 모델링 데이터 서버를 이용하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법에 있어서,
    (a) 상기 설계 RULE 데이터베이스 서버에 프로젝트명을 등록하는 단계; 상기 등록된 프로젝트에 대한 설계 RULE을 카테고리별로 입력하는 단계; 상기 입력된 설계 RULE에 값을 지정하여 저장하는 단계; 상기 값이 지정된 설계 RULE을 3D 캐드 모델링 데이터에 적용하여 설계 RULE 위반 여부를 체크하는 단계; 및 상기 체크된 RULE에 대한 결과물을 출력하는 단계;로 이루어지는 설계 RULE 반영 여부를 체크하는 단계; 및
    (b) 설비 제작사 또는 설비 공급사가 파일 형태로 제출한 벤더 도면을 수집하고 분류하는 단계; 상기 수집 및 분류된 벤더 도면에서 데이터를 데이터 마이닝 기법으로 분석하고 필요로 하는 목표 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하고, 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 목표 데이터를 매핑하는 단계; 매핑된 상기 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계; 및 상기 정합성 검사가 완료되면 상기 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계;로 이루어지는 정합성 검사단계;
    를 포함하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설계 RULE을 카테고리별로 입력하는 단계는,
    카테고리가 설계 및 엔지니어링 부문, 운전 부문, 유지보수 부문 및 안전 부문으로 나누어져 입력되되,
    상기 카테고리별 설계 RULE은 상기 설계 RULE 데이터 서버에 등록된 설계 RULE을 그대로 사용하거나 추가 또는 삭제하여 사용하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설계 RULE 값을 지정하여 저장하는 단계는,
    상기 3D 캐드 모델링 데이터에서 설계 RULE이 적용되는 배관 루팅 타입을 인식하고 저장하여 사용하거나, 상기 설계 RULE 데이터 서버에서 각 배관 구성요소의 타입, 방향 및 위치에 따라 미리 정해진 루팅 타입 객체를 사용하여 상기 RULE 값을 지정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RULE 값을 지정하여 저장하는 단계는,
    상기 3D 캐드 모델링 데이터에서 RULE이 적용되는 기계장치의 타입을 인식하고 저장하여 사용하거나, 각 기계장치의 태그규칙, 노즐과 같은 구성요소의 특징을 인식한 후 상기 설계 RULE 데이터 서버에 미리 정해진 타입의 기계장치과 비교 분석하여 일치되는 타입을 사용하거나 일치되는 타입의 형태를 저장하여 재사용하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 RULE 값을 지정하여 저장하는 단계는,
    벤트, 드레인 또는 드립렉과 같은 배관 구성요소가 존재해야 할 타입 및 위치 값을 지정, 하나의 구성요소와 인접한 다른 구성요소 간의 거리 또는 간격을 지정, 하나의 구성요소에 대해 지켜져야 할 엔지니어링 값을 지정, 밸브 스템의 위치와 같이 운전시 요구되는 구성요소의 위치 값을 지정, 작업자의 운전을 위한 작업공간과 이동경로에 대한 볼륨을 지정 또는 유지보수를 위해 필요한 볼륨을 지정하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 설계 RULE 위반여부를 체크하는 단계는,
    상기 3D 캐드 모델링 데이터에서 하나의 구성요소의 치수, 방향 및 공간 정보와, 인접한 다른 하나의 구성요소의 치수, 방향 및 공간 정보를 인식하여, 상기 하나의 구성요소와 인접한 다른 구성요소 간의 거리 또는 간격을 지정한 RULE 값과 비교하여 위반여부를 체크하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 벤더 도면을 수집하고 분류하는 단계에서 상기 벤더 도면은, pdf 파일 형태로 제출되고, 상기 pdf 파일로부터 제조사 및 설비 유형에 대한 정보를 수집 및 분류하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 마이닝 기법으로 데이터를 분석하고 추출하는 단계는, 제조사 및 설비 유형별로 수집 분류된 벤더 도면으로부터 설비에 대한 2차원 도면의 치수 및 형상 데이터와 도면에 대한 각종 텍스트 정보 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 데이터를 분석하여 필요한 목표 데이터로 정제하여 추출하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추출된 목표 데이터와 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하는 단계는, 상기 추출된 목표 데이터를 가진 설비의 영역과 설비의 명칭 데이터를 키워드로 하여 매칭되는 3D CAD 모델링 데이터를 검색하는 단계로 구성되고,
    상기 검색된 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출된 데이터를 매핑하는 단계는, 상기 검색된 3D CAD 모델링 데이터와 상기 추출된 목표 데이터간의 설계상의 대상이 되는 요소를 서로 매핑하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  10. 제9항에 있어서,
    매핑된 상기 3D CAD 모델 데이터와 상기 추출 목표 데이터의 정합성을 검사하는 단계에서, 정합성 검사 영역은 설비의 높이와 폭에 대한 치수와, 설비의 구성요소간의 치수와, 벤더 도면에 기재된 설비요소의 설계 데이터인 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정합성 검사가 완료되면 상기 검사의 결과를 리포팅하고 3D CAD 모델 데이터를 변경하거나 사용자에게 결과를 제공 또는 전송하는 단계는, 검사결과를 3D CAD 모델 데이터와 설비 데이터의 오류에 대한 리스트를 생성 및 화면에 표시하는 단계와, 상기 검사결과에 따라 오류가 발생한 3D CAD 모델 데이터를 변환 데이터에 따라 변경하는 단계와, 사용자에게 오류 리스트를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 엔지니어링에 대한 3D CAD 모델의 엔지니어링 데이터 정합성 검사 및 설계 RULE 체크를 통한 설계품질 향상방법.
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