플랜트 건설 프로젝트는 다른 분야의 프로젝트에 비하여 상대적으로 높은 불확실성과 위험을 수반하게 되며, 이는 정확한 플랜트 건설 프로젝트의 관리가 프로젝트의 성공에 있어 매우 중요해진다는 것을 의미한다. 특히 프로젝트 관련 초기 단계에서 이루어지는 공정 계획과 일정 계획 작업의 성패가 곧 전체 플랜트 건설 프로젝트 수행의 성패를 결정하는 주요한 요인으로 인식되고 있다. 그럼에도 불구하고 대부분의 플랜트 건설 사업은 그 특유의 비구조성과 환경의 역동성으로 인해 적시에 정확하고 체계적인 공정 및 일정 계획 수립을 수행하고 있지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 첫째, 플랜트 건설에 필요한 공정 지식을 모듈화하고, 둘째, 플랜트 건설 문제의 체계적 표현 방법을 마련하였으며, 셋째, 문제에 따라 필요한 공정들을 구성하고 계획을 수립하는 전문가의 지식에 대한 표현 기법과 이의 추론 방법론을 개발하였다. 또한 이렇게 수립된 공정 계획을 바탕으로 프로젝트 초기 단계에서의 일정 계획을 수립하는 휴리스틱 기반 일정 계획 방법론을 제안함으로써 보다 빠르게 공정 계획의 수행 가능성과 경제성을 여러 가지 측면에서 고려해 볼 수 있게 된다. 이와 같은 자동화된 프로젝트 초기 단계의 공정 계획 수립은 계획 수립 소요를 극적으로 단축시키며 따라서 불확실한 상황이나 여건에 대한 고려를 체계적으로 그리고 충분히 수행할 수 있게 함으로써 보다 수립된 공정 계획의 완전성과 정확성을 높이게 될 수 있다. 본 연구에서는 또한 이상의 접근 방법을 시스템으로 구현하였으며, 구현된 플랜트 건설 공정 계획과 일정 계획 수립 시스템은 국내 최대 건설회사의 열병합 발전소와 하수처리장 건설을 위한 실제 프로젝트 관리 업무에 적용하여 그 성과를 경험적으로 중명하였다. 특히 이와 같은 실제 적용 사례는 본 방법론이 다른 플랜트 건설 분야에서도 쉽게 적용되어 프로젝트 관리 업무의 질적 향상과 생산성의 제고에 기여할 수 있음을 시사하고 있다.
플랜트 건설 프로젝트는 다른 분야의 프로젝트에 비하여 상대적으로 높은 불확실성과 위험을 수반하게 되며, 이는 정확한 플랜트 건설 프로젝트의 관리가 프로젝트의 성공에 있어 매우 중요해진다는 것을 의미한다. 특히 프로젝트 관련 초기 단계에서 이루어지는 공정 계획과 일정 계획 작업의 성패가 곧 전체 플랜트 건설 프로젝트 수행의 성패를 결정하는 주요한 요인으로 인식되고 있다. 그럼에도 불구하고 대부분의 플랜트 건설 사업은 그 특유의 비구조성과 환경의 역동성으로 인해 적시에 정확하고 체계적인 공정 및 일정 계획 수립을 수행하고 있지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 첫째, 플랜트 건설에 필요한 공정 지식을 모듈화하고, 둘째, 플랜트 건설 문제의 체계적 표현 방법을 마련하였으며, 셋째, 문제에 따라 필요한 공정들을 구성하고 계획을 수립하는 전문가의 지식에 대한 표현 기법과 이의 추론 방법론을 개발하였다. 또한 이렇게 수립된 공정 계획을 바탕으로 프로젝트 초기 단계에서의 일정 계획을 수립하는 휴리스틱 기반 일정 계획 방법론을 제안함으로써 보다 빠르게 공정 계획의 수행 가능성과 경제성을 여러 가지 측면에서 고려해 볼 수 있게 된다. 이와 같은 자동화된 프로젝트 초기 단계의 공정 계획 수립은 계획 수립 소요를 극적으로 단축시키며 따라서 불확실한 상황이나 여건에 대한 고려를 체계적으로 그리고 충분히 수행할 수 있게 함으로써 보다 수립된 공정 계획의 완전성과 정확성을 높이게 될 수 있다. 본 연구에서는 또한 이상의 접근 방법을 시스템으로 구현하였으며, 구현된 플랜트 건설 공정 계획과 일정 계획 수립 시스템은 국내 최대 건설회사의 열병합 발전소와 하수처리장 건설을 위한 실제 프로젝트 관리 업무에 적용하여 그 성과를 경험적으로 중명하였다. 특히 이와 같은 실제 적용 사례는 본 방법론이 다른 플랜트 건설 분야에서도 쉽게 적용되어 프로젝트 관리 업무의 질적 향상과 생산성의 제고에 기여할 수 있음을 시사하고 있다.
Plant construction projects usually take much higher uncertainty and risks than the projects from other domains. This implies the importance of plant construction project management should be more emphasized than the other domain. Especially, the overall successes of the projects often depend on the...
Plant construction projects usually take much higher uncertainty and risks than the projects from other domains. This implies the importance of plant construction project management should be more emphasized than the other domain. Especially, the overall successes of the projects often depend on the performance of process planning and scheduling performed at the initial stage of the project. However, most plant construction projects suffer great difficulties in establishing proper process planning and scheduling timely because of unstructureness and dynamicity of environment of the project itself In this paper, we propose a knowledge-based process planning and scheduling approach in a plant construction domain to cope this problem. First, we modulize process planning knowledge and present the knowledge representation scheme. Second, we propose an inferencing mechanism to build a process planning for plant construction based on the represented process planning knowledge. Since our approach automate the initial process planning, which was usually done by manual way, it can improve the correctness and also completeness of the process plan and schedule by reducing the time to plan and allowing simulations on the various situation. We also design and implement this our approach as a real working system, and it is successfully applied to real plant construction cases from a leading construction company in Korea. Based on this success, we expect our approach can be easily applied to the projects of other areas, while contributing to enhancement in productivity and quality of project management.
Plant construction projects usually take much higher uncertainty and risks than the projects from other domains. This implies the importance of plant construction project management should be more emphasized than the other domain. Especially, the overall successes of the projects often depend on the performance of process planning and scheduling performed at the initial stage of the project. However, most plant construction projects suffer great difficulties in establishing proper process planning and scheduling timely because of unstructureness and dynamicity of environment of the project itself In this paper, we propose a knowledge-based process planning and scheduling approach in a plant construction domain to cope this problem. First, we modulize process planning knowledge and present the knowledge representation scheme. Second, we propose an inferencing mechanism to build a process planning for plant construction based on the represented process planning knowledge. Since our approach automate the initial process planning, which was usually done by manual way, it can improve the correctness and also completeness of the process plan and schedule by reducing the time to plan and allowing simulations on the various situation. We also design and implement this our approach as a real working system, and it is successfully applied to real plant construction cases from a leading construction company in Korea. Based on this success, we expect our approach can be easily applied to the projects of other areas, while contributing to enhancement in productivity and quality of project management.
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문제 정의
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 지식을 기반으로 한 접근 방법을 시도하였다. 먼저 이를 위해 우리는 세가지유형의 지식 표현 방법을 마련하였는데 첫째가 플랜트 건설에 필요한 모듈 공정 지식을 표현하는 방법이며, 둘째가 플랜트 건설 문제를 체계적으로 표현할 수 있는 방법이다.
본 연구에서는 플랜트 건설 공정 및 일정 계획을 위해<그림 1]에서 소개한 바와 같은 실제 플랜트 건설 공정 및 일정 계획의 개념적 과정을 바탕으로 하는 지식 기반 접근 방법을 제안하고자 한다. 따라서 본 지식 기반 접근 방법은 먼저 플랜트 공사 정보로부터 플랜트 구성 및 배치 지식을 토대로 플랜트의 구성과 배치를 결정하는 단계와 이를 바탕으로 다시 공정 계획 지식을 이용하여 공정 계획을 수립하는 단계 그리고 마지막으로 수립된 공정 계획을 바탕으로 하게 된다.
본 절에서는 이상에서 논의한 플랜트 건설에서의 초기 공정 및 일정 계획의 문제점들을 극복하기 위한 한 체계적 접근 방법으로써 지식 기반 플랜트 건설 공정 및 일정 계획 방법론을 제시하고자 한다. 이를 위해 이하에서는 먼저 방법론의 전체적 구성을 소개하여 이어 필요 지식의 표현 방법과 이들 각각에 대한 추론 방법을 제안하고 마지막으로 이들 지식과 추론 기법을 통한 공정 및 일정 계획의 수립 절차를 제안하고자 한다.
본연구에서는 이들 지식들을 프레임 기반 표현 방식을 기반으로 이들 두 유형의 지식을 통합 표현 방법을 제안하였다. 먼저 지식 표현 대상들은 플랜트를 구성하는 시스템의 정의, 시스템간의 소속 관계 (HAS-PART or PART-OF) 및 소 속에 있어서의 카디날리티(cardinality), 마지막으로 공사 정보에 따른 소속 시스템의 결정 지식 둥이다.
우리는 플랜트 건설 사업에 있어 공사 정보를 기반으로 하는 초기 공정 계획에서의 어려움을 살펴보았고 이에 대한 대안으로서 지식 기반 플랜트 공정 계획 방법론을 제안하였다. 이와 같은 지식 기반 플랜트 공정 계획 및 개략 일정 계획방법론 연구 및 시스템 구현의 의의를 다음과 같은 네 가지로 찾아보고자 한다.
이어 생산성 데이터와 공기 산정 모듈을 통하여 개별 작업의 공기 및 전체 건설 공기 역시 산정하게 된다. 이로서 최기 일정 계획이 도출되게 되는데 이 결과를 바탕으로 일정 계획 담당자가 자원이나 기타 가능한 요소의 조정을 통해 반복적으로개략 일정 계획을 조정하고 최적화해나갈 수 있게 되는 것이다.
이상의 두 측면 모두 플랜트 건설 공정 계획 및 일정 계획 수립에 있어[그림 1]과 같은 과정을 적절히 반영하며 동시에 이들 과정에 관련된 지식이나 경험에 대한 표현과 이의 체계적 축적, 그리고 이를 기반으로한 계획 수립의 자동화의 필요성을 보여주고 있으며 따라서 본 연구에서는 먼저[그림 1]에 나타난 플랜트 구성 및 배치 관련 지식과 공정 계획 지식들 각각에 대한지식 표현 방법과 이에 대한 추론 기법을 제안함으로써 보다 플랜트 건설에 있어서의 초기 공정계획 및 일정 계획의 정확성과 신뢰성을 높임과 동시에 앞에서 언급한 문제점들을 극복하고자 한다.
이제 본 절에서는 앞 절에서 다룬 지식 표현 방법들을 기반으로 표현된 지식들을 공사 정보를 바탕으로 추론하여 플랜트 건설 공정 계획을 제시할 수 있는 추론 방법론을 제안하고자 한다. 이미 본 연구는 공사 정보로부터 공정 계획에의 유도 과정을 플랜트 구성 및 배치 결정과 이에 따른 공정 계획 결정의 두 단계로 분리하여 다루고 있음으로 이에 대한 추론 절차도 이에 따라 플랜트 구성 및 배치 추론 알고리즘과 건설 공정 계획 추론 알고리즘으로 분리하여 제안하고 있다.
먼저 지식 표현 대상들은 플랜트를 구성하는 시스템의 정의, 시스템간의 소속 관계 (HAS-PART or PART-OF) 및 소 속에 있어서의 카디날리티(cardinality), 마지막으로 공사 정보에 따른 소속 시스템의 결정 지식 둥이다. 이제 이들 플랜트 구성 및 배치 지식들이 열병합발전소 플랜트의한 실제 부분 시스템인 연료 공급 시스템 (fuel supply system)의 예를 통하여 어떻게 표현되는 지를 소개하고자 한다.
본 시스템은 크게 열병합발전소 및 하수처리장 플랜트 건설 공정 계획에 적용되었으며, 이를 위해 열병합발전소와 하수처리장을 위한 지식베이스 역시 건설회사의 지원하에 구죽 이용되고 있다. 이하에서는 본 시스템을 이용하여 실제 열병합발전소 건설을 위한 공정 계획 및 개략 일정 계획이 어떻게 이루어지는 지를 주요 화면을 통하여 단계적으로 설명하고자 한다.
플랜트 구성 및 배치 추론 알고리즘에 의해 결정된 플랜트 구성 및 배치 정보와 기초 공사정보를 바탕으로 이제 건설에 필요한 공정 계획을 수립하는 건설 공정 계획 추론 방법론을 설명하고자 한다. 건설 공정 계획 추론 방법론은 크게 두 단계로 구분 수행되는데, 먼저 필요 단위공정들과 요소 작업들이 추론 결정되고, 이어 이들 단위 공정에 속한 요소 작업들간의 선후행 관계가 역시 추론을 통해 결정되어 최종적인 건설공정 계획을 완성되게 된다.
제안 방법
한다. 따라서 본 지식 기반 접근 방법은 먼저 플랜트 공사 정보로부터 플랜트 구성 및 배치 지식을 토대로 플랜트의 구성과 배치를 결정하는 단계와 이를 바탕으로 다시 공정 계획 지식을 이용하여 공정 계획을 수립하는 단계 그리고 마지막으로 수립된 공정 계획을 바탕으로 하게 된다. 이와 같은 지식 기반 플랜트 건설 공정 계획 접근 방법을 기반으로 한 공정 및 일정 계획 시스템의 구성을[그림 2]에서 보여주고 있다.
셋째로 플랜트 건설 문제에 따라 필요한 공정들을 구성하고 그 계획을 수립하는 전문가의 지식에 대한 표현 기법을 마련하였다. 또한 이상의 지식들을 바탕으로 우리는 새로운 플랜트 건설 사례에 대한 문제에 대해 전문가의 지식을 바탕으로 적절한 공정계획을 도출할 수 있는 추론 기법과 도출된 공정계획을 바탕으로 프로젝트 초기 단계의 일정 계획을 수립하는 휴리스틱 기반 일정 계획 방법론을 제안하였다. 이와 같은 지식 기반 접근 방법을 통해 자동화된 공정 계획 및 일정 계획 수립 방법은 먼저 계획 수립에의 소요 시간을 극적으로 단축시키며 동시에 보다 일관적이고 정확한 초기 계획 수립을 가능케 할 뿐만 아니라 불확실한 상황이나 여건의 변화에 대해서도 체계적이고 신속하게 대응할 수 있게 해 줌으로써 플랜트 건설 공사의 성공 가능성을 제고하고 기대되는 위험도도 완화시키는데 기여하게 된다.
한다. 이를 위해 이하에서는 먼저 방법론의 전체적 구성을 소개하여 이어 필요 지식의 표현 방법과 이들 각각에 대한 추론 방법을 제안하고 마지막으로 이들 지식과 추론 기법을 통한 공정 및 일정 계획의 수립 절차를 제안하고자 한다.
이미 본 연구는 공사 정보로부터 공정 계획에의 유도 과정을 플랜트 구성 및 배치 결정과 이에 따른 공정 계획 결정의 두 단계로 분리하여 다루고 있음으로 이에 대한 추론 절차도 이에 따라 플랜트 구성 및 배치 추론 알고리즘과 건설 공정 계획 추론 알고리즘으로 분리하여 제안하고 있다.
첫째, 플랜트 건설에서의 특성에 따른 플랜트 구성 및 배치 관련 지식의 표현 방법 설계 및 추론 기법 개발이 그 하나이며, 둘째로 공정 계획지식에 있어서도 기존의 연구들에 비해 그 표현력을 향상시킴으로써 보다 정확한 공정 계획을 가능케 하였으며, 셋째, 이들 두 표현 방법론을 바탕으로 공정 계획을 수립할 수 있는 통합 추론 방법론을 개발하였다. 마지막으로 이러한 통합방법론을 시스템으로 구현하고 이를 국내 굴지의 건설 업체의 실제 문제에 적용함으로써 그 성과를 경험적으로 입증하였다.
이와 같은 지식 기반 플랜트 건설 공정 계획 접근 방법을 기반으로 한 공정 및 일정 계획 시스템의 구성을[그림 2]에서 보여주고 있다. 특히 본 연구 과제는 실제 플랜트 건설 문제를 대상으로 한 바 공정 계획 수립 외에도 공사 물량 및 소요 예산 추정과 함께 초기 개략 일정 계획 기능도 지원함으로써 종합적인 플랜트 건설 프로젝트관리가 가능하도록 설계 개발하였다.
성능/효과
개발하였다. 마지막으로 이러한 통합방법론을 시스템으로 구현하고 이를 국내 굴지의 건설 업체의 실제 문제에 적용함으로써 그 성과를 경험적으로 입증하였다.
먼저 이를 위해 우리는 세가지유형의 지식 표현 방법을 마련하였는데 첫째가 플랜트 건설에 필요한 모듈 공정 지식을 표현하는 방법이며, 둘째가 플랜트 건설 문제를 체계적으로 표현할 수 있는 방법이다. 셋째로 플랜트 건설 문제에 따라 필요한 공정들을 구성하고 그 계획을 수립하는 전문가의 지식에 대한 표현 기법을 마련하였다. 또한 이상의 지식들을 바탕으로 우리는 새로운 플랜트 건설 사례에 대한 문제에 대해 전문가의 지식을 바탕으로 적절한 공정계획을 도출할 수 있는 추론 기법과 도출된 공정계획을 바탕으로 프로젝트 초기 단계의 일정 계획을 수립하는 휴리스틱 기반 일정 계획 방법론을 제안하였다.
이상에서 다룬 지식 기반 플랜트 건설 공정 계획 방법론은 C++와 전문가 시스템 개발 도구인 UNIK(이재규 외, 1996)를 바탕으로 실제 시스템으로 구현되었으며 또한 국내 굴지의 건설 회사에서 실제 플랜트 공사 관리를 목적으로 사용되어 그 성과가 경험적으로 입중되었다. 본 시스템은 크게 열병합발전소 및 하수처리장 플랜트 건설 공정 계획에 적용되었으며, 이를 위해 열병합발전소와 하수처리장을 위한 지식베이스 역시 건설회사의 지원하에 구죽 이용되고 있다.
후속연구
마지막으로 향후 본 연구의 결과는 현재 이미 적용된 열병합발전소와 하수처리장 플랜트 도메인을 넘어 보다 광범위한 적용을 통해 그 일반적 성과를 검증해야 될 것으로 기대하며, 일정 계획의 성과 측면에서도 추가적 연구가 진행되고 있으며, 이들 두 방향이 본 연구의 향후 연구 과제로서 인식하고 있다.
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