[논문]다분야 통합  최적설계 프레임워크 구축방법 분석

이호준; 이재우; 문창주; 김상호; 이정욱

doi:10.5139/jksas.2008.36.10.947

[국내논문] 다분야 통합 최적설계 프레임워크 구축방법 분석
Analysis of development methods for a Multidisciplinary Design Optimization framework 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.36 no.10, 2008년, pp.947 - 953

이호준 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과 대학원) , 이재우 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과) , 문창주 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과) , 김상호 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과) , 이정욱 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과)

초록
AI-Helper

다분야 통합 최적설계(MDO) 프레임워크는 항공우주시스템의 설계에 고려해야 할 다양한 설계 분야의 통합적이고 동시적인 해석 및 설계 최적화를 위한 통합 환경으로 해석자원 및 최적화자원은 물론 CAD 툴과 DBMS 또한 통합해야하며 사용자편의환경을 제공해야한다. 또한 설계하고자 하는 대상 및 개발환경에 따라 프레임워크의 구축방법은 달라질 수 있다. 본 논문에서는 개발환경에 따라 단일 PC기반 프레임워크와 PLinda기반 프레임워크, 그리고 웹서비스 기반 프레임워크로 분류하여 이들을 비교 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

MDO(Multidisciplinary Design and Optimization) framework can be an integrated environment or a system, which is for synthetic and simultaneous analysis and design optimization in various design fields of aerospace systems. MDO framework has to efficiently use and integrate distributed resources such as various analysis codes, optimization codes, CAD tools, DBMS and etc. in heterogeneous environment, and to provide graphical and easy-to-use user interfaces. Also, its development method can be changed by design objects and development environment. In this paper, we classify MDO frameworks into three types according to the development environments: Single PC-based, PLinda-based and Web Services-based MDO framework. And, we compare and analyze these frameworks.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 건국대학교에서 기 개발한 단일 PC기반 프레임워크와 PLinda기반 프레임워크, 그리고 현재 개발 중인 웹서비스기반 프레임워크, 이렇게 세 프레임워크를 비교 분석하였다. 2장에서 상용 소프트웨어와 학계의 관련 연구에 대해 설명하였고, 3장에서는 단일 PC기반 프레임워크, PLinda기반 프레임워크, 웹서비스기반 프레임워크, 이렇게 세 프레임워크를 개발 환경의 차이를 기준으로 분류하여 설명하였다.
제공해야한다. 이 절에서는 FIDO 소프트웨어 및 학계의 대표적인 MDO 프레임워크 연구 결과들을 분석하여 MDO 프레임워크 개발을 위한 요구사항을 정리하였다.

제안 방법

2장에서 상용 소프트웨어와 학계의 관련 연구에 대해 설명하였고, 3장에서는 단일 PC기반 프레임워크, PLinda기반 프레임워크, 웹서비스기반 프레임워크, 이렇게 세 프레임워크를 개발 환경의 차이를 기준으로 분류하여 설명하였다. 4장에서 이들을 분석하여 MDO 프레임워크의 요구사항을 정리하였고, 요구사항과 NASA/CR 리포트 [2]를 참조하여 평가 항목을 선정하고, 세 프레임워크를 항목별로 비교 평가하였다. 결론에서는 4 장의 항목별 평가 결과를 바탕으로 세 프레임워크를 비교 분석하였다.
4장에서 이들을 분석하여 MDO 프레임워크의 요구사항을 정리하였고, 요구사항과 NASA/CR 리포트 [2]를 참조하여 평가 항목을 선정하고, 세 프레임워크를 항목별로 비교 평가하였다. 결론에서는 4 장의 항목별 평가 결과를 바탕으로 세 프레임워크를 비교 분석하였다.
또한 JScript 나 VBScript를 이용한 새로운 구성요소의 통합을 지원함으로써 Internet/Intranet 환경, 데이터베이스와의 연동에 보다 유연한 확장성을 제공한다. CAD/CAE/PDM 툴과의 통합이 가능하며, 최적 설계 방법으로 강건 설계, 신뢰성 설계, 6 시그마 설계를 제공한다. 최적화 툴로는 Gradient-Based 방법인 DOT를 사용한다.
전체 시스템은 GUI, 해석모듈, 최적화 모듈, CAD 모듈, DBMS로 구성된다. 중앙 데이터베이스 시스템을 통하여 모든 데이터와 정보의 교환이 이루어지고, 각 모듈은 독립된 작업 과정을 가지는 모듈화 구조를 가지며, 개별적으로 개발되어 시스템에 통합 될 수 있도록 하였다. 그림 1은 단일 PC 기반 통합설계 프레임워크 개발 개념도를 보여준다.
1 과의 통합은 자체적으로 제공되는 API(Application Program Interface)를 사용하였다. GUI의 설계 및 구현은 전체적인 구조를 직관적으로 쉽게 파악하고 개념설계단계의 순서에 따라 사용할 수 있도록 하였으며, 새로운 해석 코드를 쉽게 통합할 수 있는 구조로 설계 및 구현하였다.
분산 환경을 지원하기 위해 공유 메모리 기반의 분산 컴퓨팅 기술인 PLinda (Persistent Linda)[l이 시스템을 이용하여, 다분야 통합 설계 자동화 소프트웨어에 관한 기능 요구분석 및 기존 연구결과 분석을 바탕으로 범용적인 통합설계미들웨어를 개발하였다. 열 해석 DB를 이용한 최적화시, Fortran으로 작성된 최적화코드인 DOT 코드가 DB를 직접 검색하지 못하므로 C언어와의 Mixed-Language를 통하여 통합 하였으며, CAD 프로그램으로 AutoCAD를 사용하였고 ActiveX를 이용하여 타 모듈과 통합하였다.
개발하였다. 열 해석 DB를 이용한 최적화시, Fortran으로 작성된 최적화코드인 DOT 코드가 DB를 직접 검색하지 못하므로 C언어와의 Mixed-Language를 통하여 통합 하였으며, CAD 프로그램으로 AutoCAD를 사용하였고 ActiveX를 이용하여 타 모듈과 통합하였다. 이 방법은 AutoCAD API (AutoLisp, ADS) 에 비해 속도가 빠른 장점이 있다.
Client, Management, Analysis, Optimization, CAD, DB Service 로 구성되고, DBMS는 모든 데이터를 통합 관리한다. WS-I(Web Services Interoperability) compliant SOAP messaging으로 각 서비스들은 메시지를 주고받고, 대용량의 데이터는 GridFTP, RFT(Reliable File Transfer)등의 서비스를 이용하여 신뢰성과 전송속도를 높인다.
단일 PC 기반 MDO 프레임워크(MADE), PLinda 기반 MDO 프레임워크(iFuD), 웹 서비스기반의 MDO 프레임워크를 비교 분석 하였다. 비교 항목은 4.
하였다. 비교 항목은 4.1 절의 MDO 프레임워크 요구사항분석 내용과 NASA/CR 리포트(2)를 참조하였고, MDO 프레임워크 개발자와 실제 프레임워크를 사용하는 설계 전문가들의 의견을 종합하여 각 프레임워크의 기능을 비교 평가 하였다.
MDO 프레임워크의 요구사항을 분석하고 NASA/CR 리포트를 참조하여 선정한 비교 항목에 따라 단일 PC 기반, PLinda 기반, 웹서비스기반의 세 가지 프레임워크를 비교 분석하였다.

이론/모형

CAD/CAE/PDM 툴과의 통합이 가능하며, 최적 설계 방법으로 강건 설계, 신뢰성 설계, 6 시그마 설계를 제공한다. 최적화 툴로는 Gradient-Based 방법인 DOT를 사용한다. 다양한 설계 툴을 제공하며 CAD 툴과 통합시에는 추출된 파라 메트릭기반의 형상설계가 가능하다.
1을 사용하였다. 해석 코드의 통합은 DLL(Dynamic Link Library) 과 Fortran, C++의 Mixed Language 를이용하였다. CATIA 및 VisualDOC 2.

성능/효과

ModelCenter는 Windows O/S 환경에서 운용되지만, 상용의 CAD툴이나 공학해석 도구가 통합되는 Analysis Server를 통해 이기종 분산환경의 구성을 가능하게 한다. 또한 JScript 나 VBScript를 이용한 새로운 구성요소의 통합을 지원함으로써 Internet/Intranet 환경, 데이터베이스와의 연동에 보다 유연한 확장성을 제공한다. CAD/CAE/PDM 툴과의 통합이 가능하며, 최적 설계 방법으로 강건 설계, 신뢰성 설계, 6 시그마 설계를 제공한다.
CAD모듈은 GUI에 포함되어 운영되고 형상구현 단계에서 수집한 변수를 직접해석 모듈에 전달 할 수 있으며 해석 및 최적화 모듈에서 받은 변수 값을 이용해 자동형상을 구현할 수 있다. 진공로의 물성(Properties of matter) 을 Data Library화 하였고, CFD-ACE를 이용한 해석 결과 중 온도분포도를 데이터베이스에 저장하여 프로그램에서 검색이 가능하게 하였다.

후속연구

또 설계 대상의 유연성 및 확장성을 위해서 표준 개발 툴의 사용, 객체 지향 원리에 입각한 설계, 기존의 해석코드 및 상용 코드의 통합 방안 제공, 새로운 해석 코드의 통합용이성, 프로세스와 데이터 흐름의 자동화가 요구된다.

참고문헌 (15)

이재우, '다분야 통합최적설계(MDO, Muli- disciplinary Design and Optimization) : 설계개념, 연구 동향 및 응용', 한국항공우주학회지, 제29권 5호, 2001, pp. 139-148

상세보기
Ramki Krishnan, 'Evaluation of Frameworks for HSCT Design Optimization', NASA/CR-1998-208731
http://www.phoenix-int.com/documents/ModelCenter7.pdf
http://www.engineous.com/products.htm
R. P. Weston, J. C. Townsend, T. M. Eidson, and R. L. Gates, 'A Distributed Computing Environment for Multidisciplinary Design', 5th AIAA/NASA/ISS MO Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization, Panama City Beach, FL, AIAA-94-4372-CP, Sept. 1994, pp. 1091-1097
IMAGE : Tutorial, Version 1.17, Aerospace Systems Design Lab., Georgia Institute of Technology, 1999
이세정, '다분야통합최적설계를 위한 설계프레임웍: EMDIOS(Extensible Multidisciplinary Design Integration and Optimization System)', 한국CAD/CAM학회지, 제10권 1호, 2004, pp. 48-54

원문보기 상세보기
H.Y. Hwang, K.J. Jung, I.M. Kang, M.S. Kim, S.I. Park, J.H. Kim, 'Multidisciplinary aircraft design and evaluation software integrating CAD, analysis, database, and optimization', Advances in Engineering Software, Vol. 37, No. 5, 2006, pp. 312-326

상세보기
이재우, '통합최적설계를 이용한 고효율 초고온 진공로 설계기술 개발 최종 보고서', 에너지관리공단, 2005
Karpjoo Jeong, Dennis Shasha, 'Persistent linda2: A transactional/checkpointing approach to fault-tolerant linda'. In Proceedings of the 13th Symposium on Fault-Tolerant Distributed Systems, IEEE, 1994
Header Kreger, IBM Software Group, 'Web Services Conceptual Architecture (WSCA 1.0)',http://www.ibm.com/software/solutions/webservices/pdf/WSCA.pdf, 2001
Foster I., 'Globus Toolkit Version 4: Software for Service-Oriented Systems', Journal of Computer Science & Technology, Vol. 21, No. 4, 2006, pp. 513-520

상세보기
이호준, 이재우, 이정욱, '웹 서비스 기반 MDO 시스템', 한국항공우주학회지, 제35권 12호, 2007, pp. 1121-1128

원문보기 상세보기
Foster I., Kesselman C., Tuecke S., 'The anatomy of the Grid: Enabling scalable virtual organizations', International Journal of Supercomputer Applications, Vol.15, No. 3, 2001, pp. 200-222

상세보기
David Hollingsworth, 'Workflow Management Coalition The Workflow Reference Model', TC00-1003, WFMC, 1995

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