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시스템엔지니어링 기반 선체 곡가공 자동화 시스템 프로토타입 개발
Prototype of the Automated Curved Hull Forming System based on Systems Engineering Process 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.17 no.3 = no.46, 2011년, pp.275 - 281  

노재규 (군산대학교 조선공학과) ,  오대균 (목포해양대학교 해양시스템공학부)

초록
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선박의 건조 공정 중 병목공정에 해당하며 전적으로 숙련자의 수작업으로만 이루어지는 공정이 곡가공 공정이다. 이러한 곡가공 공정을 자동화 하고자 산업계와 학계의 많은 노력이 경주되었다. 기존의 곡가공 자동화 시스템 개발은 산업계와 학계에서 오랜 동안 연구되어 왔음에도 불구하고 실제로 생산현장에 투입되어 성공적으로 운영되는 사례는 없었다. 본 연구는 이러한 기존 곡가공 자동화 시스템 개발의 문제점을 파악하고 이를 해결할 수 있는 대안으로 요구사항 정의, 시스템 설계, 하부시스템 및 구성요소의 구현, 시스템 통합 및 검증의 4단계 시스템 엔지니어링 기반의 시스템 개발방법론을 제안하였다. 제안된 개발방법론을 기반으로 선체 곡가공 자동화 시스템 프로토타입 개발에 적용하고 결과를 고찰하여 기존 곡가공 자동화 시스템 개발에서의 문제점을 해결할 수 있는 대안이 될 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

One of the major technology issues in the ship production processes is the curved hull forming process that is a bottle neck and performed by experienced workers. In order to automate the curved hull forming process, there are a lot of attempts to develop the automation system by many shipbuilding c...

주제어

#시스템엔지니어링   #선체 곡가공   #시스템 유지보수   #프로토타입   #생산 자동화  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기능 분석 및 할당 단계의 목적은 하드웨어, 소프트웨어와 운용에 대한 기능과 하부기능의 할당을 통하여 시스템 아키텍처를 정의하는데 기초가 되는 기능 아키텍처를 만들어 내는 것이다. 본 연구에서는 Fig.
  • 본 연구에서는 MIL-STD-499B, EIA/IS 632에서 제시하는 설계조합 활동의 기본적인 활동 내용은 차용하되 일관되고 정형적인 설계를 수행하기 위해서 공리적 설계 방법을 사용하여 설계조합 활동을 정의하였다. 공리적 설계 방법은 설계의 대상을 기능적 영역(Functional Requirements, FRs)과 물리적 영역 (Design parameters, DPs)으로 구분하고, 이들 영역간의 사상 과정을 통하여 독립공리와 정보공리에 기반하여 의사결정 과정을 진행하는 설계방법이다(Suh, 1997).
  • 본 연구에서는 곡가공 자동화 시스템이 가지는 특성인 지속적인 시스템의 업그레이드 요구에 대처할 수 있도록 다양한 분야의 개발 관련자 및 팀들의 시스템 목적을 달성하기 위한 시 스템에 대한 이해도 향상과 일관된 이해가 가능한 체계적인 시스템엔지니어링 기반 곡가공 자동화 시스템 개발 프로세스를 제안하고, 이를 기반으로 프로토타입을 개발하여 문제 해결의 대안이 될 수 있음을 확인하였다.
  • 본 연구에서는 기 개발되었으나 현장에 적용되지 못하고 있 다고 알려진 대형조선소, 중소형조선소와 대학의 곡가공 자동화 시스템에 대하여 문헌조사를 통하여 사례를 분석하였다. 곡가공 자동화 시스템 개발에 관한 연구(Shin et al.
  • 본 연구에서는 비용과 일정 등의 제약으로 인하여 실제 곡가 공 자동화 시스템을 개발하기에 앞서 프로토타입을 개발하였다. 곡가공 자동화 시스템 프로토타입을 구성하는 하부시스템은 크게 협업시스템, 동작 기계화시스템, 경험정량화 시스템으로 구성된다.
  • 본 연구에서는 시스템엔지니어링을 기반으로 곡가공 자동화 시스템 개발 프로세스를 제안하고 프로토타입의 개발을 수행하였다. 기존의 곡가공 자동화 시스템에 대한 문헌조사 및 분석을 통하여 곡가공 자동화 시스템의 특성인 지속적 시스템 요구사항의 변경을 문제화하여 이를 해결할 수 있는 일관되고 체계적인 대처가 가능한 곡가공 자동화 시스템 개발 프로세스가 필요함을 밝혔다.
  • 본 연구에서는 열간 작업으로 이루어지는 2차 곡가공 공정에 대한 자동화 시스템의 프로토타입 개발로 한정지어 연구를 수행하였다.
  • 본 연구에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안으로 다학제간 시스템 개발에 있어 그 유효성을 인정받은 시스템엔지니어링을 기반으로 하여 곡가공 자동화 시스템 개발에 적용가능한 점진적, 순환적 방법론을 연구하고, 이를 이용한 곡가공 자동화 시스템의 프로토타입을 개발하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
곡가공 자동화에 관한 연구는 크게 2분야로 나뉘어 진행되었는데, 각각의 분야의 연구에 대해 설명하시오. 이를 위하여 곡가공 자동화에 관한 연구는 크게 2분야로 나뉘어 진행되었다. 한 분야는 주로 가열 알고리즘(Shin et al., 2004; 신 등, 1992; Ueda et al., 1994)이나 가열장치(우와 신,2002; 김과장, 2003), 측정장치와 알고리즘 등에 관한 세부요소 기술 중심으로 수행되었다. 그리고 다른 한 분야는 가열 알고리즘과 소프트웨어, 하드웨어, 시스템 운용 프로세스를 모두 포함 하는 곡가공 자동화 시스템 개발과 관련된 연구(Shin et al., 2003; 대우조선공업주식회사, 1999)가 수행되었다.
선박의 건조 공정 중 병목공정에 해당하며 전적으로 숙련자의 수작업으로만 이루어지는 공정은 무엇인가? 선박의 건조 공정 중 병목공정에 해당하며 전적으로 숙련자의 수작업으로만 이루어지는 공정이 곡가공 공정이다. 이러한 곡가공 공정을 자동화 하고자 산업계와 학계의 많은 노력이 경주되었다.
시스템엔지니어링의 주요 표준으로는 어떤 것들이 있는가? 표준은 군용 표준과 상업용 표준으로 크게 나눌 수 있는데 상업용 표준들도 결과적으로 군용 표준이 그 기원을 이루고 있음을 알 수 있다. 주요 표준으로는 MIL-STD-499B, EIA/IS 632, ANSI/EIA 632, IEEE 1220, ISO/IEC 15288을 들 수 있다.
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참고문헌 (11)

  1. 김호경, 장창두(2003), 고주파 유도 가열에 의한 선상가열시뮬레이션, 한국해양공학회지, 제17권 제1호, pp. 80-85. 

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  2. 대우조선공업주식회사(1999), 선상가열에 의한 곡판 가공자동화 장치 개발 과제 보고서. pp. 30-31. 

  3. 신종계(1992), 선상가열(Line Heating)에 의한 평판 가공Simulator 연구, 대한조선학회논문집, 제29권, 제1호, pp.191-200. 

    원문보기 상세보기

  4. 우종훈, 신종계(2002), 선상 가열을 위한 가스 토치와 강판사이의 열유동 해석, 대한조선학회논문집, 제39권, 제2호,pp. 28-33. 

    원문보기 상세보기

  5. 이주성(1996), 선상가열법에 의한 강판의 곡가공 자동화 시스템(II), 대한조선학회논문집, 제33권, 제3호, pp. 81-93. 

    원문보기 상세보기

  6. Buede, D.(2000), The Engineering Design of Systems, John Wiley & Sons, U.S., pp. 81-85. 

  7. Ishiyama, M., and Y. Tango(2000), Advanced Line-Heating Process for Hull-Steel Assembly, Journal of Ship Production, Vol. 16, No. 2, pp. 121-132. 

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  8. Shin, J. G., C. H. Ryu, J. H. Lee and W. D. Kim(2003), User-Friendly, Advanced Line Heating Automation for Accurate Plate Forming, Journal of Ship Production, Vol. 19, No. 1, pp. 8-15. 

    상세보기

  9. Shin, J. G., C. H. Ryu and J. H. Nam(2004), A Comprehensive Line-Heating Algorithm for Automatic Formation of Curved Shell Plates, Journal of Ship Production, Vol. 20, No. 2, pp. 69-78. 

    상세보기

  10. Suh, N. P.(1997), Design of Systems, Annals of the CIRP, Vol. 46, No. 1, pp. 75-80. 

    상세보기 crossref

  11. Ueda, K., H. Murakawa, A. M. Rashwan, Y. Okumoto, and R. Kamichika(1994), Development of Computeraided Process Planning System for Plate Bending by Line Heating(Report 1)-Relation between Final Form of Plate and Inherent Strain, Journal of Ship Production, Vol. 10, No. 1, pp. 59-67. 

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