[논문]이 기종 조선 PLM 시스템 간 BOM Data 교환을 위한 조선 온톨로지 Framework 구축

김대석; 이경호; 이정민; 이광; 김진호

이 기종 조선 PLM 시스템 간 BOM Data 교환을 위한 조선 온톨로지 Framework 구축
Building and Applying Shipbuilding Ontology for BOM Data Interoperability in Heterogeneous Shipbuilding PLM Systems 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.16 no.3, 2011년, pp.197 - 206

김대석 (인하대학교 조선해양공학과) , 이경호 (인하대학교 조선해양공학과) , 이정민 (인하대학교 조선해양공학과) , 이광 (인하대학교 조선해양공학과) , 김진호 (인하대학교 조선해양공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Shipbuilding is a complex industry which contains a lot of knowledge, technology, and utilities. Hence, the necessity of the PLM (Product Life-cycle Management) system which manages life-cycle information of marine product has been increased. So, many studies related to shipbuilding PLM have been preceded, and there are some cases to be built. To implement collaboration and concurrent engineering of ship designing and manufacturing, interoperability of product data in heterogeneous system is required. Also, sharing and reusing knowledge are important for innovation of business process and productivity of enterprises. Even though many studies related interoperability of product data are going on in varies domain, the application to shipbuilding is deficient. This paper proposes a methodology for management and interconnection of BOM data based on ontology in heterogeneous PLM system of shipbuilding. Using Prot$\'{e}$g$\'{e}$-OWL, we built simple domain ontology of shipbuilding industry, and then, we integrated product information of shipbuilding BOM which is represented with different ontologies. We verified possibility of integration of shipbuilding BOM in heterogeneous PLM, using ontology.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Shared Ontology, ^ 구축을 통한 조선 BOM의 온톨로지 표현을 시도하기 위하여, 본 논문에서는 간단한 조선 도메인 온톨로지의 프로토타입을 구축하고 이를 조선 온톨로지 Framework'라 부르기로 한다. 여기서 조선 온톨로지는 선체에 들어가는 부재의 종류를 분류한 lMaterial_Type' 클래스와 선체 조립 공정의 stage에 따른 'Assembly_Stage' 클래스로 구성된다.
본 논문에서는 앞서 제안한 조선 B0M의 상호운용성을 위한 온톨로지 적용을 위하여, 본 절에서 소개한 온톨로지 통합 방법들 중 Translation 방법에 의한 통합을 시도하였다. 기 구축한 조선 도메 인 온톨로지를 이용하여 작성 된 선각 Block의 B0M 온톨로지 에, 별도로 작성된 B0M의 또 다른 일부분을 추가하여 조선 BOM을 확장하였다.
본 논문에서는 조선 산업의 BOM을 효율적으로 관리하기 위하여 조선 BOM에 온톨로지를 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 온톨로지는 정보에 메타데이터를 추가함으로써 정확하고 효율적인 BOM 정보 검색과 의미 기반의 추론을 통한 BOM 통합을 용이하게 할 수 있다.
또한 선박의 생애주기 동안 발생하는 수많은 데이터가 효과적으로 관리되어야 한다. 본 연구에서는 PLM내 BOM의 이러한 요구 조건들을 만족하기 위한 방법으로 온톨로지를 제시하였다. 온톨로지는 데이터에 메타데이터를 추가함으로써 정보에 의미를 부여하는 기술이다.
선박 BOMe 그 범위가 매우 넓기 때문에 본 연구에서는 배관을 중심으로 그 특징에 대해서 기술하였다. 우선, 배관 BOM이 생성되는 프로세스를 살펴보고 선박 의장 중 배관과 관련된 BOM의 특징에 대해서 서술하였다.
우선, 배관 BOM이 생성되는 프로세스를 살펴보고 선박 의장 중 배관과 관련된 BOM의 특징에 대해서 서술하였다.
조선 BOM의 통합을 위하여 먼저 온톨로지 구축 도구인 ProtOWL을 이용하여 조선 산업의 도메인 온톨로지를 간략하게 구축한 후, 개별적인 온톨로지로 작성된 조선 B0M의 제품 정보들에 대하여 도메인 온톨로지를 이용한 통합을 시도하였다. 이를 통해 온톨로지를 이용한 조선 PLM에서의 이기종간 BOM 통합 가능성을 확인하였다.
기 구축한 조선 도메 인 온톨로지를 이용하여 작성 된 선각 Block의 B0M 온톨로지 에, 별도로 작성된 B0M의 또 다른 일부분을 추가하여 조선 BOM을 확장하였다. 이를 통해 조선 도메인 온톨로지를 통한 B0M의 확장통합 가능성을 확인하였다.
이에 본 논문에서는 조선 분야의 이기종 PLM system 간 BOM 정보를 온톨로지 기반으로 연동하기 위한 연구를 수행하였다. 조선 BOM의 통합을 위하여 먼저 온톨로지 구축 도구인 ProtOWL을 이용하여 조선 산업의 도메인 온톨로지를 간략하게 구축한 후, 개별적인 온톨로지로 작성된 조선 B0M의 제품 정보들에 대하여 도메인 온톨로지를 이용한 통합을 시도하였다.

가설 설정

그리고 선체 블록의 BOM의 일부를 임의로 구성하여 통합을 시도하였다. 여기서 대상 선체 블록은 컨테이너선의 중조립품 일부라고 가정하였고, 두 부분으로 나누어 별도로 작성하여 조선 온톨로지 기반으로 통합하였다. 통합된 BOM의 부재 인스턴스들은 조선 온톨로지를 참조하여 각각의 부재 종류 및 조립 단계정보에 연결되는 것을 확인할 수 있었다.

제안 방법

이러한 온톨로지를 조선 BOM에 적용하기 위하여 먼저 조선 산업의 도메인 온톨로지로써의 기능을 수행하는, 조선 온톨로지, 를 구축하여 부재 종류와 조립 stage를 참조할 수 있도록 정 의하였다. 그리고 선체 블록의 BOM의 일부를 임의로 구성하여 통합을 시도하였다. 여기서 대상 선체 블록은 컨테이너선의 중조립품 일부라고 가정하였고, 두 부분으로 나누어 별도로 작성하여 조선 온톨로지 기반으로 통합하였다.
시도하였다. 기 구축한 조선 도메 인 온톨로지를 이용하여 작성 된 선각 Block의 B0M 온톨로지 에, 별도로 작성된 B0M의 또 다른 일부분을 추가하여 조선 BOM을 확장하였다. 이를 통해 조선 도메인 온톨로지를 통한 B0M의 확장통합 가능성을 확인하였다.
통합된 이해를 위한 어휘를 제공한다. 두 번째로, 기업 모형의 요구사항에 대한 변경의 최적화를 통해 안정된 인프라를 제공한다. 마지 막으로, 정보 교환의 매개체 역할을 함으로써 기업 모형을 이용하는 다양한 응용 프로 그램의 상호운용성을 증대시킨다.
이 BOMe 조선 온톨로지를 기반으로 작성하였으며, 조선 온톨로지는 블록 내 부품들에 대한 부재 종류와 조립 단계 정보를 참조할 수 있도록 구성되었다. 또한 온톨로지를 통합하고 BOM 을 완성하기 위하여, LB1 을 별도의 온톨로지로 작성하였다. 다음의 Fig.
선박 의장 BOM 관리 모델은 제품을 구성하는 부품들의 계층적인 연관 관계와 다양한 부서에 BOM 정보를 제공하고 이들의 연관 관계를 나타내고 통합/관리한다. 본 연구에서의 선박 의장 BOM 관리모델은 Structure BOM 과 Display BOM으로 구성 한다.
앞서 소개한 선박 B0M의 모델을 활용하고, 조선 온톨로지를 이용해 BOM의 통합을 시도하였다. 여기서 대상 블록은 컨테이너선의 S블록 중 조립품의 일부로서, Block Analysis 형태로 표현되어 있다.
온톨로지의 통합을 위해 선체 블록 구성품 중 LB1 을 제외한 LB2, BK2를 DK1에 포함되는 형태의 BOM으로 작성하였다. 이 BOMe 조선 온톨로지를 기반으로 작성하였으며, 조선 온톨로지는 블록 내 부품들에 대한 부재 종류와 조립 단계 정보를 참조할 수 있도록 구성되었다.
또한 Tursi et al.은 제품 온톨로지의 정의를 통해 STEP PDM 모듈과 IEC 62264 표준의 매핑을 수행하여 기업 어플리케이션에서 BOM의 상호운용성을 향상시키기 위한 방안을 제시하였다. 한편 Sihem and Abdelazize 앞서 소개한 기 구축된 좋은 온톨로지들을 재사용하여 PLM에 적용하기 위하여, 이미 개발된 다양한 온톨로지들을 PLM 적용 관점에서 비교, 분석하였다.
온톨로지는 정보에 메타데이터를 추가함으로써 정확하고 효율적인 BOM 정보 검색과 의미 기반의 추론을 통한 BOM 통합을 용이하게 할 수 있다. 이러한 온톨로지를 조선 BOM에 적용하기 위하여 먼저 조선 산업의 도메인 온톨로지로써의 기능을 수행하는, 조선 온톨로지, 를 구축하여 부재 종류와 조립 stage를 참조할 수 있도록 정 의하였다. 그리고 선체 블록의 BOM의 일부를 임의로 구성하여 통합을 시도하였다.
연구를 수행하였다. 조선 BOM의 통합을 위하여 먼저 온톨로지 구축 도구인 ProtOWL을 이용하여 조선 산업의 도메인 온톨로지를 간략하게 구축한 후, 개별적인 온톨로지로 작성된 조선 B0M의 제품 정보들에 대하여 도메인 온톨로지를 이용한 통합을 시도하였다. 이를 통해 온톨로지를 이용한 조선 PLM에서의 이기종간 BOM 통합 가능성을 확인하였다.
즉, 의미 부여를 통한 지능적 검색과 추론을 통한 지식 공유가 가능해진다. 조준면은 공유 온톨로지를 정의하여 금형 부품에 대한 소스 온톨로지의 자동 통합을 시도하였다
은 제품 온톨로지의 정의를 통해 STEP PDM 모듈과 IEC 62264 표준의 매핑을 수행하여 기업 어플리케이션에서 BOM의 상호운용성을 향상시키기 위한 방안을 제시하였다. 한편 Sihem and Abdelazize 앞서 소개한 기 구축된 좋은 온톨로지들을 재사용하여 PLM에 적용하기 위하여, 이미 개발된 다양한 온톨로지들을 PLM 적용 관점에서 비교, 분석하였다. 비교, 분석에는 1) General, 2) Published/URL, 3) Formalism used, 4) Ease of integration, 5) Inference mechanism, 6) Axiom- atization/formality, 7) Coverage/Application, 8) Traceability, 9) Openness/modifiability, 10) PLM potentiality 등 10개의 기준이 적용되었고, 적용 대상은 다음과 같다.

대상 데이터

여기서 대상 블록은 컨테이너선의 S블록 중 조립품의 일부로서, Block Analysis 형태로 표현되어 있다.

이론/모형

본 논문에서는 온톨로지 구축을 위한 도구로 Prot6-0WL을 사용하였다. Prot6-OWLe Stanford Medical Informatics에서 개발한 open-source 온톨로지 구죽 도구이다.

성능/효과

비교, 분석 결과 TOVE 프로젝트는 PLM에 대한 적용 도가 가장 높은 것으로 평가되었고, Enterprise Ontology와 SUMO는 부분적으로 활용 가능한 것으로 나타났다. 이 중 일부를 소개하자면 다음과 같다.
선박 의장 BOMe 선주 요구사항을 고려해서 설계를 히는 영업 설계에서부터 기본 설계와 상세 설계를 거쳐 생산을 고려한 생산 설계를 거치면서 진화한다는 것을 알 수가 있다. BOM이 진화한다는 것은 각 BOM 간의 연계가 있어야 하는데 현재 조선소의 설계단계별 BOM 간의 직접 적인 연계가 없어 보인다.
통합된 BOM의 부재 인스턴스들은 조선 온톨로지를 참조하여 각각의 부재 종류 및 조립 단계정보에 연결되는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 조선 BOM 관리에 온톨로지의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 하지만 본 연구에서 구축하여 사용한 조선 온톨로지는 매우 단순화되어 있는 형태로써, 조선 BOM의 여러 특성과 요구사항들을 모두 표현하는데 한계가 있다.
여기서 대상 선체 블록은 컨테이너선의 중조립품 일부라고 가정하였고, 두 부분으로 나누어 별도로 작성하여 조선 온톨로지 기반으로 통합하였다. 통합된 BOM의 부재 인스턴스들은 조선 온톨로지를 참조하여 각각의 부재 종류 및 조립 단계정보에 연결되는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 조선 BOM 관리에 온톨로지의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

후속연구

향후 장소 및 시간 등의 개념을 연결시켜 B0M의 변화를 추적 가능하도록 조선 온톨로지를 확장 개 량하여 연구를 계속 진행해 나갈 필요가 있다. 또한 온톨로지로 표현된 BOM을 상용 PLM 시스템과 연동 시켜 실제 구축 가능한 프레임워크를 구성하기 위한 연구가 진행되어야 한다.
앞서 살펴본 PLM의 목적을 달성하기 위해서는 PLM 시스템 내부의 BOM과 관련하여 이기종 PLM 시스템 간 설계 데이터의 교환과 통합이 용이해야 하고, PLM 시스템 내에서 정확하고 상세한 제품 정보의 검색과 추적이 가능해야 한다. 또한 선박의 생애주기 동안 발생하는 수많은 데이터가 효과적으로 관리되어야 한다.
이를 통해 조선 BOM 관리에 온톨로지의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 하지만 본 연구에서 구축하여 사용한 조선 온톨로지는 매우 단순화되어 있는 형태로써, 조선 BOM의 여러 특성과 요구사항들을 모두 표현하는데 한계가 있다. 향후 장소 및 시간 등의 개념을 연결시켜 B0M의 변화를 추적 가능하도록 조선 온톨로지를 확장 개 량하여 연구를 계속 진행해 나갈 필요가 있다.
하지만 본 연구에서 구축하여 사용한 조선 온톨로지는 매우 단순화되어 있는 형태로써, 조선 BOM의 여러 특성과 요구사항들을 모두 표현하는데 한계가 있다. 향후 장소 및 시간 등의 개념을 연결시켜 B0M의 변화를 추적 가능하도록 조선 온톨로지를 확장 개 량하여 연구를 계속 진행해 나갈 필요가 있다. 또한 온톨로지로 표현된 BOM을 상용 PLM 시스템과 연동 시켜 실제 구축 가능한 프레임워크를 구성하기 위한 연구가 진행되어야 한다.
현재 Dassault, Intergraph, Siemens 등 여러 업체에서 조선용 CAD 및 PLM 시스템을 구축, 적용하기 위해 연구개발을 하고 있고, 이미 일부 적용이 진행되고 있다. 향후 조선 업계에서도 타 분야들과 같은 다양한 종류의 PLM 시스템들이 사용된다면, 이기종 간의 시스템 통합과 표준화는 더욱 중요한 이슈로 부각될 것이다.

참고문헌 (20)

박찬국, "해양 석유 및 가스 생산플랜트 PD M," 기계저널, 제42권, 제7호, pp. 50-56, 2002. 7.

원문보기 상세보기
월간 Shipbuilding Industry Magazine, Vol. 23, pp. 42-43, 2009. 7.
이윤숙, 천상욱, 한순흥, "CAD 시스템 간 상호 운용성을 위한 설계 특징형상의 온톨로지 구축," 한국 CAD/CAM학회 논문집, 제9권, 제2호, pp. 164-174, 2004. 6.
박찬국, "산업설비정보표준화 및 PLM," 설비저널, 제36권, 제10호, pp. 28-39, 2007. 10.

원문보기 상세보기
전자상거래 표준화 통합 포럼, "RDF기반 STEP 데이터의 온톨로지 표현 지침," 2004.
한국전산원, "웹 온톨로지 개발 지침 연구," 2004.
문예경, "기업 온톨로지 기반의 조선 배관설계 업무 분석," 석사학위논문, 2008.
김경훈, "조선 가공공정에서의 기업 온톨로지기반 구축 및 활용," 석사학위 논문, 2008.
조준면, 한순흥, 김현, "부품 라이브러리 정보의 자동 통합을 위한 메타 온톨로지," 한국CAD/CAM 학회 논문집, 제11권, 제4호, pp. 273-288, 2006. 8.

원문보기 상세보기
이인근, 황도삼, 서석태, 권순학, "메타온톨로지에 기반한 온톨로지의 통합," 퍼지 및 지능시스템학회 논문지, 제17권, 제5호, pp. 604-613, 2007. 10.

원문보기 상세보기
이경호, 이장현, 한선우, "온톨로지 기반의 조선 BOM 지식 통합," 2006 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집, pp. 975-982, 2006.
임형신, 황윤영, 엄동명, 이규철, "OWL기반의 온톨로지 도구 비교분석," 한국한의학연구원 논문집, 제12권, 제1호(통권16호), 2006.
W3C, "OWL Web Ontology Language Overview", 2004.
Lalit Patil, Debasish Dutta, and Ram Sriram, "Ontology-Based Exchange of Product Data Semantics", IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, Vol. 2, No. 3, July 2005.
Thomas R. Gruber, "Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing", In International Journal Human-Computer Studies 43, pp. 907-928. Substantial Revision of Paper Presented at the International Workshop on Formal Ontology, March, 1993.
Sihem Mostefai and Abdelaziz Bouras, "What Ontologies for PLM: A Critical Analysis", In 12th International Conference on Concurrent Enterprising Palazzo delle Stelline, Milan, Italy, 26-28 June 2006.
Mark S. Fox, "The TOVE Project: A Common-Sense Model of the Enterprise", In Industrial and Engineering Applications of Artificial Intelligence and Expert Systems: Proceedings of the 5th international conference IEAAIE (1992), Vol. 604, pp. 25-34, 1992.
Natalya F. Noy and Mark A. Musen, "The PROMPT Suite: Interactive Tools for Ontology Merging and Mapping", International Journal of Human-Computer Studies, Vol. 59, No. 6, pp. 983-1024, December 2003.

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John H. Gennari, Mark A. Musen, Ray W. Fergerson, William E. Grosso, Monica Crubezy, Henrik Eriksson, Natalya F. Noy and Samson W. Tu, "The Evolution of Protege-2000 : An Environment for Knowledge-based Systems Development", International Journal of Human-Computer Studies, Vol. 58, pp. 89-123, 2002.
Knublauch, H., Fergerson, R., Noy, N. and Musen, M., "The Protege-OWL Plugin ; An Open Development Environment for Semantic Web Applications", In Third International Semantic Web Conference-ISWC 2004.

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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