$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

선박해양구조물의 제품수명주기 내 유지보수 정보 획득을 위한 PEID에 관한 연구
Development of PEID for Acquiring Maintenance Information during Product Lifecycle of Marine Vessels 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.26 no.5 = no.108, 2012년, pp.63 - 72  

전정익 (인하대학교 대학원 조선해양공학과) ,  이장현 (인하대학교 조선해양공학과) ,  손금준 (인하대학교 대학원 조선해양공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The product lifecycle of a marine vessel can be classified into the design-production, operation-maintenance, and disposal phases. During the operation and maintenance phase, status data should be gathered from the major machinery and instruments installed on the marine vessel in order to perform ef...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • - 선박의 엔진 구역 내의 온도 및 선박의 기울기를 측정하기 위한 목적으로 센서를 선택하여 모형을 대상으로 계측 결과를 제시함으로써 가능성을 확인하였다.
  • 앞서 언급한 바와 같이 PEID는 온도, 압력, 진동 등 각 기기의 상태를 대표하는 신호를 감지할 수 있어야 한다. 광센서, 온도센서, 가스센서, 압력센서 등이 있을 수 있으나, 본 연구에서는 예제 개발을 위하여 엔진룸의 경사각 및 온도 계측을 위하여 기울기 센서 및 온도 센서를 채택하였다. 가상 선박의 엔진 구역의 온도 및 기울기를 5초단위로 모니터링 하는 것으로 가정하였다.
  • 본 연구는 MOL 단계에 있는 선박해양제품의 PLM 및 CBM 에 필요한 제품정보 축적과 상태 정보 획득을 위한 방법에 중심을 두고자 한다. 김승현 등(2012)에서 제시한 유지보수 PLM 시스템의 구성요소로서 PEID의 기능 및 구현된 사례를 제시하고자 한다. 이를 통해 선박의 MOL 단계에서 생성되는 유지보수 정보를 획득하고 관리하기 위한 PEID를 프로토타입으로 구현하고, 그 적용 가능성에 대해 검토하고자 한다.
  • 이러한 형태의 PLM 시스템은 폐쇄형(Closed-Loop) PLM으로 정의되고 있다. 따라서 본 연구에서는 Fig. 3에 보인 것과 같이 축적된 제품정보가 제품 개선에 이용될 수 있도록 PEID에 정보 축적의 기능을 추가할 수 있도록 메모리 기능을 갖춘 MCU를 이용하고자 한다.
  • 본 연구의 PEID는 RFID의 정보량을 확장하고 능동적인 센서 제어를 위하여 MCU를 추가하였으며, 통신 방법으로는 Zigbee 및 RFID를 동시에 고려하고자 한다. 또한 MCU가 센서를 직접 제어함으로써 PLM 시스템과 통합될 수 있도록 하고자 한다. 본 연구에서 제시한 PEID와 기존 연구에서 제시한 사례를 비교하면 Table 1과 같이 정리될 수 있다.
  • 따라서 PEID는 각각의 기기 및 장비에 설치되며, PLM 서버와 직접 통신하도록 가정하였다. 또한 모듈의 형태로 각 기기에 부착하고 주요 제품 정보를 PEID에 저장함으로써 폐기 단계에 직접 정보를 활용할 수 있도록 하고자 하였다. PLM의 Data tier는 PEID에서 획득한 실시간 동적 데이터 및 제품의 RAM 정보, 도면 및 3차원 모델과 같은 정적 정보를 포함하며, PEID는 PLM으로부터 정적 정보를 수신함과 동시에, 동적 정보를 송신하는 것으로 가정하였다.
  • 본 연구는 MOL 단계에 있는 선박해양제품의 PLM 및 CBM 에 필요한 제품정보 축적과 상태 정보 획득을 위한 방법에 중심을 두고자 한다. 김승현 등(2012)에서 제시한 유지보수 PLM 시스템의 구성요소로서 PEID의 기능 및 구현된 사례를 제시하고자 한다.
  • 데이터 처리와 계산을 위한 MCU, 무선통신 모듈, 상태 정보 계측을 위한 센서, 센서의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 MCU로 전달하는 ADC 모듈로써 PEID을 구성하였다. 본 연구는 우선 선체의 경사각(Trim) 및 엔진 구역의 온도를 계측할 수 있는 경사 센서 및 온도 센서를 선택하여 구현하였다.
  • 본 절에서는 PLM과 PEID의 관계를 정리하고자 한다. Fig.
  • 특히, 상태 추적 및 진단, 예지 기능의 전제조건으로 MOL 단계의 주요 장비의 상태 정보 획득을 위한 PEID 모듈이 필요하다. 이러한 목적으로 상태 정보 획득, 유지 보수 정보 축적 등이 가능한 PEID 모듈을 구현하였다. 이를 위하여 MCU 등을 활용한 능동형 PEID 아키텍처와 구성 요소를 정의하고 프로토타입으로 구현하였다.
  • 김승현 등(2012)에서 제시한 유지보수 PLM 시스템의 구성요소로서 PEID의 기능 및 구현된 사례를 제시하고자 한다. 이를 통해 선박의 MOL 단계에서 생성되는 유지보수 정보를 획득하고 관리하기 위한 PEID를 프로토타입으로 구현하고, 그 적용 가능성에 대해 검토하고자 한다. 특히, 능동적인 기능을 구현하기 위하여 마이크로프로세서(MCU) 및 센서를 직접 결합하고, RFID 및 Zigbee와 같은 무선통신 방법을 동시에 적용함으로써 통신 방법을 다양화시킴과 동시에 데이터 전송량을 확대하고자 한다.

가설 설정

  • - System Integration Tier: PLM 시스템은 기존의 ERP(Enterprise Resource Planning), CMMS와 상호 연계 관계가 있는 것으로 가정하였다.
  • PLM 서버는 Fig. 6에 보인 것과 같이 PEID 센서에서 얻어지는 실시간 데이터는 MCU가 변환시킨 후 Zigbee 통신으로 전송받는 것으로 가정하였으며, PLM과 MCU의 쌍방향 통신을 통하여 정적·동적 데이터를 교환할 수 있도록 하였다.
  • 또한 모듈의 형태로 각 기기에 부착하고 주요 제품 정보를 PEID에 저장함으로써 폐기 단계에 직접 정보를 활용할 수 있도록 하고자 하였다. PLM의 Data tier는 PEID에서 획득한 실시간 동적 데이터 및 제품의 RAM 정보, 도면 및 3차원 모델과 같은 정적 정보를 포함하며, PEID는 PLM으로부터 정적 정보를 수신함과 동시에, 동적 정보를 송신하는 것으로 가정하였다. 또한 Decision support는 정적·동적 정보를 이용하여 제품의 유지보수와 폐기·재활용의 의사결정에 필요한 계획 기능을 의미하며, CBM에 근거한 예지 보수 및 재활용 판단 기능으로 가정하였다.
  • 광센서, 온도센서, 가스센서, 압력센서 등이 있을 수 있으나, 본 연구에서는 예제 개발을 위하여 엔진룸의 경사각 및 온도 계측을 위하여 기울기 센서 및 온도 센서를 채택하였다. 가상 선박의 엔진 구역의 온도 및 기울기를 5초단위로 모니터링 하는 것으로 가정하였다. 기울기를 계측한 후 수평을 유지할 수 있도록 평형수(Ballasting water) 펌프의 작동을 제어하도록 구상하였다.
  • 특히, 고장·예지 판단을 위한 시스템의 구현을 위해서는 각 기기별로 상태 정보의 실시간 파악을 위한 방안이 필요하다. 따라서 PEID는 각각의 기기 및 장비에 설치되며, PLM 서버와 직접 통신하도록 가정하였다. 또한 모듈의 형태로 각 기기에 부착하고 주요 제품 정보를 PEID에 저장함으로써 폐기 단계에 직접 정보를 활용할 수 있도록 하고자 하였다.
  • 또한 Decision support는 정적·동적 정보를 이용하여 제품의 유지보수와 폐기·재활용의 의사결정에 필요한 계획 기능을 의미하며, CBM에 근거한 예지 보수 및 재활용 판단 기능으로 가정하였다.
  • 4), Wifi 등의 무선통신 방법이 가능하다. 또한 일반적으로 데이터 처리기는 응용 프로그램 또는 MCU를 통하여 수행하지만, 본 연구에서는 우선 데이터 처리기는 PLM 서버에 적용하는 것으로 가정하였다.
  • 엔진 구역의 온도 안전성 판단 조건은 DnV 엔진 구역 기술문서(DnV, 2000)에서 제시한 것을 참고하여 60도가 넘는 시간이 20분 이상 반복될 경우 위험한 것으로 가정하였다. 본 연구에서는 안전성 판단 기준을 단순하게 특정 온도와 지속 시간으로 지정하였으나, 이러한 진단 및 안전성 판단을 위해서는 상태 진단(Diagnostics) 기법, 판단 및 예지(Prognostics) 등을 포함한 CBM 기법을 구현하고 이를 PEID의 MCU에 내재시키거나, PLM 서버에서 운영되도록 하여야 할 것이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
제품수명주기관리(PLM) 시스템은 어떻게 활용하는 것이 이상적인가? 제품수명주기관리(PLM) 시스템은 제품의 설계, 유지보수, 운영, 폐기단계에 이르는 모든 수명주기 정보를 관리하고 활용하도록 하는 것이 이상적이다(김승현 등, 2010; 이경호, 2004). 그러나 선박해양구조물의 설계․생산 단계와 유지보수․운영․폐기 단계의 절차와 활용하는 정보가 다르기 때문에 설계․생산 단계인 초기수명단계(BOL: Begin of life)와 유지보수단계(MOL: Middle of life) 및 폐기단계(EOL: End of life)의 PLM시스템은 각각 구별되는 것이 효율적이다.
MOL 단계의 PLM은 운영 및 사용단계에서 상태 추적 및 진단, 예지 기능이 필요한데 이에 대한 전제 조건은 무엇인가? MOL 단계의 PLM은 운영 및 사용단계에서 수리이력, 고장이력, 정비이력 등의 정보 관리뿐만 아니라 상태 추적 및 진단, 예지 기능이 필요하다. 특히, 상태 추적 및 진단, 예지 기능의 전제조건으로 MOL 단계의 주요 장비의 상태 정보 획득을 위한 PEID 모듈이 필요하다. 이러한 목적으로 상태 정보 획득, 유지 보수 정보 축적 등이 가능한 PEID 모듈을 구현하였다.
BOL 단계의 PLM 시스템은 어떤 것을 지원하는가? 그러나 선박해양구조물의 설계․생산 단계와 유지보수․운영․폐기 단계의 절차와 활용하는 정보가 다르기 때문에 설계․생산 단계인 초기수명단계(BOL: Begin of life)와 유지보수단계(MOL: Middle of life) 및 폐기단계(EOL: End of life)의 PLM시스템은 각각 구별되는 것이 효율적이다. BOL 단계의 PLM 시스템은 3D CAD 모델, 자재목록(BOM) 정보, 협업 설계 및 설계 변경관리, 제품 구성 관리 등과 같은 기능을 통해 효율적인 제품 개발을 지원 한다(Kiritsis, 2011). 그러나 선박해양구조물의 MOL 및 EOL 단계 PLM은 부품 신뢰성(RAM) 정보 및 수리 교체 이력 정보, 예방보수(Preventive maintenance), 예지보수(Predictive maintenance), 조건기반 유지보수(CBM), 정기 점검 등과 같은 정보 및 관리 절차를 지원하여야 한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (39)

  1. 김승현, 이장현, 이경호, 박광필, 서흥원 (2010). "4-계층 모델 기반 의 선박 수명주기관리 시스템 프레임워크," 한국 CAD/AM 학회 논문집, 제15권, 제5호, pp 362-374. 

  2. 김승현, 이장현, 손금준, 한은정 (2012). "선박해양구조물의 유지보수 단계 수명주기관리 정보 시스템의 개념 설계와 구현," 한국해양공학회지, 제26권, 제2호, pp 58-67. 

  3. 김진태, 권영미 (2006). "RFDI와 Zigebee를 이용한 유비쿼터스 u-ealth 시스템 구현", 2006년 전자공학회 논문지, 제43권, TC편 1호, pp 79-88. 

  4. 소승욱 (2010). "선박 수명주기 관리를 위한 CMMS 개발 추진 사례," 2010 PLM 컨소시엄컨퍼런스. 

  5. 이경호 (2004). "동시공학적 선박설계를 위한 웹 기반의 협업설계 시스템", 한국해양공학회지, 제18권, 제6호, pp 37-43. 

  6. 정완영, 이승철 (2006). "신경회로망 알고리즘과 ATmega128칩을 활용한 자동차용 지능형 AQS 시스템", 제어?자동화?시스템공학 논문지, 제12권, 제6호, pp 539-546. 

  7. 황선기, 이상구 (2009) "ZigBee의 영상 전송을 이용한 침입자 탐지 시스템 구현", 보안공학연구논문지, 제6권, 제4호, pp 241-251. 

  8. Bodenhoefer, K., Schneider, A., Cock, T., Brooks, A., Sands, G., Allman, L., Simon, M., Chong, S.K., Yang, X., Delannoy, O., Catanese, B. and Mueller, K. (2004). "Environmental life cycle information management and acquisition: first experiences and results from field trials", Proceedings of the Conference on Electronics Goes Green 2004. 

  9. Chang, K.P., Rausand, M. and Vatn, J. (2008). "Reliability Assessment of Reliquefaction Systems on LNG Carriers", Reliability Engineering and System Safety, Vol 93, No 9, pp 1345-1353. 

  10. Cao, H., Folan, P., Mascolo, J. and Browne, J. (2012). "RFID in Product Lifecycle Management: A Case in the Automotive Industry", International Journal of Computer Integrated Manufacturing, Vol 22, No 7, pp 616-637. 

  11. Dalpiaz, G., Rivola, A. and Rubini, R. (2000). "Mechanical Systems and Signal Processing", Vol 14, No 3, pp 387-412. 

  12. DnV (2000). Technical Paper-Hot Surfaces in Engine Rooms Paper Series No. 2000-P025. 

  13. EPCglobal (2006). EPC Information Services (EPCIS) Version 1.0 Specification, working draft. 

  14. Fernandez, J.F. and Marquez, A.C. (2009). "Framework for Implementation of Maintenance Management in Distribution Network Service Providers", Reliability Engineering & System Safety, Vol 94, No 10, pp 1639-1649. 

  15. Firmtech (2003). Zigbee Embedded Modules FZ750BS/FZ750BC Manual VERSION 0.1.7, Firmtech Co., Ltd. 

  16. Forss, B., Petrow, J., Framling, K., Dikici, C. and Anke, J. (2006). PROMISE DR6.5: interface definition and design of enterprise communication infrastructure. 

  17. Grall, A., Berengure, C. and Dieulle, L. (2002). "A Conditionbased Maintenance Policy for Stochastically Deteriorating Systems", Reliability Engineering and System Safety, Vol 76, pp 167-180. 

  18. Gulledge, T., Hiroshige, S. and Iyer, R. (2010). "Conditionbased Maintenance and the Product Improvement Process", Computers in Industry, Vol 61, No 9, pp 813-832. 

  19. Jakkhupan, W., Arch-int, S. and Li, Y. (2011). "Business Process Analysis and Simulation for the RFID and EPCglobal Network Enabled Supply Chain: A Proof-ofconcept Approach", Journal of Network and Computer Applications, Vol 34, No 3, pp 949-957. 

  20. Jardine, A.K.S., Lin, D. and Banjevic, D. (2006). "A Review on Machinery Diagnostics and Prognostics Implementing Condition-based Maintenance", Mechanical Systems and Signal Process, Vol 20, No 7, pp 1483-1510. 

  21. Jun, H.B., Kiritsis, D., and Xiouchakis, P. (2007). "Research Issues on Closed-loop PLM", Computers in Industry, Vol 58, No 8-9, pp 855-868. 

  22. Jun, H.B., Shin, J.H., Kim, Y.S., Kiritsis, D. and Xirouchakis, P. (2009). "A Framework for RFID Applications in Product Lifecycle Management", International Journal of Computer Integrated Manufacturing, Vol 22, No 7, pp 595-165. 

  23. Kim, S.H., Lee, J.H., Kim, K.S. and Jeon, J.I. (2010). "An Implementation Enterprise BOM for Marine Vessel of Pipe Equipment", Transactions of the Society of CAD/ CAM Engineers, Vol 16, No 1, pp 41-51. 

  24. Kiritsis, D. (2011). "Closed-loop PLM for Intelligent Products in the Era of the Internet of Things," Computer-Aided Design, Vol 43, No 5, pp 479-501. 

  25. Liu, Z., Yin, X., Zhang, Z., Chen, D. and Chen, W. (2004). "Online Rotor Mixed Fault Diagnosis Way Based on Spectrum Analysis of Instantaneous Power in Squirrel Cage Induction Motors", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol 19, No 3, pp 485-490. 

  26. Lopez, T.S. (2011) "RFID and Sensor Integration Standards: State and Future Prospects", Computer Standards & Interfaces, Vol 33, No 3, pp 207-213. 

  27. Miller, A.J. (1999). "A New Wavelet Basis for the Decomposition of Gear Motion Error Signals and its Application to Gearbox Diagnostics", M.Sc. Thesis, The Pennsylvania State University. 

  28. MIMOSA (2010). OpenO&MTM CIR Specification A Common Interoperability Registry V1.0. 

  29. Moore, P.R., Pu, J., Xie, C., Simon, M. and Bee, G. (2000). "Life Cycle Data Acquisition Methods and Devices" Proceedings of the 7th Mechatronics Forum International Conference (Mechatronics 2000). 

  30. Muller, A., Marquez, A.C. and Iung, B. (2008). "On the Concept of E-maintenance: Review and Current Research", Reliability Engineering and System Safety, Vol 93, No 8, pp 1165-1187. 

  31. Park, H.S. and Choi, W.S. (2005). "Disassembly Process Planning of End-of-Life Car", International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol 6, No 1, pp 42-50. 

  32. Pandian, A. and Ali, A. (2010). "A Review of Recent Trends in Machine Diagnosis and Prognosis Algorithms", International Journal of Computer Information Systems and Industrial Management Applications, Vol 2, pp 320-328. 

  33. Simon, M., Allman, L., Moore, P.R., Yang, X. and Cock, T. (2004). "Product Design Informed by Lifecycle Information: Initial Results from ELIMA", Proceedings of the 2nd International Conference on Manufacturing Research (ICMR2004), pp 103-122. 

  34. Simon, M. Bee, G., Moore, P.R, Pu, J. and Xie, C. (2000). "Life Cycle Data Acquisition Unit-design, Implementation, Economics and Environmental Benefits," Proceedings of the IEEE International Symposium on Electronics & the Environment, pp 284-289. 

  35. Thomas, G., Scott, H. and Raj, I. (2010). "Condition-based Maintenance and the Product Improvement Process", Computers in Industry, Vol 61, No 9, pp 813-832. 

  36. Xiaoyu, Y., Philip, M. and Seng, K.C. (2009). "Intelligent Products: From Lifecycle Data Acquisition to Enabling Product-related Services", Computers in Industry, Vol 60, No 3, pp 184-194. 

  37. Wang, Y., Linch, J.P. and Law, K.H. (2007). "Wireless Sensing Technologies for Civil Infrastructure Monitoring and Management", 5th International Symposium for Safety of Infrastructure, U-Safety for Infrastructure. 

  38. Williams, J.H., Davies, A. and Drake, P.R. (1994). "Condition Based Maintenance and Machine Diagnostics", Chapman & Hall. 

  39. Yang, X., Moore, P. and Chong, S.K. (2009). "Intelligent products: From Lifecycle Data Acquisition to Enabling Productrelated services", Computers in Industry, Vol 60, No 3, pp 184-194. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로