[논문]Aveva Marine 배관 모델을 SmartMarine3D 배관 모델로 변환하는 방법

천상욱; 이재준; 조민철; 이광

doi:10.7315/cadcam.2013.329

Aveva Marine 배관 모델을 SmartMarine3D 배관 모델로 변환하는 방법
A Method for Translating Pipe Models from Aveva Marine to SmartMarine3D 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.18 no.5, 2013년, pp.329 - 337

천상욱 (대우조선해양(주) 정보기술팀) , 이재준 (대우조선해양(주) 정보기술팀) , 조민철 (대우조선해양(주) 정보기술팀) , 이광 (대우조선해양(주) 정보기술팀)

Abstract ▼ AI-Helper

At shipyards, to enable design cooperation with engineering companies or to meet ship owner's requirements, there is a need to translate ship models from one ship CAD system to another ship CAD system. In this paper, a method for translating pipe models from Aveva Marine to SmartMarine3D is introduced. Related data and architecture of translation system are addressed and specific details to be considered during translation are explained. The introduced method has been implemented and tested in a shipyard.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 조선 CAD 시스템마다 다르게 사용하는 배관 모델 용어의 혼동을 피하기 위해 Fig. 1에서와 같이 AM의 Pipe, SM3D의 Pipeline에 해당하는 것을 파이프라인으로, AM의 Branch, SM3D의 PipeRun에 해당하는 것을 브랜치로 기술한다.
선박 CAD 모델 변환에 대한 개발은 주로 CAD 벤더 내부적으로 이루어져 왔고, 논문을 통해 공개되지 않아서 구체적인 방법이 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 배관 모델을 대상으로, AM 모델을 SM3D 모델로 변환하는 방법을 소개한다. AM과 SM3D는 국내 주요 조선소에서 가장 많이 사용되는 조선 CAD시스템이다.
사람이 리모델링하는 경우도 있지만, 비용 절감을 위해 자동 모델 변환 시스템에 대한 요구가 존재한다. 본 연구에서는 선박의 배관 모델을 대상으로, AM의 모델을 SM3D의 모델로 변환하는 방법을 소개하였다. 배관 모델 변환에 필요한 데이터 및 시스템 구조를 소개하고, 구현에서 고려해야 할 특징적인 부분을 기술하였다.
또, 파이프라인의 시작 또는 끝에 가스켓(gasket)이나 밸브(valve)가 있을 경우, datal에 있는 파이프라인의 시작점이나 끝점 대신 피팅의 중심점을 파이프라인의 시작점이나 끝점으로 사용해야 한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 배관 생성에 추가적으로 필요한 정보를 포함하는 datal을 출력하는 모듈을 개발하였고, 이를 확장 datal이라고 정의하였다. 확장 datal에는 티의 연결 정보, 리듀서 전후 배관의 직경, 배관의 속성 정보를 추가하였다.

가설 설정

Min 등^[8]은 SM3D를 근간으로 개발된 GSCAD에서, 배관 서포트(pipe support)를 대상으로 배관 및 선체와 연관 관계(relationship)를 가지면서 규칙(rule)에 의해 서포트를 자동으로 생성하는 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서는 배관 서포트 변환을 다루지 않는다. Kim 등^[9]은 선박의 해석용 통합 모델을 이용하여 조선 CAD 시스템인 Tribon과 해석 시스템인 Patran, Fluent간의 모델 변환을 소개하였는데, 선체 모델을 대상으로 해석을 위한 형상의 변환을 다루었다.

제안 방법

한편, SM3D는 매크로를 지원하지 않고, API를 이용해서만 모델 정보 추출 및 생성이 가능하다. 곧, AM에서 datal로 모델 정보를 추출하고, SM3D에서 API를 이용하여 모델을 생성하였다.
AM과 SM3D는 국내 주요 조선소에서 가장 많이 사용되는 조선 CAD시스템이다. 논문에서 소개하는 방법은 AM과 SM3D만을 대상으로 한 것으로, 다른 시스템의 모델 변환에 동일하게 적용 가능하지는 않지만, 배관 모델 변환에서의 주요한 문제를 파악하는데 참고가 될 수 있다.
9은 개발된 시스템의 구조이다. 먼저 AM의 카탈로그 및 스펙에 대응하는 SM3D의 카탈로그 및 스펙을 수작업으로 생성하고, 두 시스템간의 스펙 매핑 테이블을 정의한다. 변환할 모델에 대해 AM에서 개발된 datal 생성기에서 확장 datal 파일을 출력한다.
본 연구에서는 선박의 배관 모델을 대상으로, AM의 모델을 SM3D의 모델로 변환하는 방법을 소개하였다. 배관 모델 변환에 필요한 데이터 및 시스템 구조를 소개하고, 구현에서 고려해야 할 특징적인 부분을 기술하였다. 배관 모델 변환에서 필수적인 카탈로그 변환은 수작업으로 이루어졌다.
본 연구에서는 브랜치 생성 순서를 자동으로 결정하기 위해, 각 브랜치를 선분의 집합으로 정의하고, 선분의 끝점과 다른 브랜치에 속하는 선분과의 거리를 계산하였다. 이 거리와 브랜치의 직경을 비교하여 연결 여부를 판단하고, 연결 정보를 기준으로 전체 브랜치의 생성 순서를 결정하였다.
본 연구에서는 브랜치 생성 순서를 자동으로 결정하기 위해, 각 브랜치를 선분의 집합으로 정의하고, 선분의 끝점과 다른 브랜치에 속하는 선분과의 거리를 계산하였다. 이 거리와 브랜치의 직경을 비교하여 연결 여부를 판단하고, 연결 정보를 기준으로 전체 브랜치의 생성 순서를 결정하였다.
첫째, 엔지니어링 회사와의 설계 협업을 위해 필요한 경우이다. 일부 해양 프로젝트의 경우 외국의 엔지니어링 회사에서 기본 설계 및 상세 설계 일부를 수행하고, 국내 조선소에서 나머지 상세 설계 및 생산 설계를 수행하는 방식으로 프로젝트를 진행한다. 이 때, 국내 조선소와 외국 엔지니어링 회사가 사용하는 CAD 시스템이 다른 경우, 엔지니어링 회사의 상세 설계 모델로부터 조선소에서 생산 설계 모델을 생성하기 위한 모델 변환이 필요하다.
예를 들어, Tribon은 8개의 형상 프리미티브를, AM은 11개의 형상 프리미티브를 조합하여 컴포넌트 형상을 정의한다. 카탈로그 변환은 본 연구의 범위를 벗어나는 것으로, 본 연구에서 카탈로그 변환은 자동 변환이 아닌 수작업으로 이루어졌다.
SM3D에서는 datal 파서를 커스텀 명령어로 구동하여 datal 파일을 읽고 파싱한다. 파싱결과와스펙매핑정보를입력으로 하여, SM3D API를 이용하여 구현된 변환 모듈에서 SM3D의 배관 모델을 생성한다. SM3D에서의 모델 생성은 DB에 직접 엔티티를 생성하는 대신, 사용자가 모델링하는 것처럼 모델이 가시화되면서 순차적으로 생성된다.
본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 배관 생성에 추가적으로 필요한 정보를 포함하는 datal을 출력하는 모듈을 개발하였고, 이를 확장 datal이라고 정의하였다. 확장 datal에는 티의 연결 정보, 리듀서 전후 배관의 직경, 배관의 속성 정보를 추가하였다. Fig.

이론/모형

셋째, API는 C# 또는 Python 기반의 애드인(add-in) 프로그램에서 광범위한 모델 정보 추출 및 생성 기능을 제공한다. 본 연구에서는 datal로 추출된 배관 모델 정보를 사용하였다. Datal의 정보 및 구조는 2.

성능/효과

셋째, 배관 서포트가 3D 형상 모델로만 존재하고, 배관과 연결되지 않는다. 넷째, 티와 리듀서가 바로 연결되어 있는 경우 리듀서가 제대로 표현되지 않는다. 다섯째, 변환 결과가 원본 모델과 다를 경우, 수작업으로 생성된 SM3D 스펙에 문제가 있을 수도 있고 변환 모듈에 문제가 있을 수도 있기 때문에 문제의 원인을 파악하기 어렵다.
예를 들어, PDMS에서 모델 정보를 datal로 출력하여 AM에서 모델을 재생성할 수 있다. 둘째, PML(programmable macro language)은 datal에서 사용되는 매크로와는 다른 매크로 언어로써, 인터랙티브하게 모델 정보를 쿼리하거나 모델을 생성하는 기능을 제공한다. 예를 들어, 카탈로그의 컴포넌트의 기하 정보를 PML을 이용하여 추출할 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해서는 하나의 존에서의 브랜치의 생성 순서뿐만 아니라 여러 존을 고려한 브랜치의 생성 순서를 고려해야 한다. 둘째, 밸브와 같이 방향성을 가지는 피팅류의 경우 핸들의 방향을 설정할 수 없다. 셋째, 배관 서포트가 3D 형상 모델로만 존재하고, 배관과 연결되지 않는다.
추출 결과는 정형화되지 않은 텍스트로 표현된다. 셋째, API는 C# 또는 Python 기반의 애드인(add-in) 프로그램에서 광범위한 모델 정보 추출 및 생성 기능을 제공한다. 본 연구에서는 datal로 추출된 배관 모델 정보를 사용하였다.
둘째, 밸브와 같이 방향성을 가지는 피팅류의 경우 핸들의 방향을 설정할 수 없다. 셋째, 배관 서포트가 3D 형상 모델로만 존재하고, 배관과 연결되지 않는다. 넷째, 티와 리듀서가 바로 연결되어 있는 경우 리듀서가 제대로 표현되지 않는다.
Hwang 등^[7]은 SM3D 환경에서 카탈로그의 컴포넌트의 3D 모델을 부품의 속성에 따라 자동으로 생성하는 번역기를 개발하였다. 스프레드 시트(spread sheet)에 치수 속성 값을 정의한 후, 번역기를 통해 생성된 DLL(dynamic link library) 형태의 컴포넌트에서 파라메트릭하게 3D 모델이 생성 됨을 보였다. 이 결과는 향후 Aveva Marine(AM) 카탈로그의 SmartMarine3D(SM3D) 카탈로그의 자동 변환 연구에 참고가 될 수 있다.
본 논문에서 소개한 배관 모델 변환 방법에는 개선할 부분이 몇 가지 있다. 첫째, 3.1절에서 기술한 바와 같이 배관끼리의 연결을 위해서는 브랜치의 생성 순서가 중요하다. 선박에서는 종종 배관이 선수에서 선미에까지 연결되는데, 이러한 배관은 여러 존(zone)을 관통하게 된다.

후속연구

배관 모델 변환에서 필수적인 카탈로그 변환은 수작업으로 이루어졌다. CAD 시스템의 차이 및 사용 가능한 API의 제한으로 인해 사람이 수정해야 하는 부분이 존재하는데, 향후 이에 대한 개선과 더불어 카탈로그 자동 변환에 대한 연구가 필요하다.
스프레드 시트(spread sheet)에 치수 속성 값을 정의한 후, 번역기를 통해 생성된 DLL(dynamic link library) 형태의 컴포넌트에서 파라메트릭하게 3D 모델이 생성 됨을 보였다. 이 결과는 향후 Aveva Marine(AM) 카탈로그의 SmartMarine3D(SM3D) 카탈로그의 자동 변환 연구에 참고가 될 수 있다. Min 등^[8]은 SM3D를 근간으로 개발된 GSCAD에서, 배관 서포트(pipe support)를 대상으로 배관 및 선체와 연관 관계(relationship)를 가지면서 규칙(rule)에 의해 서포트를 자동으로 생성하는 프로그램을 개발하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이종 CAD 모델 변환이 필요한 경우는 어떠한 경우인가?	이종 CAD 모델 변환이 필요한 경우는 크게 2가지이다. 첫째, 엔지니어링 회사와의 설계 협업을 위해 필요한 경우이다. 일부 해양 프로젝트의 경우 외국의 엔지니어링 회사에서 기본 설계 및 상세 설계 일부를 수행하고, 국내 조선소에서 나머지 상세 설계 및 생산 설계를 수행하는 방식으로 프로젝트를 진행한다. 이 때, 국내 조선소와 외국 엔지니어링 회사가 사용하는 CAD 시스템이 다른 경우, 엔지니어링 회사의 상세 설계 모델로부터 조선소에서 생산 설계 모델을 생성하기 위한 모델 변환이 필요하다. 둘째, 주문주가 선박의 건조 모델(as-built model)을 조선소의 CAD 시스템과 다른 시스템의 모델로 요구하는 경우이다. 주문주가 설계 검증 또는 수십 년에 이르는 선박의 수명 기간 동안 선박의 유지보수를 위해 특정 CAD 모델을 요구하는 경우가 이에 해당한다. 이외에도 주요 장비 공급업체에서 조선소와 다른 CAD 시스템으로 장비를 모델링하거나, 조선소 내에서도 특정 부분은 조선 CAD가 아닌 기계 CAD를 사용하는 경우가 있지만, 이러한 경우는 대부분 설계 모델의 형상만을 변환하는 것으로 충분하다.
	조선 CAD 시스템의 모델 변환이 어려운 이유는 무엇인가?	조선 CAD 시스템의 모델 변환이 어려운 이유는: i) 카탈로그(catalog) 변환이 선행되어야 하고, ii) CAD 시스템이 파일 기반이 아닌 데이터베이스 기반이고, iii) 선체, 의장의 각 공종별 모델 정의 방식이 다르고, iv) 모델 변환을 위한 개발 API(application programming interface)가 충분하게 공개되지 않은 경우가 있기 때문이다. 특히, 카탈로그의 컴포넌트(component) 및 스펙(specification)을 정의하는 방식이 크게 다른 경우 카탈로그 변환이 중요한 문제가 된다.
	국내 주요 조선소에서 가장 많이 사용되는 조선 CAD시스템은 무엇인가?	본 연구에서는 배관 모델을 대상으로, AM 모델을 SM3D 모델로 변환하는 방법을 소개한다. AM과 SM3D는 국내 주요 조선소에서 가장 많이 사용되는 조선 CAD시스템이다. 논문에서 소개하는 방법은 AM과 SM3D만을 대상으로 한 것으로, 다른 시스템의 모델 변환에 동일하게 적용 가능하지는 않지만, 배관 모델 변환에서의 주요한 문제를 파악하는데 참고가 될 수 있다.

참고문헌 (11)

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상세보기
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Li, J., Kim, B.C. and Han, S.H., 2011, Parametric Exchange of Round Shapes between a Mechanical CAD System and a Ship CAD System, Computer-Aided Design, 44(2), pp.154-161.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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