[논문]조선 선체 블록 모델의 재사용을 위한 AVEVA Marine Scheme 기반 모델링

손명조; 강형우; 김태완

doi:10.7315/cadcam.2014.041

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For the reuse of the existing 3D block model of a ship, we analyze the hull modeling process using AVEVA Marine which is a representative CAD (Computer-Aided Design) system for the shipbuilding. In the AVEVA Marine environment where the design engineer makes 3D model on the 2D view that is so-called...

For the reuse of the existing 3D block model of a ship, we analyze the hull modeling process using AVEVA Marine which is a representative CAD (Computer-Aided Design) system for the shipbuilding. In the AVEVA Marine environment where the design engineer makes 3D model on the 2D view that is so-called 2.5D, it cannot be possible to copy to reuse the block model just simply copying the 3D feature model itself like in the general mechanical CAD system or Smart Marine 3D which are on the basis of the 3D model representation. In this paper, we analyze the scheme file where the 3D model is defined in AVEVA Marine so that we develop the program for the block copy and the translation using this scheme file. It is significant that this program can be immediately available as a real-world application on the AVEVA Marine environment.

주제어

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문제 정의

5D의 특성을 보이는 AVEVA Marine에서는 일반 기계 CAD 또는 3D 모델기반의 Smart Marine 3D에서와는 달리 3D 형상 자체를 이용하여 블록을 복사하여 사용할 수는 없다. 본 논문에서는 AVEVA Marine에서 3D 모델을 정의하는 scheme 파일을 분석하고, 그 scheme 파일을 이용하여 블록을 복사하고 평행 이동하는 프로그램을 구현하였다. 즉, 기존 호선의 DB에서 이동할 블록에 해당되는 모든 scheme 파일을 불러와서, 그 scheme 파일들의 이름과 각 파일의 내부 스크립트까지 일괄적으로 자동으로 수정할 수 있도록 하였고, 그 결과 신규호선 DB에 신규 블록을 정의하는 scheme 파일들이 생성된다.
본 논문에서는 AVEVA Marine의 블록 모델 재사용을 위해 scheme을 이용하는 선행연구의 개념을 적용하고, 기존 블록 모델을 같은 호선에서 평행 이동하여 재 생성하는 복사 기능과, 다른 호선에서 동일한 위치에 같은 이름/또는 다른 이름으로 복사하는 기능을 제안하고, 테스트 모델을 통해 이를 검증하고자 한다. 다시 말해, AVEVA Marine의 ‘Design Reuse’와 Lee et al.
본 논문에서는 기존 3D 블록 모델을 재사용하기위해, 대표적인 조선 전용 CAD 시스템인 AVEVA Marine을 이용한 선체 모델링 과정을 분석하였다. 3D 모델을 2D 뷰에서 모델링해야 하는 2.

제안 방법

다시 말해, AVEVA Marine의 ‘Design Reuse’와 Lee et al.^[9]의 연구에서는 다른 호선간의 3D 블록 모델의 일괄 복사 기능만을 다루고 있으나, 본 연구에서는 동일 프로젝트 내에서 각 블록 모델 또는 단위 패널(panel)의 평행이동과 복사 기능을 제안한다. 여기서 패널은 선체의 판재와 보강재로 구성된 소조립 구조로서, AVEVA Marine의 모델링 단위이다.
4의 우측 하단과 같이 모델링 작업을 확인할 수 있다. 다시 말해, 설계자는 3D 블록을 2D 평면으로 모두 나누어서, 패널 단위로 모델링 작업을 진행한다.
그렇기 때문에, 신규 프로젝트에서 기존 3D 모델을 재사용할 때 블록 단위뿐 아니라 부재 단위로 복사가 가능하며, 이름변경 및 생성위치의 변경 또한 가능하다는 점에서 기존 연구와의 차별성을 가진다. 또한 알고리즘적으로 기존연구는 scheme 파일을 SQL을 활용하여 테이블로 변환하였으나, 본 연구는 scheme 파일을 스크립트에서 직접 다루어 CAD 시스템에 본 기능이 임베딩^[16]될 수 있는 기반을 마련하였다.
본 프로그램은 여러 파일을 효과적으로 다룰 수 있으며, Java Virtual Machine에서 동작하는 동적 프로그래밍 언어인 Groovy 스크립트^[18]로 구현하였다.
생산설계자는 가장 먼저, 상세설계 결과물이자 3D 모델링의 작업지시서 역할을 하는 구조도에서 블록 butt 정보를 이용하여, 블록이 포함된 경계 정보를 식별하고, 이를 limiting box 형태(X_min, X_max, Y_min, Y_max, Z_min, Z_max)로 입력하여, 블록 정보를 CAD 시스템에 등록한다. 즉, Fig.
이를 위해서, 각 패널 scheme을 모두 분석하여 그 가운데, “X=”, “Y=”, “Z=” 으로 정의된 위치 정보와 관련된 스크립트 명령어 뒤의 수치를 얻어와 사용자가 평행이동을 원하는 값만큼 변환하여 새로운 scheme 파일로 재생성하는 방법을 사용하였다.
이를 위해서는, 호선 별로 PIM DB에 저장되어 있는 ‘displacement value’에서 단위 별로 정의된 수치 값을 얻어와서 단위변환연산을 수행하였다.

성능/효과

실적선 중 동일한 모델이 존재하여, Scheme을 이용하여 모델링을 할 경우 약 16 M/H 이내에 작업을 완료할 수 있다. 본 논문에서 구현한 프로그램을 이용하면 실행 즉시 결과를 얻을 수 있고, 패널단위로 생성된 scheme 파일을 실행시켜 제대로 모델링이 되는지 확인하는 작업으로 약 1 M/H이내가 소요된다. 앞서 강조했듯이 본 논문에서 구현한 프로그램을 활용하면 블록 전체가 평행이동이 되어야 하거나, 단위 패널의 변경, 이동 등에도 동일한 시수로 작업을 마칠 수 있으나, 기존의 SQL 기반의 DB를 이용한 방법^[9]을 이용할 경우 scheme 파일 일괄생성 후 평행이동을 위한 scheme 내부 명령어 편집작업에 약 8 M/H가 더 소요된다.
본 논문에서는 AVEVA Marine에서 3D 모델을 정의하는 scheme 파일을 분석하고, 그 scheme 파일을 이용하여 블록을 복사하고 평행 이동하는 프로그램을 구현하였다. 즉, 기존 호선의 DB에서 이동할 블록에 해당되는 모든 scheme 파일을 불러와서, 그 scheme 파일들의 이름과 각 파일의 내부 스크립트까지 일괄적으로 자동으로 수정할 수 있도록 하였고, 그 결과 신규호선 DB에 신규 블록을 정의하는 scheme 파일들이 생성된다. 사용자는 AVEVA Marine에서 scheme 파일들을 불러들여 ‘run’ 명령어를 실행하는 것만으로 3D 블록 모델의 모델링을 완료할 수 있다.

후속연구

향후 연구로는, 블록을 재사용할 때 블록의 크기를 기존에 비해 소폭 조정하였을 경우, 건조사양서(building specification)와 기준 패널의 scheme 내용에 근거하여, 부재를 자동으로 추가/삭제하는 지식기반 모델링 기능을 연구하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	모델링이 완료된 블록은 어떻게 저장되는가?	모델링이 완료된 블록은 그 하위 멤버 패널(선박 구조적으로는 갑판(deck), 격벽(bulkhead), 외벽(side wall), etc.)별 scheme 파일로 분할 저장되어 있다. Fig.
	CAD의 적용 측면에서 보면 선박 설계는 무엇으로 구분할 수 있는가?	CAD(Computer-Aided Design)의 적용 측면에서 바라보면, 선박 설계는 제도(drafting) 기능을 이용하여 도면을 작성하는 기본설계와 상세설계, 3D 모델링을 이용한 생산설계 과정으로 구분할 수 있다. 생산설계가 제도 기능이 아닌, 3D 모델링 기반으로 접근하는 것은 생산 효율성을 높이고, 업무 능률을 향상시키기 위해서이다.
	선박 설계를 3D 모델링 기반으로 접근 하는 이유는 무엇인가?	CAD(Computer-Aided Design)의 적용 측면에서 바라보면, 선박 설계는 제도(drafting) 기능을 이용하여 도면을 작성하는 기본설계와 상세설계, 3D 모델링을 이용한 생산설계 과정으로 구분할 수 있다. 생산설계가 제도 기능이 아닌, 3D 모델링 기반으로 접근하는 것은 생산 효율성을 높이고, 업무 능률을 향상시키기 위해서이다. 구체적으로, 생산설계 도면은 모든 격벽과 부재의 3차원 형상 정보를 표현하여야 하기 때문에, 블록에 따라 공작 도면이 A3용지 40장을 넘어가기도 한다.

참고문헌 (18)

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Son, M.J. and Kim, T.W., 2013, High-level Discrete- event Modeling-based Business Process Simulation for the Scheduling of the Ship Hull Production Design, Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, 18(3), pp.224-233.

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상세보기
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Choi, Y.S., 2012, Next Generation Shipbuilding CAD System and Asurance Method for Information Consistency - Development Trend of AVEVA Marine, CAD/CAM Review of Society of CAD/CAM Engineers, 18(3), pp.29-38.
Son, M.J., Cho, D.Y., Kim, T.W., Lee, K.Y. and Nah, Y.I., 2010, Modeling and Simulation of Target Motion Analysis for a Submarine Using a Script-based Tactics Manager, Advances in Engineering Software, 41(3), pp.506-516.

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Koenig, D., Glover, A., King, P. and Laforge, G., 2007, Groovy in Action, Manning Publications.

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