[논문]모바일 기반 스마트 조선소 생산 공정관리 지원 시스템에 관한 연구

박주용; 오형석; 이동건

doi:10.5781/jwj.2014.32.5.58

모바일 기반 스마트 조선소 생산 공정관리 지원 시스템에 관한 연구
A Study on the Production Process Management Support System for Smart Shipyard Based on Mobile 원문보기

Journal of welding and joining = 대한용접·접합학회지, v.32 no.5, 2014년, pp.58 - 64

박주용 (한국해양대학교 해양과학기술대학 조선해양시스템공학과) , 오형석 (한국해양대학교 해양과학기술대학 조선해양시스템공학과) , 이동건 (목포해양대학교 조선해양공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The shipbuilding industry is facing the various problems of less demand and oversupply owing to the global economic crisis and the increase in shipbuilding countries. Shipyards of the industry are making effort to strengthen their ability to handle the crisis via a smartwork technology for flexible working environment. In this study, we developed a smartwork system that manages the information in shipbuilding process with mobile devices such as smart phones and tablet PCs. To successfully apply the developed smartwork system to shipyards, we analyzed several best practices and management tasks of the shipbuilding processes. The developed system was designed by CBD approach that is a branch of service-oriented software engineering for reusability and flexibility on the system. As it is designed considering the flexible working environment, it supports to increase their productivity by reducing the time required to carry out tasks and by increasing the mobility required to manage work performance in field of shipyards.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그 결과 실시간으로 데이터를 관리하기 힘들기 때문에 데이터의 누락으로 인한 데이터의 신뢰성 저하, 많은 이동시간으로 인한 업무 연속성의 저하 등의 문제가 발생하여 소일정이하의 생산계획 및 관리의 경우 데스크톱PC 기반의 시스템은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 PC에 비해 시간 및 공간적 제약에서 자유로운 스마트기기 기반의 조선소 생산 공정관리 지원 시스템 개발을 수행하고자 한다.
본 논문에서 IT기술을 활용하여 조선 생산현장에서 발생하는 관리상의 문제를 해결하기 위해 스마트 워크를 적용하여 조선소 내 무선네트워크를 이용해 실시간으로 관리자는 생산현장상황을 파악하여 작업정보를 관리하고 현장작업자는 생산현장에서 정확한 작업관련정보를 조회 및 입력할 수 있도록 시스템에 대한 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 스마트 워크 기기를 활용하여 생산공정관리에 밀접한 연관이 있는 현장을 중점으로 관련 사무실과의 작업 및 실적정보, 공정현황정보 등을 실시간으로 교환할 수 있는 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 스마트 워크 구축 사례 및 조선소 생산 공정관리를 연구 사례 등을 이용하여 분석하여 스마트 워크의 장점이 극대화 될 수 있는 조선생산관리 업무를 선정하여 CBD 방법론 기반 시스템 설계를 수행하였다.

제안 방법

개발한 조선소 패널라인 생산 공정관리 지원 시스템을 국내 한 조선소를 대상으로 도입효과 분석을 진행하였다. 시스템 적용 공정은 주판 및 보강재 용접이 주로 이루어지는 패널 블록 제조의 선행단계 105M X 42M 로 선정하였다.
시스템 적용 공정은 주판 및 보강재 용접이 주로 이루어지는 패널 블록 제조의 선행단계 105M X 42M 로 선정하였다. 도입효과 분석은 시스템 사용자를 생산 현황 파악, 물량 배분, 계획을 수행하는 생산관리자, 현장 직반장 레벨로 현장 작업자를 관리하는 작업관리자, 실제 작업을 수행하는 현장작업자 총 세 개의 그룹으로 나누어, 패널라인 공정관리 주요 업무인 공정현황정보 파악, 작업지시, 실적집계 3가지 업무에 대해서 Table 2와 같이 As-is, To-be를 측정하였다.
본 연구에서는 조선소의 패널라인에 생산 공정관리 지원 시스템을 적용하였다. 패널라인은 조선소 조립공정 중 자동화 율이 가장 높아 시스템 적용 시 데이터의 획득 및 관리가 용이하다(Hwang et al.
본 연구에서는 스마트 워크 기기를 활용하여 생산공정관리에 밀접한 연관이 있는 현장을 중점으로 관련 사무실과의 작업 및 실적정보, 공정현황정보 등을 실시간으로 교환할 수 있는 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 스마트 워크 구축 사례 및 조선소 생산 공정관리를 연구 사례 등을 이용하여 분석하여 스마트 워크의 장점이 극대화 될 수 있는 조선생산관리 업무를 선정하여 CBD 방법론 기반 시스템 설계를 수행하였다. 그리고 설계 내용을 토대로 클라이언트 티어, 솔루션 서버 티어, 데이터베이스 서버 티어로 나누어 조선소 패널라인을 대상으로 구현 및 적용하였다.
웹서비스는 상이한 플랫폼에서 실행될 수 있는 규약으로 본 연구의 웹서비스 레이어는 모바일 환경에서 구동되는 클라이언트 Layer와 PC 환경의 솔루션 Layer를 연결하는 기능을 수행한다. 웹서비스 기술 중 SOAP(Simple Object Access Protocol)에 비해 상대 적으로 자유도가 높고 유연한 구조를 가지는 RESTFul 프로토콜을 이용하여 웹서비스Layer를 구현하였다(Lee et al., 2013). 그리고 기능함수를 처리하는 솔루션 Layer의 경우 컴포넌트 기반 설계 방법론(CBD)을 적용하여 1개의 비즈니스 퍼사드와 각각 4개의 비즈니스 컴포넌트, 데이터 엑세스 컴포넌트로 구성된다.
사용자의 요구사항을 정확히 파악할 수 있어야 하며 시스템 아키텍처가 견고해야 하며, 유지보수 및 업그레이드가 쉬운 형태로 시스템 개발이 이루어져야 한다. 이를 위해서 본 연구에서는 시스템 기능을 분석하여 유사한 기능을 수행하는 컴포넌트로 모듈화하기 때문에 아키텍처가 견고하고, 컴포넌트만 교체할 수 있어 유지보수의 장점을 가지고 있는 CBD(Component Based Development) 방법론을 적용하여 시스템을 개발하였다. 첫 번째 단계로 조선소 생산 공정관리에 관련된 관리자 및 작업자의 인터뷰를 통하여 요구사항을 파악하였다.
조선소 생산 공정관리 지원 시스템의 클라이언트는 Java 개발 툴인 Eclipse를 이용하여 안드로이드OS기반의 안드로이드 3.2 버전으로 구현하였다. 그리고 솔루션 서버 및 웹서비스의 경우 .
이를 위해서 본 연구에서는 시스템 기능을 분석하여 유사한 기능을 수행하는 컴포넌트로 모듈화하기 때문에 아키텍처가 견고하고, 컴포넌트만 교체할 수 있어 유지보수의 장점을 가지고 있는 CBD(Component Based Development) 방법론을 적용하여 시스템을 개발하였다. 첫 번째 단계로 조선소 생산 공정관리에 관련된 관리자 및 작업자의 인터뷰를 통하여 요구사항을 파악하였다. 현장 인터뷰를 통해 파악한 요구사항으로부터 기능을 추출하는 과정에서 조선소 생산 공정관리 지원 시스템의 사용자는 크게 생산관리자와 작업관리자, 현장 작업자로 나누었다.

대상 데이터

스마트 워크 구축 사례 및 조선소 생산 공정관리를 연구 사례 등을 이용하여 분석하여 스마트 워크의 장점이 극대화 될 수 있는 조선생산관리 업무를 선정하여 CBD 방법론 기반 시스템 설계를 수행하였다. 그리고 설계 내용을 토대로 클라이언트 티어, 솔루션 서버 티어, 데이터베이스 서버 티어로 나누어 조선소 패널라인을 대상으로 구현 및 적용하였다. 구현된 조선소 패널 라인 생산 공정관리 지원 시스템은 크게 패널라인의 일일 공정현황정보를 관리하는 기능과 관련된 작업 및 실적정보를 관리하는 기능으로 나눌 수 있다.
개발한 조선소 패널라인 생산 공정관리 지원 시스템을 국내 한 조선소를 대상으로 도입효과 분석을 진행하였다. 시스템 적용 공정은 주판 및 보강재 용접이 주로 이루어지는 패널 블록 제조의 선행단계 105M X 42M 로 선정하였다. 도입효과 분석은 시스템 사용자를 생산 현황 파악, 물량 배분, 계획을 수행하는 생산관리자, 현장 직반장 레벨로 현장 작업자를 관리하는 작업관리자, 실제 작업을 수행하는 현장작업자 총 세 개의 그룹으로 나누어, 패널라인 공정관리 주요 업무인 공정현황정보 파악, 작업지시, 실적집계 3가지 업무에 대해서 Table 2와 같이 As-is, To-be를 측정하였다.
이 같은 사례에서 알 수 있듯이 스마트 워크는 각 기업의 업무 중 빠른 처리를 필요로 하는 업무, 이동성이 잦은 업무, 외부에서 주로 수행하는 업무, 신속한 정보교환이 필요한 업무에 적용됐을 시 업무 효율이 증가한 다는 것을 확인 할 수 있었다. 조선소 선박건조 관련 업무에서 생산 공정관리는 현장에서 빠르게 변하는 생산정보를 생산 현장과 이를 관리하는 사무실사이에서 신속하고 정확하게 교환해야 하는 업무로 스마트 워크 적용효과가 클 것으로 판단되므로 이를 적용 대상으로 선정하였다.

이론/모형

그리고 현장작업자는 실시간으로 지시 받은 작업에 대한 간단한 작업 및 공정 정보를 확인할 수 있어야 하며, 지시 받은 작업에 대한 실적을 입력할 수 있어야한다. 사용자에 따른 작업지시 및 실적 수집과정을 시스템 설계에서 정의된 목적 및 행동을 기술하는 언어규약으로 널리 사용되고 있는 UML(Unified Modeling Language)의 Activity Diagram을 사용하여 Fig. 1과 같이 정의하였다. 그리고 주요 기능 중 공정현황정보 파악의 경우 생산관리자는 공장을 이동하며 공정정보를 입력할 수 있어야 하며 작업관리자 및 현장작업자의 경우 실시간으로 공정현황 정보를 확인 할 수 있어야 한다.

성능/효과

셋째 실적집계 업무는 작업관리자가 시스템을 통해 계획에 대한 실적을 바로 조회할 수 있어, 기존 업무 소요시간의 약 1/10 해당하는 시간으로 단축할 수 있었다. 3가지 업무에서 분석된 정량적 효과 외에 정성적 효과를 살펴보면, 작업사항 변경이 있을 경우 즉시 변경된 정보를 입력할 수 있어 정보의 정확성을 높일 수 있었다. 그리고 입력된 정보를 현장과 사무실간의 즉각적으로 공유하여 작업의 효율성을 높일 수 있다.
구현된 조선소 패널 라인 생산 공정관리 지원 시스템은 크게 패널라인의 일일 공정현황정보를 관리하는 기능과 관련된 작업 및 실적정보를 관리하는 기능으로 나눌 수 있다. 구현된 기능을 실제 조선소에 적용해본 결과 실시간으로 생산현장정보를 입력 및 조회함에 따라 데이터 신뢰도 향상 및 오피스와 현장의 작업정보 전달효율이 높아지는 정성적 효과와 업무시간을 단축하는 정량적 효과를 얻을 수 있었다. 하지만 스마트 기기에 익숙지 않은 사용자의 의견의 추가적인 반영, 조선소 생산 현장 특성상 제한되는 무선 네트워크 속도 개선, 사용자 입력 의존하는 실적 데이터 정확성 문제 등은 차후 연구에 개선해야할 점이다.
5시간이 소요된다. 둘째 작업지시 업무는 작업관리자가 하루 작업시작 전에 아침 회의에서 일일 작업지시 문서 및 구두로 전달한다. 빈도는 1일 1회 수행되고, 시간은 1시간이 소요된다.
5시간 단축된다. 둘째, 작업지시 업무는 기존 대비 회의시간을 단축되거나 생략할 수 있어 기존의 업무보다 0.5시간을 줄일 수 있었고, 작업 중 작업지시 내용이 변경될 시 시스템을 통해 쉽게 변경할 수 있었다. 셋째 실적집계 업무는 작업관리자가 시스템을 통해 계획에 대한 실적을 바로 조회할 수 있어, 기존 업무 소요시간의 약 1/10 해당하는 시간으로 단축할 수 있었다.
5시간을 줄일 수 있었고, 작업 중 작업지시 내용이 변경될 시 시스템을 통해 쉽게 변경할 수 있었다. 셋째 실적집계 업무는 작업관리자가 시스템을 통해 계획에 대한 실적을 바로 조회할 수 있어, 기존 업무 소요시간의 약 1/10 해당하는 시간으로 단축할 수 있었다. 3가지 업무에서 분석된 정량적 효과 외에 정성적 효과를 살펴보면, 작업사항 변경이 있을 경우 즉시 변경된 정보를 입력할 수 있어 정보의 정확성을 높일 수 있었다.
이 같은 사례에서 알 수 있듯이 스마트 워크는 각 기업의 업무 중 빠른 처리를 필요로 하는 업무, 이동성이 잦은 업무, 외부에서 주로 수행하는 업무, 신속한 정보교환이 필요한 업무에 적용됐을 시 업무 효율이 증가한 다는 것을 확인 할 수 있었다. 조선소 선박건조 관련 업무에서 생산 공정관리는 현장에서 빠르게 변하는 생산정보를 생산 현장과 이를 관리하는 사무실사이에서 신속하고 정확하게 교환해야 하는 업무로 스마트 워크 적용효과가 클 것으로 판단되므로 이를 적용 대상으로 선정하였다.

후속연구

이러한 관리방법은 현장 정보의 공유 및 정확성이 떨어져 시수, 인력, 장비, 품질, 물류 등과 같은 많은 생산정보를 효율적으로 관리해야하는 생산 공정관리 업무에 적합하지 않다. 실시간으로 생산현장정보를 정확하게 수집 및 관리할 수 있다면 경험 및 예측을 바탕으로 한 의사결정이 아닌 정확한 정보에 근거한 의사결정을 내릴 수 있기 때문에 효율적인 생산 공정관리가 가능할 것이다. 이를 위해서는 생산현장을 관리하는 사무실과 제품을 제작하는 현장 간에 실시간으로 정보를 교환할 수 있는 기능을 갖춘 시스템이 필요하다.
스마트 워크는 스마트폰 및 태블릿 PC 와 같은 스마트기기를 이용하여 업무를 시간과 장소의 제약 없이 수행함으로써 업무의 효율성을 높일 수 있다 (Lee and Kim, 2010). 이처럼 스마트 워크를 적용하면 조선소 생산 현장에서 발생하는 상황 및 정보를 보다 효율적으로 수집하고 관리할 수 있을 것으로 기대된다.
구현된 기능을 실제 조선소에 적용해본 결과 실시간으로 생산현장정보를 입력 및 조회함에 따라 데이터 신뢰도 향상 및 오피스와 현장의 작업정보 전달효율이 높아지는 정성적 효과와 업무시간을 단축하는 정량적 효과를 얻을 수 있었다. 하지만 스마트 기기에 익숙지 않은 사용자의 의견의 추가적인 반영, 조선소 생산 현장 특성상 제한되는 무선 네트워크 속도 개선, 사용자 입력 의존하는 실적 데이터 정확성 문제 등은 차후 연구에 개선해야할 점이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선박건조와 관련된 작업 정보를 실시간으로 수집 관리 하기 위해서 어떻게 해야할까요?	실시간으로 생산현장정보를 정확하게 수집 및 관리할 수 있다면 경험 및 예측을 바탕으로 한 의사결정이 아닌 정확한 정보에 근거한 의사결정을 내릴 수있기 때문에 효율적인 생산 공정관리가 가능할 것이다. 이를 위해서는 생산현장을 관리하는 사무실과 제품을 제작하는 현장 간에 실시간으로 정보를 교환할 수 있는 기능을 갖춘 시스템이 필요하다. 최근에 여러 제조 산업에서 도입되고 있는 스마트 워크는 이와 같은 기능을 가능하게 한다.
	조선․해양산업에서의 IT융합 연구는 어떤 관점으로 진행되는가?	국내 조선․해양산업은 수주 산업에서 시장 경쟁력을 강화시키기 위해서 IT융합에 많은 노력을 하고 있다. 조선․해양산업에서의 IT융합 연구는 크게 운영관점의 스마트 선박과 건조관점의 스마트 야드 두 가지 관점으로 진행되고 있다. 운영 관점의 선박관리, 선박 운항 업무와 건조관점의 선박설계 업무의 경우 대부분디지털 시스템으로 작업을 통제 및 관리하고 있다.
	국내 조선․해양산업이 시장 경쟁력 강화를 위해 어떤 시도를 하는가?	오늘날 우리나라 조선․해양 산업은 세계경제불황으로 국내외 수주 시장에서의 경쟁이 더욱 치열해지고 있다. 국내 조선․해양산업은 수주 산업에서 시장 경쟁력을 강화시키기 위해서 IT융합에 많은 노력을 하고 있다. 조선․해양산업에서의 IT융합 연구는 크게 운영관점의 스마트 선박과 건조관점의 스마트 야드 두 가지 관점으로 진행되고 있다.

참고문헌 (10)

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J. K. Song, M. G. Back, J. G. Shin : design and Develop of execution scheduling management system for shipbuilding panel line using component-based development : A Case Study for a Panel Block Assembly Shop, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, (2012), 462-467 (in Korean)
P. L. Lee, Y. M. Park, J. P. Jung and G. U. Kwon : Construction of Web service and Monitoring for Ship Production Execution System, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 50-2 (2013), 12-16 (in Korean)

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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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