[논문]토공작업 건설장비 정보 인터페이스를 위한 정보 모델링

문성우; 조경수

doi:10.12652/ksce.2015.35.3.0699

토공작업 건설장비 정보 인터페이스를 위한 정보 모델링
Information Modeling for Construction Equipment Interface in Earthwork 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.35 no.3, 2015년, pp.699 - 706

문성우 (부산대학교 사회환경시스템공학부) , 조경수 (부산대학교 사회환경시스템공학부)

초록
AI-Helper

건설공사에서 토공작업은 구조물이 시공될 공간을 만드는 중요한 역할을 한다. 토공작업을 위해서는 다수의 장비조합이 필요하다. 이러한 장비들은 토공작업에 투입되어서 상호간에 협업을 통해서 성토 또는 절토와 운반의 역할을 수행한다. 본 연구의 목적은 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 활성하기 위해서 필요한 프로토타입을 개발하는 것이다. 연구목적을 달성하기 위해서 본 연구에서는 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 분석하고, 속성정보를 사용하여 데이터 모델링했으며, 모델링 결과를 기반으로 건설장비 협업체계를 지원하기 위한 건설정보 인터페이스 프로토타입을 제시했다. 프로토타입 결과를 살펴보면 일반적인 토공작업시 처리되는 일반적인 정보뿐만 아니라 장비와 장비간 정보 인터페이스를 표현하여 작업효율을 높일 수 있다는 것을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

Earthwork is executed to provide a space for facility structures, and plays an important role in the construction operation. Contractors usually put a combination of construction vehicles to execute the earthwork operation. These construction vehicles need to interface with each other for productivity improvement. The objective of this study is to prototype an earthwork supportive system for information interface between construction vehicles. The study is conducted in a sequence of 1) analysis of information interface during earthwork; 2) data modeling of earthwork attributes; and 3) development of a prototype for the earthwork supportive system. The output screen images of the prototype show that the earthwork supportive system can improve communication between construction vehicles by facilitating information interface during earthwork.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

(2012)은 건설장비의 작업효율을 측정하기 위해서 장비의 동작에 따른 데이터를 이용하여 작업 패턴을 분석하고, 분석된 데이터를 워크 샘플링 기법을 실시하여 작업의 효율성을 측정했다. 그리고 데이터의 수집 및 데이터베이스화를 통해서 건설 장비 운영 및 작업프로세스의 개선과 작업효율성 향상방안을 검토했다.
5는 시퀀스 다이어그램(Sequence Diagram)으로써 건설장비 간 정보의 흐름을 보여준다. 본 시퀀스 다이어그램에서는 건설장비 협업 시 장비 및 장비조종원의 작업진행을 제시하기 위해서 건설장비에 대하여 장비조종원을 작업 수행의 주체로 배치하고, 협업 시 건설장비의 작업흐름에 따라 토공작업간 데이터 연계과정을 제시했다.
본 연구는 토공작업시 발생되는 건설장비 간 정보 인터페이스를 분석하고, 이에 대한 인터페이스 정보모델을 수립함으로써 건설장비의 협업체계를 강화하는 것을 목적으로 한다. 건설장비 간 인터페이스 정보에 대한 체계적인 관리는 토공작업 수행의 작업능률을 올리고 건설장비 협업체계 운영에 필요한 지원기반을 제공할 것이다.
본 연구에서는 건설작업 중 토공작업에 투입되는 건설장비 간 정보 인터페이스를 구현하기 위한 방안을 제시했다. 이러한 연구결과는 토공작업 시 장비간의 협업체계를 강화하고, 향후 개발되는 건설장비군 운영시스템(Fleet Management System)에 적용하기 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것이다.
연구목적을 달성하기 위해서 본 연구에서는 건설장비의 관리속성 모델수립을 통하여 건설장비 간 정보 인터페이스 환경을 개발했다. 본 연구는 다음과 같이 네 단계로 진행했다.

제안 방법

각 건설장비의 관리속성 데이터를 연계하고 협업지원이 가능한 구조화된 데이터를 저장하기 위해서 ERD(Entity-Relation Diagram) 를 작성하여 각 건설장비 별 관리속성 데이터의 구조 및 제약 조건들을 분석했다. 건설장비의 관리속성은 운영특성에 따라서 분류된 구성요소를 기반으로 토공작업에 필요한 엔티티로 구분한다.
건설장비 간 정보 인터페이스는 협업 시 발생하는 정보를 각 건설장비의 화면에 표시하여 기능을 구현했다. 기존의 건설장비 간 정보 인터페이스에 대한 연구는 개별장비에 대한 작업화면 구현으로 작업현장 정보나 작업량 및 작업시간, 장비정보를 제공하 여 장비조종원이 토공작업시 수행하는 조종작업을 지원했다.
Reza Akhavian(2013)은 건설장비군 운영시 시뮬레이션 자동 생성 및 모델 개선을 위해서 다양한 필드 데이터 처리방법을 제안했다. 그리고 로더와 덤프트럭의 실제 작업운영 데이터를 통합하고 시뮬레이션 및 체계적인 결과모델링의 개선방법에 적용함으로써, 작업전문가의 주관적인 판단과 가정으로 이뤄졌던 건설장비군 운영 시뮬레이션에 명확하고 신뢰성 있는 현실기반 시뮬레이션 모델링을 개발했다.
Mawdesley(2002)는 토공작업을 분류하여 각 작업별 특성을 분석하고 계획하는 모델을 개발했다. 그리고 작업활동 세트화를 통해서 토공작업의 프로세스를 단순화하고 효과적으로 의사 결정 및 중복되는 오류를 제거하는데 적용하였으며, 시뮬레이션을 통해서 실제 건설사업에 적용 가능한 작업활동 세트를 개발했다.
첫째, 건설장비의 운영특성을 작업에 따라서 구분하고, 각 건설장비 간 인터페이스의 특성을 파악했다. 둘째, 건설장비의 조종기능을 파악하여 조종원과 건설장비 간의 정보 인터페이스를 위한 관리속성을 분석했다. 셋째, 건설장비 간 정보 인터페이스에 대한 데이터 모델링과 속성값에 대한 데이터베이스를 개발했다.
셋째, 건설장비 간 정보 인터페이스에 대한 데이터 모델링과 속성값에 대한 데이터베이스를 개발했다. 마지막으로 넷째, 개발된 데이터베이스를 적용한 건설장비 간 정보 인터페이스의 프로토타입을 개발했다(Fig. 1).
본 논문은 특히 건설사업에서 건설장비가 투입되는 비중이 가장 높은 토공작업인 굴착, 정지, 운반을 기준으로 건설장비의 운영특성과 정보 인터페이스를 분석했다.
클래스 다이어그램은 건설장비가 가지는 속성정보를 분류하고, 이중 공통정보를 처리함으로써 데이터 처리의 속도를 높일 수 있게 한다. 본 연구에서는 공통속성 정보를 추출함으로써 건설장비 간 정보 인터페이스를 구현시키는 툴로 활용됐다.
둘째, 건설장비의 조종기능을 파악하여 조종원과 건설장비 간의 정보 인터페이스를 위한 관리속성을 분석했다. 셋째, 건설장비 간 정보 인터페이스에 대한 데이터 모델링과 속성값에 대한 데이터베이스를 개발했다. 마지막으로 넷째, 개발된 데이터베이스를 적용한 건설장비 간 정보 인터페이스의 프로토타입을 개발했다(Fig.
또한 Gobindan Kannan(2000)은 토공작업의 계획에 대한 현장 데이터의 수집 및 분석의 중요성을 강조하며 계측장비를 설치한 차량을 이용하여 모델링 프로세스 지원을 위한 연속적인 데이터를 수집했다. 이를 위해서 데이터 수집의 개념을 확장하여 작업조건이 반영된 경험 데이터베이스를 구축하고, 경험 데이터베이스의 개념 설명을 위한 필드데이터 및 시각화 기법을 제시했다.
첫째, 건설장비의 운영특성을 작업에 따라서 구분하고, 각 건설장비 간 인터페이스의 특성을 파악했다. 둘째, 건설장비의 조종기능을 파악하여 조종원과 건설장비 간의 정보 인터페이스를 위한 관리속성을 분석했다.
토공작업시 생성되는 정보에 대하여 투입되는 건설장비를 클래스 이름으로 표현하며, 투입되는 해당 장비에 생성되는 정보를 객체로 표현했다.

이론/모형

시뮬레이션은 건설장비 특성을 분석하기 위한 중요한 기법으로 연구에 적용됐다. Won et al.

성능/효과

본 연구에서 제시된 프로토타입은 건설장비군의 협업시 지속적으로 교환되는 정보와 전체작업 계획량으로부터 각 장비의 작업량, 작업시간, 작업투입 시간 등의 정보를 효과적으로 운영하고 디스플레이할 수 있다는 것을 보여줬다. 본 프로토타입은 협업시 생성되는 정보로부터 장비조종원과 작업관리자가 현장정보, 작업환경 및 진행상황을 즉각적으로 판단하고, 건설장비 조종시 공유되는 정보를 활용하기 위한 효과적인 도구로 발전할 수 있을 것이다.

후속연구

본 연구는 토공작업시 발생되는 건설장비 간 정보 인터페이스를 분석하고, 이에 대한 인터페이스 정보모델을 수립함으로써 건설장비의 협업체계를 강화하는 것을 목적으로 한다. 건설장비 간 인터페이스 정보에 대한 체계적인 관리는 토공작업 수행의 작업능률을 올리고 건설장비 협업체계 운영에 필요한 지원기반을 제공할 것이다.
이와 같은 수작업 입력은 본 프로토타입의 실용화를 위해서 한계점으로 작용한다. 그러나 국토교통부에서 진행하고 있는 스마트 시공기술이 정착되면 건설장비의 모션수집 및 운영시스템을 바탕으로 건설장비 간 정보 인터페이스에 필요한 데이터를 자동으로 입력할 수 있을 것이다. 데이터 입력의 문제점을 해결할 경우 건설장비 간 정보 인터페이스 환경은 각 건설장비간 생성되는 작업정보를 공유하도록 지원하고, 건설장비 운영시 협업 프로세스를 최적화한다.
본 연구에서 제시된 프로토타입은 건설장비군의 협업시 지속적으로 교환되는 정보와 전체작업 계획량으로부터 각 장비의 작업량, 작업시간, 작업투입 시간 등의 정보를 효과적으로 운영하고 디스플레이할 수 있다는 것을 보여줬다. 본 프로토타입은 협업시 생성되는 정보로부터 장비조종원과 작업관리자가 현장정보, 작업환경 및 진행상황을 즉각적으로 판단하고, 건설장비 조종시 공유되는 정보를 활용하기 위한 효과적인 도구로 발전할 수 있을 것이다. 향후 건설장비 간 정보 인터페이스는 건설장비 스마트 기능과 연계되어서 개발될 수 있으며, 건설장비의 효과적인 협업 프로세스 구축에 크게 기여할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 건설작업 중 토공작업에 투입되는 건설장비 간 정보 인터페이스를 구현하기 위한 방안을 제시했다. 이러한 연구결과는 토공작업 시 장비간의 협업체계를 강화하고, 향후 개발되는 건설장비군 운영시스템(Fleet Management System)에 적용하기 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것이다. 대규모 건설현장에서는 다수 및 다종의 건설장비를 투입하여 협업작업을 수행해야 한다는 점을 고려했을 때 건설장비간 생성되는 많은 정보를 공유하고, 재활용함으써 건설장비간 원활하게 정보를 교환하고, 건설장비 작업의 혼란을 방지하며, 따라서 토공작업의 생산성을 향상시킬 것이다.
본 프로토타입은 협업시 생성되는 정보로부터 장비조종원과 작업관리자가 현장정보, 작업환경 및 진행상황을 즉각적으로 판단하고, 건설장비 조종시 공유되는 정보를 활용하기 위한 효과적인 도구로 발전할 수 있을 것이다. 향후 건설장비 간 정보 인터페이스는 건설장비 스마트 기능과 연계되어서 개발될 수 있으며, 건설장비의 효과적인 협업 프로세스 구축에 크게 기여할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토공작업을 위해 필요한 다수의 장비조합은 어떤 역할을 수행하는가?	토공작업을 위해서는 다수의 장비조합이 필요하다. 이러한 장비들은 토공작업에 투입되어서 상호간에 협업을 통해서 성토 또는 절토와 운반의 역할을 수행한다. 본 연구의 목적은 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 활성하기 위해서 필요한 프로토타입을 개발하는 것이다.
	건설장비 간 정보 인터페이스는 어떤 역할을 하는가?	건설장비 간 정보 인터페이스는 작업자와 작업자 또는 건설장비와 건설장비 간에 있어서 지속적이고 효율적인 정보교환이 되도록 하며, 토공작업 시 발생되는 의사결정을 지원하기 위한 수단으로 적용될 수 있다. 이러한 건설장비 간 정보 인터페이스는 예측이 어려운 현장여건 속에서 안전하게 토공작업을 수행할 수 있게 하고, 작업효율의 향상과 함께 생산성을 극대화할 수 있다.
	건설공사에서 토공작업은 어떤 역할을 하는가?	건설공사에서 토공작업은 구조물이 시공될 공간을 만드는 중요한 역할을 한다. 토공작업을 위해서는 다수의 장비조합이 필요하다.

참고문헌 (11)

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