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문제 정의
- 물론, 연구 활동은 현장을 기반으로 하여 현장의 필요한 요구를 충족하기 위해 수행되는 것이 바람직하지만 새로운 기술의 적용에 있어서는 현업의 필요 사항들을 주도적으로 이끌어 낼 수 있는 상위 레벨의 연구 또한 요구된다고 할 수 있다. 1장에서 기술한 내용을 다시 한번 인용을 하면 본 논문에서는 기간 시스템과 연동이 되어 Quasi Rea l-Time으로 운영이 되는 일련의 체계를 가상 운영 플랫폼(또는 가상 운영체계)으로 정의하고 조선업종에서의 내부 경쟁력 고도화를 위한 가상 운영 플랫폼의 개념과 필요조건을 제안하고자 한다.
- 3장에서 소개한 조선소의 가상 운영 플랫폼의 향후 구축될 응용 사례로써 몇 가지 예제를 소개하고자 한다. 아래 3가지의 사례는 각각 공정, 공장, 야드에 대한 대표적인 시스템 구성의 내용을 포함하고 있다.
- 가상 운영 플랫폼의 관점을 생산관리의 고도화로 하여 앞서 기술한 경영 이론의 결과를 선박건조공정 단계별로 연계하여 필요한 기능을 도출한 내용을 소개하고자 한다. 그림 7에서 가로축은 공정의 단계를, 세로축에서는 관리 레벨을 보이고 있고, 차트에서의 각 항목은 공정과 관리 레벨이 교차하는 부분에서 요구되는 필요 기능을 표시하고 있다.
- 산업자원부의 자료에 따르면 조선산업의 주요 시스템들은 그림 2과 같이 크게 세 가지로 분류되고, 최근에 PDCA (Plan-Do-Check-Act) 사이클에 대한 가상 플랫폼 역할로써의 가상의 디지털 조선 기술이 부각되고 있다. 다음으로는 2000년대 들어와 선박건조공정에 관련되어 수행되었던 시뮬레이션 프로젝트를 소개하고자 한다.
- 과거에도 조선소 별로 전략 수립을 위한 시뮬레이터를 개념적으로 또는 원시적인 구현을 통해 사용한 적은 있으나 Top-Down 방식으로 체계적인 구상과 설계를 이루어지지 않았다. 본 논문에서 소개하는 전략 시뮬레이터의 목적은 선표단계의 장기부하를 예측하고, 생산계획 품질 향상을 위해 능력대비 부하수준의 정도를 향상시켜 생산시점에 발생할 문제를 사전에 도출하는 것이라고 할 수 있다(그림 10). 이러한 과정에서 조정 불가능한 과부하 부분의 생산을 위한 전략 및 대책을 마련할 수 있고, 전략으로 변경된 부하 및 능력을 기준으로 하여 전체적으로 최적화된 계획을 수립할 수 있도록 한다.
- 본 논문에서는 제조 기업의 경쟁력 강화를 위한 IT 기반의 환경을 기반으로 하여 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션과 관련된 기존의 사례 분석을 수행하였다. 기존 사례들의 단편적인 View를 통합시키기 위한 방안으로 경영 이론을 기반으로 하는 이전의 연구를 접목하여 조선소 생산 고도화를 위한 가상 운영 플랫폼을 제안하였고 관리레벨과 조선소 대표 공정을 양 축으로 하여 필요한 시스템 또는 컴포넌트를 도출하였다.
- 정반배치 시뮬레이션 시스템은 대형 조립 블록의 정반 배치 계획 시 블록의 작업장 또는 적치장 할당 작업의 효율성 극대화를 목적으로 한다. 블록 별 사이즈 및 형상을 무시하고 작업장 또는 적치장 수용 가능한 표준 블록의 개수 또는 점유 면적으로만 계획이 되어 실행 시 배치 불가한 오류가 자주 발생하고 있기 때문에 블록 배치 계획에 대하여 실행가능한 계획 수립 및 선행 시뮬레이션을 통한 검증이 요구된다.
- 최근 제조업에서의 디지털 생산 기법은 과거의 생산시스템에 대한 단순한 모사를 극복하여 기간 시스템과 연동이 되어 Quasi Real-Time으로 운영이 되는 일련의 체계를 의미하고 있는데, 본 논문에서는 이를 가상 운영 플랫폼(또는 가상 운영 체계)으로 정의하고 조선업종에서의 내부 경쟁력 고도화를 위한 가상 운영 플랫폼의 개념과 필요조건을 제안하고자 한다. 여기서 내부 경쟁력으로 범위를 제한하는 이유는 금융, 노무, 인사 등 기업의 생산활동 프로세스에 직접적으로 포함되지 않는 영역은 제외함을 의미한다.
- 해당 과제는 삼진선업에서 추진된 과제로 중장기적으로 삼진선업의 시뮬레이션 기반 일정 계획 시스템 구축, 단기적으로는 시뮬레이션 기반 운영 계획 시스템 구축을 목적으로 하였다. 이를 위해, 생산 안정화, 표준 시수 산출, 실행 환경 예측의 요소를 강조하였으며, 디지털 공장 모델 구축, 표준 시수 산출 체계 정립의 필요성을 강조하였다.
- 해당 과제의 최종 목표는 선박 생산에 관계되는 조선소 내의 객체인 Product(선박 및 부품), Process(부품 가공 및 건조 공정 정보), 그리고 Resource(조선소 내 주요 설비 및 기계 자원)의 디지털 정보 모델을 구축하고 이를 가상 생산(Virtual Manufacturing 또는 Digital Manufacturing) 기법을 이용하여 디지털 조선소 내에서 선박 건조 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 통합 선박 건조 모델을 개발하는 것이었다. 해당 과제에서는 차세대의 고부가가치 선박은 물론 기존 선박의 건조생산에 필요한 새로운 기술로써 디지털 통합 건조 공법을 개발을 목표로 하였고, 선박 생산공정의 획기적인 향상을 위하여 건조공정에 필요한 제품, 기계자원, 공정방법을 정보화 요소로서 구성하고 이를 통합하여 디지털선박건조(Digital shipbuilding) 모델을 개발하였다. 이를 통해 다양한 연구 실적이 보고되기도 하였다 (우종훈 등, 2006; 이광국 등, 2005).
- 고부가가치 선박 개발용 디지털 통합건조 공법개발 사업(그림 3)은 2001년 12월부터 2004년 12월까지 3년 동안 정보통신부와 산업자원부의 지원으로 삼성중공업과 서울대학교 조선해양공학과가 공동으로 추진하였다. 해당 과제의 최종 목표는 선박 생산에 관계되는 조선소 내의 객체인 Product(선박 및 부품), Process(부품 가공 및 건조 공정 정보), 그리고 Resource(조선소 내 주요 설비 및 기계 자원)의 디지털 정보 모델을 구축하고 이를 가상 생산(Virtual Manufacturing 또는 Digital Manufacturing) 기법을 이용하여 디지털 조선소 내에서 선박 건조 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 통합 선박 건조 모델을 개발하는 것이었다. 해당 과제에서는 차세대의 고부가가치 선박은 물론 기존 선박의 건조생산에 필요한 새로운 기술로써 디지털 통합 건조 공법을 개발을 목표로 하였고, 선박 생산공정의 획기적인 향상을 위하여 건조공정에 필요한 제품, 기계자원, 공정방법을 정보화 요소로서 구성하고 이를 통합하여 디지털선박건조(Digital shipbuilding) 모델을 개발하였다.
- 해당 프로젝트는 대우조선해양의 블록 물류 검증 및 개선을 위하여 기준일정의 생산 계획을 입력으로 하는 블록 물류에 대한 시뮬레이션 모델(그림 6)을 구축하여 장기 전략 결정을 지원하도록 하고, 물류 계획팀 및 물류 현업부서가 물류 계획 및 실행에 대한 실무에 사용할 수 있도록 기반 마련하기 위한 목적으로 수행되었다(표 2). 3차원 환경에서의 디지털 시뮬레이션을 통하여 선체 블록에 대한 생산-물류 계획을 선행 검증함으로써 계획의 품질을 향상시키고 개선 방안에 대한 의사결정을 총괄적인 시뮬레이션 결과로 지원하고, 선체 블록에 대한 건조-물류 계획 일정을 미리 시뮬레이션 하여 작업장, 트랜스포터, 작업자 등에 대하여 미칠 수 있는 영향을 미리 파악하여 문제점을 해결하고, 시뮬레이션을 통하여 실행 가능하고 타당한 물류 계획 수립이 가능하도록 하였다.
가설 설정
- 여기서 내부 경쟁력으로 범위를 제한하는 이유는 금융, 노무, 인사 등 기업의 생산활동 프로세스에 직접적으로 포함되지 않는 영역은 제외함을 의미한다. 이는 최근 조선업계에서 화두가 되고 있는 금융지원이나 세제혜택 등이 단기적으로는 기업을 회생시키는 산소호흡기 역할을 할 수는 있으나 중장기적으로 기업의 지속적인 생존을 위한 경쟁력 확보를 위한 전략으로 포함시키지 않는다는 가정을 나타낸다.
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