[논문]플랜트 설계 및 운영 데이터 통합관리 시스템 설계

이재현; 서효원

doi:10.7232/jkiie.2016.42.3.241

플랜트 설계 및 운영 데이터 통합관리 시스템 설계
Design of a Plant Life Cycle Data Management System for Plant Operation and Maintenance 원문보기

대한산업공학회지 = Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, v.42 no.3, 2016년, pp.241 - 248

이재현 (대구대학교 산업경영공학과) , 서효원 (한국과학기술원 산업시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Plant life cycle consists of design, construction, certification, operation, and maintenance phases, and various and enormous plant life cycle data is involved in each phase. Plant life cycle data should be linked with each other based on its proper relationships, so that plant operators can access necessary plant data during their regular operations and maintenance works. Currently, the relationships of plant life cycle data may not be defined explicitly, or they are scattered over several plant information systems. This paper proposes high level design of a plant life cycle data management system based on pre-defined plant life cycle database design. ISO-15926 standard is adapted for the database design. User-interface designs of the plant life cycle data management system are explained based on analysis of plant owners' requirements. A conceptual design of the database is also described with the entity-relationship diagram.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 가상플랜트 정보시스템의 핵심이 되는 통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템을 제안하였고, 이를 개발하기 위한 스마트큐브 설계 결과를 제시하였다. 통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템의 상세 데이터 모델을 설계하기 위하여 시스템 요구사항과 기능들을 분석하였고, 사용자 화면 설계를 통해 구체적인 정보 요구사항을 도출하였다.
본 논문은 가상플랜트 플랫폼 정보시스템의 핵심이 되는 통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템의 설계 아이디어를 제안한다. 기존 (Lee and Suh, 2015) 논문에서는 개념적인 데이터 구조와 활용 가능성을 제안하였고, 본 논문은 이를 확장하여 통합 데이터관리 시스템의 상세 데이터 구조와 사용자화면 설계를 제안한다.
HMM에서 관찰되는 데이터가 설비의 상태 모델이라면 숨겨진 모델은 설비의 유지보수 활동모델이라 할 수 있다. 설비 유지보수 이력에서 어떤 업체가 언제 유지보수 활동을 했는지에 따라 설비의 상태가 변화를 추정할 수 있는 HMM을 만들 수 있다고 제안하였다. Banerjee and Das(2012)는 모터에 부착된 여러 센서데이터들로부터 SVM(Support Vector Machine) 기법을 활용해 모터의 이상상태를 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.

제안 방법

또한, 공정, 기기, 구조물들이 갖는 재료의 입출력을 통해 연결관계가 명시적으로 표현되고 있다. 각 구성요소에 연결된 센서데이터들은 시계열 데이터로서 각 센서별로 별도의 XML파일을 이용하여 관리하는 것을 제안하고 있다. 센서데이터를 분석한 결과들은 각 구성요소들의 속성 값으로 관리될 것이다.
본 논문은 가상플랜트 플랫폼 정보시스템의 핵심이 되는 통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템의 설계 아이디어를 제안한다. 기존 (Lee and Suh, 2015) 논문에서는 개념적인 데이터 구조와 활용 가능성을 제안하였고, 본 논문은 이를 확장하여 통합 데이터관리 시스템의 상세 데이터 구조와 사용자화면 설계를 제안한다.
데이터큐브는 OLAP(On-Line Analytical Processing) 시스템에서 데이터를 여러 측면에서 분석하기 위해 사용하는 데이터 모델링 기법이다. 본 논문에서는 제안하는 플랜트 수명주기 데이터 통합을 위한 데이터 구조로 데이터큐브 구조를 활용한다.
본 논문에서는 지면관계상 기기의 이상상태 진단에 관련된 화면만을 보였으나, 가상플랜트의 구성요소인 플랜트 공정과 구조물, 운전조건들에 대한 이상상태 진단들도 [Figure 9]와 유사한 화면을 필요로 하게 된다. 플랜트 통합 데이터 모델은 가상 플랜트의 구성요소들 간의 연관관계와 구조관계 뿐만 아니라, 센서 데이터와 센서데이터를 분석한 결과, 그로 인해 도출된 이상 진단 지식들을 저장할 수 있는 체계를 제공하기 때문에 가상플랜트 플랫폼 정보시스템에 필수적이라 할 수 있다.
[Figure 2]에서 ‘Pump_123’과 ‘Pump#1’ 예제는 각각 설비 설치정보와 물리적 설비정보를 표현하고 있다. 스마트큐브의 데이터 모델을 설계할 때 ISO-15926에서 제시한 설비 데이터 모델링 요구사항을 반영하여 설계하였다.
저자들은(Lee and Suh, 2015) 논문에서 플랜트에 설치된 다양한 센서 데이터들을 종합적으로 분석할 수 있는 가상플랜트 플랫폼 정보시스템을 제안하였다. 이 플랫폼 정보시스템을 제안한 배경은 현재 플랜트 산업에서 활용되는 정보시스템들만으로는 센서 데이터를 종합적으로 분석할 수 없기 때문이다.
본 논문에서는 가상플랜트 정보시스템의 핵심이 되는 통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템을 제안하였고, 이를 개발하기 위한 스마트큐브 설계 결과를 제시하였다. 통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템의 상세 데이터 모델을 설계하기 위하여 시스템 요구사항과 기능들을 분석하였고, 사용자 화면 설계를 통해 구체적인 정보 요구사항을 도출하였다. 스마트큐브의 상세 데이터 모델은 ERD로 표현하였다.
통합 플랜트 수명주기 데이터 관리시스템의 필요성을 설명하기 위해 먼저 센서 데이터들을 바탕으로 플랜트 설비이상을 진단하는 기존 접근방법들을 알아본다. 그리고 기존의 상용 플랜트 정보시스템의 기능들을 설명하고 상용 시스템들이 플랜트 센서데이터로 플랜트 설비상태를 진단하기 위해 부족한 점이 무엇인지 설명한다.

이론/모형

, 1995) 방법을 적용한 후 데이터마이닝 기법을 적용하였다. 또한, 서로 다른 센서 데이터들 간의 상관관계를 분석하기 위해 cross-correlation 기법을 적용하였다. Fort et al.
각각의 센서로부터 수집된 데이터는 시계열 데이터이고 몇 개월에 걸쳐 수집된 데이터이기 때문에 그 양이 방대하다. 방대한 센서 데이터들로부터 특정 패턴을 찾기 위해 시간창(time window)의 크기를 다양하게 변화시키면서 센서데이터들의 그래프 상 움직임을 단순화 시키는 DFA(Detrended Fluctuation Analysis)(Peng et al., 1995) 방법을 적용한 후 데이터마이닝 기법을 적용하였다. 또한, 서로 다른 센서 데이터들 간의 상관관계를 분석하기 위해 cross-correlation 기법을 적용하였다.

후속연구

가상플랜트 플랫폼 정보시스템이 통합적 플랜트 수명주기 데이터와 수집된 센서 데이터를 체계적으로 관리한다면 플랫폼 시스템으로서 다양한 기능들을 추가할 수 있을 것이다. 예를 들어, 플랜트 공정, 기기, 구조물(예 : 파이프, 밸브 등)의 개별 이상상태를 진단하는 기능, 그리고 공정, 기기, 구조물들을 종합적으로 고려한 이상상태 진단하는 기능, 그리고 플랜트 운전 및 유지보수 최적화 기능들이 플랫폼 시스템에 단계적으로 추가될 수 있을 것이다.
본 논문에서 제시한 설계결과를 바탕으로 구현 및 적용 과정을 통해 설계결과를 개선할 필요가 있다. 또한, 여러 센서데이터 분석방법들 중 플랜트에 적용 가능한 방법들을 연구하여 스마트큐브에 적용 가능하도록 설계를 개선하는 연구가 필요하다.
통합 플랜트 수명주기 데이터 관리 시스템의 개발은 현재 진행 중에 있다. 본 논문에서 제시한 설계결과를 바탕으로 구현 및 적용 과정을 통해 설계결과를 개선할 필요가 있다. 또한, 여러 센서데이터 분석방법들 중 플랜트에 적용 가능한 방법들을 연구하여 스마트큐브에 적용 가능하도록 설계를 개선하는 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	플랜트 산업에서 활용되는 정보시스템의 한계점은 무엇인가?	플랜트의 센서 데이터를 종합적으로 분석하기 위해서는 플랜트의 설비 유지보수 데이터뿐만 아니라 그 설비와 연결된 다른 설비와 공정의 설계 데이터들이 함께 필요하다. 하지만, 현재 상용 플랜트 정보시스템은 플랜트 설계부터 설치, 운전, 유지보수에 이르는 플랜트 수명주기 데이터를 통합적으로 관리하기 위한 데이터 구조를 제공하지 못하고 있다.
	데이터큐브란 무엇인가?	데이터큐브는 OLAP(On-Line Analytical Processing) 시스템에서 데이터를 여러 측면에서 분석하기 위해 사용하는 데이터 모델링 기법이다. 본 논문에서는 제안하는 플랜트 수명주기 데이터 통합을 위한 데이터 구조로 데이터큐브 구조를 활용한다.
	플랜트 산업에 활용되는 정보시스템은 무엇이 있는가?	이 플랫폼 정보시스템을 제안한 배경은 현재 플랜트 산업에서 활용되는 정보시스템들만으로는 센서 데이터를 종합적으로 분석할 수 없기 때문이다. 플랜트 산업에서 활용되는 정보시스템은 크게 플랜트 EPC(Engineering, Procurement, Construction) 기업에서 활용하는 PLM(Plant Life cycle Management) 시스템과 플랜트 운영자가 활용하는 플랜트 CMMS(Computerized Maintenance Management System) 시스템으로 분류할 수 있다. PLM 시스템의 경우 플랜트 설계에 관련된 데이터들을 관리하고 있으며, CMMS 시스템의 경우 플랜트 유지보수를 위한 플랜트 운전정보와 유지보수 관련 데이터를 관리하고 있다.

참고문헌 (14)

AVAEVA (2015), Solutions for the Plant Industries, Available : http://www.aveva.com/en/Products_and_Services/AVEVA_for_Plant.aspx [Accessed : 02 October 2015].
Banerjee, T. P. and Das, S. (2012), Multi-sensor data fusion using support vector machine for motor fault detection, Information science, 217, 96-107.

상세보기
Djurdjanovic, D., Lee, J., and Ni, J. (2003), Watchdog Agent-an infotronics- based prognostics approach for product performance degradation assessment and prediction, Advanced Engineering Informatics, 17(3/4), 109-125.

상세보기
Fort, A., Mugnaini, M., and Vignoli, V. (2015), Hidden Markov Models approach used for life parameters estimations, Reliability Engineering and System Safety, 136, 85-91.

상세보기
Garcia, A. C. B., Bentes, C., Melo, R. H. C. D., Zadrozny, B., and Penna, T. J. P. (2011), Sensor data analysis for equipment monitoring, Knowledge Inference System, 28, 333-364.

상세보기
IBM (2015), Maximo asset management, Available : http://www-03.ibm.com/software/products/en/maximoassetmanagement [Accessed : 02 October 2015].
Intergraph (2015), SmartPlant(R) Enterprise, Available : http://www.intergraph.com/products/ppm/smartplant/ [Accessed : 02 October 2015].
Leal, D. (2005), ISO 15926 life cycle data for process plant : overview, Oil and Gas Science and Technology-Rev. IFP, 60(4), 629-637.
Lee, J. H. and Suh, H. W. (2015), Requirement analysis and conceptual design of a cybrid virtual plant system, in : 2015 Korea CAD/CAM engineers summer conference, Myongji University, South Korea, 5-11.
ORACLE (2015), Oracle enterprise asset management, Available : http://www.oracle.com/us/products/applications/060286.html [Accessed : 02 October 2015].
Peng, C., Buldyrev, S., Goldberger, A., Havlin, S., Mantegna, R., Simons, M., and Stanley, H. (1995), Statistical properties of dna sequences, Phys A, 221(1-3), 180-192.

상세보기
SAP (2015), Enterprise asset management, Available : https://help.sap.com/saphelp_hba/helpdata/en/07/5af680cb654f37b32db655fe66d939/content.htm [Accessed : 02 October 2015].
Shin, J. H. and Jun, H. B. (2015), On condition based maintenance policy, Journal of Computational Design and Engineering, 2(2), 119-127.

원문보기 상세보기
Siemens (2015), Explorer Teamcenter and discover your solution, Available : http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/products/team center/index.shtml [Accessed: 02 October 2015].

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