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문제 정의
- 계획단계에서 관리하는 작업장 코드는 대조립을 수행하는 작업장을 기준으로 작성되며, 후행 공정에 대한 세부적인 관리는 실행 단계에서 이루어지기 때문이다. 따라서 물류 그룹을 정의하여 공정과 작업장 코드에 따라 실제 작업이 수행되는 공간의 정보를 확인할 수 있도록 하였다.
- 적치장의 위치와 작업용량 때문에 대부분의 물류가 발생하게 되며, 효율적인 적치장 관리는 블록 물류를 줄이는데 중요한 역할을 한다. 따라서 작업장 별 우선 적치장에 대한 정보를 추가하여 물류의 거동을 확인할 수 있도록 하였다.
- 본 연구에서는 ArcMap에서 구축한 중지번(middlelot)과 소지번(smalllot), 도로 레이어(road)의 형상정보와 속성정보를 이용하여 조선소 블록 물류 시뮬레이션에 적용하고자 한다. 중지번과 소지번 레이어에 존재하는 형상정보를 이용하여 공간 모델을 생성할 수 있으며, 속성정보를 이용하여 작업장과 적치장 모델을 생성할 수 있다.
- 본 연구에서는 중장기적으로 작성되는 기준 계획 단계에서 야드의 블록 물류를 검증하고 개선할 수 있도록 지리정보시스템에 내재된 형상정보와 속성정보를 바탕으로 시뮬레이션 모델을 구축하고자 한다. 이를 위해 복잡한 공정시스템을 가지는 조선소에 적합한 공정 중심의 이산 사건 시뮬레이션(DES, Discrete Event Simulation)을 기반으로 하는 시뮬레이션 엔진인 Shipyard OneTM을 활용하였다.
제안 방법
- 3.1절에서 조선소의 지리정보시스템 체계에 대해 분석하였다. 하지만 기존에 존재하는 지리정보시스템의 속성정보만으로 시뮬레이션을 진행하기에 한계가 있다고 판단하였다.
- 을 이용하였다. Shipyard OneTM에서 지리정보시스템의 형상정보와 속성정보를 가져온 뒤, 물류 현황 파악이 가능한 시뮬레이션 모델로 구축하였다. 또한 시뮬레이션 고도화를 위해 6가지 속성정보를 정의하였으며, 단위모델 테스트를 통해 개발한 지리정보시스템 변환 모듈을 검증하였다.
- 먼저 Location은 특정 위치에 대한 정보가 저장되는 장소로, 작업장과 적치장의 출입구 위치나 하역 물량이 입고되는 위치를 저장할 수 있다. 다음으로 Area는 지번에 대한 정보를 저장할 수 있는 장소로, Area 하위에 SubArea를 두어 계층 구조의 공간 정보를 저장할 수 있도록 하였다. 또한 지번을 구성하고 있는 모든 점들에 대한 정보를 Points에 저장하여 형상 정보가 저장될 수 있도록 하였다.
- 지리정보시스템 변환 모듈의 검증을 위해 ArcMap에서 임의의 단위모델을 생성하였으며, 조선소 As-Is 모델과 동일한 형태의 속성정보를 구축하였다. 단위 모델의 구조는 2개의 중지번과 중지번 하위에 여러 개의 소지번을 구성하여 계층 구조를 가질 수 있도록 제작하였다.
- 대형조선소에서는 과거부터 야드 레이아웃 변경에 따른 물류개선과 투자효과를 정량적으로 알기 위해 블록 물류 시뮬레이션을 진행하였다. Lee et al.
- 하지만 기존에 존재하는 지리정보시스템의 속성정보만으로 시뮬레이션을 진행하기에 한계가 있다고 판단하였다. 따라서 현재 조선소 블록 물류 시뮬레이션을 위해 필요한 6가지 속성정보를 지리정보시스템에 추가하였다. 이는 속정정보를 추가함으로서 고도화된 시뮬레이션을 구축하기 위함이다(Table 5).
- 트랜스포터가 이동가능한지에 대한 정보를 Type에 저장할 수 있으며, 도로의 폭과 차선의 수에 대한 정보를 Width와 Lane에 저장할 수 있다. 또한 도로를 구성하고 있는 점들에 대한 정보를 Points에 저장하여 경로탐색 모듈이 호출될 수 있도록 하였다.
- Shipyard OneTM에서 지리정보시스템의 형상정보와 속성정보를 가져온 뒤, 물류 현황 파악이 가능한 시뮬레이션 모델로 구축하였다. 또한 시뮬레이션 고도화를 위해 6가지 속성정보를 정의하였으며, 단위모델 테스트를 통해 개발한 지리정보시스템 변환 모듈을 검증하였다.
- 지리정보시스템에 내재된 형상정보를 이용하여 공간을 생성하고, 생성된 공간정보를 공장에 할당하였다. 또한 지리정보시스템의 5가지(middlelot, description, usetype, logisticsgroup, region) 속성정보를 이용하여 공장을 생성하였으며, 6가지 (transportteam, accessdirection, capacity, prioritystockarea, arrangementtype, areatype) 속성정보를 이용하여 공장의 추가적인 속성으로 부여하였다(Fig. 6). Fig.
- 다음으로 Area는 지번에 대한 정보를 저장할 수 있는 장소로, Area 하위에 SubArea를 두어 계층 구조의 공간 정보를 저장할 수 있도록 하였다. 또한 지번을 구성하고 있는 모든 점들에 대한 정보를 Points에 저장하여 형상 정보가 저장될 수 있도록 하였다. 마지막으로 Road는 조선소의 도로에 대한 정보가 저장될 수 있는 장소이다.
- 또한, 조선소 블록 물류 시뮬레이션을 진행하기 위해 지리정보시스템 변환 모듈을 개발하였으며, 이를 바탕으로 시뮬레이션 모델로 변환하는 과정을 수행하였다(Table 6). 지리정보시스템이 존재하는 폴더 경로를 선택하면 파일 목록이 호출되고, 변환하고 자 하는 파일을 선택하면 지리정보시스템에 존재하는 속성 목록이 호출된다.
- 지리정보시스템 변환 모듈을 통해 단위모델을 시뮬레이션 모델로 변환하였으며, 계층구조의 공장과 속성정보가 정확히 변환된 것을 확인하였다. 마지막으로 단위모델 테스트를 통해 검증된 지리정보시스템 변환 모듈을 이용하여 조선소의 As-Is 모델에 대해 시뮬레이션 모델을 생성하였다(Fig. 8).
- 마지막으로 도로 레이어에 트랜스포터가 이동 가능한 도로에 대한 속성정보를 추가하였다. 도로의 폭과 경사 등의 제약으로 인해 조선소에서 트랜스포터가 이동할 수 있는 도로는 한정되어있다.
- ISO는 국가의 공식적인 표준 기구가 모여 지리정보시스템 의 기반이 되는 표준을 개념적으로 정의하고 개발하는 것이 목표이며, OGC는 지리정보와 관련된 민간 기업에서 지리정보의 실질적인 활용을 위해 사실상 표준을 개발하는 것을 목표로 한다(Lee & Lee, 2012). 본 연구에서는 ISO와 OGC에서 제정한 다양한 표준을 지원하는 ESRI사의 ArcMap을 사용하여 조선소의 지리정보시스템을 구축하였다.
- 본 연구에서는 지리정보시스템의 형상정보를 저장할 수 있도록 지리정보구조를 설계하였다(Fig. 4). 형상정보를 역할에 따라 구분하여 저장할 수 있도록 Spaces 하위에 Location, Area, Road를 생성하였다.
- 마지막으로 운용장은 평상시에는 작업장으로 사용되지만,PE블록이 출고되고 일정의 여유가 있을 경우 그 공간을 적치장으로 사용할 수 있는 것을 의미한다. 블록 물류 시뮬레이션 진행 시 AreaType의 운용장 속성정보를 이용하여 적치장의 Maximum capacity와 Minimum capacity에 따른 결과를 분석할 수 있다.
- 또한, Song and Kang (2009)는 블록 물류 시뮬레이션을 위해 DELMIA QUEST를 사용하여 데이터베이스에 저장된 생산 계획 데이터를 가져오고, CAD 데이터를 바탕으로 시뮬레이션 레이아웃을 구축하였다. 생산 계획 데이터를 현재 야드 기준으로 생성된 모델과 현재 야드에서 일부를 개선한 야드에서 시뮬레이션 영향 평가를 진행하였으며, 적치장, 트랜스포터, 도로에 대한 부하를 분석하였다.
- (2007)은 조선소 옥외 물류 분석을 위해 이산 사건 시뮬레이션을 수행하였다. 옥외 물류 흐름을 분석하기 위해 시뮬레이션 모델을 구축하였고, PPR(Product,Process and Resource) 분석 및 설계를 통해 시뮬레이션에 필요한 변수를 정의하였다. 또한, 적치장에서의 블록 배치와 트랜스포터를 이용한 이동에 관한 로직을 구현하여 실제 계획 일정과 시뮬레이션 결과를 비교를 통해 타당성을 검증하였다.
- 예상치 못한 작업 지연, 트랜스포터의 고장 등으로 인해 운송 경로를 지나지 못할 경우, 다른 모든 트랜스포터의 블록 운송 계획에 차질이 생기게 된다. 이를 해결하기 위해 알고리즘 고도화를 진행하여 경로 계산에 소요되는 시간을 초 단위로 단축하였으며, 실시간으로 최단 경로를 반영할 수 있도록 하였다.
- 조선소(shipyard), 권역(region), 물류그룹(logisticsgroup), 물류그룹 코드(logisticsgroupcode), 중지번(middlelot), 소지번 (smalllot) 순의 계층 구조의 조선소 모델을 생성하였으며, 물류가 발생하지 않는 중지번과 소지번에 대해서는 권역을 기준으로 비물류(non-logistics)로 분기하여 계층 구조화 하였다.
- 지리정보시스템 변환 모듈의 검증을 위해 ArcMap에서 임의의 단위모델을 생성하였으며, 조선소 As-Is 모델과 동일한 형태의 속성정보를 구축하였다. 단위 모델의 구조는 2개의 중지번과 중지번 하위에 여러 개의 소지번을 구성하여 계층 구조를 가질 수 있도록 제작하였다.
- 지리정보시스템에 내재된 형상정보를 이용하여 공간을 생성하고, 생성된 공간정보를 공장에 할당하였다. 또한 지리정보시스템의 5가지(middlelot, description, usetype, logisticsgroup, region) 속성정보를 이용하여 공장을 생성하였으며, 6가지 (transportteam, accessdirection, capacity, prioritystockarea, arrangementtype, areatype) 속성정보를 이용하여 공장의 추가적인 속성으로 부여하였다(Fig.
- 지리정보시스템에 내재된 형상정보와 속성정보를 이용하여 계층 구조의 조선소 모델을 생성하였다(Fig. 5).
- 4). 형상정보를 역할에 따라 구분하여 저장할 수 있도록 Spaces 하위에 Location, Area, Road를 생성하였다. 먼저 Location은 특정 위치에 대한 정보가 저장되는 장소로, 작업장과 적치장의 출입구 위치나 하역 물량이 입고되는 위치를 저장할 수 있다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상 조선소에서 관리하는 지리정보시스템은 Quay, Dock, Shop, Lot, Road가 있다. 이들 대부분은 고유의 지번을 가지는 지번 체계로 관리되고 있다(Table 1).
데이터처리
- 옥외 물류 흐름을 분석하기 위해 시뮬레이션 모델을 구축하였고, PPR(Product,Process and Resource) 분석 및 설계를 통해 시뮬레이션에 필요한 변수를 정의하였다. 또한, 적치장에서의 블록 배치와 트랜스포터를 이용한 이동에 관한 로직을 구현하여 실제 계획 일정과 시뮬레이션 결과를 비교를 통해 타당성을 검증하였다.
이론/모형
- 공정 중심의 이산 사건 시뮬레이션의 경우, 복잡한 네트워크로 구성되는 선박 건조 공정을 설비중심의 시뮬레이션과 비교하였을 때 모델링의 난이도와 시뮬레이션 수행시간에 있어 장점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 시뮬레이션 모델 구축을 위해 이산 사건 시뮬레이션을 기반으로 하는 Shipyard OneTM을 활용하였다.
- 본 연구에서는 중장기 야드의 블록 물류를 검증하고 개선할 수 있도록 공정 중심 DES 시뮬레이션 엔진인 Shipyard OneTM을 이용하였다. Shipyard OneTM에서 지리정보시스템의 형상정보와 속성정보를 가져온 뒤, 물류 현황 파악이 가능한 시뮬레이션 모델로 구축하였다.
- 본 연구에서는 중장기적으로 작성되는 기준 계획 단계에서 야드의 블록 물류를 검증하고 개선할 수 있도록 지리정보시스템에 내재된 형상정보와 속성정보를 바탕으로 시뮬레이션 모델을 구축하고자 한다. 이를 위해 복잡한 공정시스템을 가지는 조선소에 적합한 공정 중심의 이산 사건 시뮬레이션(DES, Discrete Event Simulation)을 기반으로 하는 시뮬레이션 엔진인 Shipyard OneTM을 활용하였다. 이를 통해 조선소의 블록 물류 현황 파악과 작업장, 적치장, 도로의 부하 분석, 배원/배량 계획 관점에서의 전반적인 물류에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
성능/효과
- 작업장은 블록을 탑재하기 위해 정미 작업 시간이 소요되는 공간이고, 적치장은 후행 작업장에 투입되기 위해 대기하는 공간을 의미한다. 마지막으로 운용장은 평상시에는 작업장으로 사용되지만,PE블록이 출고되고 일정의 여유가 있을 경우 그 공간을 적치장으로 사용할 수 있는 것을 의미한다. 블록 물류 시뮬레이션 진행 시 AreaType의 운용장 속성정보를 이용하여 적치장의 Maximum capacity와 Minimum capacity에 따른 결과를 분석할 수 있다.
- 지리정보시스템 변환 모듈을 통해 단위모델을 시뮬레이션 모델로 변환하였으며, 계층구조의 공장과 속성정보가 정확히 변환된 것을 확인하였다. 마지막으로 단위모델 테스트를 통해 검증된 지리정보시스템 변환 모듈을 이용하여 조선소의 As-Is 모델에 대해 시뮬레이션 모델을 생성하였다(Fig.
후속연구
- 본 연구를 통한 기대효과로는 중장기 야드의 작업장, 적치장, 도로에 대한 부하 분석과 배량/배원 관점에서의 물류 개선에 기여할 수 있을 것이라 판단한다. 또한 시뮬레이션 결과를 계획 수립시 반영하여 다양한 의사결정을 지원하는데 도움을 줄 것이라 판단한다.
- 본 연구를 통한 기대효과로는 중장기 야드의 작업장, 적치장, 도로에 대한 부하 분석과 배량/배원 관점에서의 물류 개선에 기여할 수 있을 것이라 판단한다. 또한 시뮬레이션 결과를 계획 수립시 반영하여 다양한 의사결정을 지원하는데 도움을 줄 것이라 판단한다.
- 이를 위해 복잡한 공정시스템을 가지는 조선소에 적합한 공정 중심의 이산 사건 시뮬레이션(DES, Discrete Event Simulation)을 기반으로 하는 시뮬레이션 엔진인 Shipyard OneTM을 활용하였다. 이를 통해 조선소의 블록 물류 현황 파악과 작업장, 적치장, 도로의 부하 분석, 배원/배량 계획 관점에서의 전반적인 물류에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
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