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3D CAD 모델 기반 해양플랜트 배관 공정 모니터링 시스템 개발
A Development of Offshore plant Piping Process Monitoring System Based on 3D CAD Model 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.2, 2020년, pp.58 - 65  

김현철 (울산과학대학교 기계공학부) ,  이규홍 ((주)팀솔루션)

초록
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3D CAD 시스템으로 설계된 해양플랜트 배관재 모델들은 2D 배관 제작도와 설치도의 형태로 생산 공정에 제공되고, 기본 엔지니어링 정보와 함께 통합 공정관리시스템에서 원자재의 구매, 조달, 제작, 설치 및 검사가 체계적으로 관리되어 진행된다. 기존의 통합 공정관리시스템은 자원의 흐름 및 진행 상황을 체계적으로 관리하여 공정 시수 절감에 많은 기여를 하고 있지만, 3D 설계 형상 모델 정보를 포함하고 있지 않기 때문에 배관 설치 작업 전에 복잡한 배관 구조를 파악하거나, 잦은 설계 변경으로 인해 연관된 도면을 찾을 때 상호간 신속한 정보 교류가 어려운 단점을 가지고 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 3D 모델을 기반으로 하는 해양플랜트 배관 공정 모니터링 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 3D 모델 기반 배관 모니터링 시스템은 Visual Studio 2017 C#과 UNITY3D를 기반으로 배관 공정 작업 정보가 3D CAD 모델과 실시간 연동될 수 있도록 구성하였다. 그리고 블록, 크기, 재료에 따른 배관 설치 공정 진행 흐름 뿐만 아니라, 청소, 수압검사, 공압검사 등 기능 검사 항목별 진행 흐름을 3D 모델상에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하였다. 작업자는 개발된 시스템을 통해 생산 현장에서 실시간으로 배관 공정 진행 흐름을 포함한 3D CAD 모델을 쉽게 파악함으로써 작업 효율성 향상에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

3D Models of offshore plant piping materials designed by 3D CAD systems are provided to the production processes in the form of 2D piping drawings and 2D piping installation drawings. In addition to the standard engineering information, the purchasing, procurement, manufacturing, installation, and i...

주제어

#Offshore Plant   #3D CAD Model   #Piping Process   #Piping Process Monitoring System   #Installation Drawing   #Fabrication Drawing  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 시스템은 3D CAD 설계의 형상 및 엔지니어링 정보를 생산 현장의 작업자들에게 손실없이 제공함으로써 현장 배관 작업의 효율성 향상에 기여하는 것을 목적으로 개발되었다. 이를 위해 PDMS에서 설계된 3D CAD모델, 작업 진행 상황 그리고 생산 및 검사에 필요한 2D 도면 확인 등이 상호 연동될 수 있도록 통합하였다(Fig.
  • 그러나 해양플랜트 특성상 잦은 설계 변경이나 오작으로 인해 재공정이 필요한 경우 현장에서 작업자가 신속하게 작업 영역에 대한 파악이 수행되지 않아 작업 시수와 경제적 손실이 빈번히 발생하는 것이 현실이다. 본 연구는 이러한 배경에서 3D CAD 모델 기반 배관 공정 모니터링 시스템을 개발하였다. 시스템의 특성을 정리하면 다음과 같다.
  • 상기의 문제점들을 해결하기 위해 본 연구에서는 3D모델 기반 배관 공정 모니터링 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 PDMS과 MRP(Manufacturing resource planning)시스템과 연동하여 자원 정보, 공정 정보 그리고 2D 도면 정보들을 실시간으로 3D CAD 모델과 함께 시각적으로 공정 진행 상황을 모니터링할 수 있도록 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해양플랜트 건조란? 해양플랜트 건조는 일평균 약1,500명이상 투입되고, 약 200,000개 이상의 작업 파트(Part)와 용접, 배관, 도장, 보온, 포설 등 다양하고 복잡한 작업 공정(Working process)들이 혼재되어 진행되는 대규모 프로젝트이다. 특히, 배관 공정은 프로젝트의 공종별 비중에서 약 43%이상을 차지하므로 공정 관리 측면에서 주 공정(Critical path)상에 있는 중요한 공정으로 알려져 있다[1][2].
PDMS가 실제 현장에서 보기 힘든 이유는 무엇인가? 해양플랜트 3D CAD 프로그램인 PDMS는 높은 정밀도와 대용량의 다양한 엔지니어링 정보들을 포함하므로 고사양/고성능의 컴퓨터를 필요로 한다. 그런데 실제 현장에서 사용하는 컴퓨터의 성능이 낮아서 3D 설계 모델을 보기 위해 구동하기가 어렵거나 불가능하여 활용이 어렵다.
해양플랜트 배관 설계는 어떻게 시작되는가? 해양플랜트 배관 설계는 FEED설계(Front end engineering design)에서 산출된 배관 사양서(Piping specification), 메이커(Maker) 선정, 개념도 등을 참조하여 구체적인 P&ID(Piping and instrument diagram)도면을 작성하면서 시작된다[2]. 그리고 P&ID도면으로부터 구조물과 장비간의 연결 관계 혹은 간섭을 고려하여 PDMS에서 3D 배관 생산 설계가 수행되고, 설계된 3D 배관 모델로부터 원자재 발주를 위한 BOM을 포함한 배관 제작도, 배관 설치도, 검사용 패키지(Package)에 대한 ISO도면 등이 작성된다.
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참고문헌 (10)

  1. D. K. Ham, M. G. Back, J. G. Park, J. H. Woo, "A Study of Piping Leadtime Forecast in Offshore Plant's Outfittings Procurement Management", Journal of the Society of Naval Architecture, Vol.53, No.1, pp.29-36, 2016. DOI: https://doi.org/10.3744/SNAK.2016.53.1.29 

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  2. J. G. Park, J. H. Woo, "A Study of Process Management Method of Offshore Plant Piping Material", Journal of the Society of Naval Architecture, Vol.55, No.2, pp.124-135, 2018. DOI: https://doi.org/10.3744/SNAK.2018.55.2.124 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. AVEVA, "AVEVA(12.1) PML PLant & Marine TM-1401", Training Guide, 2013. 

  4. Samsung Heavy Industries(SHI), "Piping Work Management System and Method", Patent application number 10-2015-0087612, Korean Intellectual Property Office, 2015. 

  5. NAVISWORKS, https://www.autodesk.co.kr/products/navisworks/overvie (accessed Oct. 21, 2019) 

  6. W. Yan, "Automatic generation of assembly sequence of the planning of outfitting processes in shipbuilding", Journal of Ship Production and Design, Vol.28, No.2, pp.49-59, 2012. DOI: https://doi.org/10.5957/JSPD.28.2.120002 

  7. Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering(DSME), "Method of validation check for piping 2D & 3D information", Patent application number 10-2015-0012344, Korean Intellectual Property Office, 2015. 

  8. G. H. Lee, "3D Simulation and Monitoring System and Method for Manufacturing Process Management of Offshore Plant", Patent application number 10-2017-0101698, Korean Intellectual Property Office, 2017. 

  9. UNITY3D, https://unity3d.com/get-unity/download (accessed Oct. 21, 2019) 

  10. H. C. Kim, J. M. Kim, "Development and Working Efficiency of Supporting Program for the Parametric Electrical Outfit Production Design of Offshore Plant Based on PML", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol.33, No.3, pp.205-213, 2019. DOI: https://doi.org/10.26748/KSOE.2018.089 

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