국제 규정분석을 통한 조선해양용 비계의 국가표준 체계에 대한 연구

정윤호 목포대학교 2017 국내석사

작업장의 특성상 고소작업이 많이 수반되는 조선해양 분야에서는 가설기자재의 사용이 필수적이다. 가설기자재는 어떤 작업 또는 공사를 수행하기 위해서 설치했다가 그 작업이나 공사가 완료된 후에 해체하거나 철거하게 되는 가설구조물 또는 설비와 이들을 구성하는 부품, 재료 등을 말하며, 붕괴나 도괴와 같은 중대재해의 원인이 되고, 공사현장에서 추락, 낙하 등의 인명 손실을 초래할 위험이 있다. 최근에 산업 전반적으로 HSE(Health, Safety, Environment)에 대한 관심도가 높아지고 있으며 이에 따라 조선소는 발주처로부터 조선해양용 비계의 설치시공 및 제품에 대한 표준을 요구 받고 있는 실정이다. 현재 각 조선소는 조선해양 프로젝트 수주 시 계약서 상 국제 표준을 따르는 것을 명시하고 있으며, 국제 표준은 조선해양용이 아닌 건설용 비계에 관한 내용이다. 건설현장과 조선해양현장에서 사용하는 비계는 설치방법과 작업환경의 차이점이 존재하며 이러한 차이로 인해서 조선해양 분야에 건설용 표준을 적용하는데 어려움이 존재한다. 이에 따라 국내에서는 한국조선해양플랜트 협회를 중심으로 각 사의 협력을 통하여 조선해양용 비계에 대한 국가표준을 제정하기 위한 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 조선해양용 비계 제품에 대한 국내외 규정을 분석하고 국내 조선소 현장에 적용 가능한 한국 산업표준 제정을 위한 국가표준 체계에 대한 연구를 수행하였다. In order to work on high place such as blocks of ship, use of temporary work equipments are essential. There is a risk of serious disasters such as collapses because installation and dismantling of temporary equipment occur repeatedly at construction site. Recently, Interest in general for HSE(Health, Safety, Environment) is ever growing throughout industry. Most of owner require the standard of safety at the time of contract. Currently, the contract follows international standards for scaffolding such as Britsh Standard(BS). however, it is a regulation of scaffolding for construction industry not for shipyard and offshore industry. The environment of construction and shipbuilding work sites is very different. so there are difficulties in applying standard of construction scaffolding to shipbuilding industry. To solve this problem, many experts in domestic are tying to establish Korean Standards(KS) of scaffolding in consideration of shipyard characteristics. In this study, it is conducted that development of Korean Standard system of scaffolding for shipbuilding and offshore project through the study of international regulations

조선소 의장품 조달관리를 위한 데이터마이닝 방법론에 관한 연구

함동균 한국해양대학교 일반대학원 2016 국내석사

선박 및 해양플랜트 건조에는 방대한 물량의 의장품이 사용되며 공급되는 경로 또한 공급망 프로세스와 협력업체에 따라 다양한 경로가 존재한다. 최근 해양플랜트 건조의 경우 다양한 의장품의 사양과 경로에 따른 조달지연이 충분히 고려되지 못하고 있어 조기에 공급되어 불필요한 적치가 증가하거나 공급이 지연되어 설치가 연기되는 등 손실이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 우선적으로 의장품의 사양과 공급경로를 고려한 공급 리드타임에 대한 예측이 필요하다. 이러한 예측모델 구축을 위해 최근 이슈가 되고 있는 빅데이터 기술을 살펴보고 이를 조선해양 생산 분야에 적용하여 효용성을 살펴보고자 한다. 빅데이터의 기술은 데이터의 생성, 수집, 저장, 분석, 표현의 전 과정에 걸쳐 사용되며 이 중 분석, 표현의 기술은 여러 데이터마이닝 기법 및 시각화 기법을 사용하여 데이터를 통해 유의미한 정보를 찾아내는 것이다. 본 논문에서는 선박 및 해양플랜트의 배관재 공급망 데이터를 여러 데이터마이닝 기법을 사용하여 예측 모델을 개발하였다. 예측 모델은 다중선형, Ridge, PLS, Poisson, 의사결정나무, 인공신경망을 SPSS와 R 그리고 Microsoft Azure의 기계학습을 사용하여 구축하였고 각각의 예측 성능을 MAE(Mean Absolute Error)와 MAPE(Mean Absolute Percentage Error)를 통해 비교하였다. 또한 변수 민감도분석을 통해 예측모델에 대한 각각의 변수들의 영향력 분석하였고 현업의 공정개선 시 이를 참고할 수 있도록 하였다. 본 연구의 예측모델과 민감도분석 결과를 통해 기존 배관재 생산계획 단계에서 보다 합리적인 의사결정을 할 수 있을 것으로 예상한다.

조선소 생산 정보 모델과 Supply Chain Planning Matrix 기반의 조선 생산계획 프로세스 설계 및 시스템 개발

남승훈 서울대학교 대학원 2018 국내박사

2008년 글로벌 금융 위기 이후 조선 산업의 침체로 한국의 많은 조선소가 어려움을 겪고 있다. 특히 상선의 발주 감소 및 선가 하락과 새로운 시장으로 기대되던 해양 플랜트의 발주까지 감소하면서 일부 조선소들은 경영 위협까지 받고 있다. 하지만 이런 어려움에서도 조선소들은 경쟁력을 확보하여 현재의 위기를 극복하려 하고 있다. 일반적으로 제조업의 경쟁력은 기술, 가격, 품질에서 나오는데, 조선 산업의 경우 특성상 생산성, 수요 상황, 보조 산업, 산업 조직 구조, 정부 역할의 5가지를 경쟁력 요소로 본다. 이들 중 외부의 상황에 영향을 받지 않는 내부적 요소는 생산성 하나인데, 이는 생산성이 선주로부터 선박을 수주할 수 있는데 우위를 갖는 확실한 요소임을 나타낸다. 따라서, 기술, 설비, 관리 능력, 작업 조직, 업무 관행, 근로자의 능력과 동기 부여 수준 등에 영향을 받는 조선소의 생산성을 확보하는 것이 중요하다. 선박을 주요 제품으로 하는 조선 산업은 대표적인 ETO(Engineer To Order) 산업으로 선주로부터 주문이 결정되면 이에 맞춰 설계를 수행하고 생산을 진행한다. 주문부터 설계, 자재 구매, 조달, 생산 등의 다양한 작업이 동시에 진행되는 프로젝트성 산업으로 프로세스를 계획하고 통제하는 것이 매우 중요하다. 특히 프로젝트 기간에서 가장 긴 비중을 차지하는 생산은 계획 및 체계적 관리가 매우 중요하다. 현재 대형 조선소에서는ERP(Enterprise Resource Planning), APS(Advanced Planning and Scheduling), PLM(Product Lifecycle Management) 시스템 등을 구축하여 생산관리에 활용하고 있다. 그렇지만 대부분 조선 생산관리 시스템은 상용 솔루션을 커스터마이징하여 사용하는 타 산업 분야와 다르게, 주로 조선소가 자체적으로 개발한 시스템을 사용하고 있다. 이로 인해 표준화된 생산관리 체계 혹은 시스템이 없고, 조선소마다 서로 다른 프로세스와 체계로 관리를 수행하고 있다. 따라서 기술력과 고급 인력이 부족한 중소형 조선소나 신생 조선소의 경우 체계화된 생산 및 생산 지원 시스템을 보유하지 못해 생산관리에 어려움을 겪고 있다. 특히 조선 생산계획은 회사의 비전 및 전략부터 생산에 필요한 인력과 설비를 정하는 중요한 정보로써, 체계적으로 정립하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 현행 조선 생산계획은 대형 조선소 사례를 중심으로 계획 프로세스가 정의되어 학문적 이론을 기반으로 정립화된 연구가 상대적으로 매우 미흡하였다. 이에 따라 조선소마다 서로 다른 용어와 방식으로 계획을 수립하고, 타 산업 대비 생산관리와 관련된 새로운 기술의 도입 및 적용이 뒤처지는 영향을 가져왔다. 따라서 본 논문에서는 생산관리의 PDCA(Plan-Do-Check-Act) 사이클에서 가장 핵심인 Plan에 초점을 맞추어 선박 건조에 필요한 생산 정보를 중심으로 표준화된 조선 생산계획 프로세스를 정립하는 연구를 수행하였다. 먼저, 현재의 조선 생산계획과 시스템을 분석하고, 실제 조선소를 대상으로 ISP(Information Strategy Planning) 방법론을 적용하여 생산계획 현황 및 개선 방안을 위한 모델을 정의하였다. 다음 개선 방안을 구체화하기 위해 제품, 공정, 설비, 공간, 인력, 계획으로 구성된 조선소 생산 정보 모델을 정의하고, 조선소 SCP-Matrix(Supply Chain Planning Matrix)를 도출하여, 도출된 결과를 바탕으로 생산계획의 기간별 상세 프로세스를 정의하였다. 마지막으로 제안한 조선 생산계획 프로세스를 단계별로 수행하는 시스템을 객체 지향 컴포넌트 기반 개발 방법론(object-oriented Component Based Development, ooCBD)을 활용하여 설계 및 구현하였다. 또한, 실제 조선소의 생산계획 정보를 바탕으로 개발한 시스템에서 장기 생산계획을 수립하여 시스템에 대한 검증(Verification and Validation)을 수행하였다. 그 결과 조선소 기존 시스템 대비 생산계획에 대한 리드 타임이 절감하여 생산성이 향상되었다는 것을 확인할 수 있었다. 일련의 연구 결과를 통해 본 논문에서 제안한 조선 생산계획 프로세스와 개발된 시스템이 조선소의 체계적인 생산관리를 가능하게 하는 기본 모델로서 활용될 수 있을 것으로 생각한다. 또한, 조선소 생산 정보 모델을 바탕으로 생산계획 시뮬레이션을 수행한다면 계획과 시뮬레이션이 함께 연동되는 고도화된 생산관리를 수행할 수 있을 것이라 기대한다.

극지용 고정식 다기둥형 해양 구조물의 빙 유기 동하중 평가

유시언 부산대학교 대학원 2019 국내석사

극지의 대표적 환경하중인 빙하중은 다양한 형태로 해양구조물에 작용하며, 대규모 평탄빙 등이 유입될 때 해양구조물에 부가되는 빙 유기 동하중의 주기가 해양구조물의 고유진동수와 공진하여 발생하는 FLC (Frequency Lock-in Crushing) 진동은 승조원의 거주 및 작업 안락성 저해는 물론 해양구조물의 피로파괴를 유발할 수 있다. 따라서 FLC 진동 해석을 위한 빙 유기 동하중 평가는 고품질 극지용 해양구조물의 설계·건조 및 운용을 위한 핵심 요소 기술에 해당한다. 본 연구에서는 천해에 설치되는 다기둥 고정식 해양구조물을 대상으로 ISO 19906에서 제시된 방법을 준용하여 FLC 진동 발생 여부와 빙 유기 동하중을 수치해석적 방법으로 평가하였다. 이때, 실린더모양의 수직형 기둥과 수선면 위치에 원추형상을 적용한 원추형 기둥을 가진 두 가지 유형의 해양구조물을 고려하였다. 또한, Kara 해역의 환경 조건을 적용하여 고정식 다기둥 해양구조물에 작용하는 빙 유기 동하중을 산정·검토하였다.

이기종 조선 PLM 시스템 간 BOM 정보 상호운용성을 위한 조선 온톨로지의 구축 및 활용

이병학 인하대학교 대학원 2010 국내석사

조선 산업은 대규모의 지식, 기술, 장치, 노동이 집약된 복합 산업이다. 따라서 전 생애 주기에 걸친 모든 정보를 관리할 수 있는 PLM 시스템의 필요성이 대두되어 왔고, 조선 PLM에 관련된 많은 연구가 진행됨에 따라 최근 실제 도입 사례도 생기고 있는 추세이다. 선박의 설계 및 생산 과정에서의 협업과 동시공학을 실현하기 위하여 이기종 PLM system 간 제품 데이터의 상호 운용성이 필요하다. 또한, 더 나아가 기업의 업무 흐름의 혁신과 생산성 향상을 위하여 지식의 공유 및 재사용이 매우 중요하다. 그러나 여러 분야에서 관련 연구가 진행되고 있지만 조선에의 적용은 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 조선 분야의 이기종 PLM system 간 BOM 정보를 온톨로지 기반으로 관리하고 연동하는 방법을 제시하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저 Protégé-OWL을 이용하여 간단한 조선 산업의 도메인 온톨로지를 구축한 후, 서로 다른 온톨로지로 표현된 조선 BOM의 제품 정보들에 대한 통합을 시도하였다. 이를 통해 온톨로지를 이용한 조선 PLM에서의 이기종간 BOM 통합 가능성을 확인하였다.

해양플랜트 객실공간 디자인 특성에 관한 인간공학적 설계를 위한 요소 연구

차선일 부산대학교 2009 국내박사

This thesis presents the design of cabin arrangement for floating offshore installations, and the development of human factors engineering (HFE) analysis and design tools that support the achievement of safe and effective HFE designs. The effort was directed at achieving general functional and specific dimensional requirements, layout principles, and ambient environment requirements, but the process and tools developed are considered to be applicable to marine systems in general. A major contributor to the detailed aspects of crew habitability of offshore installations is the performance and readiness of the crew. HFE initiatives are directed toward addressing personnel requirements in offshore systems design. The driving objective of HFE is to influence design with personnel requirements and considerations. This is achieved through an approach which ensures that personnel considerations are addressed early in system development, that emphasizes attention to the considerations in terms of areas being fit for purpose for personnel utilizing the spaces, equipment, fixtures, and furniture housed within it. All functional aspects shall be taken into account in the sizing and fitting out of spaces and the layout of facilities provided. Two of the most influential factors for enhancing human performance and reducing human errors are facility design and ambient environmental conditions. The quality of the accommodations where offshore installation crews sleep, eat and relax will influence their job performance and overall sense of comfort and well-being. To generate the optimal design of the cabins shall be to achieve the optimum use of space in terms of living conditions, cost effective layout through appropriate functional suitability, HFE design requirements, aesthetic appearance, and coordinated interior layouts. The optimum cabin design & HFE Design Requirements for berthing & Sanitary Facilities is finally developed by literature research and case study by applying human characteristics for appropriate design of the living environment. The system is applied to optimum design of the offshore installation in the preliminary design stage. It is found that the system well simulate design variable and objective functions of the design model. Ergonomic adapt the man-made world to the people involved because they focus on the human as the most important component of our technological systems. Thus, the utmost goal of ergonomics is “humanization” of work. This goal may be symbolized by the “E & E” of Easy and Efficiency, for which all technological systems and their elements should be designed. This requires knowledge of the characteristics of the people involved, particularly of their dimensions, their capabilities, and their limitations. Ergonomic is “neutral”: it takes no sides, neither of employers nor of employees. It is not for or against progress. It is not philosophy, but scientific discipline and technology. This study has shown that these design objectives can best be achieved through the use of architects, interior designers, and human factors engineers experienced in the field of offshore work

해양레저 산업의 통합 정보 시스템 구축

김대진 홍익대학교 대학원 2012 국내석사

Some major developed countries have still competitiveness in leisure ship market of the world. That is because they keep their market dominance by saving labor cost that caused by automation, leading skills and boosting their product efficiencies. In oder to have market competitiveness in local and global areas, Domestic Marine Leisure Industry business, which is a latecomer in the Marine Leisure industry, should retain a strong market adaptability by reducing time and cost that are required for work of planning, designing, and preparation for product development. On top of related-products for marine leisure, it has to introduce marine leisure cultures through systematic combination with other systems of different industries. To meet above requirements, it is essential that integrated system control extensive marine leisure industry. Like other industries, marine leisure industry is forming its own unique system with its related-industries. After ensuring integrated information by figuring out the systematic link between related-industries, the core of this research is to secure information classifications that are not just in the flow of simple serial order, but in that of integration and object-oriented information classifications. For this end, we examine other similar cases in industries using real information system applied to industrial production and Product Lifecycle Management (PLM), Product Data Management (PDM), Digital Manufacturing (DM) and applying the same methodology to review practical application in order to construct the information system, and Work Breakdown Structure (WBS), compared with the case studies. Through this basic task for the marine leisure industry classification system configuration (Work Breakdown Structure, WBS) and utilizing information of driving real companies of marine leisure industry, a unique area of MLWBS (Marine Leisure Work Breakdown Structure, MLWBS) is configured. Based on Marine Leisure Work Breakdown Structure, MLWBS, and comparing to much more information, it can offer the foundaion of information to connect to Information Technology(IT) that can be found in a practical use such as Product Lifecycle Management(PLM) System. This Marine Leisure Work Breakdown Structure can be used in various areas of applications like products, design information, engineering, production, purchasing, sales, marketing, AS, utilizing various forms of customer support. 세계 레저 선박 시장은 주요 선진국들이 아직 시장 경쟁력을 가지고 있다. 그 이유는 자동화와 기술 선도로 인건비 비중을 획기적으로 낮추고 생산효율을 높여 시장 지배력을 꾸준히 유지 하고 있기 때문이다. 해양레저 산업의 후발주자인 국내 해양레저 산업이 국내 시장 및 세계시장에 경쟁력을 가지기 위해서는 기획, 설계, 계획과 준비 등 제품 개발 및 제조의 각종 업무에 소요되는 시간과 비용을 단축시켜 높은 수준의 시장 적응력을 확보해야 한다. 뿐만 아니라 단순 해양레저 산업의 제품만 생산하는 범위에서 벗어나 해양레저 산업의 다른 시스템간의 유기적인 결합을 통해 해양레저의 문화를 제시해야 한다. 위 사항들을 만족하기 위해서는 해양레저 산업 전반을 관리 할 수 있는 통합 시스템 구축이 절대 적으로 필요한 상황이다. 해양레저 산업은 다른 사업과 마찬가지로 유관산업 간의 유기적인 결합으로 고유의 시스템을 형성하고 있다. 유관 산업 시스템간의 유기적 연결고리를 찾아서 요구되는 통합 정보를 확보하고 이를 단순 순차적 정보의 흐름이 아닌 통합적 정보 흐름과 객체 지향적 정보 분류체계를 확보하는 것이 주요 연구 핵심 사안이다. 이를 위하여 다른 유사 산업에서 실재 정보 체계를 활용한 사례 및 산업생산에 적용된 제품수명주기관리(Product Lifecycle Management, PLM), 제품 데이터 관리(Product Data Management, PDM), 가상 생산(Digital Manufacturing, DM)과 같은 방법론을 검토 하고 이를 구성 및 적용하여 실질적으로 활용되고 있는 정보 체계 및 작업분류체계(Work Breakdown Structure, WBS)의 사례를 연구하여 비교 한다. 이를 통하여 해양레저산업을 위한 기본적인 작업분류체계(Work Breakdown Structure, WBS) 구성을 추진하며 실재 업체에서 현재 활용중인 정보를 입력, 대입을 통하여 실증적으로 검증하고 해양 레저 산업의 고유한 영역을 추가하여 해양레저 작업 분류 체계(Marine Leisure Work Breakdown Structure, MLWBS)를 완성한다. 해양레저 작업 분류 체계(Marine Leisure Work Breakdown Structure, MLWBS)기반으로 보다 많은 정보를 실재로 대입하여 현실적으로 운영 가능한 제품수명주기관리(Product Lifecycle Management, PLM)System 등 정보기술(Information Technology, IT)과의 접목을 위한 정보의 기초를 제공하게 되었다. 본 해양레저 작업 분류 체계(Marine Leisure Work Breakdown Structure, MLWBS)를 바탕으로 여러 가지 정보체계 및 제품, 설계, 엔지니어링, 생산, 구매, 영업, 마케팅, AS, 고객지원 등에 다양한 형태의 활용이 가능 하도록 할 수 있을 것이다.

선박 건조 공정과 공간 배치, 물류 흐름을 고려한 조선소 물류 시뮬레이션 시스템

정용국 서울대학교 대학원 2018 국내박사

조선 생산 시스템은 선박을 건조하는데 필요한 일련의 공정과 물리적인 구성 요소, 그리고 각 구성 요소간의 관계로 정의할 수 있다. 이때, 조선소나 조선 산업의 경쟁력을 확보하기 위해서는 선박 건조 공정의 기술적인 경쟁력 뿐만 아니라 조선 생산 시스템을 계획하고 관리하는 경쟁력도 반드시 필요하다. 하지만 구성 요소가 복잡하고 구성 요소 간 다양한 관계가 정의되어 있는 시스템의 특성상 전체적인 관점에서 통합하여 관리하는 능력이 부족한 상황이다. 선박 건조 공정은 단위 선박 건조 공정과 물류 흐름으로 구분할 수 있는데, 조선소에서는 다양한 제약 조건을 고려하여 단위 선박 건조 공정을 대상으로 중장기적인 계획을 수립한다. 물류 흐름은 단위 선박 건조 공정 사이에서 발생하는 원재료나 중간 제품의 물리적 이동으로 정의할 수 있는데, 물류 흐름은 중장기 계획을 수립할 때에는 고려하지 않는다. 다만, 정해진 중장기 계획에 따라 생산 현장에서 발생한 상황에 대응할 수 있는 물류 흐름 계획을 수립하고 있다. 조선 생산 시스템은 단위 생산 공정과 물류 흐름이 유기적으로 연결되어 있는 형태이기 때문에 전체적인 관점에서 통합 관리하기 위한 방법이 필요하다. 하지만 조선 생산 시스템이 물리적으로 구현되어 있는 조선소 사업장은 다른 제조업의 사업장에 비하여 규모가 매우 크고, 투입되는 인력, 공간, 설비와 같은 자원의 불확실성과 변동성도 높기 때문에 생산 관리 수준이 높은 대형 조선소에서도 단위 생산 공정과 물류 흐름을 통합 관리하기 어려운 상황이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 조선 생산 시스템을 구성하는 요소를 정의하고, 여러 시나리오에 따라 조선 생산 시스템의 거동을 분석할 수 있도록 조선소 물류 시뮬레이션 시스템을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 조선소 물류 시뮬레이션 시스템에서는 물리적인 제약으로 인하여 조선소에서 발생하는 불확실성과 변동성을 보다 정교하게 제어할 수 있도록 기존의 조선소 시뮬레이션 시스템에서 고려하지 않은 조선 생산 시스템 내 물류 흐름과 공간 배치를 상세히 고려하였다. 또한, 본 연구에서는 조선소 물류 시뮬레이션 시스템을 제안하는데 그치지 않고, 실제로 조선소에서 시스템을 구축하고 활용할 수 있도록 절차와 방법을 구체적으로 제시하고 있으며, 시스템의 작동 유효성과 결과 유효성 검증 절차도 포함하고 있다. 이 시스템은 조선소 중장기 계획을 바탕으로 조선 생산 시스템의 물류 흐름을 식별하고 분석하는데 활용할 수 있으며, 생산 현장에서는 물류 이송 설비의 효율적인 배차 계획을 수립하거나 작업장, 적치장의 공간 배치 계획을 수립하는 데에도 활용할 수 있다. 실제로 본 연구에서 제안한 시스템을 이용하여 중장기 계획에 따른 물류 흐름의 변화를 정량적으로 비교할 수 있음을 확인하였다. 그리고 공간 배치를 고려한 물류 시뮬레이션을 통하여 보다 정교한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 본 연구에서 제안한 공간 배치 알고리즘이 선행 탑재장 배치 문제 등에서 우수한 성능을 보임을 확인하였다. 조선 산업의 경쟁력은 생산 기술의 경쟁력 뿐만 아니라 조선 생산 시스템을 구성하는 요소를 정교하고 체계적으로 관리할 때 향상시킬 수 있다. 본 연구에서 제안하는 방법과 시스템은 선박 건조 공정 시뮬레이션, 물류 시뮬레이션, 공간 배치 시뮬레이션을 전사적인 관점에서 통합하여 관리하고, 다양한 생산 계획이나 전략에 따른 조선 생산 시스템의 거동을 정량적인 값으로 비교할 수 있도록 지원한다. 이를 통하여 불확실성이나 변동성이 내재되어 있는 조선 생산 시스템의 중장기 계획을 수립하고, 합리적으로 생산 시스템을 운영하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

Application of Multi-objective Optimization for Marine Systems using NRSM

이재철 부산대학교 대학원 2015 국내박사

The geometry of engineering systems affects their performances. For this reason, the geometry of systems needs to be optimised in the initial design stage. However, naval architecture and ocean engineering (NAOE) system optimisation problems are multi-objective and performance analysis using commercial code is very time-consuming. Therefore, optimisation becomes difficult/impossible because we need to check the system performances for a large number of alternative design cases. To overcome these problems, many researchers perform system optimisation using the approximation model (response surface). The response surface method (RSM) is typically used to predict the system performance in the engineering research field, but it presents prediction errors for highly nonlinear systems. To create an appropriate response surface for marine systems, this thesis first compares the prediction accuracy of the response surface generated by the RSM, kriging method and artificial neural network (ANN) using a nonlinear mathematical function (user defined function and nonlinear programming) problems. The major objective of this thesis is to establish an optimal design method for multi-objective problems in marine systems. The proposed method is composed of three parts: - Definition of geometry - Generation of response surface - Optimisation process To reduce the time for performance analysis and minimise the prediction errors, the approximation model is generated using the backpropagation artificial neural network (BPANN) which is considered as neuro-response surface method (NRSM). Then, optimisation is performed for the generated response surface using the non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II). Case studies of marine systems (the substructure of a floating offshore wind turbine considering hydrodynamic performance, hull form optimisation considering hydrodynamic performance, and bulk carrier bottom stiffened panels considering structure performance) verify that the proposed method is applicable to multi-objective side constraint optimisation problems in marine systems. Evaluations of the appropriate approximation model for each problem and their application to various optimisation problems will be conducted in future work. Keywords: Multi-objective optimisation, Approximation model, non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II), backpropagation artificial neural network (BPANN), Neuro-response surface method (NRSM) 공학 시스템 (Engineering system)의 형상은 성능과 밀접한 관계가 있다. 따라서 초기설계 단계에서 최적화된 형상을 결정하는 것은 매우 중요한 문제이다. 일반적으로 조선해양공학 (Naval architecture & Ocean engineering) 문제를 포함한 공학시스템의 최적설계문제는 다목적 최적화로 구성되어 있고, 성능계산에 많은 시간이 요구된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 많은 연구자들은 근사 모델 (Approximation model)을 이용한 성능예측에 관한 다양한 연구를 시도하고 있다. 응답표면방법(Response surface method; RSM)을 이용한 성능예측은 다양한 공학분야에서 이용되고 있다. 하지만, 비선형성이 강한 문제에서 예측오차가 비교적 크게 발생하는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 조선해양공학문제에 적합한 근사모델을 생성하기 위하여, 비선형 수학함수(user defined function, nonlinear programing problem)를 이용하여 응답표면방법(RSM), 크리깅방법(Kriging method)과 인공 신경망(Artificial neural network; ANN)에 의해 생성된 근사모델의 예측 정확성을 비교/분석 하였다. 본 연구의 최종목표는 초기설계과정에서 최적화가 불가능한 문제(성능계산에 많은 시간이 요구되는 문제)와 근사식을 이용하여 성능예측이 어려운 문제를 해결하기 위하여, 근사곡면을 이용한 성능예측과 최적화 과정을 포함한 조선해양공학 다목적최적 설계 방법을 제시하고, 다양한 문제에 적용하여 제시된 방법론을 검증하는 것이다. 본 논문에서 제안된 설계방법은 아래와 같이 3단계로 구성되어있다: -1st process: 형상의 정의 (Definition of geometry) -2nd process: 응답곡면의 생성 (Generation of response surface) -3rd process: 최적화 (Optimisation) 수치해석적 방법 및 상용코드를 이용한 성능계산의 시간을 줄이고, 성능예측의 오차를 최소화하기 위해, 역전파 신경망을 이용하여 근사모델을 생성한다 (2nd process). 본 연구에서 역전파 신경망(Backpropagation neural network; BPN)을 이용하여 응답곡면을 생성하는 방법을 신경반응표면이라 정의한다. 최적화과정에서 중요한 성능계산을 생성된 반응표면을 이용하여 예측되므로, 근사모델의 예측 정확성이 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 2가지의 데이터를 이용하여 생성된 반응표면의 성능 예측의 정확성을 검증하였다. -Training data set: 반응곡면 생성 -Test data set:생성된 반응곡면의 정확성 검증 다목적 유전자 알고리즘(Non-dominated sorting genetic algorithm-II; NSGA-II)을 이용하여 생성된 근사모델에서 성능을 예측하여 형상의 최적화를 시도하였다. NSGA-II 방법은 사용방법이 간편하고, 효율적이면서도 우수한 성능을 가지고 있어 많은 다목적 최적화 문제에 사용되는 최적화 알고리즘이다. 제안된 설계방법을 조선해양공학 다목적 최적화문제에 적용하여 유효성 및 효율성 검증을 하였다; -부유식 해상발전기 하부구조물 최적화 문제 (substructure of floating offshore wind turbine considering hydrodynamic performance) -컨테이너 선박의 선형 최적화 문제 (Hull form optimisation considering hydrodynamic performance) -유조선의 선저외판 최적화 문제 (bulk carrier bottom stiffened panels considering structure performance) 제안된 설계방법은 성능계산 시간의 최소화와 다양한 최적 설계대안 탐색이 가능하므로 초기설계과정에서 성능을 고려한 최적형상을 결정함에 있어서 유용하게 사용될 수 있을것으로 사료된다. 향후, 다양한 최적설계문제에 적용하여 제안된 설계방법의 유용성을 검증할 것이다.

조선해양 일정관리 시뮬레이션을 위한 자료구조의 표준화 개발과 품질 평가 방법

이종학 한국해양대학교 대학원 2014 국내석사

The scheduling system in shipbuilding process is susceptible to various plan changes and thus is difficult to predict in advance. Estimation of workloads and resulting processing time have been a challenge to enhance productivity. To overcome the above drawbacks, an effort to utilize computer-based simulation has been continuously made. However, the simulation in most cases has been carried out for one time use at a specific shipyard and thus customization for each shipyard has to be repeatedly made. In this paper, an approach for the standardization of planning data of midterm scheduling system is presented. First, the structure of complex planning data system is analyzed and a common structure that facilitates the simulation by converting the custom data into standardized format is constructed. Also, an XML-based translator is developed. Verification of developed data structure is carried out in a .NET-based application. Finally, the data required for the simulation are qualitatively analyzed and verified and a method for data quality assessment is proposed.