조선의 원동력이 되는 데이터 – 데이터 기반 조선에서 CAD/CAM의 역할
Written by Ludmila Seppälä
Posted on November 24, 2021
조선은 수세기에 걸친 풍부한 역사를 가지고 있습니다. 전통적으로 많은 지식과 과학이 필요한 산업으로 간주됩니다. 선박 설계에는 안정성, 모양, 구조적 강도, 엔진, 장비, 재료 강도 등에 대한 광범위한 지식이 필요합니다.
현대의 선박은 복잡한 자율 부유식 저장고 및 운송 수단, 발전기, 정유소, 거주지 및 레저 시설입니다. 현대 선박을 설계하고 건조하는 데는 수년이 걸립니다. 수많은 설계자와 엔지니어의 공동 노력과 협업, 자재 및 장비 조달, 조립 라인, 작업장, 조선소 공정 관리 등의 합쳐진 작업입니다. 운영 안정성을 보장하고, 승무원을 교육하고, 유지 보수 일정을 설정하려면 몇 달 간의 테스트와 조정이 필요합니다.
데이터 흐름 프로세스로서의 조선
데이터 흐름의 관점에서 조선 프로세스를 보는 것은 매력적입니다. 개념 및 기본 설계에서 작업 현장 및 운영에 이르기까지 다양한 요구에 따라 방대한 양의 데이터가 생성되고 사용됩니다. 안정성 및 부유를 위한 계산은 초기 단계에서는 중요하지만 생산에서는 필요하지 않습니다. 상세한 3D 모델이 완료된 후 생산 계획 및 작업 분류 순서를 준비할 수 있습니다. 엔지니어링, 설계, 조달 및 생산 프로세스의 그룹화는 비선형적이며 종종 동시적입니다. 데이터 흐름도 이와 마찬가지입니다.
CAD/CAM/CAE 패키지가 프로젝트 시작부터 끝까지 전체 주기를 관리한다고 생각할 수도 있습니다. 그러나 자세히 살펴보면 조선의 디지털화 프로세스가 단편화되어 있고 가끔 너무 작은 범위에 초점이 맞춰져 있음을 알 수 있습니다. 조선 프로세스 중에 생성되고 발전하는 다양한 유형의 데이터가 있습니다: 엔지니어링 및 계산, 3D 형상 정보 및 메타 데이터, 물류 순서, 작업 분류 정보, 특정 장비의 요구 사항에 따라 생성된 생산 데이터 등이 있습니다.
조선의 집중적인 설계와 AI 활용
조선산업은 설계에 대한 집중도가 높기 때문에 다른 산업과 확연히 다릅니다. 소위 CAD 중심 접근 방식은 3D 모델과 조선에서 단일 소스로서의 역할을 강조합니다.
또 다른 중요한 추세는 AI 및 Machine learning 기술의 사용입니다. Machine learning의 메커니즘은 엔지니어와 조선 공학자의 설계를 지원할 수 있습니다. CAD/CAM 시스템에 내장되어 있는 규칙 및 경험지식은 믿을 수 있는 지식 저장고 역할을 합니다. 이 프로세스는 새로운 것이 아닙니다. 처음의 사양 기반 기능은 CAD/CAM 시스템의 시작점으로 거슬러 올라갑니다. 그러나 빅데이터 활용을 위한 신경망 및 알고리즘 등의 신기술은 새로운 가능성을 열어주었습니다..
조선의 경우 3D 모델과 그로부터 작성된 문서가 기초가 되는 것은 사실입니다. 그러나 이것만으로는 조선소 프로세스를 감당할 수 없습니다. 그로 인해 설계 데이터와 조선소 운영을 관리하는 데 필요한 PLM/PDM/ERP 간에 기능적 격차가 발생했습니다.
디지털 트윈은 선박 정보 모델의 허브입니다.
최신 CAD 솔루션의 일반적인 추세는 3D 모델 생성 및 생산 정보 추출 그 이상을 바라보는 것입니다. 점진적인 디지털 트윈 생성은 3D 모델을 정보 모델의 허브로 배치하여 통합된 비중앙화 데이터 계층을 추가합니다. 본질적으로, 이것은 조선 프로세스의 어플리케이션을 가지고 있는 어떠한 시스템의 데이터도 될 수 있습니다.
이 접근법은 정보 격차를 해소하고 설계와 PLM 관련 데이터를 직접 연결하는 것을 목표로 한다. CAD/CAM 솔루션의 역할이 변화합니다. 엔지니어링 및 설계를 위한 도구가 아니라 보편적인 3D 대시보드 역할을 차지합니다. 3D 모델 위에 정보를 추가하면 데이터와 정보 인식의 연결이 해결됩니다. 사용자는 데이터시트를 보는 대신 최종 모델의 3D 렌더링을 보고 3D 대시보드에서 데이터를 조작할 수 있습니다. 컴퓨팅 성능과 신기술의 발전은 AR/VR/MR/XR 기술과 웨어러블 장치를 통해 물리적 위치에 있는 최대 실물 크기의 홀로그램까지 데이터를 모든 형식과 장치에서 사용할 수 있다는 것을 의미합니다.
CAD/CAD 트렌드의 향후 발전은 디지털 정보 흐름의 역할과 디지털 트윈 생성 프로세스를 강조합니다. 그러나 당분간은 선주에게 인도되는 조선소의 최종 제품인 선박에 집중될 것입니다.
디지털화 과정에서 발생하는 다음의 격차는 조선 데이터와 운영, 유지 보수 및 화물 운송에 있습니다. 선박 수명 주기의 각 단계에 대해 전문화된 디지털 트윈을 생성하는 것은 번거롭고 비효율적인 접근 방식인 것 같습니다. 범용 디지털 트윈을 개발하고 촉진하려면 조선소와 선주 간의 이익이 일치하는 디지털화 및 데이터 흐름에 대한 더 넓은 관점이 필요합니다.
이 기사는 Naval Architect RINA 잡지 2021년 1월호에 처음 게재되었습니다.
