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December, 2020
[관련 분야 S/W 소개] ShipyardOne™

 ShipyardOne


ShipyardOne™은 조선소 생산 현장에서 벌어지는 생산 설비와 공간, 작업자의 부하, 병목, 효율성, 안전 등의 문제점을 예측하고 분석할 수 있게 지원하는 생산 시뮬레이션 소프트웨어 입니다. 물류와 흐름에 대한 문제점을 파악하는데 제조업과 학계에서 널리 이용하는 이산사건시뮬레이션(DES, Discrete Event Simulation) 커널을 탑재하고 있으며, 조선소와 같이 공정을 중심으로 생산 현장을 운용하는 산업에 적절한 공정 중심 시뮬레이션 모델링(Process Centric Simulation Modeling)을 제공하여 제조업 현장에서 직관적으로 이용할 수 있습니다.

이산사건시뮬레이션(DES, Discrete Event Simulation)


이산사건시뮬레이션은 제조업이나 유통, 물류 등 실제 생활에서 일어나는 사건을 중심으로 예측과 분석을 할 때 사용하는 수학적 기법으로 널리 사용합니다. 다른 제조업에서도 이산사건시뮬레이션에 기반한 소프트웨어를 활용해 분석과 예측을 진행하며, ShipyardOne™은 조선소 생산 현장에 이산사건시뮬레이션을 활용해 예측과 분석을 수행하며 높은 수학적 신뢰성을 제공합니다. 이산사건시뮬레이션은 물류와 제조업, 유통 분석에 그동안 널리 사용하여 검증된 기술로 ShipyardOne™은 이를 조선소의 생산 현장에 맞추어 적용할 수 있는 기술을 제공하고, 다양한 통계학, 수학, 정보공학 기술을 동원해 빠르게 원하는 분석 결과를 얻을 수 있도록 합니다.

공정 중심 시뮬레이션 모델링(Process Centric Simulation Modeling)


자동 설비와 로봇을 이용해 대량 생산을 하는 자동차, 전자 분야의 제조업과는 다르게 조선소나 토목, 건설 업계는 고정적인 설비를 이용해 공장을 운영하는 경우가 드뭅니다. 따라서 기존에 타 제조업에서 발전한 시뮬레이션 소프트웨어를 조선소에 활용할 때는 직관적이지 못한 경우가 많습니다. ShipyardOne™은 조선소 공장을 실제로 운영할 때 활용하는 ‘공정’을 중심으로 시뮬레이션 모델을 만들어 현업에서 직관적으로 모델을 파악할 수 있습니다.

동적차등해상도(Dynamic Resolution)


대량 생산을 전제로 하는 제조업에서는 프로토타입을 통해 생산 계획과 방법을 확정한 후 제품을 생산하지만, 조선소와 같은 대형 구조물을 주문 생산하는 산업에서는 생산을 시작하고 나서도 세부 계획이 계속 변하게 됩니다. 따라서 상세한 확정 계획이 있어야만 시뮬레이션을 수행하는 기존 소프트웨어를 조선소 생산 계획을 적용하기가 매우 어렵습니다. ShipyardOne™은 상세한 계획이 아직 없는 상황에서도 정밀도가 다른 현업의 정보를 활용해 시뮬레이션을 수행하여 현장의 상황을 즉각적으로 반영할 수 있는 기능을 제공합니다.

현장 데이터 직업 연결


기업 시스템은 기업마다 구조와 관계, 활용 방법이 다릅니다. 기존 기업용 소프트웨어는 기업에 따라 소프트웨어에서 활용할 수 있는 정보를 가공하기 위해 많은 노력을 기울여야 했고, 기업의 정보 구조가 바뀌면 힘들게 구축한 시뮬레이션 모델을 활용할 수 없는 경우도 많았습니다. ShipyardOne™은 기업의 데이터 구조를 최대한 활용하여 시뮬레이션 모델에 반영할 수 있는 손쉬운 연동 기능을 API 수준에서 제공해 기업의 바뀌는 요구사항과 환경에 유연하게 대응할 수 있습니다.

다년간의 조선소 대상 생산 시뮬레이션 경험을 토대로 불편하고 부족한 기능을 해결하다 만들어낸 시뮬레이션 소프트웨어 ShipyardOne™은 조선소 현장에 최적화되어 있고 직관적이며 편리한 국산 소프트웨어입니다. 앞으로도 지속적인 조선소 현장 적용을 통해 조선소를 잘 이해하고 생산 효율을 높이는데 없어서는 안될 소프트웨어가 될 것입니다.

Smart HIL Simulator (for DPS (Dynamic Positioning System))

Smart HIL Simulator (for DPS (Dynamic Positioning System))는 선박 및 해양플랜트 내 설치되어 있는 DP (Dynamic Positioning) System을 대상으로 HIL (Hardware In Loop) 테스트를 수행하기 위하여 개발한 시뮬레이터입니다. 본 시뮬레이터는 DPS HIL 테스트를 위하여 DPC (DP Controller)와 상호 확인된 인터페이스 통신 시스템을 구성하여 시뮬레이터와 DPC간 Closed loop 시스템으로 구성한 후, 시뮬레이터에서 외부 환경 변수들을 입력하고, 입력된 정보를 기반으로 DPC에서는 Thrust 동적 할당을 통한 DPC의 동적 위치를 제어하기 위한 각 기능들에 대한 테스트를 수행할 수 있도록 구성되어 있습니다.

HIL Testing의 주요 테스트 기능은 1) Normal Test: 정상적인 기능 테스트, 2) Degraded Test: 각 종센서나 신호의 저하 테스트, 3) Abnormal Test: 비정상적인 기능 테스트로 구성되어 있습니다.

아래 그림은 HIL Testing에 대한 개념에 대한 이해를 쉽게 하기 위하여 HIL Simulator와 Control System과의 Closed Loop를 표현한 것이며, Real Machine과 Control System간의 관계, 그리고 HIL Simulator와 Control System간의 관계에 대하여 표시하였으니 참고하시기 바랍니다.


외부 환경 데이터 입력 기능


DPS를 HIL 테스트하기 위해서는 기본적으로 외력 정보를 넣어 줄 수 있는 외부 환경 데이터 입력 기능이 필요합니다. 외부 환경 데이터 정보로는 기본적으로 풍향/풍속, 파고/파향, 조향/조속 정보가 있으며, 본 외부 환경 데이터 입력 기능에는 현재 Vessel의 위치 정보 및 각 Thruster의 추력과 방향에 대해서도 표시가 됩니다.

명령/응답 변조 기능

실제 HIL 테스트를 수행하기 위하여 Closed loop간 정상적인 신호뿐만 아니라 상호 데이터의 In/Out 데이터의 변조값을 넣었을 때에 대한 반응을 보는 것도 중요한 테스트 방법 중의 하나입니다. 따라서, 본 시뮬레이터에서는 다양한 데이터 변조 방법을 사용하고 있으며, 변조 방법에 대해서는 HIL 테스트 수행 검증을 수행하는 선급 Rule에 자세히 나와 있습니다. 아래는 DNVGL 선급 Rule에 있는 다양한 변조 방법에 대한 내용을 표시한 것이며, 본 시뮬레이터에서는 아래와 같은 변조 방법에 대한 기능이 모두 포함되어 있으며, 복합적으로 변조를 줄 수 있는 방법도 구현되어 있습니다.



데이터 모니터링 및 Plotting 기능


HIL 테스트 수행시 가장 중요한 요소 중 하나는 모든 입/출력 데이터들에 대한 Raw 신호, 변조된 신호들에 대한 데이터의 신뢰성을 확인하는 것이 중요합니다. 따라서, 실제 테스트 수행하는 과정 중 실제 입력되는 값과 테스트를 위하여 변조된 값을 입력하여 각 Controller가 변조된 값에 어떻게 반응하는지에 대한 기능을 확인하고, 확인된 결과에 따라 테스트의 결과가 달라질 수 있습니다. 이러한 이유로 인하여 모든 HIL 테스트를 위해서는 Raw 신호, 변조 신호들을 비교, 확인할 수 있는 Plotting 기능이 필수적으로 구현되어야만 합니다. 위 그림은 본 시뮬레이터에 포함되어 있는 Plotting 기능을 표시한 것이며, 각 표시되는 시간적 구간에 따른 최소/최대 값, 평균 값 등을 표시할 수 있도록 구성되어 있습니다.