대한조선학회

	April, 2020
[관련 분야 S/W소개] GIS 기반 조선소 생산관리 시스템

<글 : 윈정보기술 이상석 소장 hoperbox@naver.com> 1. 지리정보 시스템 (GIS, Geographic Information System) 선박 및 해양 구조물은 선체의 크기가 크고 수많은 부재의 조립을 통해 블록 형태로 제작되고 이러한 단위 블록의 조립을 통해 건조되며, 대다수 조선소에서는 이러한 선박 건조공정의 효율을 높이기 위해 다양한 건조 공법을 도입하고 있다. 또한 여러 호선의 선박이 동시에 건조됨으로 야드 내 수백 개의 블록이 존재하고 하루에 이러한 블록의 이동 회수도 백여 번에 걸쳐 이루어 지기 때문에 야드 내의 다양한 형태의 블록의 관리에는 많은 어려움이 있다. 다시 말해 여러 마리의 생선을 머리와 꼬리를 잘라 뒤 썩은 뒤에 어떤 생선의 몸통인지 찾기 어려운 현실과 같은 것이라 상상할 수 있다. 조선소의 공정 현황 관리를 효율적으로 하기 위해서는 관리자의 관심 대상 정반 및 지번에서 제작되는 블록의 중일정, 소일정 대비 작업 진행률을 모니터링하고 일정에 맞게 후행작업이 진행될 수 있도록 관리하는 것이 생산성 향상에 직접적인 영향을 미친다. 이와 같이 조선소 야드 내의 다양한 상황들을 반영하여, 블록이나 크레인의 위치(위도 및경도), 크기 등의 값들을 시각화 하여 각종 정보 체계로 구성하기 위해서 조선소에서도 지리정보시스템(GIS, Geographic Information System)을 사용하고 있다. 이러한 지리정보 시스템은 대형 조선소 중심으로 구축되어 있으며, 중소형 조선소의 경우 지리정보시스템이 구축된 조선소가 극히 드물다. 조선소 내부의 레이아웃 위/경도 실측도 어려운 일이지만, 고가의 외사 SW 도입을 통해 야드 레이아웃의 형상화 하기에는 많은 자본이 투자되기 때문일 것이다. 또한 대형 조선소 경우에도 한번 구축된 지리정보 시스템의 유지 관리가 어려워 지속적으로 활용하지 못하고 있는 상황이다. 대형 및 중소형 조선소에서는 널리 알려진 상용 GIS 소프트웨어를 채택하여 사용하고 있으며, 이는 고가의 라이선스, 최적화 불가, 종속성이라는 단점은 피할 수 없는 과제로 부각되고 있다. 현재 국내 트렌드를 살펴보면, 국토지리정보원, 국토교통부, 행정안전부를 포함한 각 시도 공기업 및 현대중공업㈜, 대우조선해양㈜을 포함한 국내 대형 조선소 등에서 오픈소스를 활용한 GIS 구축에 박차를 가하고 있으며 이에 따라 GIS를 표준 플랫폼 기반으로 활용하는 다양한 업무 관리 시스템이 개발,출시 되고 있는 추세이다. <그림 1 OPEN Layers 기반 지리정보 활용 공공/기업> 2. 오픈소스 GIS 활용사례 <그림 2 H조선소 GIS 기반 모니터링 플랫폼 구축 사례> 오픈소스를 활용한 GIS 구축 활용 사례로 H조선소는 ‘GIS 기반의 블록 물류 모니터링 시스템’을 개발, 조선소 야드 내 조립 블록의 크기/위치 및 대상 블록을 운반하는 트랜스포터(Transporter) 경로, 특정 고소차의 작업현황 등을 포함한 실시간 야드 종합 정보뿐만 아니라 안벽 접안 호선 정보까지 모니터링 할 수 있는 지리정보 포탈 솔루션을 운영 중에 있다. Legacy ERP 시스템과 연동 가능한 설계를 기반으로 선박의 기본설계부터 상세, 생산설계 그리고 각종 공정 정보 및 진행현황까지 실시간 반영되어, 다양한 호선이 동시에 건조되는 상황에서도 현장의 실시간 상황을 종합하고, 모니터링 함으로 각종 예측 정보를 활용한 의사결정 지원의 주요 플랫폼이 되고 있다. <그림 3 GeoServer 를 활용한 OPEN Layers 기반 GIS 플랫폼 구성> 해당 지리정보 시스템은 오픈소스 단체인 OSGeo에서 개발된 GeoServer, PostGIS와 Openlayers를 이용한 순수 오픈소스만으로 구성되어 있고, 이를 활용한 Web 기반 Service 기술을 접목해 지리공간 데이터를 공유하고 편집할 수 있는 Java로 개발, 상호운용성을 전재로 다양한 공간 데이터 정보와 조선소 기간계(Legacy)정보의 종합적 연동을 주요 목표로 하고 있다. OpenLayers는 자바스크립트 라이브러리의 일종으로 Geoserver 를 통해 생성된 레이어를 스크립트 언어를 이용하여 시각적으로 가공하여 웹 상에 표시할 수 있다. 장점은 우선 오픈소스이기 때문에 다양한 지도 (Google Maps, OSM, Bing Maps) 서비스들과 호환이 잘 되고 거의 모든 OGC(Open Geospatial Consortium) 표준을 지원하여 사용이 가능하다. PostgreSQL에서 자체적으로 지원하는 확장자인 PostGIS는 공간데이터로 처리할 수 있는 거의 모든 함수를 기본적으로 제공하기 때문에 다른 DB들보다 GIS를 서비스에 최적화 되어있다. 게다가 PostgreSQL은 QGIS 또는 ArcMap으로 작업된 Shapefile을 직접 DB로Import가 가능하여 효율적인 공간 정보를 생성할 수 있다. <그림 4 GIS 모니터링 플랫폼 확장 조선소 내업 / 키오스크 적용 사례> 산업현장에서는 이러한 GIS를 각종 IoT Device와 접목하여 공간정보 상에 필요한모니터링 결과값들 실시간 조회 할 뿐 아니라, Smart Factory개념과 접목하여 내업 공정간 작업 진척사항을 모니터링하고 있다. 내업에서의 동시다발적으로 진행되는 여러 작업의 진척도 또는 각종 장비의 사용현황을 한눈에 관제가 가능한 것을 비롯하여, 다양한 방향에서 공간정보를 융합한 결과물은 설계 조직은 물론 생산현장의 효율성 향상에 직접적인 영향을 미치고 있다. 3. 발전방향 GIS 공간정보를 활용한 다양한 시뮬레이션 기반 선박 및 해양플랜트 생산기술과 신뢰도 높은 생산 건조능력 그리고 신 건조 공법의 검증이 가능하고, 의사결정 지원의 최적화를 통해 경쟁력을 높여줄 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 현재 다양한 분야에서 공간정보 상에 2.5D 또는 3D를 접목한 Unity 또는 Eyeshot 기술을 통해 다차원 형상 시뮬레이션 시스템의 활성화가 진행 중이다. <그림 5 GIS 모니터링 플랫폼과 3D 공간정보 확장성 예시> 원가절감과 생산성 향상이 중요한 조선산업의 경쟁력 선점을 위하여 현재 세계각국의 스마트화 경쟁이 치열하게 진행중이며, 국내도 4차산업 혁명의 핵심기술과 빅데이터를 활용하는 선박 스마트 제조의 혁신적 변화를 선도 할 것이다. 이에 본 GIS 공간정보 기반 융합복합기술의 발전은 지금까지 없었던 새로운 혁신을 산업현장으로 가져올 것이다.

<글 : 윈정보기술 이상석 소장 hoperbox@naver.com>

1. 지리정보 시스템 (GIS, Geographic Information System)

선박 및 해양 구조물은 선체의 크기가 크고 수많은 부재의 조립을 통해 블록 형태로 제작되고 이러한 단위 블록의 조립을 통해 건조되며, 대다수 조선소에서는 이러한 선박 건조공정의 효율을 높이기 위해 다양한 건조 공법을 도입하고 있다.
또한 여러 호선의 선박이 동시에 건조됨으로 야드 내 수백 개의 블록이 존재하고 하루에 이러한 블록의 이동 회수도 백여 번에 걸쳐 이루어 지기 때문에 야드 내의 다양한 형태의 블록의 관리에는 많은 어려움이 있다. 다시 말해 여러 마리의 생선을 머리와 꼬리를 잘라 뒤 썩은 뒤에 어떤 생선의 몸통인지 찾기 어려운 현실과 같은 것이라 상상할 수 있다.
조선소의 공정 현황 관리를 효율적으로 하기 위해서는 관리자의 관심 대상 정반 및 지번에서 제작되는 블록의 중일정, 소일정 대비 작업 진행률을 모니터링하고 일정에 맞게 후행작업이 진행될 수 있도록 관리하는 것이 생산성 향상에 직접적인 영향을 미친다.

이와 같이 조선소 야드 내의 다양한 상황들을 반영하여, 블록이나 크레인의 위치(위도 및경도), 크기 등의 값들을 시각화 하여 각종 정보 체계로 구성하기 위해서 조선소에서도 지리정보시스템(GIS, Geographic Information System)을 사용하고 있다. 이러한 지리정보 시스템은 대형 조선소 중심으로 구축되어 있으며, 중소형 조선소의 경우 지리정보시스템이 구축된 조선소가 극히 드물다. 조선소 내부의 레이아웃 위/경도 실측도 어려운 일이지만, 고가의 외사 SW 도입을 통해 야드 레이아웃의 형상화 하기에는 많은 자본이 투자되기 때문일 것이다. 또한 대형 조선소 경우에도 한번 구축된 지리정보 시스템의 유지 관리가 어려워 지속적으로 활용하지 못하고 있는 상황이다.

대형 및 중소형 조선소에서는 널리 알려진 상용 GIS 소프트웨어를 채택하여 사용하고 있으며, 이는 고가의 라이선스, 최적화 불가, 종속성이라는 단점은 피할 수 없는 과제로 부각되고 있다. 현재 국내 트렌드를 살펴보면, 국토지리정보원, 국토교통부, 행정안전부를 포함한 각 시도 공기업 및 현대중공업㈜, 대우조선해양㈜을 포함한 국내 대형 조선소 등에서 오픈소스를 활용한 GIS 구축에 박차를 가하고 있으며 이에 따라 GIS를 표준 플랫폼 기반으로 활용하는 다양한 업무 관리 시스템이 개발,출시 되고 있는 추세이다.

<그림 1 OPEN Layers 기반 지리정보 활용 공공/기업>

2. 오픈소스 GIS 활용사례

<그림 2 H조선소 GIS 기반 모니터링 플랫폼 구축 사례>

오픈소스를 활용한 GIS 구축 활용 사례로 H조선소는 ‘GIS 기반의 블록 물류 모니터링 시스템’을 개발, 조선소 야드 내 조립 블록의 크기/위치 및 대상 블록을 운반하는 트랜스포터(Transporter) 경로, 특정 고소차의 작업현황 등을 포함한 실시간 야드 종합 정보뿐만 아니라 안벽 접안 호선 정보까지 모니터링 할 수 있는 지리정보 포탈 솔루션을 운영 중에 있다.
Legacy ERP 시스템과 연동 가능한 설계를 기반으로 선박의 기본설계부터 상세, 생산설계 그리고 각종 공정 정보 및 진행현황까지 실시간 반영되어, 다양한 호선이 동시에 건조되는 상황에서도 현장의 실시간 상황을 종합하고, 모니터링 함으로 각종 예측 정보를 활용한 의사결정 지원의 주요 플랫폼이 되고 있다.

<그림 3 GeoServer 를 활용한 OPEN Layers 기반 GIS 플랫폼 구성>

해당 지리정보 시스템은 오픈소스 단체인 OSGeo에서 개발된 GeoServer, PostGIS와 Openlayers를 이용한 순수 오픈소스만으로 구성되어 있고, 이를 활용한 Web 기반 Service 기술을 접목해 지리공간 데이터를 공유하고 편집할 수 있는 Java로 개발, 상호운용성을 전재로 다양한 공간 데이터 정보와 조선소 기간계(Legacy)정보의 종합적 연동을 주요 목표로 하고 있다.

OpenLayers는 자바스크립트 라이브러리의 일종으로 Geoserver 를 통해 생성된 레이어를 스크립트 언어를 이용하여 시각적으로 가공하여 웹 상에 표시할 수 있다. 장점은 우선 오픈소스이기 때문에 다양한 지도 (Google Maps, OSM, Bing Maps) 서비스들과 호환이 잘 되고 거의 모든 OGC(Open Geospatial Consortium) 표준을 지원하여 사용이 가능하다.

PostgreSQL에서 자체적으로 지원하는 확장자인 PostGIS는 공간데이터로 처리할 수 있는 거의 모든 함수를 기본적으로 제공하기 때문에 다른 DB들보다 GIS를 서비스에 최적화 되어있다. 게다가 PostgreSQL은 QGIS 또는 ArcMap으로 작업된 Shapefile을 직접 DB로Import가 가능하여 효율적인 공간 정보를 생성할 수 있다.

<그림 4 GIS 모니터링 플랫폼 확장 조선소 내업 / 키오스크 적용 사례>

산업현장에서는 이러한 GIS를 각종 IoT Device와 접목하여 공간정보 상에 필요한모니터링 결과값들 실시간 조회 할 뿐 아니라, Smart Factory개념과 접목하여 내업 공정간 작업 진척사항을 모니터링하고 있다. 내업에서의 동시다발적으로 진행되는 여러 작업의 진척도 또는 각종 장비의 사용현황을 한눈에 관제가 가능한 것을 비롯하여, 다양한 방향에서 공간정보를 융합한 결과물은 설계 조직은 물론 생산현장의 효율성 향상에 직접적인 영향을 미치고 있다.

3. 발전방향

GIS 공간정보를 활용한 다양한 시뮬레이션 기반 선박 및 해양플랜트 생산기술과 신뢰도 높은 생산 건조능력 그리고 신 건조 공법의 검증이 가능하고, 의사결정 지원의 최적화를 통해 경쟁력을 높여줄 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 현재 다양한 분야에서 공간정보 상에 2.5D 또는 3D를 접목한 Unity 또는 Eyeshot 기술을 통해 다차원 형상 시뮬레이션 시스템의 활성화가 진행 중이다.

<그림 5 GIS 모니터링 플랫폼과 3D 공간정보 확장성 예시>

원가절감과 생산성 향상이 중요한 조선산업의 경쟁력 선점을 위하여 현재 세계각국의 스마트화 경쟁이 치열하게 진행중이며, 국내도 4차산업 혁명의 핵심기술과 빅데이터를 활용하는 선박 스마트 제조의 혁신적 변화를 선도 할 것이다. 이에 본 GIS 공간정보 기반 융합복합기술의 발전은 지금까지 없었던 새로운 혁신을 산업현장으로 가져올 것이다.

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