조선산업의경쟁력향상을위한 PLM 핵심요소들 캐드앤그래픽스 C & G TV 지식방송 주최 : PLM 컨소시움 후원 : 미래웍스, 와이즈파트너 2009.10.14 13:00-14:00 신종계서울대조선해양공학과교수 1 우리조선산업의위상 세계 1위의조선강국 선박건조세계 1위 ( 상선부분 ) 건조량, 수주량, 수주잔량에서세계 1위유지 ( 점유율약 40%) 첨단선박 (LNG선, Drill Ship 등 ) 은독점적수주 ( 점유율 70~100%) 세계 7대조선소와다수의중형급조선소보유 고품질의선박건조 우량선주들의주문 매년최우수선박선정 해양플랜트건조량도점진적증가 주요제품 고부가상선 : 대형탱커, 컨테이너선박, LNG 선 해양플랜트 : 부유식가스 / 오일생산플랜트 함정 : 이지스급함정, 잠수함등 차세대신기술선박 : 극지항행선, 전기추진선등 크루저와요트 2/ 45 1
우리조선산업의경쟁력 신제품설계기술 주문형설계적응기술 신형식첨단제품설계 고품질생산기술 용접, 가공, 도장기술 다품종동시생산을구현하는생산관리기술 프로세스기반의생산관리시스템활용 일정및공정계획기술 엔진, 프로펠러등기자재기술 뛰어난 R&D 및인력 3/ 45 향후조선산업의경쟁력유지 / 향상 세계적으로설비증설, 수주량감소대비전략 유럽, 중국, 일본등은유리한국가금융지원정책 환경규제강화기술 친환경, 에너지절감, 저탄소배출선박개발필요 새로운선박설계기술 엔지니어링기반의차세대선박개발 지속적생산성향상기술 노동력고령화, 임금상승, 복지향상추구에따른생산기술업그레이드 품질, 원가, 인력관리를포함하는생산계획및실행시스템 제품- 프로세스- 설비- 작업자의통합관리시스템필수 제품, 프로세스, 설비의지속적개발 / 개선 4/ 45 2
조선산업특성 조선산업의특성 선박수주에서인도까지장기간, 다양한프로세스 수만 ~ 수십만부품을구매또는제작 영업설계에서생산설계까지다른설계자와정보, 산출물 강재적치, 절단, 가공, 조립, 탑재, 시운전에이르는생산프로세스 Jobshop과 Flowshop의혼합형생산시스템 다품종동시생산 유사한 interim product 존재 ( 보강판, 블록 ) 복합혼류제품, 장기간의다양한공정의생산프로세스, 사람과기계가공존하는공장, 착수와인도기간이다른일정 PLM 은물론 ERP, SCM, APS 등소프트시스템활용 조선산업의경쟁력향상을위해 PLM은필수임 PLM은조선산업특성에가장잘맞으나, 구현하기는가장어려움 5/ 45 선박 ( 함정 ) 의 SWBS 이해 SWBS : Ship Work Breakdown Structure 선박 ( 함정 ) 제품과프로세스를구분한규정 (1973년, MIL-STD-881) 설계와생산의정보와프로세스포함 함정개발의기반이되는분류 Expanded SWBS로개선 SWBS의 group들 Group 100~700 선체, 추진장치, 전기등 Group 800 : Integration/Engineering 생산설계, 엔지니어링 Group 900 : Ship Assembly and Support Services ( 생산, 운용 ) 생산공정, 일정계획, 탑재, 시운전등 일반상선의경우, 분류규정이없음 6/ 45 3
조선산업과 PLM PLM 의이전기술 : IPPD IPPD (Integrated Product and Process Development) 설계개념부터생산에이르는라이프사이클에서수행되는모든과정을일관 / 통합관리 IPDE (Integrated Product Data Environment) IPPD 를구현할수있는데이터베이스 미국해군 LPD-17 에첫적용 IPT (Integrated Product Team) 구성하여추진 구현을지원하는 tool 선정» Intergraph 의 VDS, SDRC 의 Metaphase, Deneb 의 IGRIP, QUEST 등 tool 사용 PLM 의탄생» 획기적인설계품질개선, 비용절감» 이기종전산시스템과소프트웨어로많은어려움 IPPD 의효율적구현을위한모델, 시뮬레이션, 정보의통합화 전산 SW 기술과 tool 의진화가병행 CAD, PDM 에생산, 운용을접목하기위함 7/ 45 IPDE 도입효과 버지니아클래스잠수함의 IPDE 도입효과 8/ 45 4
PLM 의기술적의미 PLM : Product Lifecycle Management Lifecycle : design-production-operation Management : data, process와관련된모든 activity( 생성, 저장, 활용 ) 즉, 사용자를고려한제품의설계와생산의효율을높이는기술 기존의이슈들 설계, 생산, 운용의데이터단절 데이터의생성이반복되고, 저장되지않으며, 활용되지않음 속성과프로세스는저장 / 관리에어려움 정교한기술보다는여전히경험과직관에상당히의존 PLM : 사용자환경을고려한설계, 엔지니어링, 생산의모든액티비티에관련된디지털화된정보를사용한기술 설계정보를엔지니어링과생산, 운용에활용이필수 제품라이프사이클의모든데이터, 속성, 프로세스를디지털포맷으로관리 PLM은 PDM이아님 PDM : Product Data Management 9/ 45 PLM tool PLM 기술을구현하는 tool CAD, CAM, PDM, CAE 등포함및연동 주요개발자들 Dassault Systemes 지멘스 인터그래프 PTC Aveva 적정 Tool 선정도 PLM적용성공에주요요소 선박라이프사이클특성에적용이용이해야 설계데이터뿐아니라엔지니어링과생산이연동되어야함 타선박관련소프트웨어, ERP등과연동이가능해야 사용자편의성, 서비스, 기술업그레이드, 가격등고려해야 10 / 45 5
PLM 기술적용사례 Holland Project 미국 Electric Boat 사의초기잠수함모델에 PLM 적용사례 향후건조예정인새로운잠수함사업에적용가능성 (1889 년 ) (2002 년 ) 11 / 45 Holland- 제품라이프사이클관리 제품 (Holland 잠수함 ) 의라이프사이클에대해 3차원형상모델링및데이터베이스구축 엔지니어링설계 설계오류검증 상세설계 생산공정시뮬레이션 일정관리 조립 / 건조시뮬레이션 사용자환경을위한시험 / 운용시뮬레이션 유지보수 교육및훈련 12 / 45 6
대상잠수함 : USS Holland (Holland VI ) 배수량 74 톤, 길이 53ft, 폭 10.25ft, 속력 6kts, 잠항속력 5kts 13 / 45 3D 형상 DB 구축 (1/2) 2,200 개의파트 14 / 45 7
3D 형상 DB 구축 (2/2) 자료의디지털화로영구보존가능 공학적설계및검증과응용의기반구축 동시공학적설계기반구축 15 / 45 Engineering Design 기본성능해석 프로펠러주위유동해석, 구조해석 16 / 45 8
인간공학적설계 (1/2) 조작 / 작동시뮬레이션 17 / 45 인간공학적설계 (2/2) 조작 / 작동시뮬레이션 18 / 45 9
최적화배치설계 설치시뮬레이션 작동시뮬레이션 19 / 45 상세설계 파이프계통설계 20 / 45 10
생산시뮬레이션 프로펠러 NC 가공 21 / 45 시험 / 운용시뮬레이션 어뢰재장전 22 / 45 11
시험 / 운용시뮬레이션 DYNAMITE GUN 발사 토피도튜브 압축공기제어부 23 / 45 시험 / 운용시뮬레이션 함자세제어 - Ballasting 24 / 45 12
설계오류검증 체계구성오류검증 Bilge Pump 어뢰고정장치 25 / 45 조립 / 건조시뮬레이션 26 / 45 13
일정관리 27 / 45 유지보수 손상 / 고장부위실시간데이터추출 28 / 45 14
디지털데이터유지보수 PDM 형상 + 속성정보 29 / 45 교육훈련 함정소개 30 / 45 15
버지니아잠수함사례 미국버지니아클래스잠수함사례 미국최신예잠수함 GD Electric Boat 와 NG Newport News 조선소공동설계및제작 IPPD 개념을적용한 IPDE 구축 3차원제품모델구축 시뮬레이션기술적용 31 / 45 국내조선산업사례 3차원 CAD tool을적용한선박제품모델의정의및데이터관리 해군 / 방위사업청조함정보체계구축사업 조선생산공정 Modeling & Simulation Digital Shipbuilding System 설비동작시뮬레이션 생산물류, 리드타임, 병목구간예측 생산계획검증및작성 작업자시뮬레이션 지금까지 Holland 사례와같은 full PLM적용예는없음 일반상선 / 해양플랜트의제품구조정의가없음 엔지니어링은독립적으로진행 여러부서의협조와 IPT같은통합추진부서가필요 32 / 45 16
국내조선산업사례 -I 해군 / 방위사업청조함정보체계구축사업 기존함정의 3차원제품모델구축 SWBS기반모델 기본설계가완료된신조함정의 3 차원제품모델링규정 건조된선박의 3차원데이터관리시스템 (PDM) 구축 엔지니어링설계, 건조과정은포함되지않음 SWBS 기반의한국함정모델사례 33 / 45 주요함정 3 차원모델링 SWBS 기반함정모델링 34 / 45 17
조선산업 경쟁력 향상을 위한 PLM 핵심요소 함정모델 PDM 기반 개념설계 지원 서울대 조선해양공학과 신종계 교수 조선산업 경쟁력 향상을 위한 PLM 핵심요소 z 35 / 45 국내 조선산업 사례-II Digital Shipbuilding 구축 사업 선박 건조 공정의 3차원 설비 모델 구축 제품-설비-프로세스-생산 계획이 연동된 건조 공정 시뮬레이션 작업 환경을 고려한 작업자의 건강과 안전 시뮬레이션 새로운 조선소 건설을 위한 최적의 공장 배치 및 건조량 시뮬레이션 서울대 조선해양공학과 신종계 교수 36 / 45 18
PLM 조선생산적용 Digital Mock Up 과 Digital Shipyard Digital Mock-up of a ship Digital Shipyard 37 / 45 PLM 조선생산적용 조선공정에적용한 PLM 조선소의제품, 설비, 공정, 공법등을디지털화 ( 모델링 ) 하여컴퓨터내에서미리선박건조과정을시뮬레이션해봄으로써최소의비용과시간으로최적의대안을찾는시스템개발및구축 객체지향 PPR 분석 (IDEF/UML 모델링 ) 분석모델을기반으로 Digital Shipbuilding System 구현 관련시스템연계를통한통합시뮬레이터구축 / 활용 선박 (Product Model) 생산성향상 공정 (Process Model) 절단 성형 조립 탑재 계획정도향상 조선소 (Resource Model) 38 / 45 19
PLM 조선생산적용 3 차원성형공장 설비작동을이용한실시간물류시뮬레이션 플라즈마절단기 3 차원형상가공기 39 / 45 PLM 조선생산적용 조선소옥외공정 조선소작업장-대기장-운반장비-도로-설비용량이주문된생산량에적합여부 최대생산성을위한 작업장레이아웃변경 최소설비증설 생산계획조정 40 / 45 20
PLM 조선생산적용 새로운조선소설계 조선소작업장레이아웃설계 최적설비배치 최대생산계획 NO. 2 Factory Layout 41 / 45 PLM 조선생산적용 조선작업자환경개선 건강과안전을증진하는환경개선 작업환경, 설비, 순서계획 42 / 45 21
조선산업 PLM 핵심요소 조선산업에 PLM기술이성공적으로정착하기위한핵심요소들 선박의라이프사이클이해및정립 기본설계, 상세설계, 생산설계프로세스와정보정립 선박제품의 3 차원모델구축 SWBS 기반선박제품정의 3차원 Solid 모델이적용된 CAD tool 필요» 실용적차원에서 Surface 모델링도가능 선박엔지니어링기술의이해 선박기본성능계산 (naval architecture calculations) 특수성능계산 (CFD, 비선형정적 / 동적구조응답, 소음진동등 ) 선박 e-bom 을통한설계정보와엔지니어링의 mapping 선박건조기술의이해 선박 m-bom을통한설계정보와건조공정의 mapping 설계정보와생산계획및관리시스템과의 mapping PPR-S(Product, Process, Resource, and Scheduling) 정보체계의정립 43 / 45 조선산업 PLM 관련기술 조선 PLM기술적용을위한관련기술들 Systems Engineering 제품의라이프사이클정의 ICOE (Input, Control, Output, Enabler) 체계도구성 Modeling & Simulation 이기종 HW/SW 연동을위한 interoperability 모델의재활용 / 저장기술 ERP/SCM 등타시스템과연동 선박제품모델정의 SWBS의한계를극복할수있는새로운 3차원제품모델 가볍고빠른데이터관리기술 선박건조설비와관리시스템모델링 44 / 45 22
조선산업 PLM 적용 선박라이프사이클과 PLM에대한정확한이해를바탕으로 선박제품구조를바탕으로엔지니어링과생산을병합 타산업에적용한 PLM 효과보다클것임 현재정량적인효과분석은의미가없음 예상되는기대효과는 선주에대한신뢰감증진으로고부가선박수주확대 설계기간단축및설계품질증진 생산계획의정밀화로건조량증대, 원가절감 생산공정단축및생산품질향상 작업자건강및안전증진 합리적인공장증설및설비조정 향후, 요트, 크루저, 상선에적용확대기대 45 / 45 23