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조선 / 부재 / 선박 건조
조선부재 네스팅 알고리즘 개발
대표 연구자이철수 교수
부서/학과기계공학과
연구분야CAD/CAM, FMS, 최적화
기술상담02-3274-4865
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기관의 연구성과

연구내용
  • 배를 건조하기 위한 과정은 크게 설계, 절단, 조립, 의장, 탑재, 진수, 시운전, 인도 과정으로 구분된다. 이 과정 중에서 선체 설계 과정에서 선박의 블록을 조립하기 위한 다양한 형상의 부재들이 부산물로 생겨난다. 이 부산물은 절단 공정을 거쳐 조립공정으로 흘러 간다. 과거 선박을 건조하기 시작할 즈음에는 부재들을 강재에 배치하기 위해 도화지에 각 부재 형상을 도시한 다음 가위로 오려 그 형상을 일정 영역에 수작업으로 배치 하였다. 하지만, 설계 공수의 증가, 선박의 복잡도 심화, 기술 인력의 부족은 전산 기술의 눈부신 발달과 하드웨어의 고성능화를 발판으로 초기에는 불가능했던 작업을 자동화가 가능하도록 하였다. 자동 배치는 이러한 관점에서 배치작업의 공수 절감과 수작업에 의한 오작 방지의 측면에서 효율성을 높이기 위해 제안되었으며 다양한 연구가 수행되어졌다. 자동 배치의 결과는 ①Scrap Rate, ②생산 효율성, ③자동 배치 소요 시간에 의해 평가되어진다. 일반적인 관점에서는 ①과 ②를 만족시키기위한 조건은 동일 하지만 종종 Scrap Rate를 줄이기 위해 생산 효율성을 포기하여야 하는 경우가 발생하며, 반대로 생산 효율성을 높이기 위해 Scrap Rate의 최소화를 포기 하는 경우도 발생한다. 또한, 자동배치 소요시간 측면에서 보면 ①를 만족시키기 위해 과도한 시간이 요구 되기도 한다. 따라서, 모든 조건을 완벽하게 만족하는 알고리즘과 방법론을 구현하기는 쉽지 않으며, 실제 작업 현장에서는 생산 효율성 즉 절단 및 배제의 효율을 높이기 위해 다양한 방법과 아이디어를 시도한다. 절단 품질을 높이기 위해 시도되는 방법중에서 중요한 점은 절단시 발생하는 열에 의한 열변형을 줄이는 것이다. 열변형을 줄이기 위해서는 각 부재 절단시 최종 절단면이 모재와 되도록 이면 많이 붙어 있도록 한다. 이는 상대적으로 무거운 모재의 일부분으로 부재가 절단되어 모재에서 독립될 때 까지 최대한 모재의 자중을 이용하여 변형을 방지하기 위해서이다. 또한, 일반적으로 대부재 우선 배치 규칙을 준수하며 대부재 주위에 상대적으로 작은 부재들을 배치한다. 따라서, 조선 CAD시스템에서 산출된 다양한 형상의 부재들을 자동 배치하는 과정에서 부재특성을 고려한 배치 알고리즘과, 스크랩을 줄이기 위한 배치방안을 제안하도록 한다.
기대효과
  • 조선 부재 네스팅은 자동차, 의류, 신발 등의 다른 산업의 네스팅에 비해 많은 제약조건을 갖는다. 네스팅 소프트웨어가 조선의 CAM 시스템 역할을 한다고 할 때, 자동 네스팅 알고리즘의 개발 및 구현은 스크랩되는 강재의 비율을 낮춤으로 원가 절감을 기대할 수 있으며, 또한 네스팅 계산시간 단축을 통하여 생산 효율성 증대를 기대할 수 있다.