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조선소 생산공정모니터링 시스템 개발을 위한 요구사항 분석 및 아키텍처 수립
이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.9
조선소에서 생산관리는 생산성 향상과 가장 밀접한 업무 중의 하나이다. 현업 생산관리자와 공정계획 엔지니어들은 상호 간의 정보 공유 미흡으로 인해 공정계획 및 공정관리에 대한 충분한 생산정보를 얻지 못한다. 본 연구에서는 생산계획과 공정관리의 요구사항 분석을 통하여 생산공정모니터링 시스템에 대한 주요 이슈를 도출하고, 콤포넌트 기반 설계 기법을 활용하여 시스템 아키텍처를 수립하였다. 제안한 시스템의 주요 기능은 블록 조립에서 안벽의장 단계까지 수립하여 생산공정현황을 시각적으로 보여 줄 뿐 아니라 공정정보 공유를 극대화하는 것이다. 본 시스템은 생산관리자에게 신뢰성 있고 정확한 생산 정보를 제시간에 제공할 수 있을 것으로 기대된다. Shipbuilding production management is one of the most significant activities in productivity improvement. Shop-floor managers and production planners still do not have enough production information for shop-floor scheduling due to shortage of information sharing among them. In this research, main issues were derived from requirement analysis between production planning and shop-floor control to establish a software system architecture for ship production monitoring system(SPMS), which is developed with component based design(CBD). The proposed system's key functions cover from block shop assembly to quay outfitting stage to visualize production progress as well as to maximize production information sharing. The system will allow more reliable and accurate production information to permeate down to members of the workforce just in time.
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액화천연가스운반선의 PMS 성능 검증을 위한 FPGA 기반 HIL 시뮬레이터 개발
이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.7
HIL 시뮬레이션은 복잡한 실시간 임베디드 시스템을 개발하고 테스트하는 데 사용되는 기법이다. HIL 테스트는 해양플랜트와 같은 고부가가치 선박인 LNGC의 PMS 성능 검증을 위한 효율적인 플랫폼이 된다. 그러나 국내 조선소를 비롯한 연구기관에서 스스로 HIL 테스트를 수행하기에는 시간이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 연구는 전력 공급 장치 / 소비 장치, 제어콘솔, MSBD 로 구성된 FPGA 기반의 PMS-HIL 시뮬레이터를 제안한다. 제안된 HIL시뮬레이션 플랫폼은 실제 장비 데이터를 사용하였고, PMS의 부하 공유 테스트를 수행하였다. 제안된 시스템은 대칭, 비대칭 및 고정 부하분배를 통해 검증하였고 공장수락시험 대체 가능성을 보여 준다. 또한 향후 에너지관리시스템 개발을 비롯한 선박 자동화 및 자율운항을 위한 추가 시스템 개발 시 많은 도움을 줄 것으로 사료된다. Hardware-in-the-loop (HIL) simulation is a technique that can be employed for developing and testing complex real-time embedded systems. HIL simulation provides an effective platform for verifying power management system (PMS) performance of liquefied natural gas carriers, which are high value-added vessels such as offshore plants. However, HIL tests conducted by research institutes, including domestic shipyards, can be protracted. To address the said issue, this study proposes a field programmable gate array (FPGA) based PMS-HIL simulator that comprises a power supply, consumer, control console, and main switchboard. The proposed HIL simulation platform incorporated actual equipment data while conducting load sharing PMS tests. The proposed system was verified through symmetric, asymmetric, and fixed load sharing tests. The proposed system can thus potentially replace the standard factory acceptance tests. Furthermore, the proposed simulator can be helpful in developing additional systems for vessel automation and autonomous operation, including the development of energy management systems.
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SIL 기반 액화천연가스운반선 전력관리시스템의 모델링 및 시뮬레이션
이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.6
With the increasing risk in building liquefied natural gas carriers (LNGC), pre-simulation of various scenarios is required for system integration and safe operation. In particular, the power management system (PMS) is an important part of the LNGC; it works in tight integration with the power control systems to achieve the desired performance and safety. To verify and improve unpredicted errors, we implemented a simulation model of power generation and consumption for testing PMS based on software-in-the-loop (SIL) method. To control and verify the PMS, numeric and physical simulation modeling was undertaken utilizing MATLAB/Simulink. In addition, the simulation model was verified with a load sharing test scenario for a sea trial. This simulation allows shipbuilders to participate in new value-added markets such as commissioning, installation, operation, and maintenance. 액화천연가스운반선(LNGC) 건조 시 증가하는 리스크로 인해 시스템 통합 및 안전 운용에 다양한 시나리오의 사전 시뮬레이션이 필요하다. 특히, LNGC에서 전력관리시스템은 중요한 장비이고, 전력 제어 시스템과의 오류없는 통합이 이루어져야 기대하는 성능 및 안전성이 보장된다. 본 논문에서는 LNGC에서 발생하는 오류를 개선하기 위해 Software-In-the-Loop(SIL) 기반의 PMS 테스트용 전력 발생원과 소모원에 대한 시뮬레이션 모델을 구현하였다. PMS 제어 및 검증을 위해 MATLAB/Simulink를 활용하여 수치적 물리 시뮬레이션 모델링을 수행하였고, 시뮬레이션 모델을 검증하기 위하여 시운전 시나리오를 대상으로 부하 분배 테스트를 하였다. PMS SIL 시뮬레이션은 고부가가치 선박 및 해양플랜트의 시운전, 설치, 유지보수 시장 진출에 크게 기여할 것으로 사료된다.
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전자해도 기반 중소형선박 항해 성능 모니터링 시스템 개발
이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.8
This research aims to develop a voyage performance monitoring system based on international standards. The developed system is equipped with an electronic navigational chart(ENC) that provides onshore and offshore information, as well as supports standardized interfaces with navigational equipment, such as a gyro compass, a differential global positioning system(DGPS), and an automatic identification system(AIS), to monitor the navigation route in real time. In addition, the proposed system adopts a car navigation system to provide a graphical user interface, an intuitive menu-driven configuration, and an easy guide for safer sea navigation. The system, interfaced with the gyro compass and DGPS, was verified without any data loss, and passed a test conducted under extreme conditions by the Korea Laboratory Accreditation Scheme(KOLAS). Finally, the system contributes to preventing collision of vessels and minimizing casualties by maximizing the convenience of mariners which a conventional system does not provide. 본 연구에서는 항해용 국제 표준 기반의 전자해도를 기본 맵으로 육상 연안 정보 및 해저 수심 데이터를 제공하고, 선박 내 설치 운용되고 있는 자이로컴퍼스, DGPS, AIS의 각종 항해 지원 장비와의 표준 인터페이스를 제공하여 자선 및 타선의 실시간 항로 감시 및 안전운항 정보를 지원할 수 있는 중소형 선박 항해 성능 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해 차량의 필수 장비인 육상 네비게이션의 기능 및 사용 방법들을 적용하여 항해자들에게 친숙한 사용 환경, 메뉴 구성, 쉬운 작동법을 제공하여 중소형 선박들이 보다 안전한 항해를 할 수 있는 장비 개발을 목표로 한다. 개발된 항해 성능 모니터링 시스템은 선박에 설치되어 있는 다양한 항해장비와의 인터페이스를 지원하고, 기존 해상 항해장비와 달리 사용자 편의를 극대화함으로써 조기에 선박간의 충돌사고 예방 및 선박 사고로 인한 인명 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
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조선소 생산계획 업무 프로세스 분석을 통한 디지털 선박생산 시뮬레이션 적용 전략 수립
이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.8
디지털 선박 생산기술은 조선소에서 필연적으로 발생하는 재계획 및 재작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있는 기술이다 이 기술을 효율적으로 적용하기 위해서는 적용 가능한 . 분야에 대한 전략수립이 반드시 이루어져야 한다. 본 논문에서는 조선소 생산계획 업무 프로세스를 분석하여 디지털 선박생산 기술을 적용하기 위한 전략을 수립하는 것을 목표로 한다. BPR방법론을 기반으로 현행 생산계획 업무프로세스를 분석하고, 워크플로우를 모델링하여 병목프로세스를 도출한다. 도출된 병목프로세스를 심도있게 분석하여 핵심개선기회 다이어그램을 작성하고, 프로세스시뮬레이션을 수행하여 적용시나리오 생성뿐만 아니라 기대효과도 산출한다. 디지털 선박생산기술의 적용전략은 조선소에서 양질의 제품에 필요한 건조 비용 및 시간을 줄일 수 있는 밑그림을 제공할 것으로 사료된다. Digital shipbuilding is a technology to reduce the total cost and lead time inevitably made by reschedule and rework in a shipyard. Strategic planning should be undertaken in order to have an effect on the applicable field. We aim at planning a strategy of digital shipbuilding technology by analysis of production planning workflow in this paper. In the basis of BPR methodology, the as-is business process is analyzed to build an workflow model, and derive the bottleneck business process. We dig into the inside details of the process to illustrate an diagram of the core improvement opportunities, and perform process simulation not only to create the application scenarios but also to expect the main effects. The application strategy will make a basic sketch to save both the production cost and time for high quality products in the shipyards.
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무인선박의 자율운항을 위한 저가형 LiDAR센서 기반의 장애물 회피 시스템 구현
송현우(HyunWoo Song),이광국(Kwangkook Lee),김동헌(Dong Hun Kim) 대한전기학회 2019 전기학회논문지 Vol.68 No.3
In this paper, we propose an obstacle avoidance system for an unmanned ship to navigate safely in dynamic environments. Also, in this paper, one-dimensional low-cost lidar sensor is used, and a servo motor is used to implement the lidar sensor in a two-dimensional space. The distance and direction of an obstacle are measured through the two-dimensional lidar sensor. The unmanned ship is controlled by the application at a Tablet PC. The user inputs the coordinates of the destination in Google maps. Then the position of the unmanned ship is compared with the position of the destination through GPS and a geomagnetic sensor. If the unmanned ship finds obstacles while moving to its destination, it avoids obstacles through a fuzzy control-based algorithm. The paper shows that the experimental results can effectively construct an obstacle avoidance system for an unmanned ship with a low-cost LiDAR sensor using fuzzy control.
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