시뮬레이션을 활용한 선박 블록 조립 공정의 여유율 추정 및 표준시수 산출

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Accurate estimation of standard time in ship block assembly is critical for production efficiency but remains challenged by the subjectivity of experience-based methods. This study proposes a systematic, simulation-based approach to determine standard time by rigorously defining normal time and allowance rates. Normal time is objectively derived from 3D CAD geometric data and joint specifications. To address the inherent variability of on-site operations, the allowance rate is modeled as a probability distribution rather than a deterministic value, integrating the Westinghouse Rating System for worker characteristics and International Labour Organization standards for environmental factors. By employing Monte Carlo simulation, the study generates a probabilistic distribution of standard time, reflecting real-world uncertainties. Validation against actual process data demonstrates that this stochastic model provides a more reliable prediction range than conventional techniques. Ultimately, this framework enables the establishment of target times based on specific confidence levels, offering a scientific basis for precise process management and scheduling in the shipbuilding industry. Keywords : Ship Block Assembly, Standard Time, Allowance Rate, Monte Carlo Simulation, Probabilistic Approach

국문 초록 (Abstract)

선박 블록 조립 공정에서 정확한 표준시간 산출은 생산 효율성에 있어 핵심적이지만, 기존의 경험 의존적 방식은 주관성이라는 한계에 직면해 있다. 본 연구는 정미시간과 여유율을 정의하여 표준시간을 결정하는 체계적인 시뮬레이션 기반 접근법을 제안한다. 정미시간은 3D CAD의 기하학적 데이터와 조인트 사양을 통해 객관적으로 도출된다. 현장 작업의 내재적 가변성을 다루기 위해, 여유율은 고정된 값이 아닌 확률 분포로 모델링되며, 여기에는 작업자 특성을 반영한 Westinghouse Rating System(WRS)와 환경적 요인을 고려한 국제노동기구 기준이 통합된다. 본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하여 실제 불확실성이 반영된 표준시간의 확률 분포를 생성하였다. 실제 공정 데이터와의 검증 결과, 이 확률론적 모델이 기존 기법보다 더 신뢰할 수 있는 예측 범위를 제공함을 확인하였다. 결론적으로, 본 프레임워크는 특정 신뢰수준에 근거한 목표 시간 설정을 가능하게 하여, 조선 산업의 정밀한 공정 관리와 일정 계획을 위한 과학적 토대를 제공한다.

주제어 : 선박 블록 조립 공정, 정미시간, 여유율, 표준시간, 몬테카를로 시뮬레이션, 확률 분포

목차 (Table of Contents)

• List of Tables ⅳ
• List of Figures ⅴ
• Abstract ⅵ
• 1. 서론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.2 선행 연구 4
• 1.2.1 정미시간 산출 4
• 1.2.2 인적 가변성 및 여유율 도입 4
• 1.2.3 불확실성 대응을 위한 시뮬레이션 접근 4
• 1.3 연구 목적 5
• 1.4 연구 개요 5
• 2. 이론적 배경 6
• 2.1 표준시간 6
• 2.2 정미시간 7
• 2.3 여유시간 7
• 2.4 여유율 8
• 2.4.1 작업자 여유율 8
• 2.4.2 환경 여유율 10
• 2.5 확률론적 시뮬레이션 12
• 2.5.1 몬테카를로 시뮬레이션 12
• 3. 표준시수 산출 시스템· 14
• 3.1 블록 조립 공정의 정의 및 분류 14
• 3.2 조립 공정별 작업시간 수식화· 15
• 3.2.1 이송· 15
• 3.2.2 배열· 15
• 3.2.3 세팅· 16
• 3.2.4 가접· 17
• 3.2.5 용접· 18
• 3.2.6 사상· 18
• 3.3 CAD 모델 기반 액티비티 필요 정보 산출 19
• 3.3.1 전산 모델 포맷 19
• 3.3.2 기하학적 정보 추출 20
• 3.3.3 계층 구조 정보 추출· 20
• 3.3.4 연결 정보 추출 20
• 3.3.5 공정별 산출식 적용 21
• 3.4 여유율 산출 및 변동 범위 추정 21
• 3.4.1 작업자 여유율 21
• 3.4.2 환경 여유율 22
• 3.4.3 최종 여유율 산출 및 정미시간 보정 23
• 3.5 시뮬레이션을 통한 표준시간 분포 도출· 23
• 3.5.1 시뮬레이션 수행 24
• 3.5.2 확률 분포 생성 및 통계량 산출 25
• 4. 웹 시스템 구현· 26
• 4.1 시스템 개요 26
• 4.2 시스템 아키텍처· 26
• 5. 결과 분석 28
• 5.1 적용 대상 블록 28
• 5.2 시스템 실행 28
• 5.2.1 웹 시스템 실행 28
• 5.2.2 공정별 정미시간 산출 29
• 5.2.3 여유율 계산 30
• 5.2.4 공정별 표준시간 확률 분포· 31
• 5.3 결과 분석 33
• 5.3.1 신뢰구간 기반 표준시간 도출 33
• 5.3.2 단일 예측값 방식 대비 확률론적 접근의 이점 34
• 5.3.3 결과 활용 방안 34
• 6. 결론 35
• 참고문헌· 36
• 초록· 40