조선해양플랜트 CAD모델의 생산공정 적용사례

-모듈 Inspection 및 탑재시뮬레이션-

2013. 1. 18.

플랜트 조선 컨퍼런스 2012

목 차

1. 조선소 이익증대를 위한 전략

조선소 이익증대 전략

생산 비용을 절감을 위한 전략

2. 정도관리시스템 개요

정도관리의 필요성

정도관리란?

모듈 Inspection 및 탑재시뮬레이션 시스템

3. 관련 기술현황

한국, 일본, 중국 기술현환

당사 고객현황

4. EcoMarine G2 시스템의 적용

EcoMarine G2 제품구성

EcoMarine G2 시스템 구성 및 시연

5. 적용사례

해양플랜트/조선 분야 적용사례

토목/철강 분야 적용사례

1. 이익 증대를 위한 전략 (흐름 생산을 통한 생산비 절감)

1.1. 어떻게 이익을 증대시킬 것인가?

• 전체 건조비용 중 비용절감 가능성이 높고 효과가 높은 부분은 생산(Production) 부분임.

• 6500 TEU 컨테이너선 한 척의 가격은 대략 $80M 정도임.

• 생산비용의 2% 절감을 통해 $1.6M 정도의 수익증대 ($3.2M $4.8M)

[해양플랜트/선박 건조원가 분석 사례]

1.2. 생산비용을 절감할 수 있는 부분은?

• 해양플랜트/선박 건조는 수많은 공정들이 복잡하게 얽혀있는 Complex Concurrent Engineering 산업임.

• 생산비용을 절감하기 위해서는 각 공정요소들의 유기적인 흐름(생산)을 구성하는 것임.

• 해양플랜트/선박 생산공정 흐름화를 위한 가장 중요한 부분은 물류와 정도임.

• 특히, 강재를 이용하는 해양플랜트/선박 건조의 특성상 정도관리는 흐름생산의 가장 중요한 요소임.

[해양플랜트/선박 건조 레이아웃, 출처: 대우조선해양 홈페이지]

2. 정도관리 개요 (모듈 Inspection & 탑재시뮬레이션)

2.1. 생산단계별 부재변형의 중첩

- 해양플랜트/선박의 생산과정은 크게 절단, 가공, 소/중조립, 대조립, 탑재의 과정으로 이루어짐

- 생산의 각 단계별로 부재나 모듈(블록)에 변형이 발생하며 후행공정으로 갈수록 점점 중첩이 됨

[가 공] [절 단] [소/중조립] [대조립] [탑 재]

절단오차 발생

가공오차 발생

용접변형 발생

기타변형 발생

2.2. 모듈(블록) 조립/탑재 단계에서 블록 불일치문제 발생

- 부재변형의 중첩으로 조립/탑재 단계에서 모듈(블록) 불일치문제 발생함.

- 모듈(블록) 불일치문제는 생산 전 과정에서 다양하게 나타남.

[선각 불일치] [선각 불일치] [선각 불일치]

[내부재 불일치] [파이프 불일치] [파이프 불일치]

2.3. 불일치 문제 발생 시 수정작업

- 모듈(블록) 불일치 문제 발생시 절단/육성/곡직 등을 통해 수정

- 수정에 많은 양의 시간과 비용이 소모됨 (전체조립작업양의 40% 차지)

- 생산 공정의 흐름화에 가장 문제가 되는 병목 구간임!!

- 해양플랜트/선박의 생산은 모듈변형 및 모듈 불일치 문제와의 싸움!

[ 조립 시 블록 수정( 곡직) ] [ 조립 시 블록 수정( 육성) ]

[ 탑재 시 외판 수정 ] [ 탑재 시 내부재 수정 ]

2.4. 모듈 Inspection & 탑재시뮬레이션

-모듈의 조립 공정에서는 모듈 Inspection 작업을 수행함.

-탑재 단계에서는 As-Built 데이터 기반의 탑재시뮬레이션을 수행함.

모듈 Inspection

탑재시뮬레이션

3D CAD

3. 관련 기술현황

1

1990 1997 2006 2010

추 줄자

줄자, 추 기반으로 블록 변형 계산

사람의 계산력, 계산기에 의존

고급 정도관리사의 능력에 의존

광파측정기, PDA 기반 S/W 등장

측정은 광파측정기와 PDA로 하지만 정밀 분석은 계산기를 활용

측정 데이타와 설계 데이타가 Text로 보이기 때문에 오차 발생빈도 높음

대부분의 조선소는 2세대에 머물러 있음

해양플랜트 3D CAD(PDMS 등) 시스템과 연동

3차원 기반의 변형 분석, 탑재시뮬레이션

계산 시간이 획기적으로 절감

초급자도 쉽게 사용

서버중심의 데이터 관리

데이터의 축적 및 정도관리현황 모니터링

정도데이터의 통계분석

3D모델과 2D도면의 결합

3.1. 정도관리시스템의 역사 및 적용현황

일본 조선소

한국 조선소

중국 조선소

1세대 (수작업) 2세대 (PDA기반) 3세대 (3D CAD기반) 4세대 (PLM 기반)

한국 조선소

일본 조선소

3.2. 한 국

- 1990년 후반부터 전사적인 정도관리기술 구축에 관심을 갖기 시작함.

- 2000년대 부터 조선소 자체적으로 2세대 기반의 정도 관리시스템을 개발하여 현장에 적용함.

- 현재 많은 조선소들이 2세대 시스템을 사용하고 있음.

- 2012년도 대형조선소 한 곳이 4세대 정도관리시스템을 도입함.

① 설계치수 산출

② 블록측정

③ 정도분석

④ 검사결과기입 ⑤ 블록수정

CAD

[2세대 정도관리시스템을 이용한 정도관리 절차]

3.3. 중 국

[3차원 캐드모델 현장활용] [4세대 시스템을 활용한 Module Inspection 및 탑재 시뮬레이션]

[정도관리컨퍼런스 개최]

- 2007년부터 정도관리기술에 관심을 갖기 시작함.

- 2008년부터 대형조선소들을 중심으로 3세대 기반의 3차원 정도관리시스템을 도입함.

- 2009년부터 정도관리기술공유를 위한 정도관리컨퍼런스를 매년 개최하고 전사적으로 시스템 구축함.

- 2013년 현재 많은 중대형 조선소가 서버 기반의 4세대 정도관리시스템을 도입하여 사용하고 있음.

3.4. 일본

-1990년대 후반에 일본에서 세계최초로 레이저 계측기를 조선분야에 도입함.

-정도 관리기술을 전사적으로 적용하지 않고 부분적으로만 활용함.

-많은 조선소가 1990년대에 개발한 시스템을 현재까지 계속 사용하고 있음.

-2010년부터 4세대 기반의 정도관리시스템을 도입하고 있음.

- 한국 : 현대중공업 외 8개사

- 일본 : Sumitomo 외15개사

- 중국/대만 : CSSC, CSIC 그룹 외 80 개사

- 싱가포르/인도네시아: Keppel 그룹 외 3개사

- 베트남: Vinashin 그룹 소속2개사

- 브라질 : EcoVIX 조선

3.5. 당사의 고객현황

4. EcoMarine G2시스템의 적용

4.1. EcoMarine G2 제품구성 (4세대 정도관리시스템)

EcoMarine G2는 서버기반의 통합정도관리시스템이다. 설계, 측정, 분석 데이터 등 정도관리와 관련된 데이터를 서버에서 통합관리하고 공유한다. 정도관리업무 및 일정을 온라인으로 관리하고 모니터링 한다. 조선소, 국내외 블록공장, 협력업체의 정도 관리현황을 통합적으로 관리하고 모니터링 할 수 있다.

• 3D Measurement S/W • Able to analyze accuracy on

site

• Management for accuracy control schedule

• Accuracy data analysis and statistics

• Synchronization of design model

• Accuracy data control

• 3D Accuracy Analysis S/W • 3D Accuracy Analysis+2D

Check sheet

• 3D Erection Simulation S/W • Auto calculation of Gap/Overlap

4.2. EcoMarine G2 시스템 구성 및 동영상 시연

Eco Server 2D Draft System

3D Accuracy Control System

CAD Interface

SP3D, SM3D

① 3D Model Viewer

②

③

④

Yard

Tribon

PDMS, AM

TEKLA, MATES, GradeHull

Erection Simulation System

⑤

5. 적용사례

5.1. EcoMarine G2 시스템 구축사례

1) EcoBlock G2 이용한 Check sheet 작성 2) 설계 치수 확인 3) EcoMarine 사용하여 설계 Data와 실물블록 자동 편차분석 4) 각 선형 및 블록 별 편차 누적 통계 분석

1) 광파기 사용 Data 수집 2) 설계, 계측 Data 및 check sheet data 전송, Data 현장확인

1) EcoOTS 사용 OTS 탑재 시뮬레이션 수행 2) OTS Check sheet 의 절단 량 및 Gap 확인. 정도 Data 누적 3) 1,500 Ton 이상 블록 One Time Setting

정도관리부 생산부서

조립/탑재 현장

EcoOTS EcoOTS

Accuracy control data

DB EcoBLOCK EcoBLOCK

EcoServer

정도관리 Center

• Design, measurement data • Check sheet, Report

Data Control Center 1) System 초기 Data 정립 2) 생산부 EcoMarine G2 이용 블록검사 확인 실시 3) Database Update, 분석현황확인

5.2. 해양플랜트/조선 분야 적용사례

[Semisubmersible Drilling Rig 의 탑재시뮬레이션]

[대형 블록의 정도관리 및 탑재 시뮬레이션]

5.3. 철강/토목분야 적용사례

[터널분야 정도관리 적용사례]

[철강분야 정도관리 적용사례]

감사합니다!

김덕은 Email: dekim74@saminis.com Office: 070-7771-2109