[배관설계자동화] 역대 논문 및 문헌 리스트

오늘은 여태껏 알아왔던 배관 루트 설계 자동화 분야 논문과 문헌의 리스트에 대해서 한번 정리해보고자 한다.

지금까지는 해당 논문들을 아주 정확하게 읽지는 않고 눈으로 쭉 훑어본 정도인데, 이제 이 리스트를 살살 정리하면서 해당 논문들을 하나하나 읽어가면서 내 지식으로 만드려는 노력을 해야겠단 생각이 든다.

 

사실 여기에서 논문과 문헌으로 구분을 했는데, 구분 기준은 페이지 수가 50페이지가 넘어가고, 단일 주제로 단독으로 책으로 엮어서 나온 케이스는 문헌으로 봤다.

 

논문

1. Korea(한국)_DSME(대우조선해양)_

The development of a practical pipe auto routing system in a shipbuilding CAD environment using network optimization

 

2. Korea(한국)_KAIST(카이스트)_

A_Design_Expert_System_for_Auto-Routing_of_Ship_Pipes

 

3. Korea(한국)_PKNU(부경대)_

3D Piping Route Design Including Branch and Elbow Using Improvements for Dijkstra's Algorithm

 

4. Korea(한국)_PNU(부산대)_

Pipe_Routing_using_Reinforcement_Learning_on_Initial_Design_Stage

 

5. Korea(한국)_CNU(충남대)_

Faster pipe auto-routing using improved jump point search

 

6. Korea(한국)_SNU&JNU(서울대&제주대)_

The implementation of  the integrated design process in the hole-plan system

 

7. USA(미국)_Washington Univ(워싱턴대학교)_

Pipe-routing algorithm development-Case study of a ship engine room design

; 참고로 이 논문이 현재 해양공학 및 EPC플랜트 관련 Piping Routing과 관련하여 상당히 높은 인용수를 보이는데, 저자가 한국인(현재 교수로 재직중이신 박진형 교수님의 논문)

 

8. USA(미국)_MIT_

Knowledge-Based System Applications in Engineering Design

 

9. USA(미국)_Illinois Univ(일리노이주립대)_

GAPRUS—genetic algorithms based pipe routing using tessellated objects

 

10. Netherlands(네덜란드)_Delft Univ_Andi Asmara(앤디 아스마라; 인도네시아인; 박사과정)

Automatic Piping System in Ship

 

11. Japan(일본)_Kyushu Univ(큐슈대학)_Hajime Kimura(하지메 키무라)

An Automatic Piping Algorithm Including Elbows and Bend

 

12. Japan(일본)_Kyushu Univ(큐슈대학)_Hajime Kimura(하지메 키무라)

Automatic Design for Pipe Arrangement using Multi-Objective Genetic Algorithms

 

13. Japan(일본)_Chiyoda(치요다화공건설)_

MAKING A SMART PLANT WITH AI TECHNOLOGY

; 여담으로 이 문헌은 상하이 LNG2019 포럼에서 발표된 내용인데, 해당 관련 내용이 추후에 일본 CAD 스타트업 arent3D와 JV로 설립한 plantstream3d 에서 개발한 플랜트 전용 CAD 시스템 개발에 영향을 주지 않았을까 예상됨

 

14. France(프랑스)_Toulouse&Airbus_

Optimal Pipe Routing Techniques in an Obstacle-Free

 

15. China(중국)_Tianjin Univ(텐진대학)_

Ship Pipe Routing Design Using NSGA-II and Coevolutionary Algorithm

 

16. China(중국)_Liaoning Shihua Univ(라오닝-시화대학)_

A Pipe Routing Method Considering Vibration for Aero Engine Using Kriging Model and NSGA-II

 

문헌

1. Germany(독일)_DU(도르트문트 대학)_Andi Asmara(앤디 아스마라; 인도네시아인; 석사과정)

- Pipe Routing Framework for Detailed ship design

 

 

간단하게 제목만으로 봐도 눈치가 빠르신 분들은 감이 오겠지만, 대부분의 배관 자동화시스템은 해양시스템공학 내지는 조선공학에서 연구되던 전유물이다. 대부분 잠시라도 읽어보면 답이 나오지만, 한정적인 공간(엔진이 들어가 있는 기관실과 같은 장소)에서 Equipment를 제외하고 배관의 루트를 짜면서도 정비나 기동을 위한 작업자의 동선까지 고려하여 일정 기준을 맞출 수 있는 배관 경로를 선정해야한다.

이와 달리 EPC 플랜트에서는 대부분 일정 수준 이상의 면적을 확보한 상태로 착공에 들어가기 때문에 그러한 부분에 있어서 큰 제약이 없는 편이었다. 다만 최근에는 원자재나 철강가격 등 전반적인 건설에 들어가는 직접비용의 증가가 눈에 띄다 보니 플랜트 건설 예산의 40%이상을 차지하는 배관의 BM만 줄여도 원가적인 우위를 확보할 수 있음은 물론이요. 플랜트 오너 입장에서도 차후에 설비의 노후화를 고려한다고 해도 다시 들어가는 배관 비용을 생각하더라도 배관 BM은 줄어드는게 맞다.

하지만! 배관 내 유체가 가진 열에너지가 전도/대류를 통해 근처에 있는 Equipment나 다른 배관에 영향을 주게 된다면 사실상 목적에 맞지 않는 설계가 될 것이다. 이런 부분들을 모두 종합적으로 고려해줄 수 있는 시스템이 개발되어야 실무자를 만족시킬 수 있을걸로 예상한다.

내놓을 수 있는 대안은 우선 두가지다.
1. 배관경로에 대한 후보군 제시(자동화) - 해석 과정(사람이 직접)
2. 배관경로 후보군 제시와 해석과정을 동시에 진행

1) 해결 Key Point라고 생각되는 부분은 위에 논문에서 보듯 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘이나 유전체 알고리즘을 사용하여 배관경로에 대한 후보군을 제시하고 이를 특정 포멧으로 만들어 내보낸다<제시자>(XML이나 XLS, txt 파일이든 뭐든).
2) 이후에 이 포멧들을 해석과정에 사용되는 툴(Bentley AutoPipe가 일반적이지 않을까 생각한다)에서 읽을 수 있는 형태로 변환시켜주는 매개자가 필요<매개자>,
3) 그리고 이를 읽어서 해석해주는 친구(AutoPipe)<해석자>
제시자와 매개자는 동시에 어떤 언어를 쓰든 알고리즘을 잘 활용한다면 만들어 낼 수 있다고 생각되지만, 문제는 해석자와 연결시키는 것을 사람이 수작업으로 파일을 끌어와줘야하는 번거로움이 크다. 이 부분 때문에 이전 포스팅에서 알아봤던 현대엔지니어링-Bentley사의 협업이 있는건지도 모르겠다. 결국에 해당 프로그램에 LISP이나 인앱처럼 사용하려면 그 업체 프로그램과의 호환성이 최고로 중요하니..

이상 

ps. 오늘도 공장 근무하고 와서 끄적이느라 피곤합니다. 위에 있는 논문들은 천천히 하나하나 읽어가면서 방향성을 다시 잡아볼 생각입니다. 혹여나 관련해서 궁금하시거나, 또 다른 정보, 혹은 제가 틀린 부분이 있다면 언제든 댓글은 환영합니다.