사례기반추론(Case-Based Reasoning , CBR)은 새로운 문제가 주어질 때 과거의 유사한 문제 해결 사례를 기반으로 그 해법을 적절히 변용함으로써 새로운 문제에 적합한 해결책을 효율적으로 도출하고자 하는 문제 해결 접근 방법이다. 사례기반설계는 사례기반추론을 설계에 응용한 방법으로 유사한 요구 조건하에서 설계된 과거사례를 설계에 참고 및 활용하는 방법으로 선박개념설계 등 여러 분야에서 활용하고 있다. 이러한 사례기반설계기법을 이용하여 효율적으로 고품질의 설계를 도출하기 위해서는 설계하고자 하는 대상의 설계상의 요구조건과 부합되는 사례를 적절히 선정해야 하고, 선정된 사례와 현 설계조건과의 차이점을 명확하게 인지하여 현 상황에 맞게 변용할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 과거 사례 선정 기록을 활용하여 그 선정 경향을 기억기반학습기법을 이용하여 학습함으로써 새로운 설계 시 적절한 사례를 선정하는 인덱싱 기법을 제시한다. 사례기반설계의 전형적인 예인 선박개념설계에서 설계 시 참조용도로 사용할 실적선을 선정하는 문제에 적용하여 실험에 본 결과 decision tree 나 간단한 휴리스틱을 적용하여 참조사례를 제시한 방법에 비해 본 논문에서 제시하는 기억기반학습을 적용한 방법이 우수함을 확인하였다.
에너지 파이프라인 건설의 경제성을 확보하기 위한 최신 설계기법인 변형률기반 설계기법과 그 원리를 소개하고, 전통적인 응력기반 설계기법과 대비하여 변형률기반 설계기법을 도입하기 위한 필요사항과 현 단계의 변형률 기반설계기법의 발전현황을 정리하여 실무 기술자의 이해를 돕고자 하였다.
본 논문에서는 해양작업 상태의 하중조건을 고려한 부유식 원유생산 저장 하역 장치에 설치된 라이져 보강구조의 강도설계에 관련하여 다양한 근사화 기법 기반 설계 최적화 및 그 성능을 비교하고자 한다. 설계 최적화 문제는 하중조건별 구조강도의 제한조건 하에서 중량을 최소화하여 설계변수인 구조 부재치수가 결정되도록 정식화 된다. 비교 연구를 위해 사용된 근사화 기법은 반응표면법 기반 순차적 근사최적화(RBSAO), 크리깅 기반 순차적 근사최적화(KBSAO), 그리고 개선된 이동최소자승법(MLSM) 기반 근사최적화 기법인 CF-MLSM와 Post-MLSM이다. 본 연구에 적용한 MLSM 기반 근사최적화 기법들은 제한조건의 가용성을 보장할 수 있도록 새롭게 개발되었다. 다양한 근사화 모델 기반 설계 최적화 기법에 의한 결과는 설계 해의 개선 및 수렴속도 등의 수치적 성능을 기준으로 실제 비근사 설계최적화 결과와 비교검토 하였다.
실리콘 처리 기술의 고속화 요구와 유무선 환경에서 동영상 통신이 가능한 비디오 폰, 영상 회의 시스템, 이동 통신용 단말기 등의 전자 제품 사용자의 급증은 시스템을 하나의 칩에 집적화하는 SoC(System-On-a-Chip) 설계 기술을 요구하고 있다. 칩의 복잡도와 SoC 제품의 생산성 차이가 계속적으로 증가함에 따라 현재의 IC 설계 방법으로는 SoC 제품의 성능과 요구의 변화를 만족시킬 수 없다. 칩의 면적을 최소화하고 성능을 최대화하며 게이트 수준의 최적화를 통한 기존의 셀 기반 설계 방법으로는 설계의 생산성 문제를 해결할 수 없다. 이러한 문제를 해결 위한 새로운 설계 방법인 IP 재사용을 기반으로 한 플랫폼 기반 설계가 제시되었다. 플랫폼 기반 설계는 SoC 제품을 빠르게 개발하기 위한 응용 기반 통합 플랫폼과 재사용이 가능한 IP(Intellectual Property) 이용한 플랫폼 기반 설계(Platform-Based Design) 방법이다. 새로운 설계 방법은 90% 이상의 IP 재사용을 통해서 설계 시간을 단축하며, 시스템 수준에서의 최적화를 통해서 제품의 시장 경쟁력(Time-to-Market)의 문제를 해결하기 위한 방법이다.
최근 web을 기반으로 한 인터넷과 관련한 기술은 선박설계 과정에서 설계 생산성을 향상시키기 위해 새로운 설계 패러다임에 도입되고 있다. Web을 기반으로 한 선박설계는 분산된 설계환경에서 여러 설계 전문가들이 함께 참여할 수 있게 함으로써 설계정보를 동시에 공유할 수 있도록 하며, 원격지에서도 설계자가 원하는 자료를 검색할 수 있도록 해준다. 현재 소형선박을 설계하는 현장에서는 데이터 베이스가 효율적으로 구축되어 있지 않기 때문에 설계 작업시 수작업이 반복적으로 이루어지고 있다. 이러한 수작업의 반복은 설계 과정에서 에러를 발생시키고 각 설계 단계별로 발생하는 설계 데이터의 손실로 인해 생산성을 저하시키는 요인으로 작용될 수 있다. 본 연구에서는 web 기반을 통한 선박기본계산 서비스를 제공함으로서 설계정보들을 웹 브라우저를 통해서 소형선박을 건조하는 조선소나 설계 용역을 담당하는 설계사무소와 같은 원격지에서도 필요한 데이터를 검색할 수 있도록 제시하였다.
다분야 통합 시스템의 설계문제는 다량의 설계변수와 구속조건으로 구성되며 다수의 공학적 현상으로 연관되어 있다. 다분야 통합 최적설계 문제를 효과적으로 다루기 위해서는 다양한 해석분야의 공학적 설계원리를 동시에 고려하여 균형 있고 유기적인 방법으로 최적의 설계를 결정하는 체계적인 설계자동화기술이 요구된다. 다분야 통합 설계문제를 위한 효율적인 설계방법론으로 분리기반 최적화 기법이 적용되는데 이 방법은 한 단위의 대규모 설계문제를 여러 개의 하부시스템으로 분리하여 독립적으로 최적화를 수행하고 각 하부 시스템으로부터의 설계해 사이의 중재 및 통합화를 거쳐 최종적으로 수렴된 최적설계를 찾는 방법이다. 본 논문에서는 분리기반 최적화기법을 다분야 통합최적 설계문제에 적용하는데 필요한 시스템분리기법을 유전알고리즘 및 다층 역전 파 신경회로망을 이용하여 정립하였다. 시스템분리기법을 검증하기 위해 최근 미국 Boeing사에서 개발중인 고속 민간항공기인 HSCT의 시뮬레이션기반 설계문제를 이용하였다. 대규모 설계시스템의 분리결과는 전체 설계문제의 특성을 파악하기 위한 자료로 활용되며 향후, 분리기반 최적화과정에서 최종적으로 통합된 최적설계를 탐색하는데 필요한 기반구조를 제공한다.
소프트웨어 기반의 고장허용이란 장비의 일부분에 소프트웨어 고장이 발생하더라도 허용할 수 있도록 장비를 설계하는 것을 의미힌다. 고장허용을 위한 설계 방법은 크게 하드웨어 기반 고장허용 설계 방법과 소프트웨어 기반 고장허용 설계 방법이 있으며, 시스템의 특징에 따라 적절한 방법의 고장허용 설계 방법 선택이 필요하다. 본 논문에서는 하드웨어적으로 이중화로 구성된 비행조종컴퓨터의 소프트웨어 기반 고장허용 설계 기법에 대하여 기술하였다. 소프트웨어 기반의 고장허용 설계를 위하여 소프트웨어 고장을 분류하고, 고장에 대한 검출 방법을 설계한 후, 고장발생시 복구 방법을 설계하였다. 설계된 방법의 유효성을 확인하기 위하여 전용 소프트웨어 시험 환경을 통해 설계된 소프트웨어 기반 고장허용 설계의 타당성을 검증하였다.
소프트웨어 기반의 시스템 설계과정에서 설계자가 고려해야 하는 요소들이 다양해지면서 시스템 설계가 점점 어려워지고 있다. 다양한 설계 요소들이 존재하지만 사용자의 특성 및 직무, 사용가능한 정보기술의 특성 등이 핵심적인 요소로 간주된다. 또한 정보기술이 발달하면서 인간과 시스템의 상호작용이 점점 인지적인 특징을 지니게 되었다. 따라서 사용성 높고, 효율적이면서 안전한 소프트웨어 기반의 시스템을 개발하기 위해서는 시스템 설계자가 사용자의 인지적인 요구사항 및 그들의 직무를 시스템 설계과정에서 체계적으로 다룰 수 있어야 한다. 그러나 소프트웨어 공학, 시스템 공학 및 인간-컴퓨터 상호작용 등에서의 전통적인 시스템 설계 방법은 이러한 설계자의 설계활동을 효과적으로 지원하는데 한계가 있었다. 그 대안으로 인지시스템공학(cognitive systems engineering; CSE)은 인간중심의 설계철학을 바탕으로 소프트웨어 기반의 복잡한 시스템 설계과정에서 설계자의 활동을 체계적으로 도와줄 수 있는 유용한 개념과 방법을 제공해주고 있다. CSE는 원래 사람이 실시간으로 감시 및 제어해야 하는 복잡한 사회기술적 시스템(예: 원자력발전소 및 공항관제소)의 분석, 설계 및 평가를 위해 태동한 학문이다. 그러나 CSE에서 제공하는 이론적 및 방법론적 프레임워크는 소프트웨어 기반의 시스템을 설계하는 데에도 유용하게 활용할 수 있는 충분한 가능성을 갖고 있다. 이 논문은 CSE의 근간을 이루는 핵심 개념 및 원칙을 고찰하고 소프트웨어 기반 시스템 설계에의 활용가능성 및 그 방안을 논의한다.
최근 들어 인터넷과 관련한 정보통신기술의 발전은 모든 산업환경을 변화시키고 있고, 조선 산업에서도 설계 생산성을 향상시키기 위해서 새로운 설계 패러다임을 선박설계 과정에 적용하고 있다. 현재 차도선을 설계하는 설계사무소의 경우 전문 설계인력이 부족함과 동시에 설계 과정은 동일한 작업이 반복적으로 수작업을 통해 이루어지고 있는 상태이다. 이러한 수작업의 반복은 설계 과장에서 에러를 발생시키고 각 설계 단계별로 발생하는 설계 데이터의 에러로 인해 설계생산성을 저하시키는 요인으로 작용될 수 있다. 따라서 본 시스템 개발은 초기설계 과정을 전산프로그램화 하여 초기설계 단계에서의 설계정보 데이터의 정확성을 높여 설계생산성을 향상시키고 또한 이 프로그램을 인터넷 기반으로 제공하여 분산된 환경에서도 다른 설계 전문가들이 함께 참여 할 수 있게 해 설계 정보를 동시에 공유하여 원격지에서도 설계자가 원하는 자료를 검색할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 본 연구는 인터넷 기반을 통한 차도선의 초기설계 프로그램의 핵심을 이루는 인터넷 기반 구현 방법에 대해 소개하고 특히 인터넷 환경에서 차도선의 초기설계 프로그램을 통해 설계정보의 교환 및 공유를 원활하게 구현하는 시스템을 개발하는데 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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