IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)1516 에 규정된 HLA(High Level Architecture) 기반 기술은 상이한 목적으로 개발된 다수의 개별 시뮬레이션들이 결합된 복합 시뮬레이션 네트워크 시스템을 구성하는데 있어서 필수적 요소이다. 본 논문에서는 상용 비행 시뮬레이션을 HLA를 기반으로 구현하는 과정과 구현된 시스템의 동작 과정을 보여줌으로써 확장성 및 상호 운용성을 갖춘 비행 시뮬레이션 모델 구조를 제시하였다. 또한 HLA를 기반으로 구현된 실시간 시뮬레이션 시스템과 상용 비행 시뮬레이션을 비교하여 얻어진 비행 정보 데이터 분석을 통해 완벽한 실시간성을 보장할 수 있는 지에 대한 여부를 판단하였다.
침입 탐지 시스템이 침입 행위를 탐지하기 위해서 시간에 대한 처리를 고려하지 않고는 침입을 탐지할 수 없는 경우(예 Denial of Service)가 존재한다. 즉 사건의 발생 시점에 대한 처리없이는 침입 탐지가 불가능하다. 본 논문에서는 시뮬레이션 모델을 통하여 시간에 관한 처리를 체계적으로 구성하고, 여러 가지 상황을 조성하여 반복적으로 실행함으로써 침입 탐지 시스템의 핵심 요소인 침입 판별을 효과적으로 수행할 수 있도록 하였다.
시뮬레이션 방법론에 있어서 모델기반 시뮬레이션과 프로세스기반 시뮬레이션으로 나눌 수 있는데, 재사용성, 확장성, 시뮬레이터 기술 용이성 등의 장점으로 모델기반 시뮬레이션이 많이 사용되고 있다. 이러한 이유로 근래에는 컴퓨터 시스템, 항공, 자동차 등에서 모델 기반 시뮬레이션 방법이 사용되고 있다. 모델기반 시뮬레이션 방법으로 수학적 이론을 기반으로 모델을 정의하는 DEVS(Discrete Event System Specification) 형식론은 계층적이고 모듈화 된 형태로 이산사건 시스템을 기술한다. 대규모의 복잡한 시뮬레이션 모델을 검증 할 목적으로 분산 시뮬레이션 방법론이 있는데, 이들은 크게 동기적인 방법과 비동기적인 방법이 있다. 동기적 방식보다 빠른 수행을 위해 비동기적 방법은 전체 Time-order 순이 아닌 로컬 Time-order를 가진다. 그러나 비동기적 방식에는 분산된 시뮬레이터들 간의 전체 Time-order를 유지하기 위해 전 처리된 시뮬레이터 결과들을 저장하는데, Time-order 상으로 현재의 시뮬레이션 시간보다 과거의 사건이 왔을 때 그 이벤트를 처리해주어야 되기 때문이다. 이러한 비동기적 분산 시뮬레이션 방법론에서는 전체 Time-order를 유지하기 위해 과거의 Time-order를 가지는 이벤트가 왔을 때 rollback operation을 수행한다. 그러나 rollback operation은 분산 시뮬레이션 방법론에서 성능 장애요소 중 하나이다. 본 논문에서는 rollback operation을 최소할 할 수 있는 DEVS 모델 분배 방법을 제안한다.
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.
시뮬레이션(simulation)은 실 시스템(real system)의 효과적이고 효율적인 운영을 도모하기 위하여 실 시스템의 동작을 이해하고 분석, 예측, 평가하는 과학적인 문제해결 접근방법이다. 시뮬레이션 수행단계는 실 시스템의 행위를 정확히 반영하도록 타당한 모델을 구축하는 모델링 단계와 모델에 의도하는 명령어들을 컴퓨터 프로그램으로 작성하는 구현단계로 나누어진다. 시뮬레이션 모델은 시간, 상태, 확률변수, 상호규칙 등의 여러 관점에 따라 다양하게 존재하는데, DEVS(Descrete EVent system Specification) 모델은 연속적인 시간상에서 이산적으로 발생하는 사건에 따라 시스템의 상태를 분석할 수 있고 모델링 및 시뮬레이션 방법론의 형식화를 위한 견고한 이론적 기반을 제공하고 있다. 또한, DEVS 모델은 모듈적, 계층적 특성을 제공하고 집합론에 근거한 수학적 형식구조를 제공하여 실 시스템에 대한 체계적인 분석과정을 수행하게 되어 보다 현실적인 모델링을 가능하게 한다. 그러나 타당하지 못한 DEVS 모델이 구축되면 시뮬레이션을 통한 분석결과의 신뢰성이 떨어져 아무런 효과가 없고 경제적인 손실만이 따른다. DEVS 모델에 대한 기존의 타당성 검사가 많은 시간과 노력이 요구되고, 반복적인 DEVS 모델링 과정으로 인한 전문적이고 경험적인 지식을 요구한다. 또한, 모델설계자에 의해 설정된 실험 프레임하에서 DEVS 모델의 구성요소에 속하는 상태전이함수, 시간진행함수 및 출력함수에 대하여 commutative 성질의 보전성 검사가 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, DEVS 모델에 대한 타당성 검사를 SPN(Stochastic Petri Net) 모델로 변환하여 SPN 모델을 이용하는 간단하고 효과적인 타당성 검사 방법을 제안한다. 먼저, DEVs 모델에 대한 개념과 기존의 DEVS 모델에 대한 타당성 검사 방법을 고찰하고 그 문제점에 대하여 자세히 설명한다. DEVS 모델의 타당성 검사에 이용하는 SPN 모델에 대한 개념과 DEVS 모델과 행위적으로 동등한 SNP 모델로 변환을 위한 관점을 제조명하다. 동일한 관점에서 두 모델의 상태표현이 같도록 DEVS 모델이 SPN 모델로 표현됨을 보이는 변환이론을 제시하고 변환이론을 바탕으로 모델 변환과정을 제시한다. 모델 변환이론과 변환고정을 기본으로 타당성 검사를 위한 새로운 동질함수(homogeneous function)를 정의하고 이와 함께 SPN 모델의 특성을 이용하여 DEVS 모델에 대한 타당성 검사 방법을 새롭게 제안한다.
최근, 선박의 안전항해를 지원하기 위한 시스템(서비스)의 개발을 위해 여러 연구가 진행되고 있으며, 이들 연구에서는 개발한 시스템의 유용성 검증 및 효과도 평가에 공통적인 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 DEVS 형식론 기반 선박 항해 모델링 및 시뮬레이션 기법을 제안한다. 선행연구에 이어 국제해상충돌예방규칙과 관련된 내용을 분석 및 도출하여 의사결정을 위한 항해사 및 조타수 에이전트를 모델링하고, 실제 선박의 운동특성을 반영하기 위한 추정 및 보간 기법을 제안한다. 또한, 설계한 내용을 반영하여 선박 항해 시뮬레이션 시스템을 구현하고, 개발한 시스템의 유용성을 검증하기 위한 다섯 가지 충돌회피 시나리오를 개발한다. 그 후, 각 시나리오에 따른 시뮬레이션을 수행하고 결과를 재구성하여 제시한다. 이를 통해 시뮬레이션 아키텍처 내에서 선박 구성요소 및 에이전트 모델이 유기적으로 결합하여 충돌회피 의사결정 및 항해 시뮬레이션이 가능함을 확인하였다.
DEVS 형식론[Zeigler 1984]은 이산 사건 시스템을 기술하기 위해 Zeigler에 의해 제안된 모델링 형식론이다. 본 논문에서는 DEVS 형식론을 실시간 시뮬레이션 모델을 기술하기 위한 RT-DEVS 형식론으로 확장하고 이를 통해 기술된 시뮬레이션 모델을 실행하기 위한 실시간 수행 알고리즘을 제안한다. 또한 기술된 모델을 실시간에 기반하여 수행시키기 위한 시뮬레이션 커널의 구조와 구현에 대하여 다룬다.
조선소의 생산성은 제한된 자원을 얼마나 효율적이고 체계적으로 관리하고 사용하는가에 달려있다. 최근 들어 조선소에서는 생산관리 시스템을 고도화하기 위해 시뮬레이션 기법을 적용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 시뮬레이션 기법을 생산관리에 적용한 조선소의 시뮬레이션 기반 생산 개념을 연구하였다. 이는 조선소 현장에서 경험과 직관에 의한 의사결정을 지양하고, 정량적이고 구체적인 데이터에 기반을 둔 개선방안을 확립할 수 있게 한다. 본 논문에서는 조선소의 생산 계획 중 선표 계획 영역에 대한 시뮬레이션 적용 연구를 수행하였으며, 이를 위해 조선소의 생산 계획 프로세스와 시스템을 분석하고 상용 시뮬레이션 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션 시스템의 설계를 수행하였다. 이러한 시뮬레이션 시스템은 현재 조선소 생산관리 시스템의 운용환경을 고려하여 웹 환경에서 운용가능한 구조를 갖고 있으며, 이를 통해 조선소에서는 보다 손쉽게 생산 계획을 시뮬레이션하고 결과를 분석함으로써 보다 신뢰도 높은 생산 계획을 수립할 수 있을 것으로 기대한다.
생산시스템의 유연성과 효율성을 동시에 만족시키기 위한 자재취급 시스템으로써 AGV 시스템을 사용한다. AGV 시스템은 전체 생산시스템의 성능을 결정하는 중요 요인으로써 최적 설계안의 도출이 필수적이다. 일반적으로 상용 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 AGV 시스템 설계 검증이 이루어지고 있지만, 이러한 검증 과정을 신속히 처리하기 위한 일련의 절차에 대한 개발이 필요하다. 본 연구에서는 근사최적화된 일방향 흐름 경로와 다양한 운영 파라미터를 고려할 수 있는 일방향 AGV 시스템 시뮬레이터의 아키텍처를 제시 및 개발 하였다. 개발된 AGV 시스템 시뮬레이터는 Java를 기반으로 개발되었으며, 타부탐색을 이용한 근사최적 일방향 네트워크 설계를 지원하고, 사용자가 쉽게AGV 시스템의 설계 검증 및 대안분석에 사용할 수 있도록 개발되었다. 사용자의 시스템 설계 운영 정보는 입력창을 통해 입력되며 이 정보는 레이아웃 생성기, AGV 운영계획 생성기, 통합 AGVS 생성기로 구성된 시뮬레이션 엔진에서 자동으로 AGV 시스템을 모델링 및 시뮬레이션을 하여 빠른 시간 안에 시뮬레이터 사용자에게 피드백을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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