To improve the naval ship acquisition process, systems engineering, modeling and simulation, etc. have been introduced, and there has been ongoing research on acquisition systems for effective support of it. However, due to characteristics of the naval ship acquisition process, development process mainly carried out at a shipyard such as basic design, detailed design, construction and test is difficult to integrate with the acquisition systems of IPT(Integrated Project Team). In addition, research aimed to improve this is rather lacking. In this paper, the naval ship product structure concept proposed in previous research was applied to the basic design system at shipyard, and basic research for expanding the coverage of naval ship acquisition systems to the basic design phase is performed. A data structure of modeling system appropriate to the basic design phase was proposed through research findings and the prototype system based on it was implemented.
함정설계지원시스템이란 함정 설계의 목표를 효율적으로 달성하기 위한 제반 기술적인 수단과 이들의 운용체제로, 함정 고유의 설계기술과 결합한 컴퓨터 이용기술의 집합체로 정의할 수 있다. 함정설계 및 건조에 있어서 컴퓨터기술의 이용은 아나로그 컴퓨터가 실용화되면서부터 활발하게 추진되기 시작하였다. 초기에는 주로 진동해석 및 제어시스템과 같은 여러가지 동적인 문제의 해결에 촛점이 맞추어져 왔다. 1960년대 초 컴퓨터 기술이 설계 분야에 이용되면서 선박의 설계 및 건조의 전 과정에 적용될 범용 컴퓨터 프로그램을 개발하기 위한 노력이 본격화되었으며, CAD tool이 상용화되기 전까지는 간단한 도형처리 기능을 포함한 특정 공학 해석을 신속하게 수행하기 위한 프로그램들이 개발, 사용되어 왔다. 컴퓨터 관련 기술이 발전함에 따라 함정설계지원시스템도 종래의 부분적인 설계업무의 자동화에서 함정의 획득(acquistion) 및 전 수명주기의 지원(life-cycle support) 과정에서의 생산성 향상, 품질향상 및 예산절감을 위한 수단으로 확대 발전되어 왔으며 최근에는 (CALS(Continuous Acquistion and Life-cycle Support)라는 새로운 문제로 정착되고 있다. 본 고에서는 21세기 대양해군을 지향하는 우리나라 해군력의 기본이 되는 함정의 설계, 건조 및 운용 지원분야의 획기적인 발전을 위해, 그 핵심적인 수단이 ㅗ딜 함정설계지원시스템의 개발동향에 대해 이 분야의 기술을 주도하고 있는 미 해군의 사례를 중심으로 살펴보고 현 단계에서 우리 해군이 추진가능한 몇가지 과제에 대해 제안하였다.
지금까지 제조업에서는 CAx(CAD, CAE, CAM) 시스템을 중심으로 설계와 생산의 효율성 증대를 이뤄왔다. 최근에는 제품을 중심으로 PLM(Product Lifecycle Management), 디지털 메뉴팩처링(Digital Manufacturing) 등의 개념을 도임하고 있으며, 이를 기반으로 설계와 생산의 효율성 증대뿐만 아니라, 디지털 제품을 중심으로 하는 제품 개발환경 구축을 통해 제조업의 불변과제 해결과 경쟁력 확보를 위해 노력하고 있다. 본 논문에서는 함정 설계와 정보 관리를 위한 프로세스 및 프레임워크 연구를 수행한다. 그리고 함정획득에 SBA 개념을 적용하기 위한 인프라스트럭쳐에 대해 연구를 수행한다. 객체 지향 개발방법론의 요구사항 분석법에 기반을 둔 SBA(Simulation-Based Acquisition) 프레임워크 정의 방법론을 정립하고 이를 바탕으로 3 차원 함정제품모델 중심의 획득업무 분석을 통해 SBA-NS 아키텍처와 함정제품정보(NSPI : Naval Ship Product Information) 참조모델을 정의하고자 한다.
함정은 다양한 탑재장비들과 함정 플랫폼이 통합되어 성능을 발휘해야 하는 복합 무기체계이면서, 장기간의 획득기간이 소요되고 시제품이 바로 전력화 되어야 하는 특징으로 인해 독자적인 개발프로세스를 적용해 왔다. 그러나 최근 기술의 발전과 탑재장비의 복잡화에 따라 함정 획득 분야에도 시스템공학(SE) 절차의 적용이 필수불가결하게 되었다. 그럼에도 불구하고 함정 설계에서 아직까지 SE 절차는 기존의 절차와 융합되지 못하고 별도의 체계로 관리되고 있는데, SE 절차를 반영한 실질적인 통합 프로세스가 아직 정립되어 있지 않기 때문이다. 다양한 함정에 대해 SE 절차의 적용 및 설계 방법 개선 연구가 수행되었으나 통합 측면에서 성과는 부족하였다. 따라서 함정을 설계할 때 적용할 수 있는 SE 기반 통합 프로세스 연구가 필요하다. 본 논문에서는 기존 기본설계 프로세스와 SE 기반 프로세스의 통합을 통해 잠수함 기본설계 프로세스를 정립하였다. 이를 위해 함정 기본설계와 병행하여 SE 기반의 기술검토인 체계요구조건검토(SRR), 체계기능검토(SFR), 기본설계검토(PDR)을 수행하는 방법론을 제시하였다. 그리고 체계요구사항명세서(SSRS), 체계/부체계규격서(SSS), 체계/부체계설계기술서(SSDD) 등의 요구사항 문서들의 생성 및 관리를 위한 효율적인 프로세스를 연구하였다. 이러한 2가지의 프로세스를 통합하여 개선된 SE 기반 기본설계 프로세스를 구축하였다. 구축된 프로세스의 적용성을 평가하기 위하여 현재 기본설계를 진행중인 잠수함에 적용한 결과를 제시하였다. 이를 통해 잠수함의 효과적인 요구사항 관리, 산출물 작성 및 설계반영이 가능하였고, 요구사항과 추적성을 가진 각각의 산출물은 기본설계 시험평가 자료로도 즉각적으로 활용이 가능함을 확인하였다. 잠수함 이외에도 건조중인 다양한 함정 설계에서도 본 연구의 SE 기반 함정 기본설계 프로세스의 유용성이 기대된다.
In principle, R&D of general weapons systems are led by companies or government-funded organizations. In terms of project execution, the defense R&D planning system was reorganized to conduct SE-based project management by integrating the naval ship project execution procedure into the general weapon system R&D procedure. The development progress was confirmed according to the guide for SE application of DAPA, and a technical review meeting was proposed to enter into the each next phase in the R&D process. This paper focuses on improvement for technical review in terms of technical management based on system engineering for R&D mounted weapon systems and the naval surface ship project in preliminary design and detailed design. So, the improvement direction for reviewing the entry criteria for the R&D weapons systems of the naval ship and mounted weapons is proposed.
시스템의 성능과 안전성을 보장하기 위해서는 개발 초기부터 신뢰도에 대한 연구가 이루어져야 한다. 시스템의 목표 신뢰도를 수립하고, 이를 달성하기 위하여 하부시스템 및 부분품에 신뢰도를 할당해야 한다. 시스템의 획득 및 개발에 있어서 성능이 우수하고 비용이 저렴하더라도 고장이 빈번하게 발생한다면 원활한 임무 수행에 많은 영향을 미치고, 막대한 운영유지비용이 소요될 것이다. 본 연구에서는 신뢰도 할당 모형과 운영 유지비용과의 관계를 알아보기 위하여 기존의 알려진 신뢰도 할당 모형들을 검토 및 평가하였다. 신뢰도 할당모형의 평가는 차기 개발 함정용 디젤 엔진을 대상으로 하였으며, 다양한 신뢰도 할당 모형에 목표 신뢰도를 고려하여 신뢰도를 할당하고, 현재 운영하는 함정용 디젤 엔진의 자료를 바탕으로 시뮬레이션을 수행하여 운영유지비용을 최소화하는 신뢰도 할당 모형을 선정하였다.
The Korean navy has made many efforts to apply the concepts of PLM (Product Lifecycle Management) and M&S to its naval design and production. However, most of the efforts that have being applied to some acquisition processes, focused only on the element technologies without information models and data frameworks. This study discusses an information model of naval ships for advanced naval acquisitions. We introduce a naval ship product model, and it refers to the DPD (Distributed Product Description) concept of SBA (Simulation-Based Acquisition). To realize the product model concept, we design a data architecture and develop a Product Model Management System (PMMS) based on a PDM System. It is validated through the case study of building the product model of the battle ship that the PMMS has the applicability to effectively manage the naval ship acquisition data on the basis of a 3D product model.
우리 해군은 함정 제품모델(Naval Ship Product Model, NSPM)을 중심으로 하는 협업 제품개발 환경 구축을 통해 설계 데이터의 재사용성과 M&S의 활용도를 높이고 있다. 그 결과 설계결과의 신뢰성이 높아지고 있으며, 이를 활용한 운영, 건조 시뮬레이션을 통해 소요군의 요구사항이 면밀히 반영되도록 하는 연구도 진행 중에 있다. 이에 따라 설계 데이터의 DB 구축 및 그 품질에 대한 중요성이 부각되고 있으나, 그와 관련된 연구는 초기상태에 머물러 있는 실정이다. 본 연구에서는 저자들의 선행연구 결과인 함정 제품모델의 품질검증 방법론에 기초하여 함정 제품모델을 구성하고 있는 형상요소의 구체적인 품질검증 방안과 이를 자동화하기 위한 연구를 수행하였다. 함정 제품모델 데이터 중 상대적으로 중요하며, 검증과정에 많은 시간이 소요되고 있는 선각모델을 사례연구 대상으로 정의하였으며, 자동차산업에서 사용되고 있는 제품데이터품질(Product Data Quality, PDQ)을 형상검증 기준으로 활용하였다. 최종적으로 선각모델의 형상 품질검증을 위한 기준과 알고리즘을 제안하였으며 이에 기반 한 초기 시스템을 개발하였다.
현재 방산업체 위주의 방산물자 수출 수주활동은 한계에 직면하고 있으며 우리가 향후 수출하려는 장갑차, 전차, 초등/고등 훈련기, 신형 자주포, 함정 등과 같은 고가의 시스템 장비는 방산업체의 노력만으로는 수주성공이 어려워 정부의 적극적인 지원이 요구된다고 할 수 있다. 그 동안 우리 정부에서도 방산물자 수출의 중요성과 정부의 역할을 인식하고 상당한 노력을 기울여 왔음에도 불구하고 아직까지도 정부차원의 방산물자 수출전담 지원기구가 없으며, 방산물자 수출을 위한 금융지원제도의 미약, 국제 방산 협력의 미흡, 독자적인 수출전략 품목의 부족, 그리고 해외시장에 대한 정보획득 제한 등의 문제점으로 인해 정부.군.업체가 공동으로 수출 마케팅을 수행하기 어려운 상황이다.
해상시험에서 획득되는 자료는 함정 1척당 53GB 정도의 대용량으로 고가이며, 재현이 불가능하므로 체계적인 관리가 요구된다. 본 논문에서는 각 시험별로 획득, 관리되어오던 대용량 원시자료와 다양한 분석기법을 통하여 추출한 분석자료를 통합하여 장기간 저장함과 동시에 체계적으로 관리, 제공할 목적으로 개발되어 운용중인 해상시험자료 데이터베이스 시스템에 대해서 논한다. 대용량 CD-쥬크박스를 자진 유닉스 서버와 윈도우 환경의 클라이언트로 구성된 시스템으로 현재 입력된 6003개의 검색건수를 이용하여 클라이언트/서버 각각에 대해서 성능 평가를 수행한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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