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Extended product modeling and decision revision management for collaborative environment in chemical process design = 협업 환경에서의 화학 공정 설계를 위한 확장된 제품 모델링과 설계 변경 관리
서명 / 저자 Extended product modeling and decision revision management for collaborative environment in chemical process design = 협업 환경에서의 화학 공정 설계를 위한 확장된 제품 모델링과 설계 변경 관리 / Seung-Youp Han.
저자명 Han, Seung-Youp ; 한승엽
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2001].
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초록정보

Design of chemical processes is now dominated by constraints imposed by safety, environmental impact, waste minimization, cost effectiveness, controllability, and operability over the complete product and process life cycle. This means it inevitably involves a large number of activities carried out by teams of engineers who draw on a variety of technologies that rely on diverse types of information having complex data structures and relationships which must be shared by team members and integrated software packages. Conflicting goals, uncertainties and multiple solutions are crucial elements of these activities which are essential about decision making. In this study collaborative design environment has been focused in order to achieve concurrent engineering which attempts to provide such a comprehensive integrated approach by taking whole advantages of group work based on free and complete exchange and access to information required by everyone involved in the project team as it is required. The collaborative design environment can be implemented properly by accomplishing three different layers as main keys. They are extended product model considering design process, decision revision management for design optimality, and distributed design environment based on the product model and the revision management. Firstly, multi-dimensional approach for design process management based on product model and description of activity relations is explored. Parallelized design process for concurrent process engineering should be managed by two dimensional management design activity flows. The process management makes it possible to guide progress of design processes in a helix structure by performing horizontal and vertical activity control simultaneously. That can be achieved based on an extended product model, which represent various design perspectives explicitly from conventional design activity model. Dynamic features of the extended product model are expressed by activity chain model. These methodologies will support to realize concurrent process engineering in that they provide design process management strategies. Secondly, the necessity of accompanying the management of decision revision along design process is demonstrated. Furthermore, some design results may lose their optimality if the previous design revision is not considered simultaneously. When certain active constraint is no longer valid, the solution should be re-tracked from the state where the constraints did not work. To alleviate this problem, dependencies among design states should be described with an explicit form. Truth Maintenance System (TMS) is implemented to deal with the dependency network consistently since non-monotonic reasoning is required to keep up the dependency without loss of optimality. Finally, a prototype of design support system is proposed to support management of the extended product model and decision revision system. The system makes it possible for each agent to work for the same project in a distributed environment. In addition, one of the agent-based systems which takes in a public communication protocol works in parallel with the system to support negotiations and notification system. Even though the extended product data model and the design support system embedding Process-based TMS (PTMS) are not perfectly applied in the real system yet, they can be regarded as a testbed to implement collaborative design environment for chemical process industry. This study contributes conceptual framework toward development of commercial system by investigating most of requirements for collaboration in chemical process design.

최근 화학 공정 산업은 점차적으로 증가하는 안전, 환경, 경제성, 제어성, 조업성 등의 다양한 요구조건에 따라 보다 복잡한 제품 및 공정의 개발이 요구되고 있다. 이는 다양한 기술이 화학 공정 설계에 복합적으로 적용되어져야 함을 의미하며 결과적으로 다양한 업무를 수행하는 설계자들과 그들이 사용하는 소프트웨어 환경이 통합된 환경을 통해 설계 정보와 지식을 공유할 수 있어야 함을 의미한다. 본 연구에서는 설계 활동을 병렬화 함으로써 설계 효율을 높이고자 하는 동시 공정 공학을 지원하는 협업 설계 환경을 구축하는 것을 주된 목적으로 한다. 이를 구현하기 위하여 확장된 제품 모델링, 설계 변경 관리, 그리고 협업 설계 환경을 위한 설계 지원 시스템의 개발이라는 세가지 측면에서 접근을 시도하였다. 확장된 제품 모델은 기존의 정보 모델링에서 주로 사용되어 온 제품 데이터 모델과 프로세스 모델에 설계 활동 간의 관련성을 부여해 주는 ‘기능적 요구사항’을 추가함으로써 구성된다. 이는 기존의 목적론적인 관련성만으로 순차적인 설계 진행을 관리해오던 방식에서 벗어나 인과론적인 설계 활동들의 관련성을 부여함으로써 두 가지 차원에서 설계 프로세스를 관리하는 것을 가능하게 한다. 즉 동일한 설계 관점에서 순차적으로 진행되어가는 수평적 설계 활동 관계와 기능적 요구사항에 의해서 유도되는 이질적인 설계 활동들 간의 수직적 관계를 통하여 병렬화된 설계 프로세스 상에서의 나선 구조의 설계 진행을 지원한다. 또한 확장된 제품 모델은 설계 프로세스에서 발생되는 설계 의도 및 근거를 보다 명시적으로 기술함으로써 설계 이력 관리에 있어서도 많은 도움을 줄 수 있다. 확장된 제품 모델을 통하여 ‘설계 활동 체인’이라는 반복되는 단위의 집합으로 설계 프로세스를 기술할 수 있다. 이와 같은 표현은 기존에 제시된 Redux라는 설계 프로세스 표현 방식에 적절하게 대응되어 질 수 있으며 이를 통해 설계 변경 관리가 가능하다. 본 연구에서는 non-monotonic reasoning의 하나인 Truth Maintenance System (TMS)를 이용하여 설계 프로세스에 적합하게 적용될 수 있는 Process-based TMS (PTMS)를 구현하였다. PTMS는 모든 설계 프로세스에서 발생되는 대안 관리 및 제약 조건 관리를 통하여 일관된 설계 프로세스의 운영을 지원하며 PTMS의 default reasoning을 통해서 제시되는 해는 특정 설계 변화에 대한 최적의 대안 관리를 제공한다. 마지막으로 확장된 제품 모델과 설계 변경 관리 시스템은 agent-based 환경을 통하여 윈도우 환경에서 구현되었다. 본 연구에서 개발한 설계 지원 시스템의 프로토타입은 PTMS를 관리하는 설계 프로세스 관리자와 각 설계 활동을 수행하는 설계자들간의 통신 환경을 제공해주며 이들은 데이터베이스를 통하여 설계 정보 및 이력을 공유하여 사용할 수 있다. 본 연구에서 다루고 있는 각 항목들은 화학 공정 설계에 있어서 협업 설계 환경을 지원하기 위한 가장 기본적인 내용들을 포함하고 있다. 비록 제시된 제품 모델과 시스템이 현장에서 바로 사용되기 위해서는 보다 세부적인 제품 모델의 개발과 다양한 설계 상황을 묘사할 수 있는 시스템의 개발이 뒤따라야 하지만 본 연구 결과는 그러한 상용 시스템의 개발을 위한 개념적 토대와 testbed로써의 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DCHE 01018
형태사항 ix, 147 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 Appendix : A, Aroduct data model and functional requirement. - B, An example of design process for MEK process
저자명의 한글표기 : 한승엽
지도교수의 영문표기 : Tai-Yong Lee
지도교수의 한글표기 : 이태용
수록잡지명 : "A framework of concurrent process engineering with agent-based collaborative design strategies and its appllication on plant layout problem". Computers and chemical engineering, v.24 no.2-7, pp.1673-1679 (2000)
수록잡지명 : "Information Sharing between Process and Engineering Design Activitiy in CAD Environment". Computers and Chemical Engineering, v.23 suppl., pp.S573-S576 (1999)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학공학과,
서지주기 Reference : p. 107-116
주제 product data model
concurrent process engineering
collaborative design
decision revision
truth maintenance system
제품데이터 모델
동시 공정 공학
협업 설계
설계 변경 관리
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