선박부재의 네스팅에서 페어링을 위한 2차원 폴리곤 분류 및 쌍별 클러스터링

Abstract

조선산업에서 네스팅은 강판의 활용률을 높이고 스크랩 비율을 줄이기 위해 선박부재의 절단 패턴을 배치하는 과정이다. 선박부재는 많은 수, 다양한 크기 그리고 복잡한 형상으로 인해 높은 네스팅 복잡도가 유발된다. 강판의 낭비를 최소화하도록 배치위치를 탐색하는 알고리즘들은 긴 계산시간으로 인해 두 부재를 짝지어 네스팅 복잡도를 감소시키는 페어링 없이 네스팅에 적용되기 어렵다. 본 논문에서는 네스팅의 복잡도를 줄이기 위해 딥러닝 기반 페어링 방법을 제안한다. 페어링을 위해 선박부재는 분류되고 쌍별 클러스터링 된다. 선박부재의 분류를 위해 딥러닝 모델이 폴리곤을 레스터화 없이 학습하는 방법과 쌍별 클러스터링을 위해 서로 다른 형상의 선박부재를 짝짓는 방법이 제안된다. 265개의 선박부재를 이용하여 제안된 방법과 조선사에서 사용하는 페어링 방법을 비교한 결과 82개의 부재를 더 짝지었으며, 분류 시간, 배치 시간 및 스크랩 비율은 평균 44.1%, 47.5% 및 11.0% 감소시켰다. 제안한 방법은 선박부재를 빠르고 정확하게 페어링하여 효율적인 네스팅에 기여한다.