템플릿 모델과 설계이력 데이터를 이용한 자동차 기구 요소의 지식 기반 설계 시스템의 개발

Abstract

최근 제품 생산에 관한 제조환경은 리드타임의 단축이 기업 생존의 필수 요소로서 대두되고 있다. 또한 제품 설계에 있어서 기존 설계 데이터의 재사용 수준의 향상은 설계 데이터에 대한 검토 과정과 중복 설계 작업을 줄임으로써, 설계 기간과 시작품 제작 비용을 줄일 수 있다. 특히 새로운 제품의 개발은 제품을 구성하는 단품의 개발 과정으로, 단품의 빈번한 설계 변경으로 인한 비용을 최소화 하기 위해서는 신뢰성이 확보된 기존 설계 데이터에 대한 재사용 비율을 높이고, 새로 설계되거나 부분적으로 변경된 단품에 대해 초기 설계 단계에서 설계 모델에 대한 오류를 확인하고 수정하는 것이 필요하다. 기존 설계 데이터에 대한 재사용 비율을 높이는 부분은 공통의 단품 데이터 베이스를 이용하여 기술적으로 쉽게 해결이 가능한 반면, 새로 설계된 단품 및 수정된 단품의 오류를 확인하고 수정하는 작업은 복잡성과 불확실성으로 인해 컴퓨터를 이용한 자동화가 어렵다. 본 논문에서는 자동차 기구 요소를 대상으로 제품 개발 과정에서 필요한 단품의 재사용을 돕고, 새로 설계된 단품 및 수정된 단품의 오류를 확인하고 수정하는 작업을 지원하기 위한 방법을 제안하고, 제안된 방법을 검증하기 위한 지식 기반 설계 시스템을 구현하였다. 이 시스템의 효과적인 추론 과정을 지원하기 위해서 설계 작업의 특성 분석을 통해 제품을 구성하는 단품 모델의 유형을 설계 문제의 정형화 정도에 따라 (1)새 단품(New Part), (2)수정된 단품(Modified Part), (3)재사용 단품(Reused Part)으로 구분하였다. 구분된 각 단품의 유형과 단품의 설계 정보를 지식베이스로부터 검색한 후, 사례기반추론 방법과 규칙기반추론 방법을 선택적 또는 복합적으로 적용하여 설계 데이터의 유사성을 판단할 수 있도록 설계 지식의 추론을 지원하고, 추론된 설계지식을 반영한 데이터에 대한 오류 수정 문제를 해결하였다. 특히, 새 단품과 수정된 단품의 설계 작업은 다양한 특징형상 명령어의 비정형화된 조합으로 이루어 지는 만큼 설계 오류를 검출하고 수정하기 위한 해를 찾는 문제의 복잡성과 불확실성이 높다. 복잡한 오류 검출 및 수정 문제의 해결을 위하여, 설계이력(Design History)과 설계이력을 정의하는 온톨로지 모델(Ontology Model), 그리고 템플릿 모델(Template Model)을 이용하여, 비정형화 설계 유형인 Class-3의 설계 변경된 CAD 모델의 오류를 수정하는 방법을 제안하였다. 또한 설계 작업 시 주요 고려 사항인 제조성과 기능성에 대한 규칙을 정의하고, 기존 설계 모델에 대한 사례베이스(Case Base)의 구축을 통해 지식 기반 설계 시스템의 오류 추론과정에 활용하였다. 마지막으로, 설계 지원을 위해 제안된 방법은 상업용 전문가시스템 쉘(Shell)인 XpertRule을 이용하여 지식 기반 설계 시스템을 구현하였고, 자동차 기구 요소를 대상으로 적용 실험을 하였다.