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| 리포트구분 | 기술리포트 | 콘텐츠구분 | 도시/건축 |
|---|---|---|---|
| 출처 | CHALMERS Univ., 스웨덴 | ||
| 원문제목 | A quantitative methodology for measuring 4D performance in design and construction phases of construction projects 원문보기 | ||
| 언어 | 영어 | 국가 | 스웨덴 |
| 등록일 | 2013-03-11 | 발행일 | 2012-00-00 |
| 첨부파일 | 등록된 첨부파일이 없습니다. | ||
1. 서론 (p. 1)
□1990년대 이후 3D CAD의 보급은 점차 시들해 지고 있는 반면, 보다 첨단기술인 4D CAD에 점차 시장을 내어주고 있는 상황임
□해당 신기술은 기존의 3D 모델에 4번째 차원인 시간개념을 융합하여 보다 효율적인 설계 및 계획을 수행하도록 함
□현재 일부 건설사업에서 이 4D CAD를 이용하여 사업을 수행한 것으로 보고되고 있음
□그럼에도 불구하고 4D CAD가 보장하는 건설사업에서의 잠재적 효율성이 아직 완전히 파악되지 않고 있는 상황임
□현재까지 이전 연구에서 다루어 온 4D CAD의 적용성에 관계된 내용은
i) 시설물의 모델링 및 시각화, ⅱ) 공정 모델링 및 해석, ⅲ) 협력행위 및 의사소통 등에 치중되어 있음
□첫 번째 연구영역은 4D 모델을 구현하기 위해 유발되는 기술적인 문제점 극복 및 시각화에 다른 편익을 평가하는데 집중됨
□건설사업에 대한 4D CAD의 적용성 분석결과에 의하면 특히 발주처에 4D CAD 에 의한 건설공정의 시각화와 시공성 분석기능의 제공이 대단히 높은 유용성을 지니는 것으로 판명됨
□두 번째 연구영역인 공정 모델링 및 해석부문은 전체적 접근방법으로 구성되며, 이 안에서 건설공정, 각 공정의 특징 및 상호연계성 등이 사업의 생애주기 관점에서 상세히 검토됨
□연구결과 사업과 연관된 이해당사자들은 4D CAD와 연관된 공사일정을 기존의 재래적인 Gannt 차트나 2D 도면보다 훨씬 수월하게 파악하는 것으로 판명됨
□그러나 이러한 4D CAD 가 공정모델링을 비롯한 해석과 연관된 모든 문제점들에 대한 유일한 해결책으로 볼 수는 없음
□일부 연구결과에서는 건설사업 참여자들이 이 4D CAD가 계약과 관련된 논쟁의 해결도구로서의 기능에는 의구심을 가지고 있는 것으로 나타남
□4D 모델을 이용한 계약관련 쟁점의 분석은 대단히 시간과 노력이 많이 소모되고, 4D 모델에서 도입한 가정들에 대한 상호 동의의 부재 및 불필요한 상세 등으로 인해 발생되는 편익이 미미함
□세 번째 연구 영역은 4D CAD를 의사소통과 협업을 강화하는 도구로 사용하는 것에 대한 타당성을 다룸
□연구결과 4D CAD는 상호 협업의 성과를 도출하는데 용이하게 하고 상호 의사소통을 강화하며 작업공정을 촉진시키고 재작업을 감소시킴
□다양하고 심도 있는 연구에도 불구하고 건설사업과 관련 있는 4D CAD에 대한 현행의 연구는 다음의 2가지 측면에서 아직 부족하며 태동기 단계를 벗어나지 못하고 있음
□첫째, 대부분의 이전 연구들은 4D 모델링을 구축하고 시행하기 위한 비용과 노력에 대해 심도 있게 검토하는데 그치고 있음
□비록 이러한 주제에 대한 연구가 아직 초보적 수준이긴 하지만 관련 연구자들은 현재까지 이와 관련된 소요 비용과 노력이 상당한 부담이 된다고 주장하고 있음
□이러한 결과들은 중요한 의문과 함께 두 번째의 연구필요성을 불러일으키게 되는데, 즉 4D 모델의 편익은 이러한 비용과 노력을 상쇄할 만큼 발생하느냐의 여부임
□이전의 4D CAD에 대한 인식은 공간정보를 보다 용이하게 이해하도록 해 주고 건설관리를 수월하게 도와주는 도구로 알려져 있었으나, 현재는 이러한 편익으로 인해 실재로 얼마만큼의 비용과 노력이 저감되는지를 파악하는 것이 대단히 중요하게 부각됨
□그러나 불행히도, 아직까지 이러한 비용을 정확히 분석하는 기법은 정립되어 있지 않음
□이러한 4D CAD를 건설사업의 설계 및 시공단계에 적용시 발생되는 편익을 측정하는 정량적 방법론을 도출하기 위해 본 보고서 에서는 관련 연구프로젝트를 제안하며 이때 해당연구는 다음의 2가지의 중요한 목표를 가짐
i) 방법론의 정립
ⅱ) 정립된 방법론의 검증
□첫 번째 목표는 4D CAD의 편익을 규정하여 연관된 주요 성능지표(KPI)를 도출하고 필요한 데이터를 올바르게 입수하는 방법론과 함께 시스템을 구축하는 것임
□두 번째 목표는 해당 방법론을 실재 건설사업에 적용시 신뢰성 및 한계(Limitation) 목표치를 설정하는 것임
2. 방법론 (p. 9)
□4D 모델링의 편익과 이와 연관된 주요 성능지시 인자들을 포함한 새로운 시스템이 조성됨
□이러한 시스템이 완성된 후 이 시스템은 사례분석을 통해 검증됨
□대상 사례분석 사업은 2011년 8월에 시작되어 2013년 9월에 종료되는 것으로 계획됨
□해당사업의 예산은 약 1.14억 스웨덴 Kronor 이며 노르웨이 인근 국가들의 유명한 건설회사들에 의해 수행됨
□사업에 적용되는 3D 모델들은 그래픽 소프트웨어 ArchiCAD를 이용하여 작성되었으며, 사업일정 계획은 일정관리 소프트웨어인 PlanCon을 이용하여 작성됨
□3D 모델과 일정계획이 수립된 후 사업자는 iLink라는 연결 소프트웨어를 이용하여 3D 모델과 스웨덴의 건축분야 시공방법과 연계시킴
□그 이후 이들 모델을 Naviswork을 이용하여 사업일정을 연계시켜 최종적인 4D 모델을 생성시킴
□설계단계에서는 2번의 상충시험과 15회의 사업회의보고서로 부터 정보를 획득함
□건설단계에서는 주간 일정편성 및 5회에 걸친 회의보고서들로 부터 입수함
□불행하게도, 본 과업의 한정된 기간으로 인하여, 수집된 자료는 설계단계와 시공단계 초입부에만 반영할 수 있었음
□작성시스템의 KPI(주요 성능지표)를 이용하여 관련정보를 획득한 후 제안한 시스템의 신뢰성과 타당성을 평가하기 위해 분석됨
□제안하는 시스템에 의한 결과가 신뢰성 있고 타당성을 확보하고 있는지를 평가하기 위해 제안시스템의 다음과 같은 3가지 측면에 대한 토론을 수햄함 i) 제안시스템의 내용, ⅱ) 제안 시스템의 활용성, ⅲ) 제안시스템의 실용성
3. 4D CAD의 성능측정을 위한 제안시스템 (p. 11)
□도출된 4D 모델의 편익과 KPI 목록의 항목들을 서로 대응시키려는 시도는 완전히 시스템에 구현시키지는 못하였지만 이러한 정량화와 관련된 3가지의 문제점을 찾아냄
□22가지의 편익중 8가지의 편익에 대해 적절한 KPI가 없기 때문에, 특별히 정량화 하는 것이 어려움
□이러한 문제점은 Dawood(2010)가 제안한 KPI의 정의의 한계로 인하여 발생되는 문제점임
□22가지의 편익 중 13가지 편익은 Dawood의 KPI 목록내용 중 적어도 1개 이상의 항목으로 측정이 가능하나, 특별히 정확히 대응되는 항목은 없음
□현재까지 22가지의 편익 중 1가지에 대해서만 진정한 의미의 정량화가 가능함
□이러한 의미는 건설사업을 제어하고 모니터링 하는 측면에서 4D CAD의 효용성은 일정관리 기능, 비용관리기능 및 계획 효율성 측면을 이용하여 평가가 가능하다는 의미임
□결과적으로 도출된 22가지의 편익을 14개의 그룹으로 구분하여 배치함
□< 표 4 > 에 이러한 도출된 편익그룹을 표시하였음
□표에 나타낸 회색으로 표시된 편익들은 본 사업이 영역에서 적합하지 않은 것으로 간주됨
□따라서 이들은 무시될 수 있으며, 이러한 편익이 제외되는 사유는 다음과 같은 3가지 이유에 기인함
□첫째, 4D 모델링은 3D 모델링과 시간의 요소가 상호 결합된 형태임
□결과적으로 본 연구에서는 이러한 상호 결합으로 부터 직업적으로 유발되는 편익에 집중함
□둘째, 본 시스템을 구성하기 위해 이용한 이전 연구의 검토결과에서는 3D와 4D 모델 사이 또는 4D와 BIM 기법 사이의 명확한 구분을 제시하고 있지 않음
□4D 모델이란 3D 모델에 시간차원을 더하는 개념과 같이 4D 모델은 3D 모델의 모든 편익을 포함한다고 간주하는 것이 타당함
□그러나 이러한 개념은 4D CAD와 BIM 기법 간에 적용하기에는 적절치 않는데, 그 이유는 이 두 기법은 서로 다른 접근방법을 취하고 있기 때문임
< 표 4. 편익에 대한 4D 그룹 분류 >
□4D 모델은 3D 모델에 시간이라는 4차원의 개념을 추가하여 건설사업을 보다 개선시키는 도구인 반면, BIM 기법은 건설자재를 표준화하기 위해 BIM 모델에 개별 부재정보들을 융합하여 공통 데이터 베이스화 하는 특징을 가지고 있음
□세 번째로서 본 과업은 설계 및 시공단계에 중점을 두고 있음으로서, 구상화(Conceptualization)단계에 해당되는 2개 그룹에 대한 편익은 생략됨
□초기의 14개 그룹으로 구분된 편익들은 9개의 그룹으로 재편됨
□다음단계는 이 그룹들과 해당되는 특정기준과 연계시키는 작업임
□해당 측정기준의 선정은 사업별로 달라지게 되는데, 본 보고서에서는 이전 연구에서 사용된 해당 측정기준을 재현하도록 함
□설계단계의 5가지 해당 측정기법과 시공단계의 4가지 측정기법에 대해 상세히 기술함
□설계 프리젠테이션 작업에 4D 모델을 사용하는 경우 해당 측정기법은 "설계오류 및 상충사항"을 이용하는 것을 추천함
□설계오류는 재설계를 유발하는 잘못된 설계를 지칭하며, 설계 상충사항은 동일 객체 또는 다른 객체사이의 설계시 서로 상충되는 사항을 발생시키는 경우를 지칭함
□"고객만족" 항목은 산업계에서 가장 오래된 KPI 항목 중 하나임
□이 분야의 측정기준으로는 "발주자의 설계변경", "만족도 조사" 등과 같은 기존 목록의 조사방법을 적용하는 것이 편리함
□4D 모델링으로 인해 유발되는 편익들의 두 번째 그룹은 보다 신뢰성 높은 설계 대안을 제시하는 것임
□이에 대한 보충설명으로서 Hartmann (2008)등은 "기준과 규정조건을 만족시키는 한도 내에서", "설계대안의 신뢰도를 높이고", "운영비용을 최적화 하는" 방법이라고 규정함
□상기 조항을 만족시키기 위해 조사 체크리스트를 일반적으로 적용함
□그 다음 편익그룹들은 3D 모델에 시간차원을 통합시킴으로서 확보되는 편익임
□이러한 통합작업은 3D 모델로서 건설공정을 분석하고 시각화가 가능하도록 함
□두 번째 편익그룹과 마찬가지로 이 그룹의 측정기준은 계획의 신뢰도를 평가하는 목적을 가짐
□따라서 작업의 재수행 효율성 지표로서 "공정간에 발생하는 상충되는 공정계획의 수"가 필요한 지시인자(Indicator)임
□설계단계에서의 마지막 편익은 입찰 패키지 준비에 대한 지원과 관련된 사항임
□건설기업과 같은 4D 모델 사용자들은 입찰시 타 경쟁사에 비해 경쟁력 확보에 도움이 되고 하도업체들에게 과업배분시 보다 명확한 업무분장을 수립하도록 하는 기능을 기대함
□시공단계에서의 4D 모델의 첫 번째 편익은 시공공정에서 발생하는 상충사항 및 여러 가지 형태의 오류를 예상하고 해결하는 것임
□그 다음으로서의 2가지 편익은 "분열발생으로 인한 대안개발"과 "건설공정의 제어 및 모니터링"으로서 앞서 기술한 "설계대안분석" 및 "공사순서에 대한 시각화면 분석"과 매우 유사한 측정기준이 적용됨
□최초그룹은 대응하는 설계단계의 편익에 해당되는 모든 측정기준을 그대로 적용하는데 반해 두 번째 그룹은 "스케쥴 성능지표(SP)" 라는 항목을 추가하도록 권장함
□이 지표는 스케쥴 진행현황을 제어하고 모니터하는 가장 대중적인 방법으로서 가치분석(Value analysis)를 통해 확보됨
□이 기법의 목적은 사업이 당초 예정보다 늦어지는지를 SP 지수를 이용하여 추적하는 기법임
SPI = (수행된 업무의 예산비용(BCWP)/예정된 업무의 예산비용(BCWS)
□만일에 SPI > 1 일 경우 사업은 예정보다 빨리 수행되고 있으며, SPI=1.0 일경우는 예정대로 수행중, 그렇지 않은 경우는 사업이 늦어지고 있음을 의미
□4D 모델링의 마지막 편익은 위험하고 도전적인 공종에 대해 시공팀에게 업무 투입전 교육 및 훈련을 제공하는 기능임
□이 부분에서는 재작업 효율성, 생산성 및 안전성 등이 적용 가능한 지시인자(Indicator)라고 할 수 있음
□재작업 효율성은 조사 체크리스트를 이용하여 쉽게 측정이 가능하며, 안전성 조사기준은 표준화 되어 있으므로 단지 본 연구에서는 생산성 항목에 대해서만 논의하기로 함
4. 제안시스템의 실제 적용성 검토 - 사례분석 (p. 19)
1) 시스템을 이용한 데이터 획득
□설계단계에서 사용한 조사기준은 "설계오류 및 상충사항의 수", "발주자의 설계변경 요구사례의 수", "공정계획 상충사항의 수", 및 "시간-공간 상충사항의 갯수"로 정함
□시공단계에서 사용한 조사기준은 앞서 설계단계에 적용한 기준을 동일하게 적용하고 "설계와 현장여건의 불일치 수", "예정계획과의 일치 백분율" 및 "예정계획 준수"기준이 추가됨
□설계오류와 상충사항은 2회의 상충 시험 및 20회에 걸친 사업회의 보고서를 통해 입수됨
□2회의 상충시험 결과 17개의 오류 및 상충사항이 발견됨
□첫 번째 시험에서 11개의 오류 및 상충사항을 도출하고, 2번째 시험에서 6가지의 오류 및 상충사항을 찾아냄
□시공단계는 2011년 11월 9일 시작되어 2012년 2월 14일 까지 일일 모니터링을 시행함
□오류 및 상충사항 이외에 공기상황 및 계획 신뢰성 측면에 대해서도 평가를 수행함
□이 단계에서 시공회사는 상당히 작은 오류와 상충사항을 접하게 됨
□조사기간 동안 사업회의 보고서를 통해 "설계-현장 불일치" 및 "시간-공간 불일치" 오류는 단 한건도 도출되지 않았으며, 다만 3개의 설계오류 및 상충사항만 도출됨
□공정계획 성능을 <그림 1 >에 나타내었음
□공정계획 성능지수(SPI)를 계산하고 그래프 작성을 위한 해석은 "25/75 가정"에 의해 수행됨
□이 가정은 과업착수 즉시 25% 작업은 완료되고 나머지 75%의 업무 배분이 완료되어야만 작업이 비로소 완료된다는 것을 의미함
< 그림 1. 예정 공정 성능지수 >
2) 토론 (p. 24)
① 본 시스템의 내용 (p. 24)
□본 과업의 목적은 4D CAD의 모든 편익들을 각각 대응하는 KPI 들에 연결시키기 위한 정량적 방법을 개발하는 것임
□따라서 3D CAD는 4D CAD 에 포함된다는 사실을 감안한다면 3D CAD에 수반되는 편익은 본 시스템에도 그대로 적용됨
□해당 전문가들은 "적중백분율" 측정치에 대해서도 우려를 표명함
□해당 전문가들은 해당 수치가 "0%" 라는 사실에 대해서 그다지 놀라지 않고 있음
□산업현장은 불확실성으로 가득한 상황이므로 계획된 예정 일정대로 업무를 수행한다는 것은 거의 불가능함
② 본 시스템의 활용 (p. 25)
□본 장에서는 제안된 시스템을 이용하여 획득한 데이터들의 사례분석에 대한 실제상황을 제대로 반영하고 있는지에 대해 토론함
□이러한 의문의 해답을 얻기 위해 설계 및 시공단계에서 수집된 데이터를 분석함
□본 연구의 계획 신뢰성 측면에서 제안된 시스템의 결과는 현재 건설산업, 특히 스웨덴의 산업행태와 잘 일치하고 있으므로 신뢰성 및 타당성을 갖추고 있다고 판단함
□몇 몇 학자들의 연구결과를 보면, 160개 건설관련 종사업체를 인터뷰하고, 10개의 건설현장을 방문한 결과 스웨덴 건설업계에서는 계획관련 지식의 부족이 대단히 흔한 문제점인 것으로 파악됨
③ 제안 시스템의 실용성
□4D 성능과 관련된 시스템은 분명히 개별적 효과를 나타내지는 못함
□그러나 기업들은 4D 모델의 중요성에 대해 인식하고 있으며, 자사의 장기적 전략에 이러한 4D 방법론을 포함시키고 있음
□결과적으로 나머지 4D 방법론의 장애요소는 i) 시간과 노력, ⅱ) 데이터 접근 및 IT 시스템의 사용 난해점 및 ⅲ) 절차를 시행할 때 발생하는 문제점
5. 결론 (p. 29)
□본 연구는 4D 모델링 기법의 사업적 가치를 주요 성능인자들(KPIs)과 연계시키는 시스템을 개발하는 방안을 고찰함
□해당시스템에서는 4D 모델링의 사업적 가치 및 이에 대응하는 설계 및 시공단계에서의 지시인자 그룹들에 대한 목록을 제시함
□주요 지시인자들(KPIs)은 "주간 측정조사"과 "특별 측정조사"로 구분할 수 있음
□주간측정조사는 모든 개별공정을 포함하여 매주 업데이트를 실시함
□특별측정조사는 특별공정에 대해 별도의 추적관리를 시행
□사례분석을 통해 획득한 증거자료로는 개발된 시스템의 신뢰성을 판단하기에 부족함
□이러한 부족의 원인은 연구의 시간적인 제약과 완전한 정보전달이 불가능한 정량적 수치만 획득이 가능하여 사례분석시 사업계획 수입담당자의 올바른 공정계획을 수립하지 못하여 분석 및 축적기능에 대한 4D 기능을 불가하게 함
□이러한 3가지의 한계점으로 말미암아 이 제안시스템은 사례분석 부분을 보완하는 것이 필요함
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초록(Abstract)
대화 상자는 사용자에게 작업에 대해 알리고 중요한 정보를 포함하거나 결정이 필요하거나 여러 작업을 포함할 수 있습니다. 대화 상자는 사용자에게 작업에 대해 알리고 중요한 정보를 포함하거나 결정이 필요하거나 여러 작업을 포함할 수 있습니다.
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