A Simulation-Based Adaptive Large Neighborhood Search for Block Assembly Scheduling in Shipbuilding = 조선소 블록 조립 스케줄링을 위한 시뮬레이션 기반 적응형 대규모 이웃 탐색 기법

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Block assembly scheduling in shipbuilding involves complex multi-stage precedence relationships and strict due-date constraints, and its difficulty is further increased by processing-time variability. Deterministic scheduling approaches typically evaluate schedules under fixed processing times, making it difficult to fully represent the impact of variability observed in practical operations. This study proposes a Simulation-based Adaptive Large Neighborhood Search (SIM-ALNS) framework. In each iteration, multiple candidate schedules are generated and evaluated through discrete-event simulation, and a relatively superior schedule is selected based on simulation-based performance comparison. Through this process, the effects of processing-time variability are directly incorporated into the search procedure. Computational experiments show that the proposed SIM-ALNS achieves a maximum additional improvement of 4.92%p and an average improvement of approximately 1.81%p compared with an existing simulation-based search strategy under identical conditions. These results indicate that comparing multiple candidate schedules through simulation can enhance scheduling performance under uncertainty. The proposed SIM-ALNS provides a practical scheduling approach for block assembly environments with uncertain processing times, enabling the selection of schedules with higher execution stability.

국문 초록 (Abstract)

조선소 블록 조립 스케줄링은 다단계 선후행 관계와 납기 제약을 동시에 고려해야 하는 복잡한 문제이며, 공정시간 변동성으로 인해 실제 운영 환경에서 스케줄 성능이 쉽게 저하된다.
결정론적 스케줄링 기법은 일정한 가정하에서 효과적인 해를 제공하지만, 실제 현장에서 발생하는 공정시간 변동성을 충분히 반영하기 위해서는 추가적인 고려가 필요하다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 시뮬레이션 기반 적응형 대규모 이웃 탐색 (SIM-ALNS) 프레임워크를 제안한다. 제안 기법은 각 반복 단계에서 다수의 후보 스케줄을 생성하고, 이들에 대해 이산 사건 시뮬레이션을 수행하여 성능을 비교한 후 상대적으로 우수한 해를 선택한다.
이를 통해 공정시간 변동의 영향을 탐색 과정에 직접 반영한다. 실험 결과, 제안된 SIM-ALNS 는 동일 조건에서 기존 시뮬레이션 기반 최적화 기법 대비 최대 4.92%p, 평균 약 1.81%p 의 추가 성능 향상을 달성하였다. 이는 다수 후보 해 비교 전략이 불확실성이 존재하는 블록 조립 환경에서 효과적임을 보여준다. 본 연구의 SIM-ALNS 는 공정시간이 불확실한 조선소 블록 조립 환경에서 실행 안정성이 높은 스케줄을 도출할 수 있는 실용적인 방법을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Literature review 6
• 3. Problem definition 11
• 3.1 Block assembly process in shipbuilding 11
• 3.2 Mathematical formulation 14
• 4. SIM-ALNS framework 18
• 4.1 Initialization 20
• 4.2 Destroy operators and repair operators 23
• 4.3 Simulation-based optimization 29
• 4.4 Adaptive weight adjustment 31
• 5. Experiment results 33
• 5.1 Experimental setting 33
• 5.2 Experimental validation of ALNS 35
• 5.3 Computational results of SIM-ALNS 41
• 6. Conclusion 47
• References 49