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하진국 ( Jin Kuk Ha ),이의수 ( Euy Soo Lee ) 한국화학공학회 2005 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.43 No.5
불연속 화학공정은 소비자 수요에 탄력성 있게 대처할 수 있는 장점이 있는 반면에 그 특유의 동특성 때문에 복잡하고, 계획된 조업 시간과 실제 조업 시간 사이에서 외란(disruption) 또는 불확실 변수(uncertainty)에 의한 차이가 자주 발생하는 단점이 있다. 이에, 본 논문에서는 예측 생산계획(predictive scheduling)에 의해 결정된 생산계획에서 미래에 발생하는 공정 변수 값의 변화를 실시간으로 예측 생산계획을 수정, 제시하여 주는 생산 계획 시스템인 동적 생산계획(reactive scheduling) 기법을 개발하였다. 불확실 인자를 고려한 동적 생산계획에서, 본 논문에서는 장치 이상 (equipment failure)이 발생하였을 때 공정 운전조건의 변화를 실시간으로 반영하여, 예측 생산계획(predictive scheduling) 모델에 의하여 제시된 전체 생산 계획을 최대한 유지하고 공정 변수의 변화를 실시간으로 반영하기 위하여 right shift rescheduling과 total regeneration 기법을 사용하였다. 또한, 불확실 인자의 발생 전후의 predictive scheduling과 reactive scheduling 간의 변화 정도를 측정하는 수단인 schedule stability 위하여, 본 논문에서는 수정된 sequence deviation과 percentage change in makespan을 사용하여 제안된 동적 생산계획의 안정성을 측정하였다. 본 논문에서 제안한 동적 생산계획 시스템은 기존에 제시되었던 경험 법칙에 의한 결과값에 비해 좋은 결과를 보여주었다. We propose a new optimization framework for the reactive scheduling. The proposed rescheduling scheme is specially focused on how to generate rescheduling results when equipment failure occurs. The approach is based on a continuous-time problem representation that takes into account the schedule in progress, the updated information on the batches still to be processed, the present plant state, the deviations in plant parameters and the time data. To update the predictive scheduling, we used right shift rescheduling and total regeneration when equipment failure occurs. And, a practical solution to the rescheduling problem requires satisfaction of two often confliction measures: the efficiency measure that evaluates the satisfaction of a desired objective function value and the stability measure that evaluates the amount of change between the schedules before and after the disruption. In this paper, the efficiency is measured by the makespan of all jobs in the system. And, the stability is measured by the percentage change in makespan and the modified sequence deviation in the predictive scheduling and rescheduling.
이서영 ( Suh-young Lee ),하진국 ( Jin-kuk Ha ),이인범 ( In-beum Lee ),이의수 ( Euy Soo Lee ) 한국화학공학회 2020 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.58 No.4
본 연구에서는 화학공정 최적화에 사용되는 생산계획최적기법을 도입하여 핵융합 공정에서의 삼중수소 재고량을 최소로 유지하는 수학적 모델을 구축하여 최적 운전 시나리오를 도출하였다. 핵융합 발전을 위한 공정 중 연료주기 공정(fuel cycle)은 반응연료인 중수소와 삼중수소를 저장 하고 공급하는 시스템과 핵융합 반응 배가스로부터 이를 회수 및 분리하는 세부 공정들로 구성되어 있다. 이들 공정들은 삼중수소가 방사성 물질이라는 것을 제외하면 대부분 촉매반응과 분리공정으로 이루어져 화공플랜트에 적용된 기술과 유사한 특성이 많아 화학공정에 사용되는 스케줄링 기법을 통해 최적 운전 시나리오를 도출 가능하다. 본 연구에서는 핵융합로의 다양한 장치의 특성을 반영해서, 펌프내부의 삼중수소량을 최소로 하는 최적 재생주기를 구하고, 구해진 최적 재생주기 결과를 반영하여 후단의 트리튬 플랜트에서의 최적 운전 시나리오를 확인해 보았다. 구축된 모델은 실제 토카막 시나리오에 적용되어 ITER 연료주기 내 공정의 연료흐름 및 밸런스 분석에 활용되었다. In this study, a mathematical model for optimal operation of the fusion fuel cycle is developed based on scheduling approach. The fusion fuel cycle consists of a system for storing and supplying deuterium and tritium, and receiving and separating process after the fusion reaction. Except that tritium is a radioactive material, most of these processes consist of catalytic reactions and separation process. For these reasons, it is possible to apply scheduling approach which is also widely utilized to chemical plants to derive the optimal operating scenarios. The developed model determined the optimal regeneration cycle to minimize the amount of tritium inside the vacuum pumps. Based on the characteristics of various device in the fusion reactor, the optimal tritium plant operation scenario is evaluated. The formulated model was applied to the actual tokamak scenario and utilized to analyze the fuel flow and balance of ITER fuel cycle.
직렬구조의 회분식 공정에서 저장시간제약을 고려한 다품종생산 공정운용 모델개발
이인범,이의수,이범석,하진국 한국화학공학회 1998 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.36 No.5
회분식 공정은 공정내의 중간저장조의 크기, 위치 및 역할에 따라 UIS, NIS, FIS, ZW 등 4가지로 공정운용 방안을 분류할 수 있다. 이들 4가지 공정 mode를 대상으로 생산계획을 최적화하기 위하여 현재까지 개발된 공정운용 모델들은 중간저장조의 저장시간에 제약이 없는 경우에만 국한하고 있으므로 실제의 응용에 많은 제약이 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 제약을 완화하는 보다 일반화된 모델인 각 제품에 중간저장조의 저장시간이 제약이 있을 경우의 회분식 공정으로, 이때 각각에 대한 생산완료시간 예측 모델을 개발하였다. 또한 NIS-ZW 공정운용 방안과 ZW-NIS 공정운용 방안에 대한 생산계획 모델을 제시하고, 이들 결과를 바탕으로 일반적인 직렬구조의 회분식 공정에서 NIS와 ZW 운용방안이 번갈아 발생하는 형태의 공정운용에서의 조업완료시간 예측 모델을 개발하였으며, 이들 모델에 대한 수식해를 구하였다. The scheduling literature dealing with serial multiproduct systems has focussed on the determination of completion times for the various types of the intermediate storage policies such as UIS, FIS, NIS and ZW. In practical applications, time limitations will exist while storing the intermediate products in the storage vessel due to the time dependent changes of the chemical and physical properites. This paper presents an completion time calculation model for serial multiproduct batch process with storage time constraints. A set of recurrence relations for serial multiproduct processes in ZW and NIS policy is suggested. These results are used to describe an completion time algorithm for the case where NIS and ZW mode is used between pair of processing stages. Finally, these models were extended to treat the more usual case involving both policies in systems. The effectiveness of the proposed model is illustrated with a example.
이호경,이경범,이의수,이범석,하진국,신동일 한국화학공학회 2001 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.39 No.2
본 연구는 액상 고분자 공정의 생산계획 최적화에 관한 연구이다. 대표적인 액상 고분자 공정으로서 폴리부텐 공장을 비롯한 일부 합성고무 공장이 이 범주에 속한다. 본 연구의 대상인 고분자 공장은 한 개의 반응기와 12개의 제품 저장조와 두 종류의 포장 장치 및 저장 창고로 이루어져 있다. 총 9개의 제품이 반응기에서 생산되어 제품 저장조에 보관되었다가 드럼으로 포장되어 창고에 저장되었다가 고객에게 출하되거나 제품 저장조에서 isocontainer를 통해 직접 출하된다. 반응기는 block mode로 운전되며, 액체 상태인 제품은 저장조로 이송된다. 두 개의 대용량 생산 제품은 여러 개의 저장조를 차지하며, 대부분 저장조가 지정되어 있으나, 기본적으로 모든 저장조는 모든 제품에 의해 공유될 수 있다. 본 연구의 특징은 어떤 제품이 반응기에서 저장조로 이송된 뒤 3-15일 동안 품질 검사를 실시하며, 이 기간 동안에는 해당 저장조에서 물질의 출입이 금지된다는 점이다. 생산계획의 주 목적은 이처럼 생산시간과 장치 활용률에 큰 영향을 미치는 품질검사 횟수를 최소화하는 것이다. 본 연구대상 공장에 대해서 혼합 정수 선형 계획법을 적용하여 최적화 모형을 개발하였다. 총 이진 변수가 1,500-2,000개에 달하였으며, 수렴성을 높이기 위하여 생산계획의 수작업 과정을 분석하여 분지변수의 우선 순위를 정하였다. The mined integer linear programming model has been developed for the production scheduling of liquid state polymer process such as a Polybutene(PB). The example process is composed of one reactor, twelve storage tanks and two package types. The reactor produces 9 liquid state products. The products are reserved in tanks and then, packaged into drum or isocontainer. The drum products are stored in a warehouse before they are shipped out to customers but the isocontainer products are shipped directly out to customers. Two major products use multiple tanks. Most tanks are dedicated to a certain product but basically any tank can be shared by any product The reactor is operated on block mode. The unique characteristic of this scheduling problem exists on the fact that the product in a tank should be locked for 3-15 days in order to check the quality specifications after run-down from the reactor. The primary objective of scheduling is reducing the number of quality checking processes because it causes great loss in production time and tank utilization. The model is composed of about 1,500-2000 integer variables. The branching priorities are adjusted according to the importance of variables based on current manual scheduling practice and it greatly enhanced the convergence of the mixed integer model.