열처리 공정의 생산스케줄 수립과 적용에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 선박엔진이나 풍력발전에 들어가는 대형 단조공정에서 열처리 공정의 생산스케줄 수립과 적용을 위한 연구이다. 처리능력(capacity)이 다른 여러 대의 열처리로에 열처리 시간, 무게, 주문량이 각기 다른 제품들을 어떻게 조합하여 열처리로에 투입하느냐에 따라 전체 작업완료시간이 달라진다. 열처리 공정에서의 운영개선은 전체 생산시스템의 생산성을 증가시킨다. 그러나 제품을 열처리로에 투입하는 문제는 조합문제(combinatorial problem)로서 NP-hard 문제로 알려져 있다. 실제 현장에서도 작업자의 경험에 의존하여 열처리로에 제품투입 일정을 수립하고 있는 실정이다.
본 연구에서는 전체 작업완료시간을 최소로 하는 제품투입 일정계획 문제를 수리모형으로 수립하고 그 적합성을 검증하였다. 그리고 사례기업에 네 가지 방법으로 적용하여 그 결과를 비교해 보았다. 문제가 작은 경우에는 최적해(optimal solution)로 일정계획을 수립하였고, 문제가 큰 경우에는 최적해에 근접한 실행가능해(feasible solution)를 찾았으며, 이때의 실행가능해가 최적해에 매우 근접해 있음을 설명하였다. 실험에서 해(solution)의 도출을 위해 ILOG OPL Studio 5.5를 사용하였다.
추가적으로 연구를 확대하여 다음의 두 문제에 대한 의사결정 기준을 제시하였다.
첫째, 신규주문이 발생했을 때 고객이 요구하는 납기 안에 제품의 생산을 완료할 수 있는지 처리능력을 판단해야 한다. 이는 전체 작업완료시간을 최소로 하는 수리모형으로 그 기준을 제시할 수 있었다.
둘째, 열처리 공정에서 주된 비용은 가스사용과 관련된 비용이다. 따라서 계획기간(Planning Horizon) 안에 주어진 제품을 처리하되, 가스사용량을 최소로 하는 일정계획을 수립하는 것이 중요하다. 이를 위해서 수정된 수리모형을 제시하였고, 그 결과 가스사용량을 줄이는 일정계획을 수립할 수 있었다. 또한 추가실험을 통해서 여유시간이 늘어날수록 가스사용량이 지속적으로 감소하는 것이 아니라 일정 범위 내에서만 감소함을 알 수 있었다.
본 논문은 열처리 공정에서 일정계획 수립을 작업자가 과학적으로 수립하고 적용할 수 있는 방법과 열처리 공정과 관련된 의사결정 문제의 판단 기준을 제시할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 문제의 제기 1
• 2. 연구의 목적 및 방법 4
• 3. 논문의 구성 7
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 1. Bin-Packing Problem 8
• 2. 스케줄링 문제로서의 열처리 공정 17
• 3. 실험도구-ILOG 20
• Ⅲ. 열처리 공정의 스케줄 수립 모형 30
• 1. 열처리 공정의 개요 30
• 2. 열처리 공정의 특성과 운영의 예 32
• 3. 수리모형의 수립 39
• Ⅳ. 열처리 공정 실제 문제에의 적용과 효과 60
• 1. 사례문제를 적용한 일정계획 수립 61
• 2. 실험의 결과 비교 및 효과 91
• Ⅴ. 다른 경영상의 문제로 적용 확대 94
• 1. 열처리 공정에서의 주문 처리능력의 판단기준에 활용 96
• 2. 가스사용량에 대한 일정계획 수립 97
• Ⅵ. 결 론 108
• 1. 연구의 요약과 시사점 108
• 2. 연구의 한계와 향후 진행방향 111
• 참고문헌
• Abstract