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문제 정의
- 본 연구에서는 다 공장, 다 제품, 다소 매점, 다 기간으로 구성된 2단계 공급체인에서 총 순수익의 최대화률 추구하는 생산/배송 문제를 위한 퉁합 밎 본리계획 수리 모델과 휴리스턱 해법 올 제안하였다. 그리고 계산실험을 퉁 하여 휴리스틱 해법의 宗효성괴 퉁합계획 접근방법의? 위성을 평가하고, 주요 파라 미터 값의 변화에 대한 통합계획 방법의 효과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 부분 통합 분야 중 생산/배송 기능의 통합계획 문제를 다룬다. 기업에서 생산/배송계획의 통합은 생산과 수송에서 규모의 경제성 달성, 생산 로트와 차량적재량의 균형, 재고와 품절의 균형 등의 실현을 통하여 수이증대와 비용 감소의 효과를 기대할 수 있게 해 준다.
가설 설정
- 다 공장, 다 제품, 다소 매점, 다 기간으로 구성된 2단계 공급체인에서 생산괴 베송활동의 퉁합계획을 위해 흔합정수계획 모델을 구축하였다. 모델에서는 모 E 제 晉에 데해 동일한 포장 회믈 크기의 모 M 비 旨에 데해 선형 함수를 가정하였다. 사舍 된 기호와 함께 수리 모델을 아래에 정리한다.
제안 방법
- 먼저, 휴리스틱 해법의 유효성을 입증하기 위해 수리 모델 과 휴리스틱 해법에 의한 결과를 비교하는 실험을 수행하였다. CPLEX 7.5(ILOG, 2001)를 이용하여 수리 모델의 해를 구하 는 데 소요되는 컴许터 계산 시간을 고려하여 소규모 문제들에 국한하여 실험을 수행하였다. 다음에, 모 E 규모의 실험문제 에 휴리스턱 헤법을 적 8 하여 통합 및 분리계획의 해를 비교하는 실험을 수행하였다.
- 의 생산공장, 공장의 생산라인, 생 산라인에서 제품생산순서의 해률 순차적으로 구하는 4단계 휴리스틱 해법을 개발하였다. Dhaenens-Flipo and Finke(2OOl) 는 앞선 연구(Dhmenens-Flipo, 2000)의 생산시스템 형태와 동일한 금속 부품 공장의 통합 생산/배송 문제률 다 기간 네트워크 흐름 문제로 모델링하여 분석한 내 g을 소게하였다. 그들은 모델에 제품의 생산순서에 대한 엄격한 조건괴 고객의 단일言 목 주문을 제약사항으로 추가하였다.
- 이러한 상황을 배경으로 본 연구에서는 다 공장, 다 제晉, 다 소매 접, 다 기간으로 구성된 2단계 공급체인 (multi-plant, multi-product, multi-retailer, multi-period, two-echelon supply chain)에서 판매수입과 생산, 재고, 품절, 배송에 따른 비용을 고려한 총 순수익의 최대화를 추구하는 생산/배송계획 문제를 제시하고, 통합 및 분리 생산/배송계획율 위한 흔합정 수 계획 수리 모델과 휴리스턱 헤법을 제안한다. 그리고 퉁합 및 본리계획의 두 가기 접근 방법을 가기고 다양한 크기 외 형태의 문제에 대헤 상세한 계산실험을 수행하여 생산/배송계획의 퉁합효괴를 평가한다. 특히, 생산/배송계획 문제에서 생산 능력, 차량저제능력, 昔절비 수요 등 9게의 주요 파라미터값 의 변화에 대한통합계획 방법의 우월성음 분석한다.
- 다 공장, 다 제품, 다소 매점, 다 기간으로 구성된 2단계 공급체인에서 생산괴 베송활동의 퉁합계획을 위해 흔합정수계획 모델을 구축하였다. 모델에서는 모 E 제 晉에 데해 동일한 포장 회믈 크기의 모 M 비 旨에 데해 선형 함수를 가정하였다.
- 5(ILOG, 2001)를 이용하여 수리 모델의 해를 구하 는 데 소요되는 컴许터 계산 시간을 고려하여 소규모 문제들에 국한하여 실험을 수행하였다. 다음에, 모 E 규모의 실험문제 에 휴리스턱 헤법을 적 8 하여 통합 및 분리계획의 해를 비교하는 실험을 수행하였다. 비륵 휴리스턱 해법은 최적해를 구하기 못하지만, 퉁합 및 분-리계획 휴리스틱 헤법이 생산괴 베 송 계획을 함께 다루는 통합계획 방법과 이 두 계획을 순차적으로 수립하는 분리 계획 방법의 특성을 가각 정확히 반영하고 있기 때문에 통합계획의 상대적 효과를 분석하는 데 있어 유 효성이 입중된 휴리스 터 헤법을 적 修하는 것은 충분히 타당한 것으로 판단하였다.
- 만일 S &< SQ이면, , 기에서 7기로 SQ의 이전이 불가능함올 의미한다. 만일 Z 城=SQ이면 이전이 가능한 경우로 저장해 두고 생산량(통합계획의 경우), 배송량, 공장 재 고수준, 소매점 재고 수준, 소매점 품절량, 총 순수익을 임시 갱 신한 다음, 갱신된 배송계획에 따른 소매점 저장능력 위반 여부를 조사한다. 만일 播。'泅< 城를 위반하면, SQ를 채운 마지막 제품을 제거하고 제거된 제품 다음 순서의 제품을 가 지고 SQ를 채우는 작업을 계속한다.
- 먼저, 휴리스틱 해법의 유효성을 입증하기 위해 수리 모델 과 휴리스틱 해법에 의한 결과를 비교하는 실험을 수행하였다. CPLEX 7.
- 생산/베송계획 문제를 구성하는 주요 파라미터의 변회가 퉁합 계획의 수이중가율에 미치는 영향을 분석하기 위해 각 파라미 터에 대헤 5게씩의 다른 값을 설정하여 소 중, 데 규모 문제로 나누어 휴리스틱 헤법율 적 8 실험하였다. 민간도 분석에 사 舍된 9게의 파라미터의 그들의 변회 값이<표 4>에 정리되어 있다.
- 실험에 사용할 파라미터의 입려값은 실제적 상황을 고려하면서 합리적으로 설정하였다. E沏는 [50, 7이의 일? 변수값, 그리고瓦*, 는瓦而의 1.
- 본 연구에서는 다 공장, 다 제품, 다소 매점, 다 기간으로 구성된 2단계 공급체인에서 총 순수익의 최대화률 추구하는 생산/배송 문제를 위한 퉁합 밎 본리계획 수리 모델과 휴리스턱 해법 올 제안하였다. 그리고 계산실험을 퉁 하여 휴리스틱 해법의 宗효성괴 퉁합계획 접근방법의? 위성을 평가하고, 주요 파라 미터 값의 변화에 대한 통합계획 방법의 효과를 분석하였다.
- <표 3>은 3가지 규모의 총 21개의 문제에 통합 및 분리계획 휴리스틱 해법을 각각 적용하여 구한 총수입, 수요충족률, 각종 비용, 순수익, CPU 시간을 비교해서 보여준다. 모든 실험문 제에서 통합계획이 분리계획보다 항상 더 많은 순수익을 제공해 주는 것을 알 수 있다.
- Dhaenens- FlipoQOOO)는 다 공장, 다생산라인, 다 제晉, 단일기간 생산 시스 텐에서 제품생산 교체비(changeover costs)를 생산비에 추가한 퉁합 생산/베 송 모델을 제시하고, 이를 차량 경로 결정 문제 형태의 문제로 변환하여 제 폼.의 생산공장, 공장의 생산라인, 생 산라인에서 제품생산순서의 해률 순차적으로 구하는 4단계 휴리스틱 해법을 개발하였다. Dhaenens-Flipo and Finke(2OOl) 는 앞선 연구(Dhmenens-Flipo, 2000)의 생산시스템 형태와 동일한 금속 부품 공장의 통합 생산/배송 문제률 다 기간 네트워크 흐름 문제로 모델링하여 분석한 내 g을 소게하였다.
- 기업에서 물품의 특성, 고객의 위치 및 주문헝태, 공급체인 의 운영정책에 따라 믈류센터에서 의 중간 저장 없이 공장에서 곧바로 기리 적으로 산재해 있는 여러 고객에게 배달하는 상황이 흔히 존제한다. 이러한 상황을 배경으로 본 연구에서는 다 공장, 다 제晉, 다 소매 접, 다 기간으로 구성된 2단계 공급체인 (multi-plant, multi-product, multi-retailer, multi-period, two-echelon supply chain)에서 판매수입과 생산, 재고, 품절, 배송에 따른 비용을 고려한 총 순수익의 최대화를 추구하는 생산/배송계획 문제를 제시하고, 통합 및 분리 생산/배송계획율 위한 흔합정 수 계획 수리 모델과 휴리스턱 헤법을 제안한다. 그리고 퉁합 및 본리계획의 두 가기 접근 방법을 가기고 다양한 크기 외 형태의 문제에 대헤 상세한 계산실험을 수행하여 생산/배송계획의 퉁합효괴를 평가한다.
- 특히 통합계획 모델의 경우 공장 수, 소매점수, 제품 수, 기 간수가 많아지면 풀기가 거의 불가능해진다. 이에 따라 Chandra and Fishery 994)가 그들의 연구에서 사용한 차급 화물 (truckload) 미만인 소량회믈(less나ian-truckload)의 전기 이전 (shift) 원치을 웅 g 하여 새로우 퉁합 및 분리계획 휴리스틱 해 법을 개발하였다.
- Youssef and Mahmoud。996)는 생산랑 크기에 따라 비선형으로 변회하는 생산비를 고러한 *? 제한 생산능력의 퉁합 생산 /배송 문제의 수리 모델을 구축하고, 개략저 해률 구하는 반복 절 차륜 제안하였다. Fumero and Vercellis(1999)는 단일공장에서 생산계획과 차량 일정계획을 동시에 수립하는 흔합정수계 획 최적화 모델을 구축하고, Lagrangean relaxation을 이용하여 통합모델의 근사해를 구하는 휴리스틱 해법을 제안하였다.
- 그리고 퉁합 및 본리계획의 두 가기 접근 방법을 가기고 다양한 크기 외 형태의 문제에 대헤 상세한 계산실험을 수행하여 생산/배송계획의 퉁합효괴를 평가한다. 특히, 생산/배송계획 문제에서 생산 능력, 차량저제능력, 昔절비 수요 등 9게의 주요 파라미터값 의 변화에 대한통합계획 방법의 우월성음 분석한다.
대상 데이터
- 분리계획 접근방법괴 비교한 퉁합계획 접근 방법의 성눙을 평가하기 위해서 소 중, 데의 3가지 규모의 2단계 공급체인 문제를 각각 7개씩 총 21 게를 만들어 실험하였다. 실험 문제의 구성에 대한 자료가<표 1>에 정리되어 있다.
성능/효과
- 평균치 옆 괄호 속의 수치는 표준편차이다. 그러나 퉁 합과 분리계획 모두에서 수리 모델이 휴리스 터 헤법보다 훨씬 더 긴 계산 시간을 요하는 것을 확인할 수 있다.
- <표 3>은 3가지 규모의 총 21개의 문제에 통합 및 분리계획 휴리스틱 해법을 각각 적용하여 구한 총수입, 수요충족률, 각종 비용, 순수익, CPU 시간을 비교해서 보여준다. 모든 실험문 제에서 통합계획이 분리계획보다 항상 더 많은 순수익을 제공해 주는 것을 알 수 있다. 이것은 통합계획 휴리스틱 해법의 과정에서 생산계획을 변경하면서 소량 화물 결합, 품절 감축, 근거리 배송올 최대한 추구함으로써 얻어진 결과로 이해된다.
- 다음에, 모 E 규모의 실험문제 에 휴리스턱 헤법을 적 8 하여 통합 및 분리계획의 해를 비교하는 실험을 수행하였다. 비륵 휴리스턱 해법은 최적해를 구하기 못하지만, 퉁합 및 분-리계획 휴리스틱 헤법이 생산괴 베 송 계획을 함께 다루는 통합계획 방법과 이 두 계획을 순차적으로 수립하는 분리 계획 방법의 특성을 가각 정확히 반영하고 있기 때문에 통합계획의 상대적 효과를 분석하는 데 있어 유 효성이 입중된 휴리스 터 헤법을 적 修하는 것은 충분히 타당한 것으로 판단하였다. CPLEX 7.
- 생산/배송 문제에서 9개의 주요 파라미터값의 변화에 대한 통합계획의 수이중가율 민감도 분석을 수행한 결과, 생산능력의 증가, 차량적재능력의 감소 차량 고정비의 증가, 소매 점 품절비의 중가, 수요구간의 확장에 따라 수익증가율이 커지는 것으로 나타났다. 이에 따라 공장에서의 생산능력이 충분하고, 배송 차량의 적재용량이 작고, 차량 고정비가 수송단가에 비헤 매? 높고, 소매점에서의 기당 言절비가 제고*지비에 비해 매? 높고, 그리고 소매점 간, 제晋간, 기별 수요 변회가 심한 생산/배송 환경에서 통합계획의 효과가 특히 강조된다.
- 총 21개의 생산/배송 문제에 통합 및 분리계획 휴리스틱 해 법을 적용한 결과, 통합계획의 수익증가율은 소규모 문제에서 평균 5.7%, 중규모 문제에서 평균 4.4%, 대규모 문제에서 평균 2.2%로 구해졌다. 비록 문제의 규모가 커질수록 통합계획의 수이증가율은 감소하나, 실제 증가액은 아주 커진다.
- 총 7개의 소규모 생산/배송 문제에 대해 CPLEX 7.5를 이용 하어 수리 모델과 휴리스틱 해법을 적용한 결과, 통합 및 분리 계획에서 휴리스 터 해법의 수익오차율은 각가 평균 6.3% 외 5.3%로 구해졌다. 이를 근거로, 보다 짧은 계산시간을 소요하 는 휴리스터 헤법의 성능은 퉁계적으로 충분히.
- 하여 구한 생산/배송계획의 총 순수익과 CPU 시간을 비교해서 보여준다. 통합 및 분리 계획에서 수리 모델의 해와 비교한 휴리스틱 해법의 수이오차율 [100*(수리모델에 의한총순수익一휴리스틱에 의한총순수 익)/ 수리 모델에 의한 총 순수익]은 각가 평균 6.3%와 5.3%로 서, 휴리스 터 헤법의 성능은 충분히 *효하다고 말할 수 있다. 평균치 옆 괄호 속의 수치는 표준편차이다.
- 이것은 퉁합 계획에서 더 많은 생산량으로 인해 소매점으로의 배송량이 더 많아지기 때문이다. 표에서 통한 계획의 수요충족률(10伐총 판 매 량/총 예측수요)이 평균 2.1% 더 높은 것을 확인할 수 있으며, 이러한 결과는 더 높은 고객서비스 수준으로 해석될 수 있다. 이로 인해 통합계획의 총생산비가 더 많율 수 있다.
- 이를 근거로, 보다 짧은 계산시간을 소요하 는 휴리스터 헤법의 성능은 퉁계적으로 충분히. 효한 것으로 판정하였다.
후속연구
- 본 연구에서 제시된 생산/배송계획의 통합 접근 방법은 판매 경쟁의 심화, 물류비의 급격한 중가, 고객 요구의 절대적 만족으로 표현되는 현재의 기업환경에 효과적으로 대응하는 데 사용할 수 있는 새로운 공급체인 관리 기범으로 기대된다.
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