[논문]회분식 공정과 회분식 증류공정을 복합한 순차적 다목적 공정의 최적 운용전략 및 생산일정계획

하진국; 이의수

doi:10.5302/j.icros.2006.12.12.1163

회분식 공정과 회분식 증류공정을 복합한 순차적 다목적 공정의 최적 운용전략 및 생산일정계획
Optimal Operation Strategy and Production Planning of Sequential Multi-purpose Batch Plants with Batch Distillation Process 원문보기

제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, v.12 no.12, 2006년, pp.1163 - 1168

하진국 (동국대학교 생명화학공학과) , 이의수 (동국대학교 생명화학공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Manufacturing technology for the production of high value-added fine chemical products is emphasized and getting more attention as the diversified interests of customers and the demand of high quality products are getting bigger and bigger everyday. Thus, the development of advanced batch processes, which is the preferred and most appropriate way of producing these types of products, and the related technologies are becoming more important. Therefore, high-precision batch distillation is one of the important elements in the successful manufacturing of fine chemicals, and the importance of the process operation strategy with quality assurance cannot be overemphasized. Accordingly, proposing a process structure explanation and operation strategy of such processes including batch processes and batch distillation would be of great value. We investigate optimal operation strategy and production planning of multi-purpose plants consisting of batch processes and batch distillation for the manufacturing of fine chemical products. For the short-term scheduling of a sequential multi-purpose batch plant consisting of batch distillation under MPC and UIS policy, we proposed a MILP model based on a priori time slot allocation. Also, we consider that the waste product of being produced on batch distillation is recycled to the batch distillation unit for the saving of raw materials. The developed methodology will be especially useful for the design and optimal operations of multi-purpose and multiproduct plants that is suitable for fine chemical production.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이를 위해서는 엄밀한 규격의 원료 확보 및 고도의 제품 품질관리가 요구된다. 따라서 정밀화학제품 생산공정에서 회분식 정밀 증류 공정이 중요한 공정 요소 중의 하나로 부각되고 있다[17- 19], 이에 본 논문에서는 정밀 증류공정의 해석과 운용전략을 마련하고 그 결과를 반응기 및 단순 분리기, 저장조로 구성되는 기초적인 회분식 공정구조에 접목시킴으로써 통합화된 회분식 공정의 설계 및 운용모델을 개발하였다.
본 논문에서는 혼합생산방식 (2依园 Product Campaign, MPC) 을 고려한 순차적 다목적 회분식 공정의 일정 계획을 위한 수학적 모델을 제안하였다. 이 모델의 조업 순서를 결정하기 위하여 time slot의 개념을 도입하였다, 즉, 필요한 제품의 수만큼의 time slot이 있다.
본 논문에서는 회분식 증류공정을 포함한 순차적 다목적 회분식 공정의 일정계획을 위한 MILP의 수학적 모델을 개발하였다. 본 모델에서 채택한 가정은 다음과 같다.
회분식 증류 공정과 다목적 회분식의 상세일정계획을 위해 preordering 기법을 도입하였다. 본 논문은 혼합생산방식(Mixed Product Campaign, M僅C)을 고려한 순차적 다목적 회분식 공정의 일정 계획을 위한 수학적 모델이다. 향후 다양한 중간저장조 운영방안을 고려된 회분식 증류공정이 포함된 순차 다목적 회분식 공정 및 비순차 다목적 회분식 공정에 대한 표현방법 연구와 수학적 모델을 개발하여 실제 산업 현장에 적용 가능한 모델을 개발할 것이다.
는 MILP 모델을 개발하였다. 회분식 증류 공정은 하나의 장치에서 소량의 다양한 제품을 생산해 내는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서 공정의 운용과 관련한 다양한 변수가 존재하며, 이들 변수 간에도 강한 상관관계가 존재한다.

가설 설정

1) 혼합생산방식(Mixed Product Campaign, MPC)에서 순차적 다목적 회분식 공정을 가정한다.

제안 방법

즉 문제들의 표현방법, 평가 방법 및 모델해석방법이다. 본 논문에서는 다목적 회분식 공정의 운용방안에서 순차적 다목적 회분식 공정에 대해서만 다루었으며, 회분식 증류공정이 포함된 다목적 회분식 공정에서의 최소생산시간을 위한 조업순서를 결정하는 혼합정수선형계획법(MILP) 모델을 제안하였다. 회분식 증류 공정과 다목적 회분식의 상세일정계획을 위해 preordering 기법을 도입하였다.
이와 관련하여 중간증류 제품의 처리 전략이 함께 고려되어야 한다. 본 논문에서는 회분식 증류 공정이 제품의 분리순서 및 환류비 정책이 최적의 해를 가지고 있으며, 또한 중간증류제품의 처리방안으로 일정한 시간 이후에 재순환하여 다시 회분식 증류 공정을 거치는 회분식 증류공정을 대상으로 회분식 증류 공정이 포함된 다목적 회분식 공정에서의 최소생산시간을 위한 조업순서를 결정하는 혼합정수선형계획법(MILP) 모델을 개발하였다.

대상 데이터

0을 사용하여 최적해를 구하였다. 본 예제는 80 binary variables, 181 continuous variables, 그리고 252 constraints 이였으며, 계산시간은 16.0초가 소요되었다. 그림 7에서와 같이 제품의 최적조업순서는 P1-P8-P7-P4-P3- P8-P2-P7-P6-P5이며, 최소생산시간(NfS)은 45시간이다.

데이터처리

본 예제는 PC, Intel Pentium in 800MHz를 이용하여 상용 최적화 프로그램 Hyper LINGO 6.0을 사용하여 최적해를 구하였다. 본 예제는 80 binary variables, 181 continuous variables, 그리고 252 constraints 이였으며, 계산시간은 16.

이론/모형

본 논문에서는 다목적 회분식 공정의 운용방안에서 순차적 다목적 회분식 공정에 대해서만 다루었으며, 회분식 증류공정이 포함된 다목적 회분식 공정에서의 최소생산시간을 위한 조업순서를 결정하는 혼합정수선형계획법(MILP) 모델을 제안하였다. 회분식 증류 공정과 다목적 회분식의 상세일정계획을 위해 preordering 기법을 도입하였다. 본 논문은 혼합생산방식(Mixed Product Campaign, M僅C)을 고려한 순차적 다목적 회분식 공정의 일정 계획을 위한 수학적 모델이다.

성능/효과

1) 제품 P2와 Pg time slot k에 할당 순서는 제품 P1의 time slotk 보다 항상 뒤에 할당 받아야 한다.
2) 제품 P4의 time slot k에 할당 순서는 제품 P1의 time slot k 보다 항상 뒤에 할당 받아야 한다.
2) 중간저장조의 운영방안은 UIS 정책이다.
3) 제품 P5와 P6의 time slot k에 할당 순서는 제품 P4의 time slotk 보다 항상 뒤에 할당 받아야 한다.
3) 최소의 총작업소요시간을 가진 조업 순서는 time slot으로 결정된다.
4) 제품 P5와 P6의 time slot k에 할당 순서는 제품 P2와 P3의 time slot k 보다 항상 뒤 에 할당 받아야 한다.
5) 회분식 증류공정은 2성분계 공정이다.
6) 중간증류제품(cut waste, P4)은 원료제품(Pl)의 one batch 후에 재순환된다.

후속연구

본 논문은 혼합생산방식(Mixed Product Campaign, M僅C)을 고려한 순차적 다목적 회분식 공정의 일정 계획을 위한 수학적 모델이다. 향후 다양한 중간저장조 운영방안을 고려된 회분식 증류공정이 포함된 순차 다목적 회분식 공정 및 비순차 다목적 회분식 공정에 대한 표현방법 연구와 수학적 모델을 개발하여 실제 산업 현장에 적용 가능한 모델을 개발할 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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