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흡수 마코프 체인을 활용한 적정 M/F 재고 수준에 관한 연구
An Analysis on the Optimal Level of the Maintenance Float Using Absorbing Markov Chain 원문보기

한국국방경영분석학회지 = Journal of the Military Operations Research Society of Korea, v.34 no.2, 2008년, pp.163 - 174  

김용 (육군 종합군수학교 개념발전) ,  윤봉규 (국방대학교 운영분석과)

초록
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군은 신뢰도(Reliability)나 가용도(Availability)가 다른 어떤 조직보다 중요한 조진이다. 최근에는 시스템 준비태세(System Readiness)를 강조하며, 무기체계의 성능뿐 아니라 가용도를 중요한 성과 목표로 정의하고 있어 이런 경향은 심화되고 있다. 이런 맥락에서, 군의 중요한 설비나 장비들은 신뢰도(Reliability)와 가용도(Availability) 제고를 위해 만약의 경우를 대비하는 여유 장비를 운용하고 있다. 이를 정비대충장비(M/F Maintenance Float, 이하 M/F) 라고 한다. 군의 정비대충장비는 매년 장비의 수량과 가동률을 적용하여 소요량을 산출하고 있으나, 기존의 방법은 고장특성과 정비부대의 정비능력에 대한 고려가 미흡하여, M/F 도입에 따른 효과인 신뢰도와 가용성 제고를 원래 의도된 목표만큼 달성하지 못하고 있다. 본 연구에서는 대기행렬이론과 흡수 마코프체인을 활용하여, M/F 재고 수준 결정을 위한 분석 모형을 제시하고, 그 결과를 활용하여 역습부대역할을 수행하는 OO부대에서 운용되고 있는 K-1 전차의 운영유지 대풍장비의 최적 수량을 산출했다. 본 연구는기존 연구에 비해 이해가 용이한 (Tractable) 방법론을 활용하면서도 M/F 수준과 관련된 의사결정을 정교하게 묘사할 수 있는 모형을 제시했다는 점에서 의의가 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The military is an organization where reliability and availability take much more importance than in any other organization. And, in line with a recent trend of putting emphasis on 'system readiness', not only functions but also availability of a weapon system has become one of achievement targets. ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 분석하고자 한다. 또한, 역습 부대 역할을 수행하는 육군의 부대에서 운용되고 있는 K-1 전차 고장자료를 분석하여 고장률을 구하고 야전 정비부대의 정비능력을 고려하여 현재 OO 부대 정비대에서 장비운용 가용도를 유지하기 위해 보유하고 있어야 할 K-1전차의 운영유지 대충 장비의 최적 수량을 산줄하고자 한다. 이를 위해본 연구에서는 2장에서 M/F의 운용개념 및 기존연구를 살펴보고, 3장에서는 WF 수리를 위한 분석 모형을 제시하고, 4장에서는 이를 실제 문제에 적용하여 K-1 전차의 적정 M/F 수준을 제시한다.
  • 본 연구는 평균에 의해 분석되는 M/F 수준에 대한 판단을 부대별, 장비별 속성을 반영할 수 있도록 대기행렬 이론을 사용하여 판단할 수 있는 모형을 제시하고 실제 야전의 현실에 적용하여 의사결정 기준을 제시했다는 점에 의의가 있다. 특히, 분석 과정에서 초기 확률을 구하기 위해 흡수 MC을 활용한 것은 준출생사멸과정을 분석할 때 유용하게 사용할 수 있는 기법으로 앞으로 다양한 준출생사멸 과정으로 모형화 되는 현실을 분석할 때 활용될 것으로 기대된다.
  • 본 연구에서는 역습부대역할을 수행하는 OO 부대에서 운용되고 있는 K-1 전차 고장자료를 분석하여 K-1 전차의 운영유지 대충장비의 최적 수량을 산출하고 상급제대의 정비대충장비 인가 산정에 대한 의사결정을 위하여 대기행렬이론과 흡수 MC를 활용하여 유용한 성능척도를 유도하였다. 연구결과 현재 부대의 정비대에서 보유해야 할 최적의 K-1 전차 운영유지 대충장비는 4대라는 결과가 산출되었고, 상급제대에서 하달된 사 .
  • 활용에 한계가 있는 문제점이 있었다. 연구에서는 육군의 MZF 운용 현실을 정확히 반영하는 모델이 출생사멸과정의 일반화된 형태인 준 출생사멸과정(Quasi Birth-death process)을 따른다는 것을 보이고, 준출생사멸과정의 특수한 형태에 착안하여 흡수마코프체인 (Absorbing Markov Chain)을 활용하여 초기확률과 다양한 성능 척도를 유도할 것이다. 본 연구는 기존의 연구에 비해 M/F 운용현실을 정확하게 반영할 뿐아니라, 대기행렬 네트워크에 비해 상대적으로 복잡하지 않는 방법론을 활용하여, 분석적 (Analytic) 결과를 유도할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.
  • 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 대기이론 (Queueing Theory)를 활용하여 최적 M/F 결정 문제를 분석하고자 한다. 또한, 역습 부대 역할을 수행하는 육군의 부대에서 운용되고 있는 K-1 전차 고장자료를 분석하여 고장률을 구하고 야전 정비부대의 정비능력을 고려하여 현재 OO 부대 정비대에서 장비운용 가용도를 유지하기 위해 보유하고 있어야 할 K-1전차의 운영유지 대충 장비의 최적 수량을 산줄하고자 한다.
  • 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구는 고장 특성을 반영하여 WF 수량을 결정할 수 있는 수리적 모형을 제시하고 그 결과를 적용하여 적정 MF 수준을 결정하는 사례를 제시하고자 한다. 본 연구에서는 주로 ORF의 최적 수량 결정에 관한 문제를 다루지만, RCF에 대한 분석도 동일한 모델로 가능하다.

가설 설정

  • 여단의 직접지원 책임부대인 정비대에서 이루어지는 수리)에서 2, 000 만 원 이상인 고단가 품목에 대한 수리지원시 주로 발생되며, 경미한 고장인가 중대한 고장인가를 판단하여 "의 사용 여부를 결정한다. 연구의 MF판단 기계수리 문제는 단일수리소(정비 대에 의해 유지되는 N대까지 고장이 발생 할, 수 있는 동일유형 기계에 대한 해석 문제로 각각의 장비는 고장률 λ로 고장이 발생하고, 고장시 수리소로 즉시 보내어지며, 고장수리는 평균 1/fi 로 이루어진다고 가정한디, . 또한, 경미한 고장이 (확률 p로) 발생하는 경우에는 M/F 투입없이 고장 장비를 수리하여 다시 사용하고, (확률 q = \-p 로) 심각한 고장 발생 시는 WF장비가 사용된다.
  • 또한, 경미한 고장이 (확률 p로) 발생하는 경우에는 M/F 투입없이 고장 장비를 수리하여 다시 사용하고, (확률 q = \-p 로) 심각한 고장 발생 시는 WF장비가 사용된다. 서버에서 장비에 대한 수리시간은 지수분포를 따르며 서비스율은 수리를 위해 대기하고 있는 장비 대수에 무관하고 모든 단계의 서비스는 독립적이고 동일한 조건이며, 수리소의 수리능력은 N+K대까지 동시에 수리가능하다고 가정한다. 본 연구의 가정 및 기호를 정리하면 다음과 같다.
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참고문헌 (18)

  1. 이상헌, 윤봉규, "국방무기체계 획득사업의 혁신적 추진전략의 방법론," IE Interface, Vol.20(3), pp.363-375, 2007 

  2. 육군본부, 육군규정 : 432 장비 및 물자정비 규정, 육군본부, 2004 

  3. Levine,B., "Estimating Maintenance Float Factors on the Basis of Reliability Theory," Industrial Quality Control, Vol.22 (2), 401-405, 1965 

  4. Lehtonen,T., "On the Optimal Policies of an Exponential Machine Repair Problem,"Naval Reserch Logistics, Vol.31 (1), 173-181, 1984 

  5. Gupta,U.C. and Srinivasa,R.T.S.S., "On the M/G/1 machine interference model with spares," European Journal of Operational Research, Vol.89 (1), 164-171, 1996 

  6. Gupta,U.c. and Rao,T.S.S., "Perfonnance modeling M/G/I machine repainnan problem with cold-, warm- and hot-standbys," Computers & Industrial Engineering, Vol.38 (2), 251-267, 2000 

  7. Wang, K.H. and Kuo,M.Y., "Profit analysis of the M/ $F_K$ /1 machine repair problem with a non-reiable service station," Computers & Industrial Engineering, Vol.32 (3), 587-594, 1997 

  8. Wang,K.H. and Lee,H.C., "Cost Analysis of the Cold-Satndby M/M/R machine repair problem with multiple modes of failure," Microelectron Reliability, Vol.38 (3), 435-441, 1998 

  9. 윤봉규, 차건호, "Capacity Pooling을 활용한 육군항공 M/F 장비 수 결정에 관한 연구", 로지스틱스 연구, 2008 

  10. Madu,C.N., "A Closed Queueing maintenance network with two repair centers," Operational Research Society, Vol.39 (10), 959-967, 1988 

  11. 박찬우, "다단계 수리체계의 성능평가를 위한 폐쇄형 대기행렬 네트워크모형," 한국경영과학회, Vol.25 (4), 27-44, 2000 

  12. 이석준, 박일광, 공명복, "신뢰할 수 없는 서비스 스테이션에서 정비여유대수의 결정," 대한산업공학회, 2004 

  13. Kuei,C.H. and Madu,C.N., "Polynomial decompostition and Taguchi design for maintenance float system," European Journal of Operational Research, Vol.72, 364-375, 1994 

  14. Madu,C.N. Kuei,C.H. and Chen,j.H., "a decision support systems approach to adjust maintenance float system availability levels," Computers & Industrial Engineering, Vol.28 (4), 773-786, 1995 

  15. 강훈, "예산 제약하 예비장비 및 모듈의 적정 재고수준판단연구," 국방대학교, 2003 

  16. 이순호, " ARENA를 이용한 수리부속품목 적정재고수준 판단 모델 연구," 국방대학교, 2001 

  17. 유승낙, "F-16 항공기 예비엔진 및 모듈 적정 재고수준 판단 연구," 국방대학교, 2002 

  18. 이호우, 대기행렬이론, 제3판, 시그마프레스, 2006 

저자의 다른 논문 :

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