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건축물 마감공사 자재 배치 최적화 모델
A Layout Planning Optimization Model for Finishing Work 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.12 no.1, 2011년, pp.43 - 52  

박문서 (서울대학교 건축학과) ,  양영준 (서울대학교 대학원) ,  이현수 (서울대학교 건축학과) ,  한상원 (UNSW 토목환경공학과) ,  지세현 (서울대학교 대학원)

초록
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불필요한 자원 이동 및 운반은 건설 현장 작업 생산성에 부정적인 영향을 미치는 주요 원인 중 하나이다. 이에 따라 레이아웃 관련 연구들은 사이트 수준에서 이뤄지는 자원의 이동 및 운반을 최소화하기 위한 관리 기술과 기법들을 개발하기 위해서 노력하였다. 더불어 건축물이 대형화되고 평면이 복잡해지면서 작업층 내 레이아웃 연구의 필요성도 제기되었으나, 현재 건물 내부 자재 이동 및 운반에 대한 최적화 연구는 활발히 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유전 알고리즘을 이용하여 작업층 내 마감 자재의 위치를 최적화할 수 있는 모델을 개발하였다. 구축된 모델은 복잡한 건축 평면 위에서 다양한 자재들의 배치를 계획할 수 있으며, 이때 모델로부터 도출된 최적화된 자재 배치 계획은 작업 당일 작업자에 의한 총 자재 운반 시간을 최소화할 수 있다. 또한 작업과 자재 간 운반거리를 현실적으로 산정하기 위해서 실제 운반 거리 개념을 적용하였다. 개발된 모델의 적용성을 확인하고 기존 방법론과의 비교/분석을 위해서 실제 고층 주상복합 아파트를 대상으로 모델을 적용하였다.

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Unnecessary transportation of resources are one of the major causes that adversely affect construction site work productivity. Therefore, layout related studies have been conducted with efforts to develop management technologies and techniques to minimize the resource transportation made at site-lev...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 즉 작업층 내 자재 레이아웃 계획은 작업 생산성에 중요한영향을 미칠 수 있고, 이러한 영향력은 건축물이 고층화, 대형화, 첨단화될수록 증가된다는 것이다(Zouein과 Tommelein 2001, Jang 외 2007). 따라서 본 연구에서는 건물 내부에서의 불필요한 자재 이동 및 운반 작업을 최소화할 수 있는 마감 자재 배치 최적화 모델을 개발한다.
  • 이에 따라 건축 현장에서는 건물 내 자재 이동 및 운반 규모가 증가하여 작업 생산성에 부정적인 영향을 주고 있으나, 작업층 레이아웃 계획 연구에 대한 관심과 노력은 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 작업층 내 마감자재 배치 최적화 모델을 개발하였다. 그리고 케이스 스터디를 실시하여 최적화 모델과 프로세스의 적용성을 검토하고, 기존 방법론과의 비교/분석을 수행하였다.
  • 본 연구는 국내 고층 주상복합 건축공종의 마감공사를 대상으로 자재 배치 최적화 모델을 개발하고 적용성을 확인하기 위해서 다음과 같은 절차와 방법으로 진행한다.
  • 7m, 지상 37층(지하 6층) 그리고 건축면적 2,592m2이며, 주거동의 경우 총 136세대로 구성되어있다. 본 연구에서는 공동 주택 구성 세대 중 중간 크기 세대(190.86m2) 내 석고보드 자재 배치를 최적화하였다. 이는 석고보드가 마감공사 자재 중 상대적으로 작업 물량이 많고 작업자에 의한 자재 이동 및 운반이 빈번하기 때문이다.
  • 이와 같은 문제를 해결하고자 본 연구는 유전 알고리즘(Genetic algorithm)을 이용하여 작업층 자재 배치 최적화 모델(Floor-Level Layout Planning Model)을 개발한다. 이 모델은 작업 계획을 고려한 최적의 자재배치 계획을 제공하여 작업자 자재 운반 시간의 최소화를 통한 생산성 최대화를 목적으로 한다.
  • 둘째, 실제 운반거리 산정 방법을 모델에 활용하여 자재를 운반하는 경로를 좀 더 현실적으로 표현하였다. 이러한 측면에서 본 연구는 작업층 내 자재 배치를 최적화하기 위한 효율적인 방법을 제시하고 적용성을 확인하였다는데 큰 의미가 있다.
  • 요컨대 부적절한 자재 배치 계획은 비생산적인 작업(NPW)의 비중을 증가시키는 생산성 저해요소인 것이다(Serpell 외 1995). 이와 같은 문제를 해결하고자 본 연구는 유전 알고리즘(Genetic algorithm)을 이용하여 작업층 자재 배치 최적화 모델(Floor-Level Layout Planning Model)을 개발한다. 이 모델은 작업 계획을 고려한 최적의 자재배치 계획을 제공하여 작업자 자재 운반 시간의 최소화를 통한 생산성 최대화를 목적으로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이아웃계획은 무엇인가? 레이아웃계획은 필요한 자원을 적절히 배치하여 공사 기간 중 접근과 사용을 용이하게 하고, 자원이 제 기능을 발휘하도록 하는 공간 관리(Space management)의 한 분야이다(Zouein과 Tommelein 1999). 좋은 레이아웃계획은 공사 기간 중 이동 시간, 운반 비용, 작업 간 간섭 그리고 안전 사고를 최소화할 수 있으며, 무분별한 자재 배치로 인한 작업 지연을 사전에 예방할 수 있다(Tommelein 외 1992).
건설 공사에서 자원 투입을 늘리거나 동시 수행 작업수를 증가하는 방법의 문제점은? 최근 건설 공사는 발주자의 요구, 민원 등과 같은 이유로 공사기간 단축이 요구되며, 이를 해결하기 위해 자원 투입을 늘리거나 동시 수행 작업수를 증가하는 방법을 사용한다. 그러나 이 방법은 작업 필수 자원의 소요 공간(Space demand)과 단위 시간 당 자원 이동 및 운반의 규모를 증가시키는 문제가 있다(Akinci 외 2002). 이처럼 건설 공사는 제한된 공간에서 많은 작업이 동시에 이루어지기 때문에, 공간 관리가 미흡한 경우 단위 시간 당 자원 이동 및 운반 규모의 증가를 일으켜 시간과 비용의 비효율을 초래할 수 있다.
유전 알고리즘은 어떤 방법인가? 유전 알고리즘은 다윈의 적자 생존 원리와 자연 도태의 법칙을 적용한 통계학적 검색 방법으로 주로 최적화 문제를 해결하기 위해 사용되어 왔다(Goldberg 1989). 유전 알고리즘을 구현하는 기본 구조는 염색체(Chromosome)이며, 최소 단위인 유전자(Gene)들의 조합으로 표현된다.
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참고문헌 (20)

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  18. Zouein, P. P., and Tommelein, I. D. (1999)." Dynamic Layout Planning Using a Hybrid Incremental Solution Method."Journal of Construction Engineering and Management, 125(6), pp.400-408. 

  19. Zouein, P. P., and Tommelein, I. D. (2001). "Improvement Algorithms for Limited Space Scheduling."Journal of Construction Engineering and Management, 127(2), pp.116-124. 

  20. Zouein, P. P., Harmanani, H., and Hajar, A. (2002). "Genetic Algorithm for Solving Site Layout Problem with Unequal-Size and Constrained Facilities." Journal of Computing in Civil Engineering, 16(2), pp.143-151. 

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