$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

대일정 생산 계획에 따른 조선소 생산 용량의 초기 평가를 위한 이산사건 시뮬레이션
Discrete Event Simulation for the Initial Capacity Estimation of Shipyard Based on the Master Production Schedule 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.17 no.2, 2012년, pp.111 - 122  

김광식 (인하대학교 조선해양공학과) ,  황호진 (한국해양연구원 대덕분원) ,  이장현 (인하대학교 조선해양공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Capacity planning plays an important role not only for master production plan but also for facility or layout design in shipbuilding. Product work breakdown structure, attributes of production resources, and production method or process data are associated in order to make the discrete event simulat...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 즉, 중일정, 소일정, 작업계획 등과 같은 엄밀한 생산계획정보는 초기 조선소 설계 시에는 주어지지 않기 때문에 선표계획만을 이용한 생산물량 추정이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 선표계획에 포함된 전략선종의 변화에 따른 물량예측모델을 이용하고, 생산성예측을 위해 필요한 제품생산량, 공정 및 설비 정보와 연관관계를 이용하여 설비계획의 평가과정을 제시하고자 한다.
  • 본 연구는 신규조선소의 설비계획단계에서 가변적인 대일정 생산계획을 적절하기 반영하기 위한 방법으로 확률적인 모델을 이용한 이산 사건 시스템 시뮬레이션을 적용하고자 한다. 이를 통해 각 공정 별 처리물량에 따른 생산능력을 평가하고 적절한 설비계획 수립방안을 제시하고자 한다.
  • 본 연구는 조선소 설비계획의 초기단계에서 설비부하평가를 위한 확률모델기반의 이산 사건 시스템 시뮬레이션 절차를 소개하였다. 조선소의 초기설비계획 및 시뮬레이션에 필요한 제품, 공정, 설비 기반의 데이터 모델링 방법과 관계사상, 공정시간 등의 정보를 제시하였다.
  • 이를 통해 각 공정 별 처리물량에 따른 생산능력을 평가하고 적절한 설비계획 수립방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 선표 대일정 계획 평가를 위한 생산물량정보, 공정정보, 설비정보의 모델링 방법을 제시하였으며 이를 확률론적 이산사건 시뮬레이션 모델로 활용하기 위한 절차와 예제를 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 신규 조선소 설비배치계획 시 물량정보에 대한 설비용량의 적절성을 분석하기 위해 가상의 물량정보에 대하여 공정 별 시뮬레이션 모델을 통해 설비 및 운송장비의 적절성을 분석하였다. 앞서 언급한 전처리 공정과 절단공정 이외에도 소조립, 조립, 탑재 등의 공정에 대한 설비 적정성을 분석하였으며 물량이동 및 처리시간을 확률분포함수를 기반으로 모델링하였다.
  • 따라서 선표계획에 따른 시뮬레이션을 위해서는 ① 공정(공법) 정보, ② 각 공정에 해당하는 하위제품의 생산량정보, ③ 각 공정 별 생산설비에 대한 정보가 필요하다. 본 장에서는 이러한 각 정보를 PPR(Product, Process, Resource)로 분류하여 활용하기 위한 방안을 제시하고자 한다.
  • 이들 정보는 작업장 내의 정확한 물류시스템을 표현하기 어려우므로, 향후 지리정보를 이용하여 물량이동에 따른 이동거리 및 경로 등에 대한 자세한 정보가 보강되어야 한다. 본 절에서는 앞서 정의한 각 공정 별 시뮬레이션모델 중에서 강판에 대한 간략한 몇 가지의 예제모델을 소개하고자 한다.
  • 본 연구는 신규조선소의 설비계획단계에서 가변적인 대일정 생산계획을 적절하기 반영하기 위한 방법으로 확률적인 모델을 이용한 이산 사건 시스템 시뮬레이션을 적용하고자 한다. 이를 통해 각 공정 별 처리물량에 따른 생산능력을 평가하고 적절한 설비계획 수립방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 선표 대일정 계획 평가를 위한 생산물량정보, 공정정보, 설비정보의 모델링 방법을 제시하였으며 이를 확률론적 이산사건 시뮬레이션 모델로 활용하기 위한 절차와 예제를 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 앞서 언급한 바와 같이 각 공정 별 생산량 및 작업소요시간은 확률분포함수(Probability Distribution)로 가정하였다. 각 공정 별 생산량 및 소요시간에 대한 확률분포함수를 지정하는 절차는 ① 각 공정 별 사건 발생빈도를 히스토그램으로 표현한 다음에 ② 표현된 히스토그램에 해당하는 확률분포함수를 가정한다. 그리고 ③ 앞서 가정된 확률분포함수에 대한 적합도(Kolmogorov-Simirnov or X2)를 검증하는 절차를 거쳐 가정된 확률 분포함수에 대한 적절성을 분석하였다.
  • 그리고 귀무가설(H0)은 ‘Poisson 분포이다’, 대립가설(H1)은 ‘Poisson 분포가 아니다’로 지정하였다.
  • 본 시뮬레이션 모델에서의 강재이동은 지게차(Forklift) 및 컨베이어(Conveyor)를 통해 이동된다고 가정하였으며, 녹제거 및 페인팅공정을 가지는 전처리공정라인(Line)은 2개로가정하였다(Fig. 9).
  • 앞 절의 전처리 공정 후에 강재는 첫 번째 가공 공정인 절단공정에서 향후 성형(Forming), 소조립(Sub-assembly), 조립(Assembly), 탑재(Erection) 공정에 필요한 부재(Part)로 가공되게 된다. 본 시뮬레이션모델에서의절단공정은 NC-Cutting, Flat bar, Built-up 등의 3가지 가공공정으로 정의하여 시뮬레이션 모델을 구성하였으며 각 하위공정에서의 설비는 1대씩 구성되었다고 가정하였다. 또한 가공 이후 성형 또는 소조립 공정으로 이동하기 위하여 분류(Sorting)공정을 추가하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다.
  • 선체조립의 경우 주요공정만을 부하평가의 대상으로 가정한다면 작업장 및 세부설비는 공정과 동일한 것으로 간주할 수 있으며, 공정 간 물량의 이송은 각 공장 별 부하와 관련 있기 때문에 운송설비를 포함시켜 고려하여야 한다. 본 연구에서 작업장은 공정과 같은 의미로 정의하였고 작업자와 작업시간은 시뮬레이션 상에서 고정 값으로 가정하였기 때문에 물량 관점에서의 공정에 따른 설비는 해당 공정에서의 물량을 작업하고 운송하는 설비들로 제한하였다(Fig. 3). Table 1은 본 시뮬레이션 모델에서 임의로 가정한 월간 및 1일 작업시간을 나타내고 있다.
  • 8). 본 연구에서는 갖춰진 설비에 대한 설비적정성을 평가하는데 초점을 맞추었으므로 물량 이동에 따른 대기시간은 없다고 가정하였다. 이는 향후 작업장(Yard)의 지리정보(GIS) 등을 이용하여 보완하여야 할 사항이다.
  • 조선소의 초기설비계획 및 시뮬레이션에 필요한 제품, 공정, 설비 기반의 데이터 모델링 방법과 관계사상, 공정시간 등의 정보를 제시하였다. 본 연구에서의 시뮬레이션 모델에서는 선표 대일정 계획에 부여된 시나리오에 의거하여 생산물량을 가정하였으며, 시뮬레이션 모델을 구현하는데 있어서 강재의 도착시간 및 공정 별 작업시간과 운송장비 가동시간을 확률분포로 가정하여 반영하였다. 특히 전처리 공정을 비롯하여 절단공정에 대한 시뮬레이션 모델을 예시로 언급하였으며, 시뮬레이션 모델을 통해, 주어진 물량이 해당공정에서 처리되는 동안대기행렬 및 대기시간이 발생하는지를 비롯하여 해당설비에 대한 이용률 및 생산부하를 분석하였다.
  • 본 연구에서의 시뮬레이션 시나리오는 선표계획에 따라 결정된 각 공정 별로 제품개체(Entity)를 가정하고 해당 공정(Process)을 거쳐서 생산이 완료되는 순차적 과정이다. 앞서 언급한 바와 같이 각 공정 별 생산량 및 작업소요시간은 확률분포함수(Probability Distribution)로 가정하였다.
  • 적치장의 강재입고 공정시간의 확률 분포는 지수분포로 가정하였으며, 절단 및 가공공정은 정규분포로 가정하였다. 소조립 공정은 Poisson분포로 가정하였으며, 평블록, 곡블록 및 대블록 조립은 삼각분포로 가정하였다. 다만, 적절한 확률분포함수는 현재 조선소 공정 별 실 계측정보로부터 파악할 필요는 있을 것으로 생각된다.
  • 본 연구에서의 시뮬레이션 시나리오는 선표계획에 따라 결정된 각 공정 별로 제품개체(Entity)를 가정하고 해당 공정(Process)을 거쳐서 생산이 완료되는 순차적 과정이다. 앞서 언급한 바와 같이 각 공정 별 생산량 및 작업소요시간은 확률분포함수(Probability Distribution)로 가정하였다. 각 공정 별 생산량 및 소요시간에 대한 확률분포함수를 지정하는 절차는 ① 각 공정 별 사건 발생빈도를 히스토그램으로 표현한 다음에 ② 표현된 히스토그램에 해당하는 확률분포함수를 가정한다.
  • 예를 들어 ‘A’라는 공정의 일간 처리물량이 시간에 따라 Fig. 7과 같이 예측되었다면, 예측된 히스토그램을 통해 확률분포함수를 Poisson분포로 가정한다.
  • 선박을 제품관점에서 분석해보면 크게 선체와 엔진이나 배관 등의 의장품으로 나눌 수 있다. 의장품은 선행의장 공법에 의하여 선체의 부품으로 간주되어 선체블록 조립계획에 반영되기 때문에, 본 연구에서는 선체블록 조립만을 고려한 WBS를가정하였다. 선체의기본단위는블록(Block)으로 구성되며, 블록들은 각 생산공정 별로 선행탑재블록, 중대형블록(Unit Block)과 이들을 구성하는소블록(Sub Block)을비롯하여곡블록(Curved Block) 및 평블록(Panel Block), 그리고 최종적으로는 형강재(Profile) 및 판재(Plate)로 표현될 수 있다(Fig.
  • 위에서 정의한 각 공정 별 생산량과 물량 처리시간에 대한 확률분포 추출과정에 의거하여 각 공정 별 물량 도착과 공정시간의 확률분포함수를 Table 6과 Table 7에 정리하였다. 적치장의 강재입고 공정시간의 확률 분포는 지수분포로 가정하였으며, 절단 및 가공공정은 정규분포로 가정하였다. 소조립 공정은 Poisson분포로 가정하였으며, 평블록, 곡블록 및 대블록 조립은 삼각분포로 가정하였다.
  • 앞서 언급한 바와 같이 본 연구는 조선소 초기설비 계획 및 생산능력 평가를 목표로 예상되는 대일정 생산 계획인 선표계획에 근거하여 대공정 별로 생산 물량을 예측하고 그에 따른 각 공정의 부하를 평가하는 과정으로 수행하였다. 평가에는 이산 사건 시스템(Discrete Event System) 시뮬레이션 방법을 이용하였으며, 실제로 각 공정 별 생산량은 확정적이라기 보다는 가변적이기 때문에 생산량 및 각 공정 별 소요시간은 확률모델로 가정하였다.
  • 1). 한편, 선표단계의 생산량정보는 일반적으로 중량을 기준으로 표현할 수 있기 때문에 생산량의 단위를 중량(Ton)으로 가정하였다. 물론 이러한 생산량은 이를 처리할 각 공정과 설비를 지정함으로써 생산계획이 완성된다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
생산능력의 적정성을 파악하기 위해서는 어떤 요소가 적절하게 모델링 되어야 하는가? 생산능력의 적정성을 파악하기 위해서는 제품(Product) 정보, 공정(Process) 및 공법, 설비(Resource) 모델이 적절하게 모델링 되어야 한다. 그리고 여러 선표계획을 토대로 전략선종을 변화시켰을 경우에 조선소의 설비부하를 평가하고 그에 따른 설비 및 생산전략 변화를 평가할 수 있어야 한다.
선박해양구조물은 주어진 생산설비와 장비들을 변경하지 않는 ‘설비 고정형 전략’에 따라 설계 및 생산이 수행되므로 제품 납기일 및 생산능력에 부합되도록 생산계획 및 설비활용계획을 수립해야 하는 이유는? 통상 자동차 및 가전제조는 신제품 개발 후에 공정 계획에 부합하는 생산자원계획 및 설비건설을 수행한다. 이와 달리 선박해양 구조물은 주어진 설비자원의 공법과 공정에 맞추어 생산된다. 따라서 선박해양구조물은 주어진 생산설비와 장비들을 변경하지 않는 ‘설비 고정형 전략’에 따라 설계 및 생산이 수행되므로 제품 납기일 및 생산능력에 부합되도록 생산계획 및 설비활용계획을 수립해야 한다.
조선소의 설비계획은 어떤 방법으로 시행되고 있는가? 현재 조선소의 설비계획은 생산계획 전문가의 경험 지식과 통계적인 자료를 근거로 장기간에 걸쳐서 설비 변경에 따른 생산성 변화를 확정적 방법으로 시행되고 있다. 특히, 신규 조선소의 경우 작업자의 업무미숙, 작업관리기준의 미흡, 공정 및 공법의 부정확, 생산 및 물류계획시스템 등의 불안정으로 인하여 계획했던 생산성이 달성되지 않고 생산활동에 많은 비용이 낭비되어 어려움을 겪는 경우가 빈번하다[1].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (10)

  1. Song, Y. J., Lee, D. K., Choe, S. W., Woo, J. H. and Shin, J. G., 2009, A Simulation-Based Capacity Analysis of a Block-Assembly Process in Ship Production Planning, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 46(1), pp. 78-86. 

  2. Chabane, H., 2004, Design of a Small Shipyard Facility Layout Optimised for Production and Repair, Symposium International: Qualite et Maintenance au Service de I'Enterprise QUALIMA01- Tlemecen. 

  3. Shin, J. G., Lee, J. H. and Woo, J. H., 2001, Digital Shipbuilding, Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea, 38(1), pp. 54-61. 

  4. Woo, J. H., Oh, D. K., Lee, C. J., Choi, Y. R. and Shin, J. G., 2006, Simulation Modeling Methodology and Simulation System Architecture for Shipbuilding Processes, Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, 11(1), pp. 11-19. 

  5. Lee, C. J., Lee, J. H., Woo, J. H., Shin, J. G. and Ryu, C. H., 2007, A Study on Discrete Event Simulation of Shipyard Outdoor Block Movement, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 44(6), pp. 647-656. 

  6. NedeB, C., Friedewald, A., Wanger, L. and Hubler, M., 2006, Simulation of material flow processes in the planning of production spaces on shipbuilding, The 5th International Conference on Computer Applications. 

  7. Dain, O. and Pardoe, I., 2006, Stochastic shipyard simulation with SIMYARD, Proceeding of 2006 Winter Simulation Conference, Monterey, CA, USA, pp. 1770-1778. 

  8. Yoon, T. H., Lee, H. Y. and Kang, Y. W., 2009, An application of Digital Virtual Factory and Process Simulation for Shipbuilding Assembly shop, Proceedings of the Society of CAD/CAM Conference, PyeongChang, Korea, pp.475-481. 

  9. Park, J. H., 2006, A Study on Shipyard Layout Arrangement by Estimation of Production Capacity, Master Thesis, INHA University. 

  10. HHI(Hyundai Heavy Industry), 1991, Manufacturing System of Shipbuilding - Automation System for Cutting, Forming and Assembly Process, Ministry of Science and Technology, Korea. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로