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유전자 알고리즘 기반 다중 모듈러 건축 프로젝트 수행 시 모듈러 유닛 공장생산계획수립 모델 개발
Development of Manufacturing Planning for Multi Modular Construction Project based on Genetic-Algorithm 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.16 no.5, 2015년, pp.54 - 64  

김민정 (서울대학교 건축학과) ,  박문서 (서울대학교 건축학과) ,  이현수 (서울대학교 건축학과) ,  이정훈 () ,  이광표 (서울대학교 건축학과)

초록
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모듈러 건축공법은 공장 생산, 운송, 현장설치 프로세스를 통해 기존 현장중심 건축공법에 비해 품질향상 및 공기단축이 가능한 특징을 가지고 있다. 특히 모듈러 유닛의 제작과 시공이 분리되어 수행되기 때문에 다수의 프로젝트가 동시에 수행될 경우 각 프로젝트에 따라 생산해야하는 모듈의 크기, 수량, 납기일, 생산 유형 및 과정을 고려하는 SCM(Supply Chain Management) 관점의 공장 생산 공정 계획 수립이 필요하다. 그러나 현재 모듈러 유닛 공장 생산 계획은 개별 프로젝트 중심으로 수립되고 있어 다중 모듈러 건축 프로젝트 수행 시 모듈러 유닛 제작공장의 한정된 자원과 설치 현장별 프로젝트 요구조건들을 동시에 고려한 공장 생산계획을 도출하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 변수 간 상호 연계성 및 제약조건으로 공정 계획 최적화 결과 도출이 가능한 유전자 알고리즘 방법을 통해 모듈러 유닛 제작공장의 한정된 자원과 설치 현장별 요구사항이 반영된 모듈러 유닛 공장 생산 공정계획 최적화 수립 모델을 제시하며 이를 사례분석을 통해 검증하였다. 연구 결과, 기존 다중프로젝트의 공장생산계획에 비해 평균 7.9%의 현장설치 공기단축 및 43%의 최대 야적장 이용률 감소가 가능하였다. 향후 본 연구 내용을 바탕으로 제약 조건 범위 확장 및 생산성 데이터 추가가 될 경우 다중 모듈러 건축 프로젝트의 모듈러 유닛 공장 생산 계획 수립과 현장시공프로세스 구축을 동시에 지원할 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The modular construction has several advantages such as high quality of product, safe work condition and short construction duration. The manufacturing planning of modular construction should consider time frame of manufacturing, transport and erection process with limited resources (e.g., modular u...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 다중 프로젝트 상황의 최적화된 공정계획을 위해 본 연구에서는 모듈러 생산 공정과 관련한 변수들을 찾고, 이 변수들을 바탕으로 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화 공정계획을 도출하기 위한 모델을 제시하였다. 모델에서는 프로젝트 요구 사항, 프로젝트 개수, 야적장 크기 등을 설정하여 최적화 분석을 시행하고, 최적화된 공장생산계획을 도출하였다.
  • 본 연구는 다중 프로젝트를 지원하는 모듈러 유닛 생산 공정계획 알고리즘 모델을 구축하고, 한정된 자원(예: 작업자, 야적장, 모듈러 유닛 운송 트레일러)이 주어진 상황에서 공정계획 최적화 모델 개발을 목적으로 한다. 이를 통해 모듈러 유닛의 공장 생산 순서 및 운송 순서를 도출한다.
  • 본 연구는 모듈러 유닛의 공장제작, 운송 및 현장조립 프로세스와 연계한 모듈러 유닛 공장 생산 공정계획 수립이 가능한 모델을 제시한다. 모듈러 건축의 현장 공사 중 모듈러 유닛 설치 이외의 건축공사는 제외하였고 공장에서 생산되는 모듈러 유닛은 다중 프로젝트를 지원할 때 생산 라인을 변경하거나 추가로 설치하지 않는 것으로 제약 조건을 설정하였다.
  • 본 연구는 유전자 알고리즘을 활용한 공장 생산 계획 최적화 모델 구축을 위해 다중 프로젝트 상황에서 모듈러 유닛 공장 생산 공정계획에 영향을 미치는 요인을 우선 분석하였다. 모듈러 다중 프로젝트 영향 인자는 선행 연구 및 전문가 자문을 통해 도출되었다.
  • 본 연구에서 제안하는 모델의 목적은 주어진 자원의 제약 조건을 만족하면서 공장 제작 및 운송, 현장 시공을 고려하여 공장 제작 생산 계획을 최적화하는 것이다. 또한 모델에서 최소화 하고자 하는 값은 최대한 야적을 줄이고 생산과 동시에 운송하여 설치할 수 있도록 1일 야적 개수(Si)의 총 합을 줄이는 것이며, 이에 따른 목적함수(Objective Function)는 다음과 같다.
  • JIG는 모듈러 유닛 공장 생산 시 동일한 제품 생산을 위해 모듈러 유닛을 고정시키는 보조용 기구로 변경 시 일정 시간이 소요된다. 염색체의 조합은 공장의 모듈러 유닛 타입별 하루 생산량을 바탕으로 모듈러 유닛 공장 생산 순서 도출을 목적으로 한다. 예를 들어 개별 유전자의 숫자가 3, 1, 0, 0, 3이라면 A타입과 B타입, E타입을 하루에 3개, 1개, 3개씩 생산하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모듈러 건축이란 무엇인가? 모듈러 건축은 공업화 건축의 일종으로 모듈러 유닛의 조합을 통해 단일 구조물을 완성하는 공법이며(Lawson 2008), 모듈러 유닛은 3차원 형상인 하나의 완성된 공간을 형성하는 구조체를 말한다. 각 모듈러 유닛은 모듈러 유닛 제작 공장에서 내부 설비 시설, 마감 등의 구성 요소를 갖춘 상태로 제작된 후 트레일러를 통해 운송되며 최종 설치 현장에서 조립된다(Kim et al.
모듈러 유닛 제작공장의 공정계획으로 건설 공정계획 방법을 적용시 문제점은? 2012). 이는 건설 프로젝트를 위해 만든 공정계획 방법이기 때문에 모듈러 유닛 공장 생산에 따른 물량 야적과 개별 프로젝트 현장 설치 순서 및 모듈러 유닛 규격을 충분히 고려하지 못한다. 이로 인해, 조립 순서에 맞지 않는 운반 차량이 장시간 대기하여 시공 현장 작업이 지연되고, 모듈러 유닛 제작공장 내 야적 공간 부족으로 공장 생산 라인 가동이 중단되기도 하였다(Kang 2007).
모듈러 건축은 어떻게 분류되는가? 모듈러 건축은 모듈러 유닛을 제작하는 공장 작업과 현장에 설치하는 현장공사로 분류한다(Mohsen et al. 2008).
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