The up-to-date business environment for Korean manufacturers is very complex and rapidly changing. Especially, the companies have faced with various changes derived from small quantity batch production, diversification of customer demands, and short life cycles of products. Consequently, the Korean ...
The up-to-date business environment for Korean manufacturers is very complex and rapidly changing. Especially, the companies have faced with various changes derived from small quantity batch production, diversification of customer demands, and short life cycles of products. Consequently, the Korean manufacturing companies are in need of more efficient production planning and scheduling techniques. In this paper, the research trend of scheduling techniques is investigated to provide relevant information to researchers in this field. Furthermore, some implications for future researches are presented regarding literatures published in Korea over the last 10 years. This paper presents an entire investigation into Korean research works on scheduling (2,569 papers) that are published from 2007 to 2016. Especially, detailed analysis was carried out in the following three industry : 1) semiconductor, 2) shipbuilding and 3) automobile. In this paper, approaches to scheduling presented in the literature are categorized into the following three categories : 1) application, 2) algorithm, and 3) simulation modeling. First, in the semiconductor industry, scheduling techniques related to semiconductor cleaning processes, photolithography processes, chemical processes, transport and transport equipment have been found to be dominant. Second, the shipbuilding industry is focused on assembly processes, transporter, crane and various existing production management system. On the other hand, the scheduling research of the automobile industry is mainly focused on the vehicle movement routing and procurement supply-chain planning algorithm in terms of logistics. The conclusion of this study are expected to provide many implications for various types of academic and practical follow-up studies related to scheduling in consideration of main characteristics of semiconductor, shipbuilding and automobile industries.
The up-to-date business environment for Korean manufacturers is very complex and rapidly changing. Especially, the companies have faced with various changes derived from small quantity batch production, diversification of customer demands, and short life cycles of products. Consequently, the Korean manufacturing companies are in need of more efficient production planning and scheduling techniques. In this paper, the research trend of scheduling techniques is investigated to provide relevant information to researchers in this field. Furthermore, some implications for future researches are presented regarding literatures published in Korea over the last 10 years. This paper presents an entire investigation into Korean research works on scheduling (2,569 papers) that are published from 2007 to 2016. Especially, detailed analysis was carried out in the following three industry : 1) semiconductor, 2) shipbuilding and 3) automobile. In this paper, approaches to scheduling presented in the literature are categorized into the following three categories : 1) application, 2) algorithm, and 3) simulation modeling. First, in the semiconductor industry, scheduling techniques related to semiconductor cleaning processes, photolithography processes, chemical processes, transport and transport equipment have been found to be dominant. Second, the shipbuilding industry is focused on assembly processes, transporter, crane and various existing production management system. On the other hand, the scheduling research of the automobile industry is mainly focused on the vehicle movement routing and procurement supply-chain planning algorithm in terms of logistics. The conclusion of this study are expected to provide many implications for various types of academic and practical follow-up studies related to scheduling in consideration of main characteristics of semiconductor, shipbuilding and automobile industries.
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문제 정의
본 논문에서는 국내 산업 또는 기업체 중심으로 연구되었던 생산 스케줄링 관련 문헌들을 수집 및 정리하여 중소기업은 물론 이 분야의 연구자들에게 스케줄링 관련기법의 연구동향정보를 제공하고자 한다. 이를 위해 최근 10년 동안 국내에서 발표된 스케줄링 관련 문헌들을 산업별로 분류하고, 그 특징들을 분석함으로써 스케줄링기법의 활용성을 높이는 한편 스케줄링 분야의 향후 연구방향에 대한 시사점을 제시하고자 한다
넷째, 다양한 키워드(일정관리, 일정계획, 공정계획 등)를 추가하고, 2017년 이후에 발표된 최신 문헌을 포함하는 분석 연구를 수행한다. 이러한 추구 연구를 통해 궁극적으로는 효율적인 스케줄링 기법 기반의 생산계획 관리시스템을 개발하고자 한다.
본 논문에서는 국내 산업 또는 기업체 중심으로 연구되었던 생산 스케줄링 관련 문헌들을 수집 및 정리하여 중소기업은 물론 이 분야의 연구자들에게 스케줄링 관련기법의 연구동향정보를 제공하고자 한다. 이를 위해 최근 10년 동안 국내에서 발표된 스케줄링 관련 문헌들을 산업별로 분류하고, 그 특징들을 분석함으로써 스케줄링기법의 활용성을 높이는 한편 스케줄링 분야의 향후 연구방향에 대한 시사점을 제시하고자 한다
박나래 외 1명[48]은 로버스트한 선박운항 일정계획을 수립하기 위해 평균-분산 모형을 적용하였다. 제시된 모형은 일정 기대이익률을 만족시키고 운항 이익의 분산 및 공분산을 최소화시키는 것을 목적으로 한다. 또한 제시된 모형은 2차 계획 모형(quadratic programming model)으로 정식화 하였다.
제안 방법
차민배 외 1명[5]은 조선 탑재공정에서의 일정계획 수립을 위해 제약이론 기반의 크리티컬 체인 프로젝트 관리(CCPM; critical chain project management) 기법을 적용하였다. CCPM을 활용한 배치(batch) 단위의 통합 네트워크를 구성하고, 이에 대한 부하 평준화 알고리즘을 제시하였다. CCPM의 적용을 통해 작업들 간의 선후관계뿐 만아니라 자원의 제약을 동시에 고려함으로써 기존 PERT/CPM 방식에 비해 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
셋째, 본 논문에서 스케줄링 연구들을 산업별로 분류하였지만, 향후 연구에서는 스케줄링 기법을 중심으로 분류 및 분석하는 연구를 수행한다. 넷째, 다양한 키워드(일정관리, 일정계획, 공정계획 등)를 추가하고, 2017년 이후에 발표된 최신 문헌을 포함하는 분석 연구를 수행한다. 이러한 추구 연구를 통해 궁극적으로는 효율적인 스케줄링 기법 기반의 생산계획 관리시스템을 개발하고자 한다.
첫째, 외국의 스케줄링관련 연구동향을 파악하여 국내 연구와의 비교분석을 수행한다. 둘째, 문헌데이터의 정확도향상과 다방면의 분석을 위해 사회연결망분석(social network analysis) 기법 기반의 분석 연구를 수행한다. 셋째, 본 논문에서 스케줄링 연구들을 산업별로 분류하였지만, 향후 연구에서는 스케줄링 기법을 중심으로 분류 및 분석하는 연구를 수행한다.
안의국 외 2명[1]은 반도체 웨이퍼 fab을 대상으로 납기준수 향상을 위해 로트의 전체적인 관점에서의 납기일(due date)과 해당 스텝(step)에서의 납기일을 고려할 수 있는 FD(filtering dispatching rule)를 제안하였다. 또한 가상 fab 모델인 MIMAC6을 SEE-PLAN을 이용하여 모델링을 수행하여 시뮬레이션 기법을 통해 기존의 전통적인 디스패칭 규칙들과 비교 분석하는 연구를 수행하였다.
이는 반복동작을 최소화하기 위해 동시동작을 우선처리하는 단계별 우선순위 로직을 기반으로 하며, 특수한 공정에 대해서는 별도의 규칙베이스를 적용한다. 또한 운용 환경변화에 대해 일관된 스케줄링 정책 유지 및 안정성 저하를 최소화시킬 수 있는 범용 스케줄링 알고리즘을 개발하였다.
kr’ 문헌검색사이트를 활용하여 수집하고[8] 주요 산업별로 분류, 그 특징을 분석한다. 문헌검색키워드는 문헌정보의 정확도를 향상시키고 누락을 방지하기 위해 스케줄링, 스케줄러, scheduling, scheduler로 설정하였다. 문헌검색분야는 공학분야(건축, 기계, 산업, 전기, 전자, 정보, 컴퓨터, 토목, 환경 등)와 경제․경영학분야로 설정하였다.
본 논문에서는 2007년에서 2016년까지 발표되었던 스케줄링 관련 문헌들을 반도체, 조선 및 자동차 산업별로 분류하고, 문제해결 접근법에 대한 3가지 기준(어플리케이션, 알고리즘, 시뮬레이션 모형화)을 통해 스케줄링 문헌들을 조사하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다([Table 6] 참조).
본 연구에서는 2007년 1월부터 2016년까지 12월까지 10년 동안 국내에서 발표된 스케줄링 관련 문헌들을 ‘DBpia.co.kr’ 문헌검색사이트를 활용하여 수집하고[8] 주요 산업별로 분류, 그 특징을 분석한다.
자동차 산업에서는 물류 관점에서의 차량 이동경로 스케줄링 및 조달 공급망 계획 알고리즘 연구 등이 많았다. 부가적으로 IT(information technology) 기술이 접목된 차량 제어 연구와 전기자동차 기반의 충전 스케줄링 연구 등이 주로 등장하는 것으로 나타났다(단, 본 절에서는 어플리케이션과 시뮬레이션 모형화 기준을 함께 묶어서 제시하고자 한다). [Table 5]는 자동차 산업관련 문헌들에서 조사한 스케줄링 기법들을 나타내고 있다.
산업별 상세 분석을 위해 국문과 영문 검색키워드를 다음과 같이 조합하여 재검색하였다. 1) 기계/machinery, 2) 반도체/semiconductor, 3) 자동차/car/vehicle, automobile,4) 조선/shipbuilding, 5) 철강/steel, 6) 화학/chemical, 재검색결과 반도체산업 스케줄링 관련 문헌은 13편, 조선산업은 34편, 자동차산업은 33편으로 나타났다.
본 연구를 기반으로 다음과 같은 추가 연구가 필요하다. 첫째, 외국의 스케줄링관련 연구동향을 파악하여 국내 연구와의 비교분석을 수행한다. 둘째, 문헌데이터의 정확도향상과 다방면의 분석을 위해 사회연결망분석(social network analysis) 기법 기반의 분석 연구를 수행한다.
이운식 외 2명[41, 42]은 조선산업의 생산 필드에서 많은 물류비용과 생산지연비용을 유발시키는 트랜스포터의 총 로지스틱스 시간을 최소화하는 네트워크 흐름모형기반의 휴리스틱 알고리즘 NFA(network simplex algorithm)를 제안하였다. 특히 블록들의 요구조건(출발/도착지 pick-up and delivery시각, 톤수, 고장, 유지보수 등)을 고려한 트랜스포터의 최소 사용을 목표로 트랜스포터 일정계획수립과 공차운행시간, 지연시간을 최소화시키는 트랜스포터 수량과 블록간의 할당 및 우선순위결정에 중점을 두었다.
한국표준산업분류(KSIC; Korean standard industrial classification)[31] 기준에 의거, 산업연구원(KIET; Korea institute industrial economics and trade)[21]에서 설정한 주력산업분류 체계를 기준으로 하여 도출된 스케줄링 문헌들을 주요 산업별로 분류하고 카테고리화 작업을 수행하였다. 여기서는 [Table 2]에서 가중치가 ‘400’점 이상인 자동차산업(1076.
김광희 외 1명[26]은 반도체 fab 생산 스케줄링에 있어 다수의 성능 지표 간의 트레이드오프 구조를 분석하였다. 혼합정수계획모형(mixed integer programming)을 통해 쓰루풋(throughput)과 생산목표량 만족의 최대화를 동시에 고려하는 가중합 방식의 다목적 최적화 모형을 제안하였다.
대상 데이터
기계산업, 철강산업, 화학산업에서는 관련 문헌이 도출되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 1) 반도체산업, 2) 조선산업, 3) 자동차산업 만을 상세 분석 대상으로 선정하였다.
문헌검색분야는 공학분야(건축, 기계, 산업, 전기, 전자, 정보, 컴퓨터, 토목, 환경 등)와 경제․경영학분야로 설정하였다. 검색 결과 총 2,797편의 논문이 도출되었으나 서지정보(논문제목, 초록, 키워드, 학회정보, 발행연도 및 논문의 권,호, 페이지 정보 등)를 조사한 결과 중복문헌 141편을 제거함으로써 최종 2,656편의 문헌을 초기 분석대상으로 선정하였다. [Table 1]에서 보는 바와 같이 정보 및 컴퓨터공학분야가 57.
선정된 3가지(반도체, 조선, 자동차) 산업에서의 스케줄링 관련 문헌들은 분류를 위해 초록 및 본문내용 정보에 대한 상세한 조사가 이루어졌다. 그 결과, 관련문헌 중반도체산업 10편, 조선산업 29편, 자동차산업 8편만이 생산 스케줄링 문제를 다루고 있어 이 문헌들만을 분석 대상으로 삼았다. [Figure 1]은 분석대상 문헌의 선정과정전반을 나타내고 있다.
선정된 3가지(반도체, 조선, 자동차) 산업에서의 스케줄링 관련 문헌들은 분류를 위해 초록 및 본문내용 정보에 대한 상세한 조사가 이루어졌다. 그 결과, 관련문헌 중반도체산업 10편, 조선산업 29편, 자동차산업 8편만이 생산 스케줄링 문제를 다루고 있어 이 문헌들만을 분석 대상으로 삼았다.
이론/모형
제시된 모형은 일정 기대이익률을 만족시키고 운항 이익의 분산 및 공분산을 최소화시키는 것을 목적으로 한다. 또한 제시된 모형은 2차 계획 모형(quadratic programming model)으로 정식화 하였다.
성능/효과
산업별 상세 분석을 위해 국문과 영문 검색키워드를 다음과 같이 조합하여 재검색하였다. 1) 기계/machinery, 2) 반도체/semiconductor, 3) 자동차/car/vehicle, automobile,4) 조선/shipbuilding, 5) 철강/steel, 6) 화학/chemical, 재검색결과 반도체산업 스케줄링 관련 문헌은 13편, 조선산업은 34편, 자동차산업은 33편으로 나타났다. 기계산업, 철강산업, 화학산업에서는 관련 문헌이 도출되지 않았다.
CCPM을 활용한 배치(batch) 단위의 통합 네트워크를 구성하고, 이에 대한 부하 평준화 알고리즘을 제시하였다. CCPM의 적용을 통해 작업들 간의 선후관계뿐 만아니라 자원의 제약을 동시에 고려함으로써 기존 PERT/CPM 방식에 비해 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
하병현 외 3명[10]은 블록 적치장에서의 효율적인 운영을 위해 다품목 네트워크 흐름(multi-commodity network flow) 기반의 수리 모형을 제시하였다. 제시된 모형은 블록들의 재취급 가능성, 제약식 대체, 선형의 완화 등을 고려하여 최적해를 도출할 수 있다.
후속연구
본 논문에서는 다음과 같이 스케줄링 관련 발전과정과 연구경향을 파악함으로써 향후 연구방향에 대한 시사점을 제공할 뿐만 아니라 산업의 특징을 고려한 적용연구에 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 향후 스케줄링 관련 연구추세로는 급변하고 있는 국내 산업 환경에서 고객의 요구를 보다 유연하게 대응하기 위한 수평적 수직적 통합의 생산관리시스템개발과 CPS(cyber physical system) 적용연구가 주류를 이룰 것으로 예상된다.
둘째, 문헌데이터의 정확도향상과 다방면의 분석을 위해 사회연결망분석(social network analysis) 기법 기반의 분석 연구를 수행한다. 셋째, 본 논문에서 스케줄링 연구들을 산업별로 분류하였지만, 향후 연구에서는 스케줄링 기법을 중심으로 분류 및 분석하는 연구를 수행한다. 넷째, 다양한 키워드(일정관리, 일정계획, 공정계획 등)를 추가하고, 2017년 이후에 발표된 최신 문헌을 포함하는 분석 연구를 수행한다.
본 논문에서는 다음과 같이 스케줄링 관련 발전과정과 연구경향을 파악함으로써 향후 연구방향에 대한 시사점을 제공할 뿐만 아니라 산업의 특징을 고려한 적용연구에 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 향후 스케줄링 관련 연구추세로는 급변하고 있는 국내 산업 환경에서 고객의 요구를 보다 유연하게 대응하기 위한 수평적 수직적 통합의 생산관리시스템개발과 CPS(cyber physical system) 적용연구가 주류를 이룰 것으로 예상된다. 또한 실시간 모니터링, 스마트 센싱, 그리고 빅데이터 분석 등의 기술에 기반하는 APS(advanced planning and scheduling) 시스템의 정확도 개선 연구, 클라우드 시스템 기반의 데이터 관리체계 수립 연구, 사물인터넷(IoT; internet of things)과 모바일(mobile) 기술을 활용한 공정 자동화 시스템 구축 연구 등이 활발하게 이루어질 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
반도체 산업에서는 어디에 스케줄링 기법이 주로 적용되는가?
반도체 산업에서는 반도체 세정(clean)공정, 포토(photo)공정, 화학(chemical)공정 및 이송/반송(transporter)장비 등에 스케줄링 기법이 주로 적용되는 것으로 나타났다. 또한 세부적인 측면으로 웨이퍼(wafer)절단, IC칩(chip) 조립 및 버퍼(buffer) 관련 스케줄링 연구들이 많이 등장하였다.
스케줄링이란 무엇인가?
스케줄링은 주어진 작업에 대해 생산 자원 및 설비들을 하나 이상의 목적함수에 최적화할 수 있도록 할당하는 의사결정이다. 스케줄링은 효율적인 생산 프로세스를 위해 필수적인 요소이지만[28], 생산라인, 제약조건, 목적함수 종류 등에 따라 쉽게 해결할 수 없는 경우도 있다[57].
조선산업의 효율적인 공정관리를 위한 연구들이 많았다고 판단한 이유는 무엇인가?
조선산업은 선박의 크기와 중량의 제약 조건 때문에 고정위치 배치의 형태로 생산이 진행되며, 기본적으로 철판을 절단 및 벤딩하는 가공작업, 블록을 조립하는 선각작업, 의장, 도장작업 그리고 탑재작업 순으로 진행된다. 특히 선박수주에서 선박인도까지 소요되는 기간이 타 산업에 비해 매우 길고 공정이 복잡하기 때문에 필수적으로 높은 기술수준이 부가된 첨단 IT기술의 적용이 요구되고 있다. 따라서 조선산업의 효율적인 공정관리를 위한 연구들이 많았다고 판단된다.
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