초록 ▼

현대의 화학산업은 다양한 소비자들의 기호를 충족시켜주기 위한고부가가치의 정밀화학 제품의 생산이 중요성을 가지게 되었다. 이에 따라 규격화된 제품을 연속공정으로 생산하는 대량생산 방식보다는 다품종 소량생산에 적합한 불연속공정의 중요성이 점차 높아지고 있다. 불연속 공정의 최대 장점은 생산공정운용의 다양성에 있으나,반면 상호작용을 갖는 공정변수가 대단히 많이 존재하므로, 공정의 효율적 운용이 어렵고따라서 연속공정에 비하여 생산성이 떨어지게 된다. 이 경우 공정내에 중간저장조를 설치하여 운용효율을 높이고 생산성을 향상시키는

현대의 화학산업은 다양한 소비자들의 기호를 충족시켜주기 위한고부가가치의 정밀화학 제품의 생산이 중요성을 가지게 되었다. 이에 따라 규격화된 제품을 연속공정으로 생산하는 대량생산 방식보다는 다품종 소량생산에 적합한 불연속공정의 중요성이 점차 높아지고 있다. 불연속 공정의 최대 장점은 생산공정운용의 다양성에 있으나,반면 상호작용을 갖는 공정변수가 대단히 많이 존재하므로, 공정의 효율적 운용이 어렵고따라서 연속공정에 비하여 생산성이 떨어지게 된다. 이 경우 공정내에 중간저장조를 설치하여 운용효율을 높이고 생산성을 향상시키는 것이 중요하다.중간저장조는 인접한 공정의 상호작용을 분리시켜줌으로서 공정간의 간섭으로 인한 허비시간 (Idle time)을 줄여 주어 공정의 활용도와 생산성을 높이게 되므로, 중간저장조의 적절한 설계 및 운용방법의 개발은 회분식 공정 전체의 활용도에 영향을 미치게되고 결과적으로 제품 제조원가에 커다란 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 여러가지 공정 구조와 이에 따른 복잡한 공정변수가 존재하는 불연속 공정에서 중간저장조의 역할을 해석함으로써,최적공정설계 및 운용을 위한 공정모델을 확립하는 것을 목적으로 한다. 2차년도에 걸친연구기간중, 1차년도에서는 가장 기본적인 1-1 공정구조를 기초로 하여, 여러개의 회분식공정이 직렬로 구성이 되어 있는 시스템에서의 중간저장조 최적 크기결정을 위한 모델을 개발하였다. 이때에 제품이상이나 장치이상과 같은 장기적인 공정 이상변수에 대한 해석을 실시함으로서, 도출된 결과의 적용가능범위를 넓힐 수 있었다. 또한 이 결과로부터 공정이상변수들의 변동을 고려하는 가변성분석 방법을 제시함으로써 개발된 모델의 강건성을 향상시키기위한 방안을 제시하였다. 2차년도에는 병렬로 연결된 시스템에 대한 해석을 실시함으로서 일반화된 분석적 해법을 확립할 수 있었고, 몬테칼로 시뮬레이션을 통하여 개발된 이론의 강건성을 확인하였다.본 연구의 결과는 화학공정이외에도 조립라인등과 같은 다양한 불연속 공정에 대한 체계적인 해석방법을 제시함으로써 원부재료 및 제품의 최적제고관리등 실제산업 현장에서는중요하나 대부분 경험에 의존하고 있는 문제들에 적극 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼

In recent years, production of high-value-added fine chemicalshas taking important portion in the chemical industries due to increased market demand.In accordance, noncontinuous processing has received increased attention because of it'ssuitability superior to continuous processing for producing a

In recent years, production of high-value-added fine chemicalshas taking important portion in the chemical industries due to increased market demand.In accordance, noncontinuous processing has received increased attention because of it'ssuitability superior to continuous processing for producing a large number of moderateproducts with similar receipes.Noncontinuous processes have played and will continue to play an important role inthe chemical industry because of the flexibility they provide to accomodate significantvariability in feed materials. However, this kind of process which is intentionallyoperated in a unsteady state mode is subject to various process imbalances. In thiscase, intermediate storage is widely used to decouple the periodic operation of adjacentbatch or semicontinuous units and to mitigate the idle times during operations. Due tothese kinds of various role of intermediate storage, the adequate addition and operatingpolicy of intermediate storage will increase the operability of the noncontinuousprocesses and hence improve an operating efficiency. The objective of this work is tostudy systematic approaches for an analysis of an role of intermediate storage as afunction of various system configurations and parameters and arrive at some rationalways of designing intermediate storage and development of an efficient algorithm for theproductivity enhancement. In the first year, relations were developed for determiningthe storage requirements for the 1-1 building block system followed by serial systems.Analytical expressions were obtained for the required limiting volume of intermediatestorage as a function of the frequency of failure. The effects of the stochasticvariations in the failure frequency on the required size of intermediate storage arestudied. In the second year, extensions of the analytical expressions to accommodategeneral serial and parallel process networks is given. Monte-Carlo simulation isemployed to gauge the robustness of the proposed analysis.Normally, the intermediate storage are sized by experience or by a variety of rulesof thumb, which obviously may lead to the disadvantages associated with either toolittle or too much storage. The proposed ways of optimum designing and operation ofintermediate storage can be applied in numerous noncontinuous processes for theproductivity enhancement.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 2. 중간저장조 크기결정을 위한 수학적 modeling...8
• 2.1 공정구조 공정운용의 분류...8
• 2.2 가정 및 변수...10
• 2.3 크기결정 과정...10
• 2.4 분석적 해에 대한 Review...14
• 3. 불확실 공정변수의 해석...15
• 3.1 공정변수의 확률적 해석방법...15
• 3.2 가변성 분석...16
• 3.3 Stochastic Case...16
• 3.4 시뮬레이션 방법...18
• 4. 중간저장조의 분석적 해...19
• 4.1 MISO구조에서의 제품이상을 고려한 중간저장조의 분석적 해...19
• 4.2 MOMO구조에서의 제품이상을 고려한 중간저장조의 분석적 해...24
• 4.3 일반적인 MIMO구조에서의 저장조 크기 최적화...26
• 5. 불확실인자를 고려한 중간저장조 크기해석...27
• 5.1 장치이상을 고려한 중간저장조의 해석...27
• 5.2 시뮬레이션에 의한 방법...29
• 5.3 직렬구조에서의 중간저장조 해석...31
• 5.4 불확실인자를 고려한 병렬구조에서의 중간저장조 해석...31
• 6. 예제...32
• 6.1 분석적 해에 대한 예제...32
• 6.2 제품이상이 있는 SISO구조에서 불확실인자를 고려한 예제...33
• 6.3 장치이상에 대한 예제...35
• 6.4 직렬구조에 대한 예제...36
• 7. 결론...37
• 8. 인용 문헌...38