초록 ▼

□ 연구개요
◦ 제조시스템설계 (Manufacturing System Design)는 공장의 생산능력을 결정짓는 가장 중요하고 기초적인 작업으로 일단 확정이 되어 공장이 지어진 후에는 운영단계에서 변경하는 것이 어렵다. 따라서 향후 발생할 대내외적 변화를 고려하여 설계 초기 단계에 최적화해야 한다.
◦ 제조시스템설계란 직렬라인, 병렬라인, 조립라인을 어떻게 조합하고 버퍼를 어떻게 할당하는 것이 최선의 시스템인지 결정하는 것이다.
◦ 본 과제의 대상시스템은 제한된 버퍼를 가지는 직렬라인, 병렬라인, 부품 공급이 고려되

□ 연구개요
◦ 제조시스템설계 (Manufacturing System Design)는 공장의 생산능력을 결정짓는 가장 중요하고 기초적인 작업으로 일단 확정이 되어 공장이 지어진 후에는 운영단계에서 변경하는 것이 어렵다. 따라서 향후 발생할 대내외적 변화를 고려하여 설계 초기 단계에 최적화해야 한다.
◦ 제조시스템설계란 직렬라인, 병렬라인, 조립라인을 어떻게 조합하고 버퍼를 어떻게 할당하는 것이 최선의 시스템인지 결정하는 것이다.
◦ 본 과제의 대상시스템은 제한된 버퍼를 가지는 직렬라인, 병렬라인, 부품 공급이 고려되는 조립라인 등이 통합된 재구성형 시스템이다. 재구성형이라 함은 혼류생산을 하는 제품들의 Product-mix 가 변할 때 제한된 조건 하에서 기존 라인을 재구성하여 라인의 축소, 확대 등을 고려할 수 있는 시스템을 의미한다.
◦ 본 과제는 제조시스템구조분석, 버퍼할당 최적화, 메타모델링, 시뮬레이션, 비용분석 등이 통합된 시스템에 대한 것으로 본 연구에서는 시뮬레이션을 이용한 메타모델을 도입함으로써 최적화 단계에서 쉽게 적용할 수 있도록 하는 방법을 도입하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
◦ 본 연구의 목표는 일차적으로 대상시스템의 거동을 분석할 수 있는 메타모델을 개발하고, 이차적으로 메타모델을 이용하여 목적함수에 부합하는 재구성형 시스템을 최적화 하는 것으로 다음과 같은 세부 목표로 구성되어 있다.
◦ 1차년도 : 재구성형 시스템의 성능지표를 추정할 수 있는 메타모델 방법론 개발 : 재구성전략 3종류에 대한 2차 회귀모형 기반의 메타모델링 방법론 제시하였고, DOE를 이용하여 시뮬레이션 실험 횟수의 최소화
◦ 2차년도 : Product-mix의 변화에 대응하는 시스템의 재구성방법 최적화 : 메타모델을 이용하여 생산률 최대화를 위한 최적 버퍼할당, 재구성 비용과 매출이익을 고려한 이익 최대화 문제를 해결
◦ 3차년도 : 메타모델의 확장성을 고려하여 서브라인별로 모듈형 메타모델을 만든 후 통합하는 방법 개발 : 지도학습을 이용한 ANN 메타모델을 직렬라인, 조립라인 등에 대해 개발하였으며, 개발된 ANN 모델을 하나의 모듈로 보고 Decomposition 개념을 이용한 통합 방법론 연구 수행. 제조시스템 설계 분야에 적합한 Activation 함수 제시.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
◦ Manufacturing System Design 분야는 그동안 많은 연구가 진행된 분야인 것 같지만 여전히 그 메커니즘에 대해 연구할 내용이 많은 분야이며, 세계적으로도 이 분야를 연구하는 학자들이 많지 않은 상황이다.
◦ 단순한 시스템에 대해서는 수리적 연구방법론으로 접근할 수 있지만 복잡해지는 시스템의 거동을 모델링하기 어려우며, 시뮬레이션 방법도 최적화를 위해서는 반복 실험을 위해 많은 시간과 노력이 필요하다. 따라서 시스템의 특성을 분석할 수 있는 좀 더 효율적인 방법론의 모색이 필요하며, 두 종류의 메타모델링 방법을 사용하였다.
◦ 메타모델의 방법론으로는 회귀(Regression) 방식과 ANN(Artificial Neural Network)을 이용한 방식 중에서 정확도와 확장성을 고려하여 기초 실험을 통하여 선택한다. 이 때 기초실험은 시뮬레이션 결과를 이용해 성능지표 값을 얻어낸다.
◦ 특히 혼류생산 및 재구성을 고려하는 본 과제의 연구결과들은 철도차량, 자동차, 지상무기, 항공기 등 다양한 산업에 적용이 가능하여 떨어지는 제조업 경쟁력을 높일 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 메타모델 방법론 연구 ... 5
• 2) 재구성형 전략이 생산률에 미치는 영향 분석 ... 6
• 3) 메타모델을 이용한 자동차 차체 조립공장 최적화 문제 연구 ... 7
• 4) 제조시스템 설계 분야에 적합한 ANN 모델 검토 ... 9
• 5) ANN 메타모델을 버퍼할당 최적화 문제에 적용 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 26