초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 자가유래 줄기세포 치료제를 생산하는 배양시스템의 생산성 극대화를 위한 운영 최적화 기법을 연구하였다. 자가유래 성체줄기세포 치료제는 환자 맞춤형 치료제로, 병원에서 수술을 통해서 환자로부터 기원 조직을 채취하고 줄기세포를 분리한 후 일정기간 동안 배양하여 치료제를 생산하게 된다. 여기서, 기존의 공산품 생산 공정과 달리 독특한 특성을 가지는 배양 공정을 효율화하는 것이 중요하다. 이를 위해서 본 연구에서는 3개 년도에 걸쳐 줄기세포 치료제 배양일정실행계획 최적화 기법, 이상상황 하에서의 배양일정실행계

□ 연구개요
본 연구에서는 자가유래 줄기세포 치료제를 생산하는 배양시스템의 생산성 극대화를 위한 운영 최적화 기법을 연구하였다. 자가유래 성체줄기세포 치료제는 환자 맞춤형 치료제로, 병원에서 수술을 통해서 환자로부터 기원 조직을 채취하고 줄기세포를 분리한 후 일정기간 동안 배양하여 치료제를 생산하게 된다. 여기서, 기존의 공산품 생산 공정과 달리 독특한 특성을 가지는 배양 공정을 효율화하는 것이 중요하다. 이를 위해서 본 연구에서는 3개 년도에 걸쳐 줄기세포 치료제 배양일정실행계획 최적화 기법, 이상상황 하에서의 배양일정실행계획 재최적화 기법, 그리고 불확실성을 고려한 배양일정실행계획의 최적화 기법을 단계적으로 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
줄기세포 치료제 배양시스템의 운영 최적화 기법을 개발하기 위해 3단계로 연구를 수행하였으며, 단계별 세부연구목표 및 연구결과는 다음과 같다.
1) 줄기세포 치료제 배양일정실행계획 최적화 기법 개발
가용한 줄기세포 치료제 배양기가 제한되어 있는 상황에서 배양기를 효율적으로 사용하여 일정한 계획기간 동안 최대한 많은 수의 줄기세포 치료제를 배양할 수 있도록 배양일정실행계획을 수립하는 문제에 대한 최적화 모형과 해법 개발.
- Dantzig-Wolfe 분해기법을 적용한 정수계획모형 및 열생성 기법 개발
- 최적화 모형 기반 휴리스틱 알고리즘 개발
- 분지한계법과 열생성 기법을 결합한 Branch-and-Price 해법 개발
- 알고리즘 구현 및 성능 분석
2) 이상상황 하에서의 배양일정실행계획 재최적화 기법 개발
이상상황으로 인해 특정 시점에서 배양공정을 계획대로 진행하지 못하게 되었을 때, 기존 일정에 미치는 영향, 배양시스템 자원의 낭비, 그리고 치료제 생산 지연을 최소화할 수 있도록 신속하게 일정을 재수립하기 위한 최적화 모형과 알고리즘을 개발.
- 이상상황 발생 시 일정 재수립을 위한 최적화 모형 개발
- 최적화 모형 기반 일정재수립 알고리즘 개발
- 알고리즘 구현 및 성능 분석
3) 불확실성을 고려한 배양일정실행계획의 강건최적화 기법 개발.
불확실한 요소들이 정해진 수준까지 발생하더라도 배양이 계획대로 실행될 수 있는 강건한 배양일정실행계획을 수립하기 위한 최적화 모형과 알고리즘을 개발
- 이상상황 발생가능성의 불확실성 모형화
- 불확실성을 고려한 배양일정실행계획 최적화 모형 개발
- 최적화 모형 기반 알고리즘 개발
- 알고리즘 구현 및 성능 분석

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
자원제약하에서의 일정계획문제(RCSP)는 다양한 산업 분야에서 자원효율 극대화를 목적으로 연구되어 왔다. 그러나, 줄기세포 치료제 배양시스템에서의 일정계획문제는 자원할당의 이산성과 조합성으로 인해 기존에 연구되어 왔던 RCSP와는 다른 구조적 특징을 가지고 있으며, 이에 대한 기존의 연구는 거의 전무하다. 따라서, 본 연구의 결과는 관련 이론 및 응용 연구를 선도하고, 또한 줄기세포 배양을 넘어서 자원 할당의 이산성이 있는 다양한 산업 분야에서의 자원제약하의 일정계획 연구에 있어 기초 연구로 중요한 의미를 가진다. 산업 및 사회적인 측면에서 본 연구의 결과는 줄기세포 배양시스템의 생산성 혁신에 기여하여 관련 산업발전에 기여할 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 목적 ... 4
• 1.2. 연구개발의 필요성 ... 5
• 1.3. 연구개발의 목표 및 연구 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• ○ 1차년도 : 배양일정실행계획 최적화 기법 ... 6
• ○ 2차년도 : 배양일정실행계획 재최적화 기법 ... 7
• ○ 3차년도 : 불확실성을 고려한 배양일정실행계획 최적화 기법 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• 붙임1 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 26
• 끝페이지 ... 34