The production switching heuristic (PSH) is recognized as an effective solution method for the aggregate production planning problem in industries where production is limited to discrete levels. The purpose of this thesis is to develop and evaluate improved versions of the PSH by incorporating some practical aspects into the switching mechanism of the PSH. Also, a switching heuristic is developed for an aggregate production planning in the multi-products batch manufacturing system.
In the first part of the thesis, two improved versions of the PSH are proposed. The first heuristic uses an improved switching mechanism which can be shown to dominate the PSH. To reflect the practical managerial view on inventory related issues, the concept of the target inventory ratio is integrated into the second heuristic. On the basis of some properties of the heuristics, an efficient search procedure is developed for switching control parameters of the heuristics. The effectiveness of the proposed heuristics is investigated with several well-known problems including the paint factory problem. The results are compared with those of the linear decision rule and the linear program model as well as the PSH. Also, a mixed integer program model is utilized to evaluate the heuristics exactly when the cost function is linear.
The second part of the thesis deals with the aggregate production planning models which use the concept of hysteretic control in their decision rule. Two flexible switching heuristics are developed on the basis of the models proposed in the first part of the thesis. In these heuristics, a production rate for the next period is selected considering the production rate in present state as well as the net production requirement. A heuristic search procedure is developed for the determination of the switching control parameters. Through example problems, the effectiveness of the heuristics is demonstrated. A mixed integer program model is developed to evaluate the heuristics exactly when the cost function is linear.
In the third part of the thesis, the effectiveness of the heuristics developed in previous parts is investigated through extensive experiments under various conditions. The impact of the seasonality in demand data, the cost coefficient variation and the uncertainty in coefficients or demand data are tested in the experiments.
The final part of this thesis deals with the aggregate workforce and detailed production planning problem for multi-products under a batch manufacturing system. In this problem, the production rate of each product is assumed to be an integer multiple of a given batch size. A switching heuristic is developed by using the target utilization ratio of workforce and the simple priority rule for workforce and production rate decision, respectively. The effectiveness of the heuristic is investigated through example problems.
총괄생산계획(Aggregate Production Planning) 문제란 총괄된 형태의 정 보를 사용하여 전체 계획기간 동안의 총생산비를 최소로 유지하면서 변화하는 수요에 대응할 수 있는 기간별 제품의 생산, 재고 및 작업자의 고용 수준 등을 결정하고자 하는 중.장기계획 문제이다. 본 논문에서는 총괄생산계획 기법 중 기존에 제시되었던 "생산전환기법(Production Switching Heuristic, PSH)"의 개선을 통해 실제 적용이 용이하고 효율적인 생산계획 모형을 개발하는 문제를 다루고 있다.
제2장에서는 PSH의 구조적 결함을 규명하여 개선된 기법을 제시하였고 (DPSH), 실제 경영자의 재고관리 관행을 반영하기 위하여 "목표재고보유율(target inventory ratio)"의 개념을 의사결정 규칙에 반영한 기법 (RPSH)을 개발하였다. 스위칭 기법의 의사결정 규칙이 갖는 특징으로부터 제안된 기법에서 사용되는 결정변수를 효과적으로 결정할 수 있는 탐색방법에 관한 문제도 다루어졌다. 또한 비용함수가 선형인 경우에 대하여는, 최적결정변수를 결정해 주는 혼합정수계획 모형을 개발하였다.
제3장에서는 계획시점의 생산수준을 감안하여 생산수준의 변환 여부를 결정하는 hysteretic switching의 개념을 2장에서 제시된 DPSH와 RPSH의 의사결정 규칙에 부가함으로써 생산수준의 급격한 변화를 피하고자 하는 경영자의 행태를 반영한 두 가지 모형(HDPSH, HRPSH)을 제시하였다. 이들은 각각 DPSH와 RPSH와 비교하여 유연한 구조를 갖고 있기 때문에 비용면에서 개선된 생산계획을 수립할 수 있다는 점을 보였다.
제4장에서는 모의실험을 통하여 1장과 2장에서 개발된 모형들의 효율성을 검증하였다. 실험은, 제품의 수요가 다양한 형태의 계절성을 나타내는 경우, 비용함수 계수에 오차가 포함되어 있는 경우, 제품의 수요 예측치에 오차가 포함되어 있는 경우로 나누어서 실시되었다.
제 5장에서는 뱃치(batch) 단위로 다품목을 생산하는 상황에서의 인력계획과 제품별 생산계획을 수립하는 문제를 다루었다. 5장에서 제시된 MPSH는 계획 수립에 사용할 수 있는 인력수준의 수를 제한하고 계획인력의 목표가동율 개념을 사용한 인력결정 규칙과 제품들의 우선순위를 정의하고 이 순위에 따라 제품별 생산량을 결정하는 부분으로 구성되어 있다.