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Design of assembly/disassembly systems with unreliable machines = 기계고장이 있는 조립생산시스템의 설계에 관한 연구
서명 / 저자 Design of assembly/disassembly systems with unreliable machines = 기계고장이 있는 조립생산시스템의 설계에 관한 연구 / Keun-Chae Jeong.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1997].
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리뷰정보

초록정보

We develop efficient methods for performance analysis and design of tree- structured assembly/disassembly (AD) systems, which consist of stations to process assembly and/or disassembly operations and buffers to connect the stations. Each buffer has finite capacity, and each station consists of parallel identical machines of which times between failures, times to repair, and processing times are exponentially distributed with different parameter values. Computational algorithms are developed for evaluating the performance (throughput rate, average work-in process inventories, etc.)of the AD systems. Using the proposed computational algorithms as a performance evaluation tool, algorithms for designing the AD systems are developed. Based on an extension of decomposition methods originally applied to performance evaluation of transfer lines, an efficient method is developed for performance evaluation of AD systems with single-machine stations. This method decomposes a K-machine tree-structured AD system to a system of K-1 two-machine lines and then finds processing rates, failure rates, and repair rates of the decomposed system which make performance of the two systems be close to each other. To determine those rates of the decomposed system, we derive 6(K-1) equations based on interruption of flow, resumption of flow, and flow rate-idle time relations and suggest two computational algorithms, which use the equations in different ways. For calculating throughput rates of the AD systems with parallel-machine stations, we develop a method that transforms such an AD system to an approximately equivalent AD system with single-machine stations, of which the throughput rate is computed with the decomposition methods. Results of computational experiments indicate that the suggested methods give good estimates for the throughput rates of the AD systems in a short time. Using the proposed methods for performance evaluation, we develop efficient methods for buffer allocation and capacity optimization problems of the AD system. We consider two types of the buffer allocation problems: one is to determine capacities of individual buffers (buffer configuration)for maximizing throughput rate for a given total available capacity of buffers; and the other is to find the minimum cost buffer configuration that gives a desired throughput rate. We develop algorithms for the buffer allocation problems, which use gradients and priorities for obtaining initial buffer configurations and two-optimization procedures for improving the initial buffer configurations. The capacity optimization problem is to find the minimum cost configuration which gives a desired throughput rate for the AD system. The configuration is defined by the machines to be used in stations (machine configuration) and buffer configuration. We develop heuristics for the capacity optimization problem, which start from an initial configuration and then search for a near optimal solution by repeatedly generating promising machine configurations and determining the best buffer configurations for the machine configurations. Results of computational experiments show that the proposed methods for the design problems give relatively good solutions in a reasonable amount of time.

본 연구에서는 가공품에 대한 조립작업과 분해작업을 수행하는 작업장들과 이 작업장들을 연결해주는 버퍼들로 구성된 조립생산시스템의 성능평가와 설계를 다룬다. 각 버퍼는 한정된 용량을 갖고 있으며, 각 작업장은 고장간격시간, 고장수리시간, 가공시간이 모두 지수분포를 따르는 병렬기계들로 구성되어있다. 본 연구에서는 이와 같은 조립생산시스템의 생산율과 평균재공재고량과 같은 성능척도를 계산하기 위한 성능평가 방법을 개발하고, 이 방법을 성능평가도구로 이용한 조립생산시스템의 설계방법론을 제시한다. 각 작업장이 한대의 기계로 구성되어 있는 조립생산시스템의 성능평가를 위해 본 연구에서 제안한 방법은 원래 이송라인의 성능평가를 위해 이용된 분해법을 기초로 한다. 분해법은 K대의 기계로 구성된 트리형태의 조립생산시스템을 K-1개의 두-기계라인들로 구성된 시스템으로 분해한 후, 이 두 시스템의 성능이 같아지도록 하는 분해된 두-기계라인들의 가공율, 고장율, 수리율을 찾는다. 이 모수(가공율, 고장율, 수리율)들을 결정하기 위해 흐름의 중단, 흐름의 재개, 흐름량과 유휴시간의 관계로부터 6(K-1)개의 관계식을 유도한다. 본 연구에서는 이 관계식으로부터 분해된 두-기계라인들의 모수들을 결정하기 위한 두 가지 방법을 제안한다. 각 작업장이 병렬기계들로 구성되어 있는 조립생산시스템의 성능평가를 위한 방법은 먼저 이 시스템을 성능이 근사적으로 같은 단일기계-작업장으로 구성된 조립생산시스템으로 변환한 후 변환된 시스템에 대해 앞에서 개발된 분해법을 적용하여 생산율을 계산해낸다. 실험을 통해 제안된 성능평가방법들이 짧은 시간내에 성능척도에 대한 좋은 추정치를 주는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 제안된 성능평가 방법들을 이용하여 조립생산시스템의 버퍼용량결정문제와 용량최적화문제를 해결하기 위한 효율적인 설계방법들을 제안한다. 본 연구에서는 두 가지 형태의 버퍼용량결정문제들을 다룬다. 첫번째 문제는 가용한 버퍼용량을 시스템의 생산율이 최대가 되도록 각 버퍼에 할당하는 문제이고, 두번째 문제는 원하는 생산율을 최소의 비용으로 만족시키는 버퍼용량을 결정하는 문제다. 이 문제들의 해결을 위해 경사값과 할당우선순위값을 이용하여 초기해를 구한 후 이웃 해들을 탐색하는 과정을 반복적으로 수행함으로써 해를 개선시켜 나가는 방법을 제안한다. 조립생산시스템의 용량최적화문제란 원하는 생산율을 최소의 비용으로 만족시키는 설계대안을 찾는 문제다. 여기서, 설계대안이란 각 작업장에서 사용할 기계(기계대안)와 각 버퍼의 용량(버퍼대안)으로 정의된다. 본 연구에서 제안된 방법은 좋은 해를 줄 수 있는 기계대안들을 발생시킨 후 그 기계대안에 대한 최적 버퍼대안을 찾아내는 과정을 반복적으로 수행함으로써 좋은 설계대안을 찾아낸다. 실험의 결과로부터 제안된 설계방법론들이 적당한 시간내에 좋은 설계대안을 찾아냄을 알 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DIE 97009
형태사항 vi, 124 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 정근채
지도교수의 영문표기 : Yeong-Dae Kim
지도교수의 한글표기 : 김영대
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 산업공학과,
서지주기 Reference : p. 119-124
주제 Assembly/disassembly systems
Performance analysis
Buffer allocation
Capacity optimization
조립생산시스템
성능평가
버퍼용량결정
용량최적화
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