In manufacturing, material movement is often a fundamental part of the transformation process, and contributes to a significant portion of the final product's cost. Thus, material handling systems usually become a basis for the infrastructure of manufacturing system. Inventory related issues need to be considered at the design stage of automated material handling systems. Although shop floor inventory control and material handling decisions are closely interrelated, they are rarely considered together. The purpose of this thesis is to develop design methodologies for automated material handling systems in assembly production systems with an emphasis on shop floor inventory control policies.
The first part of the thesis deals with the problem of determining unit load sizes of an AGV in an assembly production system with multiple lines. A defining characteristic of the problem is that the length of assembly cycle time, the product type, and the production quantity are allowed to be different among assembly lines. We propose an operating policy of the AGV and then develop a mathematical formulation for the problem. To solve the model, an can be allowed to different among assembly lines. An operating policy of the AGV is proposed and a mathematical formulation is developed under the proposed vehicle operating policy. First, vehicle travel sequence is determined heuristically under the proposed policy. Then the problem is solved by iterative heuristic algorithm through alternate formulations based on analysis of the objective function and constraints. Also, a genetic algorithm and a lower bound are developed. To examine the performances of these proposed algorithms, a comparative study is performed.
The second part addresses the problem of determining unit load sizes of an AGV in asynchronous assembly production system. At each workstation, a continuous review policy is used as inventory control policy. A nonlinear mathematical formulation is developed and, to complete the formulation, AGV system is modeled as an M/G/1 queueing system. A heuristic algorithm based on analysis of the objective function and constraints and, also, a genetic algorithm are developed. The performance of these proposed algorithms is examined through a comparative study.
The final part of this thesis deals with the economic design problem of end-of-aisle miniload AS/RS is integrated with the unit load sizes selection problem of AGV. The factor that makes the problem more complex is that the throughput requirement is affected by the selection of unit load size. S/R machine and picker of an aisle are modeled as servers in cyclic queueing system. And the expected picker utilization is estimated through the Diffusion Approximation. The behavior of system on the boundary of the Diffusion process is described by the Instantaneous Return Boundary (IRB). Again, an iterative heuristic algorithm is developed to solve the problem, which consists of two sub-module,i.e., design module of miniload AS/RS and unit load sizes determination module. The results of the previous chapter are utilized for the unit load sizes determination module. A comparative study is conducted to examine the performances of the proposed algorithm.
오늘날과 같이 경쟁적인 경영 환경하에서 제조시스템의 생산성을 높이기 위해서는 시스템내의 물류를 효율적으로 관리할 수 있는 방법론이 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 여러가지 복잡한 특성을 갖고 있는 실제 현장의 조립생산시스템을 대상으로 자동화 물류시스템의 경제적인 설계방안을 제시하였다.
본 논문의 첫 부분에서는, 다수의 동기화된 흐름라인으로 구성된 조립생산시스템에서 무인운반차의 단위운반량을 결정하는 문제를 다루었다. 조립라인별로 사이클타임과 생산제품 및 생산량이 다름을 허용하였다. 무인운반차는 미니로드형 자동창고로부터 필요한 조립작업장에 부품을 공급하는 역할을 담당하며, 이 때의 단위 부품공급량은 시스템 운용 비용 및 재고비용의 측면에서 매우 중요한 의사결정사항이다. 이 문제를 계획기간 동안의 총 가변비용을 최소화하는 목적하에서 비선형계획법으로 수리모형화 하였다. 수리모형에서의 목적함수와 제약식의 특성 분석을 통하여 단위운반량을 결정하기 위한 방법론을 제시하였다. 또한 제시된 해법의 성능평가를 위하여 유전해법과 비용 하한치를 개발하였다. 먼저 소형의 문제에 대해 실행가능영역의 전체탐색을 통한 최적해와 개발된 해법들과 비교하였으며, 대형의 문제에 대해서는 하한치와 비교를 수행하였다.
본 논문의 두번째 부분에서는, 개별공정(job shop) 형태의 비동기화된 조립생산시스템에서의 무인운반차의 단위운반량을 결정하는 문제를 다루었다. 무인운반차 시스템을 M/G/1 대기행렬 시스템의 서버로 보아 조립작업장의 부품공급요구에 대한 평균 대기시간 및 평균 대기요구 수를 추정하였으며, 이 결과를 이용하여 문제를 비선형계획법으로 수리모형화 하였다. 제약식의 특성을 밝혔으며, 이를 바탕으로 해법을 개발하였으며 유전해법과 하한치 또한 제시하였다. 소형 문제와 대형 문제에 대하여 개발된 해법들의 성능을 비교 평가하였다.
본 논문의 마지막 부분에서는, 미니로드 자동창고의 설계와 무인운반차의 단위운반량의 동시결정문제를 함께 다루었다. 이 문제를 비선형계획법으로 수리모형화 하였다. 미니로드 자동창고 내의 입출고 기기와 작업자를 두 개의 서버를 갖는 폐쇄형 대기행렬 네트워크로 모형화 하였으며, 작업자 가동률 및 입출고기기 가동률을 확산근사법을 이용하여 추정하였다. 확산과정의 경계상에서의 행태는 즉시반동경계로써 묘사하였다. 개발된 해법은 단위운반량 결정모듈과 자동창고 최적설계모듈의 두개의 부분으로 구성되었으며, 이 두 모듈을 반복적으로 수행하여 근사해를 찾아내었다. 자동창고 설계문제를 고려치 않은 단위운반량 결정문제의 결과와 두 가지의 문제를 동시에 고려했을 때의 결과와 비교 평가하여, 각 문제를 독립적으로 고려하는 경우 전체 시스템 차원의 최적화와 부합되지 않는 결과를 초래함을 보였다.
