Scheduling problems which contains batch and continuous operations are known as the most difficult industrial scheduling problems. The short-term scheduling problem for manufacturing different grade polymers is addressed in this research. Since the stripping column and the dryers in the polymerization process are operated in a continuous mode and the reactors in a batch mode, the scheduling is a mixed problem of both continuous and batch operation units. The polymerization process is a sequential multipurpose process. In this paper a concept of the mathematical model proposed by Moon and Hrymak (Ind.Eng.Chem.Res., 1999) is used and extended to scheduling the production sequence in each unit.
The proposed scheduling model has been applied to a large scale poly vinyl chloride process to verify its efficiency. The monthly scheduling results show the productivity increase by 8~15% compared with the operating data.
PVC는 5대 범용 수지의 하나로 현재 우리나라가 세계7위의 생산능력을 보유하는 중요한 합성수지 중에 하나이다. 하지만, 중국시장이 열리면서 점점 치열해지는 시장경쟁 상황에서, 기존에 하던 단순한 생산방식으로는 살아남기가 힘들게 되어가고 있다. 따라서 보다 효율적인 생산활동을 통해 이익을 보다 극대화 할수있다.
그러나 PVC공정은 회분공정과 연속공정이 혼합되어있는 공정으로서 기존에 연구된 바 있는 회분식공정에 적용하던 모델로는 적절하게 적용할 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 회분과 연속공정이 혼합된 PVC공정에 보다 적합한 모델을 만들었고, 효용성을 증명하게위해 실제공정에 적용해보았다.
본 연구에서 대상으로 잡은 PVC공정은 현재의 시장상황을 고려하여 생산력을 극대화 하는 것에 초점을 맞추었다. 즉, 대상으로 잡은 PVC공장은 현재 거의 독점생산을 하고 있으므로 만드는 것은 거의 재고로 남아있지 않고 다 팔리고 있다. 따라서 최대한 많이 생산하는 것이 대상공장에서는 이윤을 최대로 남기는 방법이라고 할 수 있다. 이에따라 총 조업시간을 최소화 하는 것을 목적함수로 놓고 일정계획을 하였다.
실제 공정은 20-90batch 정도가 필요한 생산품이 8개가 있는 공정으로서, 문제를 한꺼번에 고려하기에는 그 사이즈가 너무 크다. 이에 따라 공정을 회분공정과 연속공정의 두부분으로 나누어서 고려하였다. 공정 중에 있는 slurry tank A가 이 두공정을 연결시켜 주는 buffer tank의 역할을 하고 있기 때문에 이 unit을 중심으로 회분공정은 이 buffer tank의 upper/lower한계의 범위 내에서 반응기를 최대한 많이 돌릴 수 있도록, 그리고 이 때 buffer tank의 level도 control할 수 있게 모델링 하였다. 연속공정의 일정계획 모델은 이전에 한 회분공정의 결과로 나온 각 생산품 당 각 장치의 조업시간을 parameters로 총 조업시간을 최소화 시키도록 일정계획을 하였다.
이러한 모델을 1개월씩 총3개월 실제 생산계획을 바탕으로 일정계획한 결과 8-15%의 생산성 향상을 확인 할 수 있었다.
또한, 중국시장이 열림에 따라 고객의 확보가 점점 중요해 지는 것을 감안하여 보다 중요한 주문을 우선적으로 처리 할 수 있는 모델을 고려해 보았다. 다른 조건이 비슷하다고 가정했을 때 우선시 되는 주문을 먼저 처리할 수 있도록 생산품마다 우선순위를 두고 그 생산품의 due date을 맞출 수 있는 모델을 설계하여 위의 실제 공정 data와 가정된 due date를 이용하여 풀어본 결과 재고비용과 overdue penalty를 최소화 할 수 있었다.
이상의 연구를 통해 PVC공정에 보다 적합한 모델을 개발했으며 이의 효용성을 증명할 수 있었다.
