The roots of environmentalism can be traced to the period during World War II when severe material shortages occurred worldwide. As a result of these shortages, people were forced to reuse or recycle many different materials. Many organizations are now undertaking initiatives to restructure their supply chain processes and products due to several reasons. They are now extending their distribution channels beyond the end customer to include the acceptance and disassembly of final products for reuse in new products. Moreover, some organizations are seeking to “close the loop” and eventually transform used products into new products and/or materials that can be returned to the earth without harming the environment. In short, organizations are actively working to improve their “reverse logistics” functions, to manage the flow of products and services moving backward through the supply chain.
Among the several forms of reuse, recycling and remanufacturing system is our concern. ‘Recycling’ denotes material recovery without conserving any production structure. ‘Remanufacturing’ conserves the product identity and seeks to bring the product back into an ‘as new’ condition by carrying out the necessary disassembly, overhaul, and replacement operations.
Chapter 2 deals with the recycling system and remanufacturing system with constant demand and return rate and lead times for external orders, manufacturing and remanufacturing. Mathematical models were developed for both systems and optimal solution algorithms minimizing the total cost were proposed.
Chapter 3 deals with the inventory control of a recycling system where a fixed fraction of the demand is assumed to return to the system. Inventory of the returned material is decreased by the production process as well as by deterioration following Weibull distribution during its storage. Mathematical expressions for the three kinds of inventory levels, the final product, returned material, and procured virgin raw material, were developed. Since the amount deteriorated during a given time interval varies according to the age of each item, it is impossible to determine the inventory level of the returned material in a closed form. Thus a computer program using Runge-Kutta method and Simpson’s rule was developed in order to evaluate the inventory level of the returned material. Based on the inventory models, the average total costs were derived.
In chapter 4, the Wagner/Whitin model as one of the basic models of production planning and inventory control has been studied in a reverse fashion. By considering the planning and control problems from this position, attention is paid to the increasing importance of recycling strategies in production and marketing systems. Here, the recycling system with dynamic demand is modeled and the optimal solution algorithm minimizing the ordering/setup cost and inventory holding cost is developed using recursive equations when the amount of returned item is much less than that of demand.
환경보호에 관한 기원은 2차 대전 중으로 거슬러 올라간다. 전 세계적인 자원의 고갈로 가능한 한 많은 자원들을 재활용하기 시작한 이래로 현재 많은 기업과 단체는 양심적, 법적, 경제적인 이유 등으로 재활용을 위한 구조적인 변화를 시도하고 있다.
재사용은 형태에 따라 직접사용, 수리, 재활용, 재생의 네 가지로 분류할 수 있다. ‘직접사용’은 컨테이너 박스나 팔레트처럼 수리나 보수를 거치지 않고 바로 사용할 수 있는 형태를 말하며, ‘수리’는 고장 난 부품을 다시 동작할 수 있도록 만드는 것으로 새 제품에 비해 수리된 제품은 품질이 떨어지는 특성이 있다. ‘재활용’은 제품의 형태를 유지하지 않고 원자재의 형태로 다시 사용하는 유형이며 음료수캔, 종이, 깨진 유리병 등의 재사용이 여기에 속한다. 마지막으로 ‘재생’은 제품을 분해/보수/교체 등의 작업을 통해 새 제품과 동일한 품질을 가지는 제품으로 만드는 것을 의미하며 프린터의 토너나 일회용카메라 등이 재생을 거치는 제품의 예가 될 수 있다.
2장에서는 수요가 일정하고 그 수요의 일정 부분이 수거되는 경우의 재활용 시스템과 재생 시스템을 대상으로 하고 있다. 재활용 시스템은 수거된 제품을 원재료의 형태로 사용하는 것이므로 수거품과 원자재가 재고비용 측면에서 동일한 가치를 가진다고 보고 완제품과 수거품/원자재의 두 가지 재고를 가정하고 있다. 이에 반해 재생 시스템에서는 완제품과 수거품 및 원자재 3가지 재고가 존재한다. 본 연구에서는 이 두 가지 시스템을 모델링하고, 각각의 시스템에 대하여 총 비용을 최소화하는 생산 및 재고관리 계획을 수립하였다.
3장은 폐지의 재활용과 같이 수거된 제품의 효용가치가 시간에 따라 변하는 재활용 시스템에 대한 내용이다. 2장에서와 마찬가지로 수요와 수거되는 제품의 양이 일정하지만, 수거된 제품은 재고로 존재하는 동안 와이블 분포를 따라 그 효용가치가 감소한다고 가정하였다. 이에 따라 완제품, 수거품, 원자재의 재고량을 수리적으로 표현하였다. 감소된 수거품의 양은 수거품이 시스템에 재고로 머무른 기간에 따라 달라지므로 룽게-쿠타 방법과 심슨의 규칙을 이용한 컴퓨터 프로그램을 통해 수거품의 재고수준을 구하고 이를 토대로 총 비용을 최소화하는 생산 및 재고관리 계획을 수립하였다.
4장에서는 생산계획 및 재고관리 분야의 기본적인 동적 모델 중 하나인 와그너/위튼 모델을 역물류 시스템에 적용하는 연구를 수행 하였다. 이러한 동적 생산계획 모델에서는 2장이나 3장과는 달리 향후 일정 기간 동안의 변동 수요를 예측할 수 있는 경우 각 기간별 최적의 생산 및 재고유지 계획을 수립하는 데 관한 것으로, 본 연구에서는 재활용 시스템에서의 총 재고비용과 주문비용 및 셋업 비용을 최소화하는 생산계획을 구하는 알고리즘을 개발하였다.
