Design and operation of supply chains in process industry involve the diversified products to meet the various demands of global customers as well as the layers of facilities located at different sites. An integrated planning model is proposed to support the strategic decisions of the production and distribution in the refineries at different locations. The network planning of individual refineries are incorporated into their production planning of multiple fuel products. In addition, the integrated model is further developed for the collaborative planning of multi-site refineries. The simulation results based on the model indicate that the distribution costs can be reduced by relocating distribution centers as well as by reconfiguring their linkages to various markets. Moreover, the optimization results of the integrated network of multi-site refineries reveal the expected advantages of the individual refineries from the collaboration or the merger.
Modeling and optimization for supply-chain design and operation tend to be profoundly convoluted because of its combinatorial complexities. Thus, excessively long time and large efforts are often required for formulation and computation. A graph-theoretic approach using Process-graphs (P-graphs) is adapted for the design of supply-chain so as to overcome the difficulties with mixed integer programming or other NP-hard methods. Every functional unit which contributes to the change of the objective function is interpreted as an operating unit in process networks. The proposed method enables the detailed description of networks and provides the near-optimal solutions as well as the optimal ones, thereby allowing more involvement of decision makers in the optimization process. The usefulness of the proposed method is demonstrated with both a hypothetical and a realistic example of process industry.
공정 산업의 다양한 제품들과 서로 다른 지역에 흩어져 있는 여러 단계의 공급 시설들을 효과적으로 관리함으로써 비용 절감과 고객 만족에 크게 기여할 수 있다. 대형화, 통합화로 관리하여야 할 공급 사슬의 규모가 커지고, 국제화된 시장의 다양한 수요에 맞추어 생산되는 제품의 종류가 많아지면서 효율적인 공급 사슬 운영의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이 논문에서는 이러한 공정 산업의 특징을 고려하여 생산 및 시장으로의 운송 과정을 포함하는 공급 사슬 설계와 운영을 위한 모델링 및 최적화를 연구하였다.
2장에서는, 다지역에 배치된 공장의 생산 네트워크와, 몇 단계의 운송과정을 거쳐 여러 가지 제품에 대한 수요를 가진 시장에 제품을 조달하는 배송 네트워크를 통합한 모델이 세워졌다. 혼합정수계획법을 위하여 세워진 이 모델을 바탕으로, 가까운 시장의 수요 변화에 맞추어 탄력적인 생산을 할 수 있는 공급 사슬 최적화가 이루어졌다. 또한, 여러 회사의 배송 네트워크를 통합한 경우, 또는 여러 회사가 통합하여 하나의 생산 및 배송 계획을 세울 경우 이익이 어느 정도인지 평가할 수 있다.
공급 사슬 최적화에 주로 이용되는 혼합정수계획법은 크기가 크고 세부적인 묘사가 필요한 공급 사슬에 적용하기가 어렵고 계산 시간이 많이 소요된다. 3장과 4장에서는 이러한 단점을 극복하기 위한 그래프적 접근법이 소개되었다. 주로 생산 공정의 설계에 이용하던 공정그래프(P-graph)를 수정하여, 이익 또는 비용에 기여하는, 즉, 경제적 부가가치를 만드는 모든 기능들을 공급 네트워크에서의 운전 단위로 해석함으로써 이 기법을 공급 사슬에도 응용할 수 있다. 그래프적 접근법은 알고리즘의 특성상, 조합적으로 발생 불가능한 해들을 제거함으로써 빠른 시간 안에 원하는 순위까지의 최적해를 구할 수 있다. 최적해 뿐 아닌, 두 번째, 세 번째로 좋은 해들을 구하여야 하는 이유는, 의사 결정자들의 차후 검토에 따라 실행의 용이성, 안정성 문제, 또는 단순히 선호도 등 정량화, 수식화 하기 어려운 기준들에 맞는 결정을 내릴 수 있기 때문이다.
또한, 공급 사슬의 흐름도를 있는 그대로 해석하기 때문에, 혼합정수계획법의 정수 변수들 간의 관계에 대한, 종종 주관적이고 복잡한 수식화 과정이 필요하지 않다. 따라서 세부적인 기능에 대한 모델링도 쉽게 할 수가 있고, 공급 사슬의 실제 참여자, 또는 의사 결정자가 수학적 모델링의 전문적인 지식 없이도 최적화를 수행할 수 있다. 향후에 개발된 그래프 기법이 소프트웨어로 만들어진다면, 공급 사슬을 운영하는 주체들이 직접 최적화를 수행해 보고 개선점을 찾아 나가는 데 획기적인 기여를 하게 될 것이다.
