This thesis considers three problems concerned with designing a unit load automated storage/retrieval system (AS/RS) for work-in-process. The AS/RS can be characterized to be composed of a single rack and operated under a flexible manufacturing system (FMS) environment.
The first problem is concerned with the optimal design of single-rack AS/RS with rectangular-in-time rack where a single storage/retrieval (S/R) machine is operated in dual command cycles. In the system, the randomized storage/retrieval policy is applied. The mid-point on the rack bottom line is then found as the optimal location of input/output (I/O) point for S/R machine which minimizes the expected dual command travel time. This is directed to the optimal rack shape search which is made under a constraint placed on the total number of rack openings to confirm that the optimal shape factor (relative time-measure of the rack height to bottom length) is about 0.60 in normalized rack. Finally the expected measure of the so-called no-cost zone is derived for a lower bound of the expected dual command travel time.
The second problem is to determine the system size of the AS/RS. This problem is considered here for three different cases in the type of arrival items at storage space of AS/RS such as single type of items, multiple types of items, and single type of items with batch arrival. For each of these cases, the system size is measured as the number of storage spaces (inducing a storage capacity constraint) and the problem is analyzed by investigating its equivalent finite capacity queueing model or its equivalent closed queueing network model for which the long-run probability of the number of occupied storage spaces and the system blocking probability are derived. These probabilities are then used to construct a computational algorithm to search for the optimal system size by introducing a management-setting protection level representing the maximum blocking probability by which the management can afford. Illustrative numerical examples are presented.
The last problem is to design an AS/RS included in a flexible manufacturing system, in combination with a manufacturing shop equipped with multiple pallets. Items (raw material) to be processed at the manufacturing shop are periodically delivered in batches, according to the "order up to R" policy, from a central warehouse to the local AS/RS and then loaded by pallet into the manufacturing shop whenever a pallet is available. The objective is to determine the optimal storage capacity of the AS/RS, for which the problem analysis is made in an inventory model approach where demand rates at the manufacturing shop are dependent on on-hand raw-item inventory (state dependent) and the periodic review interval is given. The problem solution is found so as to minimize the sum of the expected inventory holding costs and the expected production loss (due to raw-item shortage) costs. In the problem analysis, a sufficient condition for the total cost function to be convex is derived.
본 논문은 재공품을 단위별로 취급하는 자동창고 시스템의 설계에 관한 문제를 연구대상으로 한다. 이러한 자동창고 시스템은 단지 하나의 rack으로 구성되어 유연하게 운영되는 생산 시스템으로 대표될 수 있다.
본 논문에서는 크게 세가지 문제가 논의 될 것이다.
첫째, 하나의 직방형 rack으로 구성된 자동창고 시스템의 최적설계에 관한 문제를 다룬다. 이 rack에서는 저장/불출 기계가 dual command 방식으로 가동되며 무작위 저장/불출 원칙이 사용된다. 우선 rack 하단의 정중앙이 저장/불출기계의 dual command 이동시간의 기대치를 최소화시키는 최적위치가 됨을 밝힌다. 이 결과를 이용하여, rack내 저장소의 총수가 일정하다는 제약 조건하에서 최적의 rack 형태를 찾는다. 그 결과 최적의 shape factor는 약 0.60이 됨을 보인다. 마지막으로 no-cost zone의 기대치를 구하여 dual command 이동시간의 기대치의 하한치를 유도한다.
둘째, 자동창고 시스템의 규모를 결정하는 문제를 다룬다. 자동창고 시스템의 저장소에 도착하는 저장물품의 세가지 유형(단일품목, 다종품목, 그리고 batch 도착이 허용되는 단일품목)의 각각에 대하여 이 문제를 다룬다. 시스템 규모의 척도로는 저장소의 수를 사용한다. 이 문제의 각 유형별로 이에 부합되는 유한용량(finite capacity) 대기모형 이나 폐쇄대기망 (closed queueing network) 모형을 만들고, 이로 부터 물품이 채워진 저장소의 수에 대한 안정확률과 시스템의 포화확률을 유도함으로써 이 문제를 분석한다. 경영층에서 수용할 수 있는 포화확률의 최대치를 나타내는 protection level을 정의함으로써, 이 두 확률은 시스템의 최적규모를 찾기 위한 해법을 만드는 데 사용된다.
마지막으로, 본 논문에서는 복수 개의 pallet을 갖추고 있는 제조시스템과 결합하여 유연생산 시스템을 이루는 자동창고 시스템의 설계문제를 다룬다. 작업장에서 처리될 물품(원재료)은 "order up to R" 원칙에 의해 중앙저장소로 부터 본 자동창고 시스템으로 정기적으로 batch 단위로 공급된다. 그후 이 물품은 pallet에 실려 작업장으로 투입된다. 본 연구의 목적은 이러한 상황 하에서 운영될 자동창고 시스템의 최적규모를 결정하는 것이다. 이 문제는 작업장에서의 물품에 대한 수요율이 유연생산 시스템내에 있는 물품의 재고수준에 종속이며, 물품이 정기적으로 조달되는 재고모형의 접근방식으로 분석된다. 이 문제는 재고유지비용의 기대치와 생산차질비용의 기대치의 합을 최소화시키는 해를 찾는 것이다. 문제의 분석과정에서 총비용함수가 볼록함수가 되기 위한 충분조건을 유도한다.
