This thesis considers four production scheduling problems concerned with batch type process. For each product lot, the objective is to determine both the number of batches (required to produce the lot) and the batch sizes so as to minimize some scheduling measures (including mean flow time, maximum lateness, and makespan) associated with manufacturing lead time.
The first problem is concerned with production of various components at a single manufacturing facility where the manufactured components are subsequently assembled into a finite number of end products. Each product is composed of a common component and a product-dependent component, and the product completion time is determined by the completion time of the later scheduled one between the two components. All the components are manufactured in batch process at the single facility and, during batch process, the manufactured components are individually moved to the next (assembly) station. The solution properties are characterized subject to the mean flow time measure, based upon which two efficient solution algorithms are exploited.
The second problem is concerned with a similar environment except that each product completion time is measured from components handled in batch process. In this second problem, all the components are manufactured in batch process at a single facility so that each component processing need be treated as completed at the time that the work on all the components in the associated batch is finished. Under the maximum lateness measure, the solution properties are characterized and a branch-and-bound algorithm is exploited.
The third problem is a multi-stage flow shop scheduling problem with lot streaming allowed where each job is available at time zero, and each machine can process at most one job at a time, and makespan is the performance measure. Lot streaming is a process of splitting a job into sublots so that the sublots are processed sequentially but treated as individual jobs so as to make the job process accelerated. This problem treats a job composed of multiple items which can be split into several sublots. Each sublots of the job is initiated with an individual setup at each stage where the batch setup time is independent of the sublot sizes and non-separable from the processing times.
The last problem is a two-stage flow shop problem of minimizing the makespan, in which all transfer batches are of unit size for each job, and the setup times and transportation times are involved. Transfer batch scheduling permits moving some portion of a job (lot) ar downstream stages before the entire job is completed at the current stage. The setup times are independent of batch sequences and separated from the processing times at both stages. In the problem, a singles transporter with finite travel times is incorporated to handle material transhipment between the machines. An optimal solution algorithm is developed for the unit-sized transfer-batch scheduling problem with setup times and transportation times incorporated.
본 논문은 배치공정(Batch Process)을 갖는 작업들의 일정계획을 구하는 문제를 다룬다. 배치공정이란 한 번의 작업준비(Setup)로 여러 개의 작업에 대한 공정을 연속으로 수행하는 생산형태이다. 각 제품군(Product Lot)에 대하여, 생산 소요시간과 관련한 일정계획의 척도(Scheduling Measure)를 최소화하는 배치의 수와 배치의 크기를 결정하며, 아울러 제품의 생산순서(Production Sequence)도 함께 결정한다. 이러한 배치공정을 갖는 생산 환경하에서, 다음의 네 가지 경우에 대한 문제를 다룬다.
첫 번째 문제는, 단일 생산설비에서 여러가지 부품(Components)들이 생산되며, 이들 부품들은 후속조립공정에 의해 최종제품으로 완성된다. 부품들은 모든 제품에 필요한 공통부품(Common Component)과 제품에 따른 고유부품(ProductDependent Component)의 두 가지 형태(Type)로 나누어 진다. 모든 부품들은 배치공정에 의해 생산되며, 배치에 속하는 개별 부품은 자신의 공정이 끝나면 후속공정으로 이동이 가능한 개별종료상황(Item Availability)을 따른다. 각 제품의 종료 시점은, 그 제품에 필요한 두 가지 형태의 부품공정이 모두 완료되는 시점이 된다. 이러한 생산 환경하에서, 제품에 대한 평균체류시간(Mean Flow Time)을 최소화하는 최적생산일정계획을 구하는 두 가지 해법을 제시한다.
두 번째 문제는 앞서의 문제와 비슷한 상황을 갖는다. 각 제품에 필요한 공통부품과 고유부품은 단일설비에서 각각 배치공정에 의해 생산되며, 그 제품에 필요한 두 가지 형태의 부품에 대한 공정이 모두 끝나는 시점에서 제품의 종료시점이 정해진다. 동일배치에 속하는 개별부품은 배치의 작업이 모두 끝나야 후속공정으로 이동이 가능한 배치종료상황(Batch Availability)을 따른다. 각각의 제품은 자신의 납기(Due Date)가 있으며, 최대지연시간(Maximum Lateness)을 최소화하는 일정계획을 수립하는 문제이다. 최적해가 갖는 성질을 규명하고, 최적일정계획을 구하는 분지한계법(Branch-and-Bound Algorithm)을 제시한다.
세 번째 문제는, 다-단계 연속공정(Multi-Stage Flow Shop)에 있어서 동일 제품군(Product Lot)을 여러 개의 배치(Sublot) 형태로 나누어 생산하는 상황(Lot Streaming)을 고려한다. 이 때, 작업배치(Processing Batch)와 이동배치(Transfer Batch)는 동일한 크기를 갖는다. 각각의 배치는 개별준비시간을 가지며, 이 배치준비시간은 배치의 크기에 독립이다. 이러한 생산 환경하에서, 총 작업시간 (Makespan)을 최소화하는 배치크기를 구하는 해법을 제시한다.
마지막 문제는, 2-단계 자동생산시스템(Automated Manufacturing Work Cell)에서 생산일정계획을 구하고자 한다. 두 대의 생산설비와 하나의 이동장치 (Transporter)로 구성된 생산시스템에서, 제품의 이동은 일정한 이동시간(Travel Time)을 갖는 이동장치에 의해서 개별단위(Item Availability)로 이루어진다. 연속되는 작업이 다른 제품인 경우에는 각각의 생산설비에서 준비시간을 가지며, 동일제품에 대해 주어진 개수의 작업량이 있다. 각 제품의 이동시간과 준비시간이 작업시간에 미치는 영향을 분석하여, 총 작업시간(Makespan)을 최소화하는 제품들의 최적생산순서를 구하는 해법을 제시한다.
