유전자 알고리즘과 확률론적 증가 함수 기반 조선소 공장 레이아웃 최적화

Abstract

Facility Layout Plan(FLP)은 중장기적으로 생산비용에 지대한 영향을 미치는 중요한 문제이다. 특히 제품의 크기가 거대한 조선산업의 경우 다른 산업에 비해 물류비용이 생산비용의 큰 부분을 차지한다. 물류비용을 최소화하는 최적화된 조선소 레이아웃은 생산비용 최소화 및 생산성 향상을 위해 필수적이다.

본 연구의 목표는 계획된 선박건조 과정에서 발생하는 물류비용을 최소화하는 조선소 레이아웃 최적 설계이다. 실용적인 조선소 레이아웃 설계를 위하여 부정형의 전체형상 및 각 공장의 크기가 상이한 점과 제품의 이동에 있어 생산라인 형성이 필요한 공정이 있으므로 관련 공장의 인접여부와 정렬을 고려하였다. 조선소 레이아웃 최적 설계 과정은 위상(Topology)과 형상(Geometry) 최적화 두 단계로 구성되어 있다. 위상최적화 단계에서는 Genetic Algorithm을 이용하여 물류비용을 최소화하는 각 공장의 최적 중심점을 결정하였다. 형상최적화 단계에서는 Stochastic Growth Algorithm을 이용하여 실질적인 공장 형상을 도출하였다. 검증을 위해 선박건조 물량이 결정되어 있는 건설 예정인 조선소에 적용하여 레이아웃 최적 설계를 하였다.

위상최적화에 활용된 GA의 성능은 동일 데이터를 적용한 타 최적화 알고리즘 결과와 비교 검증하였다. 최적화된 조선소 레이아웃은 기존의 설계되어 있는 레이아웃과 비교를 통하여 실용성 여부와 물류비용 절감 여부를 검토하였다.