설계 변수 선택을 위한 시뮬레이션 기반 최적화

엄인섭,천현재,이홍철,Um, In-Sup,Cheon, Hyeon-Jae,Lee, Hong-Chul 한국시뮬레이션학회 2007 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.16 No.2

최근 시뮬레이션 최적화를 통한 입 출력 변수의 분석에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 연구에서 메타모델을 활용한 기법이 많이 제시 되고 있는데, 대부분은 중요(종속) 변수를 목적함수로, 설계(독립) 변수를 제약 조건으로 다목적 최적 함수를 구성하여 실험을 진행하고 최적해를 찾는다. 본 논문에서는 직접적인 설계 변수의 선택을 하기 위하여 설계 변수를 벡터의 형태로 전환하여 목적함수로 구성하고, 설계 변수의 정의역과 회귀 메타모델을 이용하여 제약조건을 구성하여 다목적 최적 함수를 구성하여 파레토 최적해 집합을 산출 하는 방법을 제시 하였다. 이와 같은 분석을 사용하여 최적해의 개념이 아닌 최적해 집합을 제시함으로서 설계자가 자신의 시스템에 가장 적당한 설계 변수의 선택이 가능해 지며, 메타모델의 에러 변수($\epsilon$)를 줄이기 위한 대안의 선택도 가능 할 것이다. 이와 같은 분석 기법은 관련 분야뿐 아니라 일반적인 시스템 설계 변수의 적용에도 충분히 이용이 가능 할 것이다. In this article, we propose a different modeling approach, which aims at the simulation optimization so as to meet the design specification. Generally, Multi objective optimization problem is formulated by dependent factors as objective functions and independent factors as constraints. However, this paper presents the critical(dependent) factors as objective function and design(independent) factors as constraints for the selection of design factors directly. The objective function is normalized far the generalization of design factors while the constraints are composed of the simulation-based regression metamodels fer the critical factors and design factor's domain. Then the effective and fast solution procedure based on the pareto optimal solution set is proposed. This paper provides a comprehensive framework for the system design using the simulation and metamodels. Therefore, the method developed for this research can be adopted for other enhancements in different but comparable situations.

진화전략과 DEA를 이용한 통합 물류 시스템 분석 방법

엄인섭,이홍철,강정윤,Um In-Sup,Lee Hong-Chul,Kang Jeong-Yun 한국시뮬레이션학회 2004 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.13 No.4

The focus of this study is to represent a methodology of analysis for integrated logistic system by means of the Evolution Strategies and Data Envelopment Analysis(DEA). The integrated logistic system is composed of AS/RS (Automated Storages and Retrieval System), AGVs(Automated Guided Vehicle System) and Conveyor System. We design the simulation alternatives with choosing the qualitative critical factors for the each subsystem. Evolution Strategies is used to optimize the quantitative critical factors and responses of each alternative. DEA is applied to measure the efficiency of the alternatives in order to select the optimal operation efficiency scheme. The method of analysis which combines Evolution Strategies with DEA can be used to analyze the qualitative and quantitative critical factors in the integrated logistic systems.

열차 중수선 시설의 최적 설계를 위한 시뮬레이션 분석 방법

엄인섭(In-Sup Um),정수동(Soo-Dong Jeong),오정헌(Jung-Hun Oh),이홍철(Hong-Chul Lee) 한국철도학회 2009 한국철도학회논문집 Vol.12 No.2

물류시스템 선정 및 평가 시 고려되는 항목에 대한 집단별 중요도 분석

최은서(Eun Seo Choi),엄인섭(In Sup Um),이홍철(Hong Chul Lee) 한국SCM학회 2013 한국SCM학회지 Vol.13 No.2

Due to the development of the Internet, information and communication technology, IT solution is rapidly expanded in manufacturing and logistics fields. Especially in distribution industry, various systems such as TMS(Transportation Management System) are extensively utilized. Therefore, it became a critical issue for manufacturing and logistics companies how to select a proper and efficient distribution system. In this study, four groups, a developer group, a researcher group, a consultant group, and a user group, were divided for system selection and how to choose a distribution system through their decision making processes and research result based on the character of each group was obtained. This research would help the company to decide several evaluation criteria logically and efficiently when the company select an IT solution. Through an AHP(Analytic Hierarchy Process) Model, the most commonly used model as a decision making method for weighted evaluation criteria, critical factors would be analyzed for a distribution system selection in manufacturing and logistics fields.

소형 승용차의 파워트레인 마운트 Stop&Go 성능 적용을 위한 의사결정모델

유정우(Yu, Jung-Woo),엄인섭(Um, In-Sup),이홍철(Lee, Hong-Chul) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.3

본 논문은 자동차 환경규제에 따른 CO₂ 감소 및 연비향상을 위하여 Stop&Go 기능을 적용한 소형 승용차에 대한 파워트레인 마운트 (Powertrain Mount) 의 진동 소음 최적화 방향을 제시하였다. 이를 위해 현재 "A" 차량에 적 용중인 파워트레인 마운트 시스템을 분석한 후 다구찌 기법을 활용하여 파워트레인 마운트에 적용된 고무 동특성에 대한 다양한 변수를 제시하였고, 고무의 동특성 변수에 의해 만들어진 테스트 제품을 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법을 적용하여 Stop&Go 기능에 적합한 진동 소음의 최적화 정도를 검증하였다. 이와 같은 시스템을 파워트레인 마 운트의 초기 디자인 검증에 적용함으로써, 파워트레인 마운트의 고무 동특성에 대한 엔지니어링 노하우 (Engineering Know-How) 없이도 엔진의 움직임으로 야기되는 진동 소음의 문제점을 파악하고 이를 효과적으로 제어하는데 큰 역할을 할 것으로 예상된다. This study presents a model to minimize vibration and noise of powertrain mount on a compact car which has the application of Stop & Go performance, in order to reduce CO₂ and achieve better fuel-efficiency in accordance with the environmental regulations in automotive industries. In the first step, we analyze the powertrain mount system of the automobile “A” and present variables about rubber stiffness applied on powetrain mount using the Taguchi method. In the next step, we verify the optimization of vibration and noise which meet Stop & Go performance using the AHP(Analytic Hierarchy Process) method on the proto products for each variable. Using this validation system on the initial stage of the powertrain mount design, it is expected that we can grasp vibration and noise problems caused by engine movements and control them effectively without engineering know-how about powertrain mount rubber stiffness.

FMC 반송용 로봇의 선견형 운영방법

윤정익,엄인섭,이홍철,Yoon, Jung-Ik,Um, In-Sup,Lee, Hong-Chul 한국시뮬레이션학회 2008 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.17 No.4

본 논문에서는 로봇 한 대를 중심으로 여러 설비들이 제어되는 Flexible Manufacturing Cell(FMC)에서 로봇의 대기위치 선정과 작업물 선택 의사결정을 위하여 Q-learning 알고리즘을 응용한 방법을 제시하였다. 이를 위해 하나의 로봇과 다수의 설비로 구성된 전형적인 가상의 FMC를 시뮬레이션으로 설계, 제안한 알고리즘을 적용하여 다른 대안과의 비교 분석을 실시하였다. 비교결과 적용된 알고리즘이 로봇가동률을 높여 평균 처리시간, 총 처리량 모두 향상시키는 결과를 가져왔다. 또한, 이 방법은 본 논문에서 제시한 정보뿐 아니라 그 우선순위와 가중치에 따라 다른 정보들을 손쉽게 추가하여 적용할 수 있으므로 FMC의 생산성 향상에도 크게 기여할 것으로 기대된다. This paper shows the Applied Q-learning Algorithm which supports selecting the waiting position of a robot and the part serviced next in the Flexible Manufacturing Cell (FMC) that consists of one robot and various types of facilities. To verify the performance of the suggested algorithm, we design the general FMC made up of single transfer robot and multiple machines with a simulation method, and then compare the output with other control methods. As a result of the analysis, the algorithm we use improve the average processing time and total throughputs as well by increasing robot utilization, reversely, by decreasing robot waiting time. Furthermore, because of ease of use compared with other complex ways and its adoptability to real world, we expect that this method contribute to advance total FMC efficiency as well.

신병 초도보급품 지급 자동화 방안

이홍철,엄인섭,한재호,Lee Hong-Chul,Um In-Sup,Han Jae-Ho 한국국방경영분석학회 2004 한국국방경영분석학회지 Vol.30 No.2

Every year, about 250,000 new recruits enter the military under the R.O.K military draft system. When the fresh soldier groups arrived at the Recruit Training Center, their supplies are distributed before they get basic military training. The supplies are divided by season, summer and winter. There are 14 class of summer items and 20 class of winter items, and the each class has about a few kinds of items. Totally, there are the hundreds kinds of supplies and the supplies distribution system is manually operated. However, in the current system, many problems such as spending a lot of time, manpower and high change rate due to the inaccurate distribution have been raised. This paper suggests the automated supplies distribution system to solve the above problems. We choose the appropriate facilities in the system by using the AHP(Analytic Hierarchy Process) and analyse the operating efficiency of the new system by simulation. The new suggested system shows about $39.25\%$ improvement in throughput and 3.75 times reduction of manpower compared to the current system.

시뮬레이션과 메타모델을 이용한 자동물류센터 설계 최적화

강정윤,이홍철,엄인섭,Kang, Jeong-Yun,Lee, Hong-Chul,Um, In-Sup 한국시뮬레이션학회 2006 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.15 No.3

Now distribution centers include an ASRS (Automated Storage and Retrieving System) and automated transfer systems such as conveyors and AGV (Automated Guided Vehicle). These automated distribution centers have lots of parameters to be considered fur operating performance. The general basic parameters in the distribution centers are specifications of storage equipment, system operating rules, configuration of storage area and unit load features. In this paper, an approach using simulation and metamodeling with response Surface method to optimize the design parameters of an automated distribution center model is presented. The simulation based metamodel will constitute an efficient approximation of the system function, and the approximate function will be used to design rapid optimal parameters of the distribution center model. This paper provides a comprehensive framework for economical material flow system design using the simulation and metamodeling. 최근의 자동물류센터는 자동창고(ASRS)와 자동주행대차(AGV)를 중심으로 각종 컨베이어시스템과 운반장치 등으로 구성되면서 매우 복잡한 시스템 형태를 갖게 되었다. 이러한 시스템의 복잡성에 기인하여 시스템 설계과정에서의 정확한 운영 수행도 파악을 위해서는 많은 종류의 설계변수들이 고려되어야 한다. 물류센터 설계에서 고려해야할 일반적인 설계 변수로는 보관설비 및 운반설비의 사양과 여러 가지 시스템 운영 규칙, 보관영역이나 보관물의 형태 등이 있다. 이 논문에서는 자동화물류센터에 대하여 시뮬레이션 실험과 반응표면모델을 이용하여 메타모델을 만들고 이를 통하여 설계변수들을 최적화하는 효율적인 방법에 대하여 소개 하고자 한다. 정확하게 정의된 시뮬레이션 기반의 메타모델은 시스템 함수의 근사적 표현으로서 수리적 계산을 통해 신속한 설계변수 최적화를 가능하게 한다. 이 논문에서 제시한 접근 방법은 자동물류센터와 같은 복잡한 물류 시스템의 설계 단계에서 시뮬레이션의 설계 참여도를 극대화시키고 최종 설계의 정확도를 향상시키는데 기여 할 것이다.

시뮬레이션을 이용한 고속철도 차량기지 설계 최적화

오정헌(Jeong Heon Oh),엄인섭(In Sup Um),박춘수(Choon Soo Park),이희성(Hi Sung Lee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11

This paper presents a simulation-based optimal design method for the design of the train depot. Because the train depot is composed of each subsystems such as car body and wheel workshop, the train is divided into car, car body and wheel for the process analysis and we design the simulation model. In simulation analysis, we consider the dependent variables and independent parameters. Therefore, the Multi Criteria Decision Making (MCDM) is used for selecting the alternatives and simulation optimization is proposed for finding the optimal design parameters of the selected alternative by using evolution strategy. The case study for the above design process is applied to the KTX-Ⅱ(High-Speed Railway) Train Depot. This paper provides a general design and analysis framework for the train depot design with using the simulation.

직교배열을 이용한 통합물류시스템의 실험 설계 및 분석방법

박율기(Park, Youl-Kee),엄인섭(Um, In-Sup),이홍철(Lee, Hong-Chul) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.12

이 논문은 Automated Guided Vehicle(AGV)를 이용하여 운영되는 통합물류시스템의 시뮬레이션 실험 설계와 분석에 관한 방법을 제시한다. 물류창고의 AGVs(Automated Guided Vehicle system) 성능을 최대로 운 영하기 위해선 많은 변수들이 고려되어져야 하는데 대표적 중요 요인에는 차량 대수, 속도, 운행규칙, 부품 타 입, 스케줄링, 버퍼 사이즈 등이 있다. 우리는 이 논문에서 다양한 중요요인들 중 (1)처리량 최대화, (2)차량 이 용률 최대화 (3)차량 혼잡 최소화, (4)Automated Storage and Retrieval System(ASRS) 이용률 최대화를 고려하 기 위해 직교배열(Orthogonal Array)로 실험계획을 수립하였고 이를 이용한 시뮬레이션 기반 분석과 진화전략 (Evolution Strategy : ES)를 이용한 최적화를 각각 수행했다. 그 결과 ES에 비해 직교배열이 실험 시간과 회수 를 절약하였고 두 결과에 대한 유효성 검사 또한 큰 차이를 나타내지 않았다. 따라서 본 논문에서 제시한 방법 을 이용한 분석 방법은 시간, 회수 그리고 실험의 정확성에 대한 분석의 효율성을 증대시킬 것으로 예상되며 통합 물류 시스템 이외의 시스템에도 적용이 가능 할 것으로 생각된다. This paper presents the simulation design and analysis of Integrated Logistics System(ILS) which is operated by using the AGV(Automated Guided Vehicle). To maximize the operation performances of ILS with AGV, many parameters should be considered such as the number, velocity, and dispatching rule of AGV, part types, scheduling, and buffer sizes. We established the design of experiment in a way of Orthogonal Array in order to consider (1)maximizing the throughput; (2)maximizing the vehicle utilization; (3)minimizing the congestion; and (4)maximizing the Automated Storage and Retrieval System(AS/RS) utilization among various critical factors. Furthermore, we performed the optimization by using the simulation-based analysis and Evolution Strategy(ES). As a result, Orthogonal Array which is conducted far fewer than ES significantly saved not only the time but the same outcome when compared after validation test on the result from the two methods. Therefore, this approach ensures the confidence and provides better process for quick analysis by specifying exact experiment outcome even though it provides small number of experiment.