혼합정수계획법을 이용한 발전부문 온실가스 감축 잠재력 평가

김용건,구윤모,김동우,이원종,양유경 한국환경정책평가연구원 2019 기후환경정책연구 Vol.2019 No.-

Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적 □ 연구의 배경 및 필요성 ㅇ 우리나라는 2030년 온실가스 감축목표를 설정하고 이의 달성을 위한 감축로드맵을 이행 중에 있으나, 발전부문의 감축목표 및 이행계획의 구체성이 부족한 상황임 - 감축로드맵 수정안(관계부처합동, 2018, p.6)은 확정감축량 23.7백만 톤CO₂와 추가감축 잠재량 34.1백만 톤CO₂로 발전부문 감축 계획을 제시하고 있으나, 추가 감축잠재량에 대해서는 2020년 NDC 제출 전까지 결정을 보류함 - 국가 감축목표 달성을 위해서 관련 정책의 구체화가 필요함 ㅇ 발전부문 의사결정의 불확실성을 해소하고 국가 온실가스 감축정책의 투명성을 높이기 위해서는 감축 잠재력의 이행에 따른 경제적 부담에 대한 과학적 분석이 필요함 - 발전부문의 온실가스 감축 잠재력과 비용의 평가에는 화력발전소의 부하추종능력, 전력저장시설의 시간적 연결성 등에 대한 과학적 분석이 요구됨 - 현재까지 우리나라의 온실가스 감축 잠재력 분석은 시간적 해상도가 낮고 시간적 연결성이 결여된 선형계획법과 연산가능일반균형모형 분석 등에 한정되었음 □ 연구의 목적 및 방법 ㅇ 정수적 특성을 반영한 순차적 급전계획의 최적화 모형 개발 및 적용을 통해 발전부문 온실가스 감축 잠재력 및 감축비용을 과학적으로 평가하고 효율적인 국가 감축목표 이행을 위한 정책적 시사점을 제시하고자 함 - 혼합정수계획법이란 최적화 프로그램인 선형계획법의 확장된 개념으로 실수뿐 아니라 정수 형태의 변수를 포함하는 프로그램으로서 발전소 기동 및 정지 등 0-1 혹은 정수적 의사결정 문제를 수리 모형화하는 데 적합한 개념임 Ⅱ. 선행연구 현황 □ 해외에서는 신재생에너지의 보급 잠재력 분석에 신재생에너지의 변동성과 경직성을 세밀하게 반영한 급전결정모형이 활용되고 있음 ㅇ Bistline(2017)은 태양광, 풍력 등 신재생에너지가 대규모로 보급될 경우 전력계통에 미치는 영향과 비용 특성을 혼합정수계획법을 적용한 급전결정모형을 통해 분석함 ㅇ Abrell, Rausch, and Streitberger(2019)는 신재생에너지가 대규모로 보급될 경우 에너지 저장장치(양수 발전 및 ESS)의 적정 보급 용량을 혼합정수계획법을 적용한 급전결정모형을 이용하여 추정하고, 에너지 저장장치의 효과적인 보급 유인을 제공할 수 있는 정책수단을 제시함 □ 국내에서는 온실가스 감축정책의 효과를 분석하기 위해 선형계획법에 기초한 전원구성 모형과 연산가능 일반균형모형이 주로 활용되어 왔음 ㅇ 안영환(2017)은 온실가스 규제 강화에 따른 석탄발전소의 자산 가치 하락 정도를 선형계획법으로 분석함 ㅇ 김진태, 조철흥, 최동현(2019)은 최대부하요금 인상에 따른 경제적 파급효과 및 온실가스 배출 영향을 연산가능 일반균형모형을 이용하여 분석함 ㅇ 안재균(2018)은 혼합정수계획법에 기반한 급전결정모형을 활용하여 비용효과적인 저탄소 전력시스템의 구축을 위한 전력시장제도의 개선방안을 제시하였으나 온실가스 잠재력에 대한 분석은 수행되지 않음 ㅇ Shin et al.(2019)는 혼합정수계획법을 포함하는 다층적 연계 모델링을 통해 석탄발전소 가동률 감소를 위한 최적 급전계획을 유도하는 방법론을 개발하여 2020년에 대한 시범분석을 수행함 Ⅳ. 주요 가정 및 입력 자료 □ 주요 가정 ㅇ 시간 단위를 1시간 단위에서 2시간 단위로 단순화하고, 시뮬레이션 기간을 1년에서 2개월로 단축하여 현실적으로 모형이 해를 구할 수 있도록 문제를 단순화 ㅇ 설비예비력제약은 설비용량구성의 제약 만족 여부 점검 시에만 이용 ㅇ 자료 확보 및 계산상의 어려움으로 열간 기동비용만을 고려 Ⅴ. 시나리오 구성 및 분석 □ 기준시나리오는 『제8차 전력수급기본계획』상의 전원계획을 전제로 한 2030년 경제급전 결과이며, 정책시나리오는 다양한 탄소가격에 대해 연료사용에 따른 이산화탄소 배출계수를 적용하여 추가적인 변동비를 적용한 것임 ㅇ 탄소가격을 2만 5,000원/톤CO₂(CT1), 5만 원/톤CO₂(CT2), 7만 5,000원/톤 CO₂(CT3), 10만 원/톤CO₂(CT4)으로 하는 4개의 시나리오를 구성하고, 필요에 따라 추가적인 탄소가격 시나리오를 구성 □ 분석결과 ㅇ 탄소가격이 2만 5,000원(CT1), 5만 원(CT2), 7만 5,000원(CT3), 10만 원(CT4)으로 증가함에 따라 배출량이 1.8%, 26.7%, 47.9%, 51.0% 감소 ㅇ 석탄 발전의 비중이 기준시나리오 기준 46.2%에서 탄소가격이 5만 원(CT2)인 경우 24.7%로, 10만 원(CT4)인 경우 2.6%로 감소(가스 발전 비중은 26.7%, 48.8%로 증가) ㅇ 탄소가격 인상에 따른 배출량 감소율을 1만 원 단위 변화로 살펴본 결과, 탄소가격이 3만 원에서 4만 원으로 증가하면서부터 큰 폭의 배출량 변화가 시작되었으며. 4만원에서 5만 원으로 증가하는 구간에서 배출 감소율이 9.1%에서 25.9%까지 급격하게 증가함(그림 1 참조). 또한 탄소가격 인상에 따라 전력 공급비용도 증가함을 보임 ㅇ 기동비용 변화에 따른 영향은 배출량과 생산비용의 수준은 물론 탄소가격에 따른 변화 양상에서도 크지 않은 것으로 평가됨. 기동비용을 10배 증가시킬 경우 비용이 다소증가하는 영향이 있는 것을 제외하면 탄소가격 시나리오별 영향에 미치는 영향은 무시할 만한 수준임 ㅇ 열간 기동비용의 10배라는 가정하에 탄소가격 시나리오별 에너지 저장장치의 저장량 변화추이를 살펴본 결과, 저장장치의 역할은 탄소가격이 높아짐에 따라 낮아지다 일정 수준이 지나면 다시 커지는 경향을 보임 ㅇ 출력에 따른 효율변화를 나타내는 비용특성함수를 반영할 경우, 2차식에 대해 구간선형함수로 근사하여 혼합정수계획법 문제로 정식화하여 시뮬레이션을 수행함. 탄소가격 2만 5,000원(CT1), 5만 원(CT2), 7만 5,000원(CT3) 시나리오에서의 이산화탄소 배출량 감소율은 2.6%, 26.1%, 47.2%로 비선형 출력특성함수를 반영하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과인 1.8%, 26.7%, 47.9%와 유사한 경향을 보임. 비용(세금 제외)에 있서도 탄소가격 시나리오별로 1.4%, 11.3%, 24.8%의 감소율을 보여 비선형 출력특성 함수를 반영하지 않은 경우의 0.4%, 11.8% 및 25.4%와 큰 차이 없는 것으로 평가됨 ㅇ 720개 시간 구간을 대상으로 최소 가동시간과 최소 정지시간 제약을 적용할 경우, 탄소가격에 따른 감축 잠재력을 살펴본 결과, 이산화탄소 배출량의 변화율이나 비용 상승률이 최소 가동·정지 시간을 반영하지 않은 경우와 비교해 작은 차이를 보임 ㅇ 시나리오별·기간별(1년을 2개월 단위로 6개 기간으로 구분) 석탄 및 LNG 발전량을 살펴본 결과 탄소가격 2만 5,000원 및 5만 원일 때의 배출 감소율은 1년 전체기준 2.7% 및 27.1%로 초기 1,440시간 기준 1.8%, 26.7%와 다소 차이를 보이나 1년 전체를 대표하는 데 큰 무리가 없는 것으로 판단됨 Ⅵ. 결론 및 정책 제언 □ 발전부문의 2030년 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위해서는 4만 원/톤CO₂ 이상의 탄소가격이 요구될 전망임 ㅇ 발전부문은 국가 전 부문에 걸친 수요 관리 등의 효과를 제외하고도 2030년 기준 온실가스 배출량을 9.5~23.1% 감축하여야 하며, 이러한 감축을 유도하기 위해서는 4만~5만원/톤CO₂의 탄소가격이 요구됨 □ 탄소가격 3만~7만 원/톤CO₂ 범위에서 발전부문 총 배출의 45%에 상당하는 감축량이 발생할 수 있으며, 발전부문이 배출권 시장의 수급 균형에 결정적인 영향을 미칠 것으로 평가됨 ㅇ 배출권 가격 3만~7만 원 범위에서 발전부문이 연간 1억 톤 수준의 배출권 공급 잠재력(수요 감소 요인)을 담당할 전망임 □ 배출권 가격에 대한 전력시장 반영이 효과적으로 이루어지지 못할 경우 배출권 가격의 심각한 왜곡 현상 발생이 우려됨 ㅇ 배출권 순 매입비용을 평균하여 변동비에 반영할 경우, 동일한 전력수요 만족을 위한 공급비용만 증가시키고 이산화탄소 배출량마저 증가시키는 정반대의 악영향을 초래할 가능성이 높음. 배출권 가격 자체가 기회비용 개념으로 변동비에 반영되어야 하며 이에 따라 급전 우선순위가 결정되어야 함. 무상할당 등에 따른 매몰비용(sunk cost)은 별도의 정산 절차를 통해 발생주의 원칙에 따라 회계적으로 처리될 필요가 있지만, 이러한 매몰비용이 급전 의사결정의 효율성을 훼손하는 역할을 하도록 이용되어서는 안 됨 ㅇ 배출권 초기할당의 유상 경매는 발전부문 원가 상승 영향을 크게 증가시킬 수 있음. 전기의 간접배출량 규제가 병행될 경우 발전부문 직접 배출에 대한 무상할당 유지 필요성이 높음 Ⅰ. Background and Aims of Research □ The study developed a Mixed Integer Linear Programming (MIP) model to evaluate CO₂ mitigation potential in the power sector of Korea. Based on the current capacity plan of the government, we applied the MIP model to find the optimal dispatch (unit commitment) of power units for various carbon pricing scenarios. ㅇ The Korean government set a mid-term GHG mitigation target of 37 percent reduction compared to BAU (Business-As-Usual) emissions in 2030. The power sector is responsible the lion’s share of the reduction burden but the exact amount of its reduction goal is yet to be finalized. Ⅱ. Analysis of Results and Conclusion □ We found out that a carbon price of around 30,000~40,000 Won/tCO₂ triggers a significant reduction of GHG emissions by way of substitution from coal to natural gas. A carbon price of 60,000 Won/tCO₂ can reduce around 40 percent of CO₂ emissions in the power sector. ㅇ To attain solutions in a reasonable amount of time, we ran simulations for the first two months of 2030, aggregating two hours into a single unit of time. We verified, however, that the solution from the two-month time horizon is quite similar to a full-year simulation. We found out that a simulation with an even smaller time horizon of 20 days resembles the full-scale optimization quite well. □ The MIP model for the power sector unit commitment problem has the potential to be applied to evaluate environmental dispatch mechanisms that consider the short-term regional status of air pollution, such as PM concentration, in setting priorities of power units. We can devise an efficient environmental dispatch mechanism as such that maximizes the environmental benefits and minimizes the supply costs at the same time.

혼합정수선형계획법을 이용한 지구관측위성의 촬영 임무 계획 모델링 연구

이기문(Kimoon Lee),김동진(Dongjin Kim),정대원(Daewon Chung),이선호(Seonho Lee) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

연구의 목적은 지구관측위성의 촬영 임무 계획 문제를 효과적으로 모델링하는 방법을 연구하는 것이다. 이를 위해 혼합정수선형계획법을 이용하여 위성의 촬영 임무 문제를 모델링하였으며, 그 과정에서 정의한 의사결정변수, 목적함수, 그리고 여러 제약조건들을 구체적으로 설명하였다. 모델링 검증을 위해 본 연구팀에서 개발한 수정된 동적계획법을 이용하여 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 테스트 시나리오별 임무 계획결과를 도출하였고, 그 결과 위성의 촬영 임무 문제가 혼합정수선형계획법을 통해 효과적으로 모델링되었음을 입증하였다. The study aims to investigate effective methods for modeling the imaging mission planning problems for Earth observation satellites. To achieve this, we model the satellite imaging mission problem using Mixed-Integer Linear Programming(MILP) and provide a detailed explanation of the decision variable, objective function, and various constraints defined in the process. Numerical simulations for validating the proposed model are conducted using a modified dynamic programming algorithm. The mission planning results for various test scenarios are derived, and the analysis results demonstrate that the satellite imaging mission problem is effectively modeled through MILP.

통합혼합정수계획법 모형을 이용한 수력발전소의 최적 발전기 운영계획 수립

이재응 한국수자원학회 1999 한국수자원학회논문집 Vol.32 No.5

유역내의 수력 에너지자원과 수자원의 효율적 관리를 위하여 통합혼합정수계획법(combined mixed integer proguamming)을 사용한 최적 발전기 운영계획 모형을 개발하였다. 통합혼합정수계획법 모형은 기왕에 개발된 혼합정수계획법 모형에서 발생할 수 있는 모순을 해결하기 위하여 개발되었다. 또한, 조건부 제약조건과 택일 제약조건들을 선형계획법 모형에서 사용 할 수 있도록 수정하는 기법을 제안하였다. 미국 콜로라도강 하부유역에 통합혼합정수계획 An optimal unit commitment model for efficient management of water and energy resources in a basin using combined mixed integer programming is developed. The combined mixed integer programming model is able to solve the inconsistency problem that may occu

혼합정수선형계획법을 이용한 다수 이종 근접 방어 시스템의 최적 무장 할당

노희건(Heekun Roh),오영재(Young-Jae Oh),탁민제(Min-Jea Tahk),정영란(Young-Ran Jung) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.11

본 논문에서는 다수 이종 근접 방어 시스템(Closed-In Weapon System, CIWS)의 최적 무장 할당문제를 제시하고, 이를 혼합정수선형계획법(Mixed Integer Linear Programming, MILP)으로 변형해 해결하는 기법을 제안한다. 일반적인 무장 할당 문제의 경우 다양한 경우의 수를 고려해야하기 때문에 계산 시간이 기하급수적으로 증가하는 경우가 잦다. 하지만 주어진 문제를 MILP와 같은 혼합 정수 최적화 문제로 변형하면 준실시간 내에 전역 최적해를 찾을 수 있다. 본 논문에서는 다수 위협이 각각 다른 시점에 다른 방향에서 방어 자산을 공격하는 상황을 고려한다. 또한, 제원이 다른 다수 CIWS를 동시 운용하는 경우를 추가로 고려한다. 본 논문에서는 이와 같은 문제 상황을 비선형 혼합정수계획 문제로 정식화하고, 이를 MILP로 변형하는 기법을 제시하였다. 또한, 이를 상용 최적화 프로그램으로 구현해 최적화 성능을 검증하였다. In this paper, a Mixed Integer Linear Programming(MILP) approach for solving optimal Weapon-Target Assignment(WTA) problem of multiple dissimilar Closed-In Weapon Systems (CIWS) is proposed. Generally, WTA problems are formulated in nonlinear mixed integer optimization form, which often requires impractical exhaustive search to optimize. However, transforming the problem into a structured MILP problem enables global optimization with an acceptable computational load. The problem of interest considers defense against several threats approaching the asset from various directions, with different time of arrival. Moreover, we consider multiple dissimilar CIWSs defending the asset. We derive a MILP form of the given nonlinear WTA problem. The formulated MILP problem is implemented with a commercial optimizer, and the optimization result is proposed.

혼합정수계획법을 이용한 임무할당 응용 연구

안세일,김형근,김현진 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.4

본 연구에서는 혼합정수계획법과 슬라이딩 모드 제어를 이용해 임무할당과 경로생성을 수행하였다. 몇 가지의 제한조건이 있으면 혼합정수계획법을 통해 agent에 임무들을 할당할 수 있다. 이 때에 agent가 임무를 수행하는데 총 이동한 거리를 성능지수로 사용한다. 임무할당을 한 뒤에 최적의 성능을 가지는 임무수행의 순서를 조합하게 된다. 이것은 Travelling-Salesman-Problem과 유사한 문제이다. 경로계획을 생성한 뒤에 Dubin’s car와 슬라이딩 모드 제어을 사용하여 실제 경로를 얻어낸다. In this paper, we investigate task assignment and path planning problem using mixed integer linear programming (MILP) and Dubin’s car. Multitask can be assigned to each agent using MILP with simple constraints. Sum of distances between tasks and agents is set as performance index. It is also same with the time minimum optimization. After task assignment, the travelling-salesman problem has to be solved for optimization of paths. TSP is NP-hard but for small size problems it can be solved using exact algorithm. After path planning, real path is acquired using Dubin’s car model and sliding mode control.

혼합정수선형계획법을 이용한 복수무인잠수정의 최적경로생성 연구

김선홍,김낙완,문인호 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

최근 심해 자원의 탐사나 해양 환경조사, 군사적 목적 등 인간이 직접 수행할 수 없거나 접근성이 떨어지는 임무의 수행에 있어 무인잠수정(Unmanned Underwater Vehicle)의 역할이 중요해지고 있다. 이러한 임무를 수행하기 위해서는 기본적으로 무인잠수정이 수행할 임무의 설정과 임무를 수행하기 위한 경로의 생성이 선행되어야 한다. 필요한 경우 한 대의 무인잠수정이 아닌 복수의 무인잠수정을 동시에 운용함으로써 임무수행효율을 극대화 시켜야 한다. 본 연구에서는 혼합정수선형계획법(MLP : Mixed Integer Linear Programming)을 이용하여 복수무인잠수정의 최적경로생성에 대한 연구를 진행하였다. 최적화 과정에서 장애물회피, 무인장수정간의 충돌회피, 주어진 임무를 수행하기 위한 경로점 도달 등을 제약조건으로 설정하고 임무의 성격에 따라 에너지소모와 임무완료시간의 최소화를 목적함수로 설정하였다. 이를 바탕으로 최적화 시뮬레이션을 수행하였고 그 결과를 통해 복수무인잠수정의 최적경로를 확인할 수 있었다.

혼합정수계획법(MIP)에 의한 다품종 혼류생산 방식의 Rolling-Horizon 생산계획수립에 관한 연구

황승준(Hwang, Seung-June),김태영(Kim, Tai-Young),유재식(You, Jai-Sik) 대한경영학회 2010 大韓經營學會誌 Vol.23 No.6

정찰 임무 수행을 위한 혼합 정수계획법 기반의 다중 무인기 협업 기법

이중현,김현진 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

본 논문에서는 특정 지역을 다수 또는 단일의 무인기가 정찰해야하는 상황에서 다중 무인기 시스템이 지속적인 정찰 임무를 수행하는 문제를 정식화 하고, 혼합 정수계획법을 통해 접근한다. 정찰 임무에 대한 기존 연구들이 동일한 중요도를 갖는 지역들만을 고려한 반면, 본 논문에서는 중요도가 각기 다르며 시간과 정찰 현황에 따라 변화하는 지역들을 고려하여 무인기들을 할당하고 경로를 계획하는 기법을 사용하였다. 또한 무인기들의 협업을 필요로 하는 특수 임무를 위한 협업 프로토콜을 설계하였다. 각 지역에 정의된 불확실도가 높을 때 해당 지역의 중요도가 높아지며 이 불확실도는 정찰을 통해 감소된다고 설정하고, 지역 전체의 불확실도 합을 최소화시키는 조건으로 환경을 탐색/정찰하는 임무 시뮬레이션 수행하였다. 이를 통해 협업 프로토콜이 적절히 동작하여 지역 전체의 불확실도 값이 시간이 지남에 따라 0으로 수렴하는 결과를 얻을 수 있었다. In the past years, cooperative operation of multiple UAVs has attracted considerable research interests for coverage and search of broad and complex areas. Unlike other complete coverage problems, in this surveillance problem, each location in the environment has different priority that also changes through surveillance. The uncertainty level of each location determines priority and it decreases with surveillance. In this paper, we propose a cooperative path planning algorithm for an efficient surveillance operation of multiple UAVs using mixed integer linear programming. The cost function to be minimized is the uncertainty level over the whole region and the protocols for the cooperative movements are designed. Simulation results show that the task allocation works appropriately and the uncertainty level converges to zero.

식자재 유통기한이 고려된 혼류 생산 계획 수립 방법론 - 수제 베이커리 공장 사례 -

이현진,김희탁,윤영진,유태종 한국생산관리학회 2019 한국생산관리학회지 Vol.30 No.1

As the industry paradigm shifts from mass production to customization, it is inevitable that a mixed production of various products in the production line is becoming a tool to enhance the competitiveness of enterprises. In the food production industry, business find it challenging to adopt a customization strategy as there are limitations to their scales and the application of automated equipment. One of the most important prerequisites for solving these problems is seeking operational efficiency through optimization of production planning. In this study, we propose a production plan optimization method considering mixed model production, Make- To-Order/Make-To-Stock supply strategies, and the expiration dates of HACCP-approved ingredient. The proposed methodology was conducted in two steps: 1) A weekly production batch model was created. 2) Applying the batch model as a integer and the mixed integer programming was developed. Based on the actual demand data of the bakery factory, we confirmed the practicality and applicability of the proposed methodology considering a production plan with all the constraints mentioned above. 대량생산에서 고객 맞춤화로 산업의 패러다임이 바뀜에 따라 생산 라인 내에서 다양한 제품을 혼류 생산하는 것은 피할 수 없는 변화이며 기업의 경쟁력을 향상시키는 중요한 도구가 되고 있다. 식품 제조 산업은 산업 내에 존재하는 매우 다양한 기업의 규모 및 자동화 설비 도입의 한계로 인해서 고객 맞춤화 전략의 도입이 어려운 실정이다. 이러한 다양한 시장의 요구 사항을 해결하기 위해서 가장 선결되어야할 조건 중에 하나가 생산계획 수립 최적화를 통한 운영 효율화를 추구하는 것이다. 이에 본 연구에서는 식품 제조 기업의 생산계획 수립 문제에 있어서 다품종의 혼류 생산과 MTO, MTS 의 혼합 공급, HACCP의 식품 위생 관리를 위한 원재료 유통기한을 고려한 주 단위 생산계획 최적화 방법론을 제시하고자 한다. 제안된 방법론은 2단계로 이루어져 있으며, 1단계에서는 주간 생산가능 Batch 모형을 생성하고 2단계에서는 생성된 Batch 모형을 정수화하여 혼합 정수계획법을 적용한 주 단위 생산계획을 수립하였다. 수제 베이커리 공장의 실제 주문 데이터와 공정 데이터를 바탕으로 위에 언급된 제약조건을 모두 반영하여 생산계획 수립을 진행함으로써 제안된 방법론의 실용성 및 적용 가능성을 검증하였다.

혼합 정수 비선형 계획법 기반 토공사 최적 장비 선정 방법 제시

고용호 ( Ko Yong-ho ),키앙 ( Ngov Kheang ),이수민 ( Lee Su-min ),신도형 ( Shin Do-hyoung ),한승우 ( Han Seung-woo ) 한국건축시공학회 2023 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.1

Optimal fleet management in the planning stage is one of the most critical activities that guarantee successful construction projects. In South Korea, the construction standard production rate database (CSPRD) is normally employed. However, when it comes to a trade-off problem that involves decision-making on optimal sets of equipment to perform a certain task, the method will require the planners’ in-depth knowledge and experience regarding the target process and a time consuming estimation of the performance of every possible scenario must be conducted for the deduction of the optimal fleet management. On this account, this research paper proposes a lightweight method of using mixed integer nonlinear programming (MINLP) in multi-objective problems based on CSPRD-based mathematical equations to assist planners in the preplanning stage of choosing the optimal sets of types and size machinery to efficiently arrange the construction scheduling and budgeting.