KR101720265B1 - 원자재 절단 플랜 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철강재와 같은 금속 혹은 목재 등의 원자재를 절단하기 위한 플랜(plan)을 네스팅(nesting)하는 시스템에 관한 것으로, 특히 니즈(needs)에 맞춰 원자재 절단시 절단되고 남는 원자재의 손실을 최소화하기 위한 원자재 절단 플랜 시스템에 관한 것으로, 원자재 길이 리스트와 절단물 길이 리스트를 소스 정보로 입력받아 저장하는 소스 정보 저장부와, 상기 소스 정보에 기초하여 절단할 원자재들의 절단 잔량의 총합이 최소가 되도록 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 원자재 실길이 반영 옵션, 절단밥 반영 옵션, 선절단 반영 옵션, 각절단 반영 옵션 중 하나 이상의 옵션 선택정보를 반영하여 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 원자재별 절단정보 산출부와, 산출된 각 원자재별 절단정보 조합을 출력하기 위한 원자재 절단정보 리스트 출력부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

원자재 절단 플랜 시스템{CUT PROCESS NESTING SYSTEM}

본 발명은 철강재와 같은 금속 혹은 목재 등의 원자재를 절단하기 위한 플랜(plan)을 네스팅(nesting)하는 시스템에 관한 것으로, 특히 니즈(needs)에 맞춰 원자재를 절단해야 하는 경우 절단 잔량, 절단 편의, 자재 편의 등 여러 요인을 고려하여 편리하고도 경제적이며 효율적으로 원자재를 절단할 수 있는 원자재 절단 플랜 시스템에 관한 것이다.

건설 및 건축 현장에서는 기초, 기둥, 벽, 보, 슬래브 등과 같은 부재에 따라서 다양한 형상과 다양한 길이를 가진 철강재가 대량으로 사용된다. 건설 현장에서 사용되는 철강재는 비교적 고가이며 대량으로 사용되며 가공되고 조립될 때 고철로 버려지는 양도 상당하기 때문에, 우선적으로 사용길이 및 사용량에 맞게 철강재를 효율적으로 절단함으로써 버려지는 철강재를 최소화하는 것이 무엇보다 중요하다 할 것이다.

예를 들어 제강사에서 생산된 철강재의 정척길이가 10m, 20m이고, 공사 현장에서 요구하는 철강재의 길이가 3m짜리 6개라면, 10m 철강재를 사용하던, 20m 철강재를 사용하던 철강재 절단 후 약 2m 길이의 철강재가 고철로 처리되어 버려지게 된다. 이러한 손실을 최소화하고자 여러 철강재를 대상으로 요구하는 철강재 길이를 조합하여 철강재 잔량이 최소가 되도록 절단 플랜을 수립하기는 하나, 이 역시 작업자의 수작업에 의존하므로 상당한 작업 시간이 요구되며, 절단 요구하는 철강재의 수량이 다량일 경우 다양한 조합이 존재하는데, 이러한 조합중 최적의 잔량을 계산하여 추출하는 것은 그리 쉬운 일이 아니다. 이는 철강재뿐만 아니라 동파이프, 목재 등과 같은 원자재(하기에서는 선 길이를 갖는 자재를 이하 '원자재'로 정의하기로 함)를 절단하는 경우에 동일하게 발생하는 문제점이다. 따라서 니즈에 맞춰 원자재를 절단해야 하는 경우 절단 잔량이 최소가 되도록 최적의 원자재별 절단정보 조합을 자동 산출하는 시스템이 필요하다.

더 나아가 절단 잔량이 최소가 되도록 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 것 뿐만 아니라, 산출된 원자재별 절단정보 조합 중 공통되는 조합원을 찾아 절단 편의성을 부가적으로 제공할 수 있는 시스템 역시 필요하며, 절단 잔량을 추가적으로 감소시키기 위해 각 절단 피치(pitch)가 같은 부재끼리 모아서 절단할 수 있도록 유도하기 위한 새로운 옵션 기능을 가지는 원자재 절단 플랜 시스템의 개발도 필요하다.

또한 예를 들어 원자재 리스트에 기재된 원자재의 길이가 10m라고 가정했을 경우, 일반적으로 철강재 제조업체에서는 10m 보다 약간의 여분을 주어 10m 철강재를 생산한다. 즉, 실제 길이(이하 실길이라함)는 10m 이상이 된다. 그러나 리스트에 기재된 길이 10m로 절단정보 조합을 산출할 경우 약간의 길이(예를 들면 cm 단위) 부족 혹은 절단분 미반영으로 인해 새로운 원자재를 새로이 할당해야 하는 경우가 발생하곤 한다. 따라서 원자재의 실길이와 절단분을 직접 반영하여 절단정보 조합을 산출함으로써 원자재의 손실을 최소화할 수 있는 시스템 또한 요구된다. 참고적으로 절단밥이란 절삭공구로 원자재 절단시 발생하게 되는 부스러기를 지칭하는 것으로, 원자재 절단시 소모되는 원자재 길이로 해석해도 무방할 것이다.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0066097 대한민국 등록특허공보 10-0756005

이에 본 발명은 상술한 단점을 해결하기 위해 창안된 발명으로써, 원자재 절단시 절단되고 남는 원자재의 손실을 최소화할 수 있도록 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 자동화된 원자재 절단 플랜 시스템을 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 원자재의 실길이, 절단밥, 선절단, 각절단 중 하나 이상을 반영하여 원자재 절단 잔량이 최소가 되도록 원자재별 절단정보를 자동 산출하는 원자재 절단 플랜 시스템을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 원자재의 손실이 최소가 되도록 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하고, 산출된 원자재별 절단정보 조합을 효율적으로 소팅하여 절단해야 하는 원자재의 전체 절단횟수를 줄일 수 있는 자동화된 원자재 절단 플랜 시스템을 제공함에 있다.

아울러 본 발명의 또 다른 목적은 원자재의 절단 잔량(즉, 잔재)의 길이를 옵션 입력으로 제한함으로써, 재사용할 수 없는 잔재 발생을 억제해 불필요한 원자재 손실을 막을 수 있는 원자재 절단 플랜 시스템을 제공함에 있으며,

더 나아가 재사용할 수 있는 잔재를 최대 활용하여 원자재 손실을 막을 수 있는 원자재 절단 플랜 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템은,

원자재 길이 리스트와 절단물 길이 리스트를 소스 정보로 입력받아 저장하는 소스 정보 저장부와,

상기 소스 정보에 기초하여 절단할 원자재들의 절단 잔량의 총합이 최소가 되도록 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 원자재 실길이 반영 옵션, 절단밥 반영 옵션, 선절단 반영 옵션, 각절단 반영 옵션 중 하나 이상의 옵션 선택정보를 반영하여 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 원자재별 절단정보 산출부와,

산출된 각 원자재별 절단정보 조합을 출력하기 위한 원자재 절단정보 리스트 출력부를 포함함을 특징으로 한다.

상술한 구성의 원자재 절단 플랜 시스템의 원자재별 절단정보 산출부는 원자재 잔량 제한옵션정보 입력시 입력된 원자재 길이에서 함께 입력된 잔량제한치를 차감한 원자재 길이에만 절단물 할당하도록 원자재 길이 리스트를 갱신한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출함을 특징으로 하며,

더 나아가 상기 원자재별 절단정보 산출부는 잔재사용 옵션정보 입력시 입력된 잔재 길이에 상기 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물을 할당하고, 그 할당된 절단물을 상기 절단물 길이 리스트에서 삭제한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출함을 또 다른 특징으로 한다.

더 나아가 상기 원자재별 절단정보 산출부는 최적화 알고리즘에 기초하여 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 상기 최적화 알고리즘은 상기 절단물 길이 리스트에 포함된 각각의 절단물을,

상기 원자재 길이 리스트에 포함된 각 원자재에 할당하여 잔량 계산하는 제1단계와;

만들어진 원자재별 절단정보 조합에 할당하여 잔량 계산하는 제2단계와;

만들어진 원자재별 절단정보 조합에 할당 불가한 경우 만들어진 원자재별 절단정보 조합에 포함된 원자재를 길이가 긴 원자재로 교체한 후 할당해야 할 절단물을 할당하여 잔량 계산하는 제3단계와;

상기 각 계산 단계들에서 얻어진 잔량이 가장 작은 원자재별 절단정보 조합을 새로이 만들어진 원자재별 절단정보 조합으로 갱신하는 제4단계를 포함하되, 원자재의 최대 길이를 제한해 가면서 상기 제1단계 내지 제4단계를 반복 수행하면서 순차적으로 얻어지는 원자재별 절단정보 조합의 총 잔량을 비교하여 총 잔량이 적은 조합을 최적의 원자재별 절단정보 조합으로 산출함을 또 다른 특징으로 한다.

더 나아가 상기 원자재별 절단정보 산출부는,

원자재의 최대 길이 제한시 허용된 원자재로는 포함시킬 수 없는 절단물들을 할당할 수 있는 원자재를 미리 상기 원자재별 절단정보 조합에 추가하고 추가된 절단물들을 절단물 길이 리스트에서 삭제하는 방식으로 원자재별 절단정보 조합을 생성함을 또 다른 특징으로 한다.

변형된 실시예로서 상기 원자재별 절단정보 산출부는,

상기 소스 정보로 입력된 절단물의 수량이 정해진 수량을 초과하면 상기 최적화 알고리즘이 아닌 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘 루틴을 실행시켜 각 원자재별 절단정보 조합을 산출함을 또 다른 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 과제 해결수단에 따르면, 본 발명의 원자재 절단 플랜 시스템은 소스 정보에 기초하여 절단할 원자재들의 절단 잔량의 총합이 최소가 되도록 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 원자재의 실길이, 절단시 발생하게 되는 절단밥, 선절단 중 하나 이상을 반영하여 원자재별 절단정보 조합을 산출함으로써, 원자재의 실길이와 절단밥이 반영된 최적의 절단 조합을 산출할 수 있고, 원자재의 끝단을 깔끔하게 정리할 수 있다.

더 나아가 본 발명은 예를 들어 기둥재와 같이 특수용도로 사용되는 원자재의 절단 잔량(즉, 잔재)의 길이를 옵션 입력으로 제한함으로써, 재사용할 수 없는 잔재 발생을 억제해 불필요한 원자재 손실을 막을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 잔재사용 옵션을 통해 절단물 길이 리스트에 포함된 짧은 절단물을 우선 할당한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출함으로써, 재사용할 수 있는 잔재를 최대 활용하여 원자재 손실을 막을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 요구받은 절단물 길이 리스트에 존재하는 절단물을 최적화 알고리즘에 기초하여 순차적으로 새로운 원자재 혹은 만들어진 원자재별 절단정보 조합 혹은 만들어진 원자재별 절단정보 조합에 새로운 절단물 할당 불가시 기존 절단물이 할당된 원자재를 길이가 긴 원자재로 교체하여 절단물을 재할당해 가면서 잔량이 최소가 되는 원자재별 절단정보 조합을 찾는다. 이로써, 원자재 절단시 절단되고 남는 원자재의 손실을 최소화할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있는 효과가 있다.

더 나아가 본 발명은 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출함에 있어 원자재의 최대 길이를 제한함으로써, 산출시간을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며,

산출된 원자재별 절단정보 조합을 효율적으로 소팅하여 절단해야 하는 원자재의 전체 절단횟수를 줄일 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

더 나아가 본 발명은 최적화 알고리즘과 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘 각각에 기초하여 산출된 최적의 원자재별 절단정보 조합 중 절단 잔량이 더 적은 조합을 선택 사용할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템의 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최적화(Best Fit) 알고리즘을 부연 설명하기 위한 플로우 차트 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선절단과 절단밥을 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각절단을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이티드 어닐링(Simulated Annealing) 알고리즘을 부연 설명하기 위한 플로우 차트 예시도.
도 7 및 도 8는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 구성하는 서브 알고리즘을 부연 설명하기 위한 플로우 차트 예시도.
도 9a 내지 도 9d는 일반적인 방법에 의해 만들어진 원자재별 절단정보 조합 리스트 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 만들어진 원자재별 절단정보 조합 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

하기에서 사용되는 용어중 원자재 길이 리스트와 절단물 길이 리스트는 각각 복수의 원자재 길이가 나열되어 있는 리스트와 복수의 절단물 길이가 나열되어 있는 리스트를 나타낸 것이며, 선절단은 원자재의 일측 끝단 즉, 좌측 혹은 우측 끝단을 절단하는 것을 의미하며, 각절단은 원자재를 절단함에 있어 사선방향으로 절단하여 절단면이 경사지도록 절단하는 것을 의미하는 것으로 정의하기로 한다. 또한 "원자재 잔량 제한옵션"정보는 원자재의 잔량을 선택적으로 제한하기 위해 입력되는 정보인 것으로 정의하며, 이러한 원자재 잔량 제한옵션정보로는 적어도 제한하고자 하는 원자재의 길이와 그 길이에 매칭되는 잔량제한치가 함께 입력되는 것으로 한다. 아울러 "잔재사용 옵션"정보는 잔재를 사용하기 위해 입력되는 정보로서, 하나 이상의 잔재 길이가 잔재사용 옵션정보로 입력되어 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템은 컴퓨터 시스템에서 실행 가능한 프로그램 모듈의 집합체로서, 통신망을 통해 다운로드받아 작업자의 컴퓨터 시스템에 설치 가능하며, 메모리 혹은 자기기록매체에 저장되어 컴퓨터 시스템에 의해 액세스되어 설치 가능하다. 아울러 모바일 디바이스용 앱으로 제작되어 배포도 가능하다. 물론 컴퓨터 시스템은 서버 컴퓨터를 포함하는 것으로, 서버 컴퓨터 시스템에 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템이 설치되어 온라인상에서 원자재별 절단정보 조합을 제공할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템(100)의 구성도를 예시한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 컴퓨터 시스템에 설치되어 실행되는 경우를 가정하기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템(100)은 크게 원자재 길이 리스트(

)와 절단물 길이 리스트(

)를 소스 정보로 입력받아 메모리(140)에 저장하는 소스 정보 저장부(110)를 포함한다. 참고적으로 원자재는 H형강과 같이 길이를 가지는 선재를 일컫는 것이며, 절단물은 수요자가 요구하는 길이로 절단된 상태의 원자재(즉 H형강 절단물)를 말한다. 소스 정보인 원자개 길이 리스트와 절단물 길이 리스트는 작업자가 데이터 입력장치를 통해 직접 입력할 수 있으며, 통신망을 통해 원자재 절단물 수요자의 컴퓨터 시스템 혹은 원자재 공급업체의 컴퓨터 시스템을 통해 입력될 수 있다. 물론 온라인망을 통해 원격지에 위치한 서비스 이용자 단말로부터 입력될 수도 있다.

아울러 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템(100)은 상기 소스 정보에 기초하여 절단할 원자재들의 절단 잔량의 총합이 최소가 되도록 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 원자재 실길이 반영 옵션, 절단밥 반영 옵션, 선절단 반영 옵션, 각절단 반영 옵션 중 하나 이상의 옵션 선택정보를 반영하여 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 원자재별 절단정보 산출부와, 산출된 각 원자재별 절단정보 조합을 화면 출력 혹은 인쇄 출력하기 위한 원자재 절단정보 리스트 출력부(130)를 기본적으로 포함한다.

원자재별 절단정보 산출부(120)는 상기 소스 정보에 기초하여 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 절단할 원자재들의 절단 잔량의 총합이 최소가 되도록 최적화(Best Fit) 알고리즘에 기초하여 각 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수 있다. 만약 수요자가 요구하는 절단물의 수가 많을 경우 최적의 조합을 찾는 시간이 지연될 수 있다.

이에 변형된 시스템으로서, 상기 원자재별 절단정보 산출부(120)는 상기 소스 정보로 입력된 절단물의 수량이 정해진 수량을 초과하면 최적화 알고리즘이 아닌 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘 루틴을 실행시켜 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수도 있다.

또 하나의 변형 시스템으로서, 상기 원자재별 절단정보 산출부(120)는 절단물의 수에 상관없이 최적화 알고리즘과 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘 각각을 실행시켜 얻어진 원자재별 절단정보 조합 중 더 좋은 것, 즉 절단 잔량이 더 작은 것을 선택할 수도 있다.

한편, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 작업자에 의해 원자재 잔량 제한옵션정보가 입력되면, 입력된 원자재 길이에서 함께 입력된 잔량제한치를 차감한 원자재 길이에만 절단물 할당하도록 원자재 길이 리스트를 갱신한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수 있으며,

작업자에 의해 잔재사용 옵션정보가 입력되면, 입력된 잔재 길이에 상기 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물을 할당하고, 그 할당된 절단물을 상기 절단물 길이 리스트에서 삭제한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수도 있다.

도 1에서 미설명된 메모리(140)에는 소스 정보가 저장됨은 물론, 본 발명의 실시예에 따른 원자재 절단 플랜 시스템(100)을 구성하는 각 구성모듈 및 최적화 알고리즘, 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 구성하는 프로그램 코드 데이터가 저장되는데 이용된다.

상술한 구성 외에 원자재 절단 플랜 시스템(100)은 산출된 원자재별 절단정보 조합을 분류하되, 절단 편의성 제공을 위해 절단정보 조합을 구성하는 조합원의 길이가 동일한 원자재별 절단정보 조합을 그룹핑하여 상기 원자재 절단정보 리스트 출력부(130)로 전달하는 원자재별 절단정보 소팅부를 더 포함할 수도 있다.

참고적으로 용어 "조합원"이라 함은 절단정보 조합이 예를 들어 {x,y,z,..}일 경우, 이러한 조합을 구성하는 각 원소(element) x, y, z를 지칭하는 것이다.

원자재별 절단정보 소팅부가 필요한 이유는, 예를 들면 원자재 길이가 10이고 이 원자재에 할당된 절단물 길이가 3,3,4라면 이러한 경우 원자재별 절단정보 조합 L은 L=[10,(3,3,4)]로 표기할 수 있다. 또 하나의 원자재별 절단정보 조합 L이 [10,(4,3,3)]이라면 길이가 10인 두 원자재를 절단함에 있어 총 4회의 절단횟수가 필요하지만, 단 몇 개일지라도 조합원이 동일한 절단정보 조합을 찾아 [10,(3,3,4)]와 같이 정렬하면 총 2회의 절단횟수만으로 두 원자재를 절단할 수 있어 작업 효율을 높일 수 있기 때문이다.

이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 원자재별 절단정보 산출부(120)에 의해 최적의 원자재별 절단정보 조합이 산출되는 과정을 설명하기로 한다.

우선 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최적화(Best Fit) 알고리즘을 부연 설명하기 위한 플로우 차트를 예시한 것으로, 원자재별 절단정보 산출부(120)에 의해 실행된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선절단과 절단밥을 설명하기 위한 도면을 예시한 것이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각절단을 설명하기 위한 도면을 예시한 것이다.

우선 컴퓨터 작업자에 의해 원자재 길이 리스트(

)와 수요자가 요구하는 절단물의 길이 리스트(

)가 원자재 절단 플랜 시스템(100)에 입력되면, 도 2에서와 같이 원자재별 절단정보 산출부(120)는 S10단계에서 i=1로, C*=C로 설정한다. S15단계에서 i의 값이 원자재 수 K 보다 작으면, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 S20단계로 진행하여 maxK보다 길이가 긴 모든

에 대해

보다 길이가 길고 잔량이 가장 작은

를 선택한다. 그리고 이를 원자재별 절단정보 조합 L에 포함시키고 절단물 길이 리스트에서

를 제거한다. 이를 다른 말로 표현하면, 작업자 명령에 따라 원자재의 최대 길이 제한치(maxK)가 입력되면, 원자재의 최대 길이 제한시 허용된 원자재로는 포함시킬 수 없는 절단물이 존재할 수 있게 된다. 이러한 경우 원자재별 절단정보 산출부(120)는 상기 제한치 보다 길이가 긴 절단물들을 할당할 수 있는 원자재(잔량이 가장 짧은 원자재)를 미리 원자재별 절단정보 조합에 추가하고 상기 제한치 보다 길이가 긴 절단물을 할당한 후 절단물 길이 리스트에서 해당 절단물을 제거한다. 이는 원자재의 최대 길이를 제한함으로써 최적의 조합을 찾는 시간을 장기화하는 것을 막는 효과를 얻을 수 있으며, 길이가 긴 원자재를 사용함으로써 불필요하게 절단 잔량의 총합이 늘어나게 되는 현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 S20단계 이후 S25단계로 진행하여 다시 절단물의 수를 카운팅하기 위한 변수 j를 1로 설정한 후, j가 절단물 길이 리스트에 포함된 수 C*를 초과할 때까지 S35단계를 반복 수행하면서 원자재별 절단정보 조합 L을 갱신해 나간다.

즉, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 S35단계에서 절단물 길이 리스트(C)에 포함된 각각의 절단물(

)을,

1) 상기 원자재 길이 리스트(K)에 포함된 각 원자재(

)에 할당하여 잔량 계산하고,

2) 만들어진 원자재별 절단정보 조합(L)에 할당하여 잔량 계산하며,

3) 만들어진 원자재별 절단정보 조합(L)에 할당 불가한 경우 만들어진 원자재별 절단정보 조합(L)에 포함된 원자재를 길이가 긴 원자재로 교체한 후 할당해야 할 절단물을 할당하여 잔량 계산한다.(예를 들면 원자재별 절단정보 조합이 원자재 7에 대해 절단물 5가 할당된 상태에서 다시 절단물 3을 할당할 경우 불가하므로 원자재 7을 그 보다 길이가 큰 10으로 교체하여 절단물 5와 3을 할당하는 방식)

그리고 상기 세 가지 계산 단계들에서 얻어진 잔량이 가장 작은 원자재별 절단정보 조합(L)을 새로이 만들어진 원자재별 절단정보 조합으로 갱신해 간다.

만약 절단물 길이 리스트에 존재하는 모든 절단물을 할당하였다면 S45단계로 진행하여 i를 1 증가시킨 후 원자재별 절단정보 산출부(120)는 S50단계로 진행하여 상술한 S35단계를 반복 수행하면서 순차적으로 얻어지는 원자재별 절단정보 조합(L)의 총 잔량을 직전 원자재별 절단정보 조합(L*)의 총 잔량과 비교하여 총 잔량이 적은 조합을 최적의 원자재별 절단정보 조합으로 산출하여 원자재 절단정보 리스트 출력부(130)로 전달한다.

참고적으로 원자재별 절단정보 조합 L은 {

}의 형태를 갖는다. k는 원자재 길이를 나타내며, R은 원자재 길이에 할당된 절단물의 조합을 나타낸다. 즉, L=[10,(3,3,4)]이라면 10은 원자재 길이를, 절단물의 조합 3,3,4는 원자재 10에 할당된 길이 3,3,4의 절단물이 할당된 것을 나타낸 것이다.

도 2에서 설명한 바와 같이 원자재별 절단정보 산출부(120)는 요구받은 절단물 길이 리스트에 존재하는 절단물을 최적화 알고리즘에 기초하여 순차적으로 새로운 원자재 혹은 만들어진 원자재별 절단정보 조합 혹은 새로운 절단물 할당 불가시 기존 절단물이 할당된 원자재를 길이가 긴 원자재로 교체하여 절단물을 재할당해 가면서 잔량이 최소가 되는 원자재별 절단정보 조합을 찾는다. 이로써, 원자재 절단시 절단되고 남는 원자재의 손실을 최소화할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있게 되는 것이다.

다만, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 상술한 최적화 알고리즘에 기초하여 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수 있으며, 작업자가 옵션값으로 입력한 정보를 반영하여 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수 있다.

예를 들면, 작업자가 원자재 실길이 반영 옵션을 선택하였고, 그 옵션정보로서 하나 이상의 원자재 실길이 값이 입력되면, 원자재 길이 리스트에서 작업자가 지정한 원자재 길이값을 실길이 값으로 갱신한 후 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출한다.

원자재 길이값을 실길이 값으로 갱신하는 실익은 예를 들어 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 길이 10m 원자재에 절단물 3m, 4m, 3m를 할당할 수 있으나, 실제 10m 원자재를 절단할 경우에는 절단밥(P)에 의해 길이 손실이 발생한다. 이를 고려해 3m, 4m 절단물만을 할당하고 나머지 3 m는 다른 원자재에 할당해야 하기 때문에 추가 원자재와 잔량 손실이 발생하게 된다. 그러나 원자재 실길이는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 여분의 길이 a가 추가되어 있는 상태이므로 절단밥(P)을 고려해도 충분히 10m 원자재에 3m,4m,3m 절단물을 할당할 수 있다.

따라서 본 발명은 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출하기 전에 작업자가 원자재 실길이, 절단밥 반영 여부를 선택하도록 함으로써, 불필요한 원자재의 손실을 막을 수 있다.

유사하게 작업자는 원자재 절단 플랜 시스템에서 제공하는 메뉴를 통해 선절단 반영 옵션을 선택할 수 있다. 실제 원자재의 끝 부분이 깨끗하게 정리되지 않은 상태이므로, 작업자는 선절단을 선택하고 치수(도 3 (b)의 a)를 입력하여 원자재 일측 끝단을 매끄럽게 절단할 수 있다. 원자재별 절단정보 산출부(120)는 선절단을 위해 입력된 치수가 반영되도록 원자재 길이 리스트를 갱신한 후 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출하면 된다.

더 나아가 작업자는 메뉴를 통해 각절단 반영 옵션을 선택할 수 있다. 각절단 반영 옵션이 선택되면, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 각절단 요구된 절단물을 수용할 수 있는 원자재에 할당한 후 할당된 절단물과 원자재를 원자재 길이 리스트와 절단물 길이 리스트에서 제거한 후 최적화 알고리즘에 기초하여 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출한다.

참고적으로 각절단을 반영하여 원자재를 절단하는 이유는 원자재의 손실을 막기 위함이다. 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 절단물 길이가 100이되 경사면이 10인 각절단물 2개를 요구하는 경우, 일반적인 방법은 절단물 길이가 100이 되도록 원자재를 절단(①)한 후 그 절단물에 대해 경사면이 10이 되도록 경사각(②)을 주어 절단한다. 이를 2번 반복함으로써, 두 개의 각절단물이 얻어지는데 이러한 경우 원자재의 총 할당길이는 200이 된다.

하지만 동일 경사면 길이를 가지는 각절단물이 요구된다면 이들 각절단물들의 총길이를 도 5에서와 같이 합산(위 예시한 각절단물의 경우 190)하여 원자재에 할당하고 경사각 ①에 대해 1회 절단한다면 원자재의 총 할당길이는 일반적인 방법에 비해 감소하게 되고 절단횟수 역시 줄어들게 되어 작업 효율성을 높일 수 있게 된다.

또한 원자재별 절단정보 산출부(130)는 작업자에 의해 원자재 잔량 제한옵션정보가 입력되면, 입력된 원자재 길이에서 함께 입력된 잔량제한치를 차감한 원자재 길이에만 절단물 할당하도록 원자재 길이 리스트를 갱신한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수도 있다.

이는 기둥재와 같이 특수 용도로 사용되는 원자재에 절단물을 할당하여 절단할 경우 불필요하게 많은 양의 잔량이 남을 수 있는데, 이때 남는 잔량을 재사용할 수 없는 경우가 발생하는 경우를 막기 위함이다. 즉, 원자재의 절단 후 잔량을 사전에 제한하여 불필요한 원자재의 낭비를 막을 수 있다. 예를 들어 도 3의 (c)와 같이 원자재 길이 10에 대해 원자재 잔량 제한치 4를 입력하면, 원자재별 절단정보 산출부(130)는 원자재 길이 10에서 입력된 잔량제한치 4를 차감한 원자재 길이 6에만 절단물을 할당하도록 원자재 길이 리스트를 갱신한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 방식이다.

더 나아가 작업자에 의해 잔재사용 옵션정보가 입력되면, 원자재별 절단정보 산출부(130)는 잔재사용 옵션정보로 입력된 잔재 길이에 상기 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물을 할당하고, 그 할당된 절단물을 상기 절단물 길이 리스트에서 삭제한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출한다. 이는 잔재에 짧은 절단물을 우선 할당하는데 그 의의를 찾을 수 있는 방법이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 예를 들어 기둥재와 같이 특수용도로 사용되는 원자재의 절단 잔량의 길이를 옵션 입력으로 제한함으로써, 재사용할 수 없는 잔재 발생을 억제해 불필요한 원자재 손실을 막을 수 있는 이점이 있으며,

잔재사용 옵션을 통해 절단물 길이 리스트에 포함된 짧은 절단물을 우선 할당한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출함으로써, 재사용할 수 있는 잔재를 최대 활용하여 원자재 손실을 막을 수 있는 이점이 있다.

이하 상술한 원자재별 절단정보 산출부(120)에 의해 최적화 알고리즘과 병행하여 선택 사용 가능한 혹은 독립적으로 사용 가능한 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 부연 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 부연 설명하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 구하는 서브 알고리즘을 부연 설명하기 위한 플로우 차트를 예시한 것이다.

도 6에서 원자재별 절단정보 산출부(120)는 도 2에서 언급한 절단물 길이 리스트 C에 포함된 절단물들을 랜덤하게 섞는다. 만약 절단물의 수(

)가 200 이상이라면 절단물의 수 C를 100개 단위로 분할하고, 분할된 각각의 절단물 길이 리스트의 집합

를 생성(S100단계)한다. 여기서

각각은 100개 단위로 분할된 절단물 길이 리스트이며, 이들의 집합 C*는 절단물 분할 리스트라 칭하기로 한다.

이어 원자재별 절단정보 산출부(120)는 C*에 포함된 각 Ci에 대해 서브(SA_SUB) 알고리즘을 적용하여 원자재별 절단정보 조합 Li를 계산하고, 계산된 Li를 모두 합쳐 최적의 원자재별 절단정보 조합 L*를 구한다(S105단계).

S105단계에서 얻어진 최적의 원자재별 절단정보 조합은 원자재 절단정보 리스트 출력부(130)로 전달되어 화면 표시 출력되거나 인쇄지를 통해 리스트 형태로 출력 가능하다. 이러한 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘은 절단물의 갯수가 많을 때 최적화 알고리즘 대신에 사용될 수 있으며, 절단물 갯수에 상관없이 최적화 알고리즘 대신에 사용될 수도 있다.

이하 도 7을 참조하여 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘의 서브(SA_SUB) 알고리즘에 대해 설명하기로 한다.

도 7을 참조하면, 우선 원자재별 절단정보 산출부(120)는 S200 단계에서 변수 i를 1로 설정한후 설정된 변수 i가 2000(반복회수)을 초과하기 전까지 후술할 시뮬레이티드 어닐링 평가 알고리즘(SA_EVALUATE) 수행되도록 한다.

즉, 원자재별 절단정보 산출부(120)는 설정된 i의 값이 2000 이하이면 도 6에서 리스트 Ci를

로 설정(S210단계)하고 이어서 온도 T를 500으로 설정(S215단계)한다.

온도 T가 양의 값을 가지면(S220단계) S225단계로 진행하여

에 포함된 절단물 3개의 위치를 랜덤하게 바꾼 새로운 절단물 길이 리스트 C'를 생성한다. 그리고 C'에 대해 도 8에서 설명할 시뮬레이티드 어닐링 평가(SA_EVALUATE) 알고리즘에 적용하여 총 잔량 E'를 계산한다. 기존의

에 대한 총 잔량을

라 하면,

이거나

일 경우

을 수행한다. 이때

는 0과 1 사이의 값을 랜덤하게 선택한 값이다.

온도 T의 값을 0.1씩 줄여(S230단계) 나가면서 0이 될 때까지 S225단계를 반복 수행한다. 최초 설정된 온도 T가 0이 되면 i의 값을 증가(S235단계)시키고 S240단계로 진행하여 S225 단계에서 계산된 원자재별 절단정보 조합 L의 총 잔량이 L*의 총 잔량보다 작다면 L이 새로운 최적해 L*가 되고, i가 2000이 될때 L*로 설정된 절단정보 조합이 최적의 원자재별 절단정보 조합 L*로 출력된다.

상술한 시뮬레이티드 알고리즘은 절단물 길이 리스트

에 포함된 3개의 절단물 순서를 바꾸어 새로운 리스트를 생성한 후, 그 새로운 리스트를 평가한 후 확률함수에 의해 기존의 절단물 길이 리스트 또는 새로운 절단물 길이 리스트를 선택하는 방식이다. 초기에는 새로운 절단물 길이 리스트를 선택할 확률이 높지만 온도가 낮아질수록 새로운 절단물 길이 리스트를 선택할 확률은 낮아지고 해는 안정화된다. 이러한 시뮬레이티드 알고리즘은 랜덤함수에 기반하기 때문에 반복 수행시 더 좋은 해를 찾을 수 있다.

도 8을 참조하여 시뮬레이티드 어닐링 평가(SA_EVALUATE) 알고리즘에 대해 부연 설명하면,

절단물의 수(

)가 0 이상이면(S300단계) i와 j를 각각 1과 0으로 설정(S305단계)한 후 설정된 i가 원자재 길이 리스트에 포함된 원자재 수 K 보다 작은지 비교(S310단계)한다. 만약 i가 K 이하의 값을 가지면 원자재별 절단정보 산출부(120)는 빈 원자재별 절단정보 조합

을 생성한다. 그리고 Ri에 더 이상 절단물을 추가할 수 없을 때까지 절단물 Ct를 포함시킨다(S315단계). 이어서 새로운 원자재별 절단정보 조합

의 총 잔량이

의 총 잔량보다 작을 경우

가 새로운 최적의 조합

가 된다(S320단계).

이와 같이 S310 단계 내지 S325단계가 반복 수행된 후 S330단계에서는 최적 조합

에 포함된 절단물들은 절단물 리스트 C에서 제거하고

를 L*에 포함시킨다. 이로써 최적의 원자재별 절단정보 조합

가 얻어질 수 있다.

상술한 시뮬레이티드 어닐링 평가 알고리즘을 정리해 보면,

1) 우선 원자재 잔량을 구하기 위해 절단물 길이 리스트의 절단물들을 처음부터 순서대로 원자재에 할당하되 더 이상 절단물을 할당할 수 없을 때까지 반복한다.

2) 1)과정을 모든 원자재에 대해 수행하고, 가장 잔량이 작은 원자재를 선택하고 그때의 원자재별 절단정보 조합을 저장한다.

3) 2)과정에서 선택된 절단물이 제외된 절단물 길이 리스트를 이용해 상기 1), 2)과정을 수행한다.

4) 상술한 1)과정 내지 3) 과정을 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물이 모두 할당될 때까지 반복하고 원자재들의 총 잔량을 출력한다.

이상에서 설명한 바와 같이 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘에 의해서도 원자재 절단시 절단되고 남는 원자재의 손실을 최소화할 수 있는 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출할 수 있기 때문에, 본 발명은 최적화 알고리즘 혹은 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 절단 잔량이 최소가 되는 원자재별 절단정보 조합을 찾을 수 있고, 두 알고리즘 모두를 실행시켜 그 중 절단 잔량이 최소가 되는 원자재별 절단정보 조합을 찾을 수도 있다.

참고적으로 도 9a 내지 도 9d는 일반적인 방법에 의해 만들어진 원자재별 절단정보 조합 리스트를 예시한 것이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 만들어진 원자재별 절단정보 조합을 예시한 것이다.

도 9a 내지 도 9d에서 길이는 수요자가 요구하는 절단물의 길이를 나타낸다. 즉, 도 9a에서 첫 번째(번호 1) 원자재 8000에 대해 절단된 절단물의 길이는 779,785,790이고, 이때의 잔량은 5646이며, 원자재 사용율은 29.4%라는 것을 나타내고 있다.

도 9a 내지 도 9d의 조합 리스트에 기재된 절단물 길이를 요구한 경우, 원자재 8000,10000,12000원을 사용하면 도 9d의 합계에 기재된 바와 같이 잔량(잔철)의 합은 7568이며 원자재 사용율은 97%였다.

도 9a 내지 도 9d의 조합 리스트에 기재된 것과 동일한 절단물 길이를 입력으로 하여 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 돌려 보면 도 10에서와 같이 계산시간은 16.442초가 소요되었으며, 잔량의 합(total remainder)은 "3568"로서 도 9d에 표기된 "7568"의 절반 정도로 잔량이 감소된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 일반적으로 사용되고 있는 시스템 혹은 방식에 비해 원자재별 절단정보 조합을 고속으로 산출할 수 있으며, 원자재 잔량 또한 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

참고적으로 도 10에서 좌측의 괄호안 수치, 예를 들면 (8000,316)에서 8000은 원자재 길이를 나타내며, 316은 원자재 8000을 2784,3100,1800으로 절단했을 때의 잔량을 나타낸 것이다.

이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면 본 발명의 실시예에서는 최적화 알고리즘에 기초하여 최적의 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 선길이, 각절단, 선절단을 반영하여 절단정보 조합을 산출하도록 하였으나, 최적화 알고리즘이 아닌 이미 공지된 원자재별 절단정보 조합 산출방법에 선길이, 선절단, 원자재 잔량 제한, 잔재사용 옵션 등을 부가하여 사용할 수 있을 것이다.따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

1. 원자재 길이 리스트와 절단물 길이 리스트를 소스 정보로 입력받아 저장하는 소스 정보 저장부와;
   상기 소스 정보에 기초하여 절단할 원자재들의 절단 잔량의 총합이 최소가 되도록 원자재 실길이 반영 옵션, 절단밥 반영 옵션, 선절단 반영 옵션, 각절단 반영 옵션 중 작업자에 의해 입력된 하나 이상의 옵션 선택정보를 선반영하여 각 원자재별 절단정보 조합을 최적화 알고리즘에 기초하여 산출하되, 상기 소스 정보로 입력된 절단물의 수량이 정해진 수량을 초과하면 상기 최적화 알고리즘이 아닌 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 실행시켜 각 원자재별 절단정보 조합을 산출하는 원자재별 절단정보 산출부와;
   산출된 각 원자재별 절단정보 조합을 출력하기 위한 원자재 절단정보 리스트 출력부;를 포함하되, 상기 원자재별 절단정보 산출부에 의해 실행되는 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘은,
   상기 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물들을 랜덤하게 섞고 일정 갯수 단위로 분할하여 절단물 분할 리스트(C*)를 생성한 후, 상기 절단물 분할 리스트에 포함된 각 절단물 길이 리스트(Ci)에 대해 서브 알고리즘을 적용하여 원자재별 절단정보 조합(Li)을 계산하며, 계산된 원자재별 절단정보 조합(Li)을 모두 합쳐 최적의 원자재별 절단정보 조합(L*)을 산출함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 원자재별 절단정보 산출부는 최적화(Best Fit) 알고리즘에 기초하여 상기 원자재별 절단정보 조합을 산출하되, 상기 최적화 알고리즘은 상기 절단물 길이 리스트에 포함된 각각의 절단물을,
   상기 원자재 길이 리스트에 포함된 각 원자재에 할당하여 잔량 계산하는 제1단계와;
   만들어진 원자재별 절단정보 조합에 할당하여 잔량 계산하는 제2단계와;
   만들어진 원자재별 절단정보 조합에 할당 불가한 경우 만들어진 원자재별 절단정보 조합에 포함된 원자재를 길이가 긴 원자재로 교체한 후 할당해야 할 절단물을 할당하여 잔량 계산하는 제3단계와;
   상기 각 계산 단계들에서 얻어진 잔량이 가장 작은 원자재별 절단정보 조합을 새로이 만들어진 원자재별 절단정보 조합으로 갱신하는 제4단계를 포함하되, 원자재의 최대 길이를 제한해 가면서 상기 제1단계 내지 제4단계를 반복 수행하면서 순차적으로 얻어지는 원자재별 절단정보 조합의 총 잔량을 비교하여 총 잔량이 적은 조합을 최적의 원자재별 절단정보 조합으로 산출함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 원자재별 절단정보 산출부는,
   원자재의 최대 길이 제한시 허용된 원자재로는 포함시킬 수 없는 절단물들을 할당할 수 있는 원자재를 미리 상기 원자재별 절단정보 조합에 추가하고, 추가된 절단물들을 절단물 길이 리스트에서 삭제하는 방식으로 원자재별 절단정보 조합을 생성함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 서브 알고리즘은 각각의 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물 중 일부의 위치를 랜덤하게 바꾼 새로운 절단물 길이 리스트(C')를 생성하는 단계와;
   생성된 새로운 절단물 길이 리스트(C')에 대해 시뮬레이티드 어닐링 평가 알고리즘을 적용하여 총 잔량(E')을 계산하고, 계산된 총 잔량이 작은 원자재별 절단정보 조합을 출력하고 상기 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘으로 리턴하는 단계를 포함하되, 상기 시뮬레이티드 어닐링 평가 알고리즘은,
   원자재 잔량을 구하기 위해 절단물 길이 리스트의 절단물들을 처음부터 순서대로 원자재에 할당하되 더이상 절단물을 할당할 수 없을 때까지 반복하는 a단계와;
   상기 a단계를 모든 원자재에 대해 수행하고, 가장 잔량이 작은 원자재를 선택하고 그때의 원자재별 절단정보 조합을 저장하는 b단계와;
   상기 b단계에서 선택된 절단물이 제외된 절단물 길이 리스트를 이용해 상기 a단계와 b단계를 수행하는 방식으로 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물이 모두 할당될 때까지 반복하고 원자재들의 총 잔량을 출력하는 c단계;를 포함함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 산출된 상기 원자재별 절단정보 조합을 분류하되, 절단 편의성 제공을 위해 상기 절단정보 조합을 구성하는 조합원의 길이가 동일한 원자재별 절단정보 조합을 그룹핑하여 상기 원자재 절단정보 리스트 출력부로 전달하는 원자재별 절단정보 소팅부;를 더 포함함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
8. 청구항 1에 있어서, 상기 소스 정보 저장부, 상기 원자재별 절단정보 산출부 및 상기 원자재 절단정보 리스트 출력부는 모바일 디바이스용 응용 프로그램을 구성하는 프로그램 코드들의 집합체로서 모바일 디바이스 메모리에 저장되어 실행됨을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 원자재별 절단정보 산출부는,
   원자재 잔량 제한옵션정보 입력시 입력된 원자재 길이에서 함께 입력된 잔량제한치를 차감한 원자재 길이에만 절단물 할당하도록 원자재 길이 리스트를 갱신한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
   
10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 원자재별 절단정보 산출부는,
    잔재사용 옵션정보 입력시 입력된 잔재 길이에 상기 절단물 길이 리스트에 포함된 절단물을 할당하고, 그 할당된 절단물을 상기 절단물 길이 리스트에서 삭제한 후 원자재별 절단정보 조합을 산출함을 특징으로 하는 원자재 절단 플랜 시스템.
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