KR20010019192A - 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속소둔공정(Contincous Annealing line)에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 관한것으로, 연속공정에서 공정간 소재 이동설비 제약조건을 만족시키면서 최적의 생산성을 유지할 수 있는 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법을 찾는 것이다.
이를 위하여 본 발명은 연속소둔공정에서 일정게획수립대상인 소재정보를 메인프레임으로부터 추출하여 대안작성기로 읽어들이는 제1단계와: 소재들중에서 표면사상과 냉연재질이 동일한 소재끼리 동일집단으로 묶는 제2단계와: 상기 제2단계의 동일집단내에서 에지, 도유방법이 동일한 소재들을 묶어 소집단화하는 제3단계와; 상기 제3단계의 소집단내에 포함된 소재들을 두께 및 폭편차 제약조건을 만족하도록 작업순서를 조정하여 편차를 평활화하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 평활화된 소그룹을 후공정의 연속편성최대치 제약조건별로 대안을 작성하는 제5단계와; 상기 제5단계에서 작성된 대안들을 가상적으로 작업해서 최적의 대안을 선택하는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법을 제공한다.
Description
본 발명은 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 관한 것으로, 특히 작업대상인 소재들에 대하여 전,후공정간 물류흐름에 의한 제약조건과 공장내 생산설비와 관련한 작업단위편성의 제약조건을 동시에 고려하면서 편성된 일정계획의 대안들을 실적데이터로 활용하여 실제작업이 이루어지기 전에 일정계획대안들을 가상적으로 작업함으로써 최적의 일정계획을 선택하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 관한 것이다.
종래에는 냉간압연공정에서 제약조건들을 만족하는 기능해를 LP(Liner Problem), 또는 CLP(Constraint Logic Programing)를 이용하여 찾는 방법을 이용하였으나, 구해진 기능해에 대한 작업결과를 예측하거나 이동장비의 부하가 생산성에 미치는 점을 고려하지 않았다.
제철공정의 특징은 여러공정들이 연속적인 흐름으로 구성된 일관공정으로서 도1에 도시한 바와같이 제선, 제강, 열연, 냉연 등 크게 4개의 주요공정으로 구분되어 있다.
이때, 제선공정에서 산화철 상태인 철광석을 고로에서 환원시켜 용선을 생산하게 되고, 다시 용선은 제강공정의 전로에서 냉선 및 특수원소 등과 함께 용강이 된다.
그리고, 용강은 연주공정의 연속주조설비에서 주조되어 230mm 두께의 강괴로 만들어져 반제품으로 출하되고, 열연공정에서 조압연기와 사상압연기를 이용하여 강괴의 폭과 두께를 압연하여 두께 1.2∼25.4mm 강판으로 만든다.
특히, 도2에 도시한 바와같이 냉연공정에서는 열연강판을 산세처리해서 표면산화철을 제거하고, 상온에서 두께 0.15∼3.2mm의 판두께로 냉간압연한 후, 소둔(Annealing), 도금 및 조질압연공정(Skin Pass Mill)을 거쳐서 냉연제품을 만든다.
한편, 기본적으로 소둔된 제품이 만들어지려면 전해청정, 소둔, 냉각, 조질압연의 4가지 기본공정을 거쳐야 하는데, 도3에 도시한 바와같이 연속소둔공정은 냉간압연된 냉연강판을 연속적으로 소둔처리하여 소둔제품을 만들거나, 전기도금강판용 소재로 전기도금공장에 공급한다.
이때, 소둔제품은 리코일링라인(Racoilling Line)에서 정정처리 후, 입고되거나, 전단라인(Shearing Line)에서 전단기에 의해 전단되어 입고되는 것과 이들 공정을 거치지 않고 직접 입고되는 것이 있다.
여기서, 후공정의 조업중단이나 이동장비의 부하발생시, 소둔강판은 자동적치야드에 적치되기도 한다.
그리고, 소둔강판을 후공정으로 이송하는 장비는 벨트콘베어, 트랜스포터, 크레인이 있고, 이들 장비는 단독 또는 서로 연결되어 소재를 이동시킨다.
또한, 연속소둔공정에서 소재처리 구성비는 소둔제품용 65, 후공정용 35수준이며, 후공정의 안정조업을 위해 소재공급이 적시에 이루어질 수 있도록 작업단위가 편성되어야 한다.
한편, 일정계획이란 어느 공정에 할당된 일들을 그 공정의 제약조건들을 만족시키면서 소재들의 작업우선순서를 결정하는 것으로, 종래의 연속소둔공정에서 일정계획방법은 제품의 용도에 따른 소둔온도조건에 따라 이루어진다.
따라서, 일정게획수립을 쉽게 하고자 제품용도가 유사한 것들을 모아서 냉연재질로 분류하고, 냉연재질들의 소둔온도가 각각 다르기 때문에 연속소둔공정은 품질과 생산성을 최적화하기 위해 냉연재질별로 모아서 일정계획을 수립한다.
이때, 재질그룹은 열효율을 고려하여 소둔온도가 낮은 재질그룹부터 높은 그룹으로 편성하고, 동일한 재질그룹내에서는 선형소재가 남긴 롤표면의 홈이 후행소재의 품질에 미치는 영향을 적게하기 위해, 광폭에서 협폭, 다시 광폭순으로 편성한다.
여기서, 소재의 폭과 마찬가지로 두께도 동일폭내에서 박물에서 후물, 그리고 다시 박물순으로 작업순서를 결정해 준다.
그리고, 도유는 일반방청유, DOSA, 무도유 순으로 편성하고, 소재의 에지는 밀에지(Mill Edge)순으로 편성하여 일정계획수립의 기준에 부합되도록 작업우선순서를 결정한다.
그러나, 기존의 일정계획수립은 도4에 도시한 바와같이 해당공정내의 제약조건만을 만족하는 최적해를 찾는 것으로, 연속소둔공정은 최종제품을 생산하는 동시에 전기도금공정, 리코일링라인(Recoiling Line), 전단라인(Shearing Line) 등에 소재를 공급하는 중간공정의 역할도 하고 있다.
따라서, 연속공정의 특성상 연속소둔공정의 입구에서 소재공급이 지연되거나, 출구에서 후공정 이동대기가 발생할 경우, 이 문제들이 해결될 때까지 소둔작업속도를 늦추어 감속조업을 하거나 조업을 중단시키게 된다.
이처럼, 종래의 일정계획수립에는 그 제약조건중 후공정소재가 연속해서 편성될 경우에 대한 제약기준이 없는 문제점이 있다.
본 발명은 많은 제약조건과 대안별 편성기준을 만족시키는 대안작성기에서 생성된 대안들이 자동적으로 시뮬레이션 모형에 연결되도록 하고, 이로부터 후공정소재의 연속편성 최대치를 설정하여 제약조건으로 추가함과 동시에 일정게획의 수립결과를 가상적으로 실행해서 생산성을 최적화하는 대안을 선택하도록 하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 제철공정을 나타내는 각각의 공정도,
도2는 냉연공정을 나타내는 공정도
도3은 연속소둔공정을 나타내는 공정도
도4는 종래의 연속소둔공정에서 일정계획 배분방법을 나타내는 공정도,
도5는 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법을 나타내는 순서도,
도6은 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 시뮬레이션모형의 계층적 구조도,
도7은 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 객체들간의 상호작용을 나타내는 블록도,
도8은 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 제약조건에 따른 일정계획편성순서를 나타내는 공정도,
도9는 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 일정계획편성시 두께평활화과정을 나타내는 모식도,
도10은 본발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 일정계획편성시 후공정 연속평성최대치의 조정방법을 나타내는 공정도이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도5는 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법을 나타내는 순서도이고, 도6은 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 시뮬레이션모형의 계층적 구조도이며, 도7은 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 객체들간의 상호작용을 나타내는 블록도이고, 도8은 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 제약조건에 따른 일정계획편성순서를 나타내는 공정도이며, 도9는 본 발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 일정계획편성시 두께평활화과정을 나타내는 모식도이고, 도10은 본발명에 따른 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법에 있어 일정계획편성시 후공정 연속평성최대치의 조정방법을 나타내는 공정도이다.
본 발명에서는 일정계획 수립시 먼저 제약조건을 만족하는 작업순서를 결정하고, 이를 시뮬레이션기법을 이용하여 가상적으로 작업해 봄으로써 최적의 대안을 선택하는데 유용하다.
즉, 본 발명에 따라 일정계획을 수립하기 위해서는 연속소둔공정의 일정계획대상인 소재정보를 메인프레임(Main Frame)에서 추출하여 대안작성기로 읽어내린다.
그리고, 소재들중에서 표면사상과 냉연재질이 동일한 소재끼리 동일집단으로 묶고, 다시 동일집단내에서 에지, 도유방법이 동일한 소재들을 묶는 소집단화를 하게 된다.
또한, 소집단내에 포함된 일정계획의 제약조건을 만족하도록 작업순서를 조정하여 편차를 평활화한 후, 평활한 소그룹을 이용하여 후공정 연속편성최대치의 제약조건별로 대안을 작성한 다음, 시뮬레이션 모형을 구축하게 된다.
이때, 연속소둔공정에서의 제약조건들은 주로 단위공정별 설비사양과 소재들의 작업조건, 그리고 소둔작업이 끝난 소재를 후공정으로 이동할 장비를 능력에 따라 결정된다.
이하에서는 각 단계별로 제약조건에 따른 일정계획편성순서를 열거하여 보도록 한다.
먼저, 소재들중에서 표면사상과 냉연재질이 동일한 소재끼리 동일집단으로 묶는 단계에서 소둔공정은 냉연강판의 강의 재결정온도 이상에서 가열하고, 소둔작업시 균열시간이 길수록 강의 결정립이 커져 재질이 연하게 되고 가공성도 좋아진다.
즉, 소둔공정은 균열시간에 따라 강의 재질이 달라지며, 균열대에서의 온도조건이 유사한 것들을 모아서 동일한 냉연재질로 분류하고, 냉연재질간 작업순서는 열효율을 고려하여 소둔온도가 낮은 재질그룹부터 높은 그룹(경질→연질→고강도)으로 실시한다.
그리고, 동일집단에서 에지, 도유방법이 동일한 소재들을 묶는 소집단화 단계에서 에지(Edge)란 강판의 폭방향 모서리를 말하는데 이때 밀에지(Mill Edge)는 PCM에서 냉간압연된 상태 그대로의 에지를 말하며 길이방향으로 폭편차가 존재하고, 반면에 슬릿에지(Slit Edge)는 폭편차가 엄격한 주문용도에 맞추기 위해 슬릿터(Slitter)로 폭을 일정하게 소둔강판의 에지를 잘라내는 것을 말하며, 밀에지(Mill Edge)에서 슬릿에지(Slit Edge),다시 밀에지 순으로 작업순서를 결정한다.
더욱이, 도유의 경우 고객의 요구, 또는 요구가 없더라도 주문용도와 운송거리 및 방법에 다라 구분해서 실시하고, 도유작업순서는 동일두께내에서 일반방청유, 무도유, 그리고 식물성 도유 순으로 편성하게 된다.
또한, 소집단내에 포함된 소재들을 두께 및 폭편차 제약조건을 만족하도록 작업순서를 조정하여 평활화하는 단계에서, 소둔작업이 연속적으로 이루어지도록 용접기에서 선형소재와 후행소재를 용접하게 되고, 소둔작업중인 소재에는 소둔시 열팽창으로 인한 처짐과 사행현상을 방지하고자 장력이 주어진다.
그러나, 소재에 장력을 부여할 경우 용접된 소재간 폭과 두께편차가 기준치 이상이면 용접부위가 찢어져 조업이 중단되는 문제가 발생하게 되므로 선, 후행소재간 폭과 두께편차를 기준치 이내로 설정하여야 하고, 폭편차가 기준치 이내이면 동일폭으로 간주한다.
이때, 소재의 폭에 의한 작업순서는 광폭에서 협폭, 그리고 다시 광폭순으로 내림차순 편성하고, 동일폭내에서 폭역전도 가능하며, 특히 최초의 소재와 폭역전 기준치가 되거나, 그 이하인 소재중에서 폭편차가 폭역전에 가장근접한 소재를 찾아서 동일폭 소그룹으로 선정한다.
그리고, 여기서 선정된 소재들중 폭과 마찬가지로 동일폭내에서 박물에서 후물, 그리고 박물순으로 내림차순의 작업순서를 결정하고, 선후행소재간의 두께편차가 주어진 기준이내이면 동일 두께로 간주하며, 동일두께내에서 두께역전도 가능하다.
특히, 두께를 기준으로 정렬된 소재를 4분할해서 두께를 기준으로 평활하는 두께의 평활화작업은 i번째 소재를 1/4범위, i+1번째 소재를 2/4범위, i+2번째 소재를 3/4범위, i+3번째 소제를 4/4범위, 다시 i+4번째 소재를 1/4범위순서로 n개 소재를 분류하게 된다.
이때, 분류된 소재는 분할된 1/4범위의 소재를 오름차순으로 정렬한 후, 2/4범위 소재를 내림차순으로 정렬한 다음, 3/4범위의 소재를 오름차순으로 정렬하고, 마지막으로 4/4범위의 소재를 오름차순으로 정렬하면서 전후소재간의 두께편차가 완만한 sin곡선을 이루도록 동일폭 소그룹내에서 평활화하게 된다.
한편, 평활화된 소그룹을 후공정의 연속편성최대치 제약조건별로 대안을 작성하는 단계에서, 이동장비의 목적지별 이동능력을 기준으로 이미 편성된 일정계획을 조정한다.
이것은 일관제철공정의 조업연관성을 반영하면서 연속소둔공정의 작업흐름에 영향을 미치는 인자를 제약조건으로 반영한 것이다.
또한, 위에서 설명한 제약조건과 후공정소재의 연속편성과 관련된 작업순서를 결정하고자 하면, 후공정의 연속편성최대치를 결정변수로 하고, 결정변수값을 변화시켜 다양한 대안들을 만든 다음, 이들에 대한 일정계획을 수립한다.
즉, 제약조건(냉연재질, 폭, 두께, 도유, 에지)으로 편성된 작업순서를 후공정 연속편성최대치의 기준테이블값과 비교한 후, 동일한 후공정소재가 연속해서 편성된 갯수가 연속편성최대치의 기준값을 초과한 경우 작업순위가 현재의 소재위치(i)로부터 가장 가까운 위치가 있는 소재중 후공정정보가 다른 소재(i+n)를 선택하여 현재의 소재위치의 다음순서(i+1)로 이동시키는 등의 작업순서를 각 소그룹별로 반복 시행하게 된다.
그리고, 편성된 작업단위의 생산성을 분석하기 위해, 소둔작업속도, 이동장비들의 가동여부를 결정하는 후공정 구분, 그리고 소재의 이상발생으로 후공정 변경유무를 나타내는 표면등급을 종속변수로 결정한다.
이때, 이들 종속변수들은 편성순서에 따라, 대안별로 작업시간을 산정하는데 사용되고, 이동장비의 부하로 발생한 이동대기시간은 연속소둔작업에 영향을 미쳐서 작업시간이 길어지게 되는데, 작업시간의 증가는 생산성의 감소를 의미한다.
다음으로, 선형공정으로부터 공급된 소재중에서 작업대상재를 선정하여 일정계획을 수립하고, 계획된 순서대로 연속소둔공정에서 작업을 한 후, 이를 각종 이동장비를 이용하여 후공정에 공급한다.
이것을 시스템 시뮬레이션 모형의 계층적구조로 분석하여 표현한 다음, 시뮬레이션모형의 구성요소들을 객체단위로 재구성한다.
이때, 객체들은 공정을 진행하는 소재객체와 연속소둔공정에서 작업이 끝난 소재객체를 후공정으로 이동하는 이동장비객체로 정의하고, 시뮬레이션 모형내의 이동장비객체는 소재객체의 후공정구분과 표면등급에 따라 상호작용을 하게 된다.
즉, 각 소재객체가 검사에서 합격판정을 받으면 소재객체는 후공정의 정보대로 다음 목적지로 이동되지만, 불합격판정을 받으면 최초의 후공정정보에 상관없이 목적지가 변경된다.
그리고, 이들 정보를 기준으로 소재객체가 상차위치에 도착한 정보를 해당 이동장비객체에 송출하게 되는데, 예를 들면 트랜스포터객체는 소재객체를 상차 및 하차작업시 크레인객체의 지원을 받기 때문에 이동작업시 소재객체는 상차위치에 도착했다는 신호를 트랜스포터객체와 크레인적채에 동시에 전송한다.
또한, 도착정보를 수신한 이동장비객체는 상차위치로 이동하고, 크레인객체는 상차작업을, 트랜스포터객체는 목적지로 이동작업을 수행한다.
이때, 목적지에 도착한 트랜스포터객체는 해당 크레인객체에 도착신호를 송출하고, 도착신호를 수신한 크레인객체는 이동된 소재객체를 하차한다.
한편 콘베어객체는 크레인객체의 도움이 없이 이동작업을 수행하게 되고, 이처럼 소재객체의 이동시, 이동장비객체와 관련이 있는 모든 이벤트(Event)들이 서로 송수신되어 이동작업이 이루어진다.
여기서, 하기 표1은 시뮬레이션모형의 구성요소와 그 작업내용을 나타낸 것이다.
표1.
| 구성요소 | 작업내용 |
| 소재객체 | -연속소둔공정에서 작업된 후 이동되는 가공품-속성 : 작업순서, 후공정, 작업속도, 표면결함(불량발생시 후공정의 값이 변경됨) |
| 이동장비객체 | -이동장비(컨베이어, 트랜스포터,크레인)-소재객체를 이동 |
| 이벤트 | -각종변수값의 할당-객체간 동기화 신호 송출-소재가 연속소둔공정의 입측에 도착하는 시간을 결정-소둔개시,종료시각을 측정, 후공정 이동대기시간 산정-시뮬레이션 결과 산출 |
위와 같이 각 대안에 대하여 가상적으로 소둔작업을 실시하여 연속소둔공정에서 동 작업시간이 최소인 대안을 찾는다.
본 발명에 있어서는 제약조건들을 만족하는 대안을 만들고, 이것을 시뮬레이션 모형에서 가상적으로 작업하여, 최적해를 찾는 일련의 과정이 컴퓨터상에서 연속적으로 이루어지는데 의의가 있다.
본 발명은 연속공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 최적화 방법을 적용함으로써 일관제철공정의 조압연광성을 반영하면서 연속공정에서 작업흐름에 영향을 미치는 제약을 고려하여 일정계획을 수립할 수 있고, 다양한 형태의 일정계획 대안들을 만들어 이들 시뮬레이션의 모형을 이용하여 가상작업을 수행함으로써 최적의 대안을 선택하여 일정계획을 수립할 수 있으며, 담당자가 일정계획 대안들을 컴퓨터상에서 표현하여 가시적으로 보여줌으로써 일정계획의 신뢰도를 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
Claims (4)
- 연속소둔공정에서 일정게획수립대상인 소재정보를 메인프레임으로부터 추출하여 대안작성기로 읽어들이는 제1단계와:소재들중에서 표면사상과 냉연재질이 동일한 소재끼리 동일집단으로 묶는 제2단계와:상기 제2단계의 동일집단내에서 에지, 도유방법이 동일한 소재들을 묶어 소집단화하는 제3단계와;상기 제3단계의 소집단내에 포함된 소재들을 두께 및 폭편차 제약조건을 만족하도록 작업순서를 조정하여 편차를 평활화하는 제4단계와;상기 제4단계에서 평활화된 소그룹을 후공정의 연속편성최대치 제약조건별로 대안을 작성하는 제5단계와;상기 제5단계에서 작성된 대안들을 가상적으로 작업해서 최적의 대안을 선택하는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제4단계는 소재들을 광폭에서 협폭으로 내림차순 정렬한 후, 최초의 소재와 폭편차가 폭역전의 기준치가 되거나, 그 이하인 소재중에서 폭편차가 폭역전 기준치에 가장 근접한 소재를 찾아서 동일폭 소그룹으로 선정한 다음, 그 선정된 소재들을 두께가 두꺼운 것부터 얇은 순서로 내림차순 정렬하고, 두께를 기준으로 정렬된 소재들을 4분할해서 두께를 기준으로 평활화작업을 하는 것을 특징으로 하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 평활화작업은 1번째 소재를 1/4범위, 1+1번째 소재를 2/4범위, 1+2번째 소재를 3/4범위, 1+3번째 소재를 4/4범위, 다시 1+4번째 소재를 1/4범위순서로 n개 소재를 분류하고, 상기 분할된 1/4범위의 소재를 오름차순으로 정렬한 후, 상기 2/4범위의 소재를 내림차순으로 정렬한 다음, 3/4범위와 4/4범위의 소재를 오름차순으로 차례로 정렬하여 전후소재간의 두께편차가 완만한 sin곡선을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제5단계는 제4단계에서 편성된 작업순서를 후공정 연속편성최대치의 기준테이블값과 비교하고, 동일한 후공정소재의 연속편성된 갯수가 연속편성최대치의 기준값을 초과하는 경우에 작업순서를 조정하는 절차를 각 소그룹별로 반복하는 것을 특징으로 하는 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법.
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| KR1019990035477A KR20010019192A (ko) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법 |
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| KR1019990035477A KR20010019192A (ko) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20010019192A true KR20010019192A (ko) | 2001-03-15 |
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ID=19608668
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990035477A KR20010019192A (ko) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 연속소둔공정에서 시뮬레이션에 의한 일정계획 배분방법 |
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