KR20090097623A - 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법 및 이를 이용한시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 상기 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법은, 생산 공정 모델 및 조절인자를 사용하여 시뮬레이션함으로써 생산 계획을 입안하는 일정계획 방법에 있어서, 시뮬레이션을 수행하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지하고, 해당 문제점을 완화시킬 수 있도록 조절인자 값을 변화시키면서 시뮬레이션을 반복적으로 수행하여 최종 일정계획을 도출하는 것을 특징으로 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법이다.

본 발명에 따르면, 시뮬레이션을 이용하여 제조 라인을 통하는 제품의 흐름의 문제점을 미리 감지하여 선제적인 대응을 할 수 있으므로, 반도체, LCD 등의 제조 라인에 적용한다면 납기 준수율 향상, 재고 감축 등의 생산성 향상 효과를 거둘 수 있다는 장점이 있다.

일정계획, 생산계획, 제조공정, 제조라인

Description

시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법 및 이를 이용한 시스템{Method of Proactive Scheduling approach using Simulation and System thereof}

본 발명은 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시뮬레이션을 이용하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지하고, 문제점을 해결하기 위하여 조절인자를 변화시키면서 최적의 일정계획을 도출해 낼 수 있는 일정계획 방법 및 시스템에 관한 것이다.

도 1은 생산/운영에 관한 의사결정 사항을 도시한 개념도이다. 본 발명은 제조 기업의 생산/운영에 관련된 여러 가지 의사결정 사항 중에 '일정계획'에 관한 방법론에 관한 것이다. 제조 기업에서의 일반적인 생산/운영에 관한 의사결정 사항들은 도 1과 같은 그림으로 정리될 수 있는 데, '일정계획'은 단기계획이며 제품의 구체적인 생산(production)에 필요한 의사결정 사항이다. 일정계획을 통하여 제품을 언제, 어느 순서대로 어떤 설비를 이용하여 가공을 할 것인지 등을 결정할 수 있다. 반도체, LCD 등 복잡한 첨단 제조 시스템일수록 일정계획 방법론에 따라 그 생산성의 차이가 많이 발생한다.

일반적으로 반도체, LCD 등의 생산 계획은 1개월 이상의 장기적인 계획을 수립하는 생산 계획(Planning)과 제품이 투입되고 나서 랏(Lot)별로 일정을 관리하는 일정 계획(Scheduling)으로 나눌 수 있다. 반도체 생산 계획 시스템의 대표적인 것으로 BPS(Berkely Planning System)와 시뮬레이션 베이스 계획(Simulation-Based Planning)시스템 등이 있고 일정 계획시스템은 많은 방법론이 있지만 경우의 수가 너무 많아서 전체적으로 최적화하는 데는 어려움이 따른다. 그 한 예를 들면 랏의 갯수:2000, 공정의 갯수:300 일때 모든 가능한 경우의 수는 (300!) 2000 이다. 따라서 현 반도체 공장에 구현된 일정 계획 시스템은 수십개의 베이(Bay)나 셀(Cell)(공통 프로세스를 수행하는 장비들의 그룹)로 나누어 각각에서 디스패칭 규칙(장비 효율성의 최대화, 선입 선출, 후입 선출, 우선 순위 관리등)에 따라 랏 일정 계획을 수립하며 이러한 형태의 일정 계획이 보편화 되고 있다.

도 2는 종래기술에 따른 시뮬레이션을 이요한 일정계획 방법 수행과정을 도시한 순서도이다. 기존의 시뮬레이션을 이용한 일정계획 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 준비된 룰셋(Rule Set, 디스패칭 규칙 집합)에 대하여 시뮬렐이션을 수행하여 가장 좋은 성능을 보이는 최종 일정계획 결과(전체 납기 준수율, 전체 흐름 시간 등)를 주는 룰셋을 선택하여 일정계획을 진행하는 절차를 갖는다. 이러한 방법은 개괄적인 최종 결과만을 갖고 일정계획 방법이 결정되기 때문에, 제조 라인 전반에 걸친 세부적인 문제에 대한 관리를 하지 않는 문제점이 있다. 또한, 시뮬레이션을 이용해서 얻을 수 있는 제조 현장의 상세한 정보의 활용이 부족하여 성능 향상의 충분한 여지를 갖고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 시뮬레이션을 이용하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지(violation detection)하여, 해당 문제점을 완화시킬 수 있는 체계적인 조치를 취할 수 있는 일정계획 방법 및 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 생산 공정 모델 및 조절인자를 사용하여 시뮬레이션함으로써 생산 계획을 입안하는 일정계획 방법에 있어서, 시뮬레이션을 수행하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지하고, 해당 문제점을 완화시킬 수 있도록 조절인자 값을 변화시키면서 시뮬레이션을 반복적으로 수행하여 최종 일정계획을 도출하는 것을 특징으로 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법이 제공된다.

여기서, 상술한 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법은, (a) 기준정보, 상태정보를 로드하는 단계; (b) 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보를 입력하는 단계; (c) 기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 따라 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과를 출력, 저장하는 단계; 및 (d) 일정계획 옵션정보에 따라 시뮬레이션 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감 지(violation detection)하고, 문제점이 감지된 경우 특정 조절인자를 조절하여 상기 (c) 단계를 다시 수행하며, 문제점이 감지되지 않은 경우 일정계획을 수립하여 출력, 저장하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 보다 바람직하게 상기 스케쥴러 정보는 조절인자 값, 스케쥴러 로직(초기 주문별 공정별 우선순위를 결정하는 알고리즘) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 일정계획방법을 실행하기 위한 정보이고, 상기 시뮬레이션 정보는 시뮬레이션 수행기간, 웜업기간, 반복 수행 횟수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시뮬레이션 모델 운용에 관한 정보이며, 상기 조절인자는 주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허용 준비작업 수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보이고, 상기 일정계획 옵션정보는 목표 수준 값, 목표 수준 달성 여부에 따른 반복 수행 종료 조건 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시뮬레이션의 반복 수행 운용에 관한 정보일 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 생산 공정 모델 및 조절인자를 사용하여 시뮬레이션함으로써 생산 계획을 입안하는 일정계획 시스템에 있어서, 기업의 운영에 필요한 재무, 회계, 생산과 관련된 정보가 저장되어 있으며, PSS(Proactive Scheduling approach using Simulation) 서버의 요청에 따라 저장된 공정별 장비대수, 장비의 가공단위, 제품별 프로세스 플랜 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 PSS 서버로 출력하는 ERP(Enterprise Resource Planning) 데이터베이스; 장비의 유지보수 일정이 저장되어 있으며, PSS 서버의 요청에 따라 장비의 유지보수 일정을 PSS 서버로 출력하는 MMS(Maintenance Management System) 데이터베이스; 제조 라인의 현장 정보가 저장되며, PSS 서버의 요청에 따라 실시간 재고정보, 설비상태 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 PSS 서버로 출력하는 MES(Manufacturing Execution System) 데이터베이스; 상기 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스로부터 출력되는 정보와 PSS 단말기로부터 입력되는 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 따라 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과를 출력하고, 일정계획 옵션정보에 따라 시뮬레이션 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지한 후, 문제점이 감지된 경우 특정 조절인자를 조절하여 시뮬레이션을 다시 수행하며, 문제점이 감지되지 않은 경우 일정계획을 수립하여 출력하는 PSS 서버; 상기 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스, PSS 관리자 단말기로부터 입력되는 정보를 저장하고, PSS 서버로부터 나온 가공정보를 저장하며, 최종 일정계획 결과를 저장하는 PSS 데이터베이스; 및 PSS 관리자의 조작에 따라 일정계획 수립을 위해 상기 PSS 서버를 이용하여 상기 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스로부터 필요한 입력정보를 불러오고, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보를 출력하며, 조절인자를 조정하고, 시뮬레이션을 수행하는 PSS 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템이 제공된다.

이때, 상술한 PSS 서버는, 일정계획 수립에 필요한 기준정보, 라인상태정보에 관련된 정보를 상기 PSS 데이터베이스 또는 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스로부터 불러오는 데이터 입력모듈; 시뮬레이션 수행에 필요한 수행기간, 웜업기간, 반복수행 횟수를 포함하는 시뮬레이션 정보에 관한 사항을 설정할 수 있는 시뮬레이션 옵션 설정모듈; 기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 근거하여 미리 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 실행하고, 시뮬레이션 진행상태를 표시하는 시뮬레이션 실행모듈; 시뮬레이션 1회 수행으로부터 나온 일정계획과 납기 준수율, 준비작업 횟수중 어느 하나 이상을 포함하는 성능의 결과를 리포트로 디스플레이하고, 상기 PSS DB에 저장하는 시뮬레이션 결과 리포트 모듈; 주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허용 준비 작업수 중 어느 하나 이상을 포함하는 조절인자의 디폴트 값을 제공하고, 조절인자들의 값을 결정하는 조절인자 설정모듈; 주문별 납기준수율, 공정별 목표 재고수준 중 어느 하나 이상을 포함하는 생산관련 목표 수준값의 디폴트 값을 제공하고, 결정하는 목표수준 설정모듈; 종료조건, 내부 디스패칭 규칙 중 어느 하나 이상을 포함하는 PSS 실행에 관련된 옵션을 설정하는 PSS 옵션 설정모듈; 설정된 목표수준을 만족시키기 위하여 상기 조절인자 설정모듈을 제어하여 조절인자를 조정해가면서 반복적으로 시뮬레이션을 수행하여 일정계획 결과를 도출하는 PSS 실행모듈; 및 PSS 실행 후 얻어지는 최적의 일정계획 결과, 그 결과를 주는 조절인자 값, 성능 값을 포함하는 결과물을 디스플레이하고 PSS DB에 저장하는 PSS 결과 리포트 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일 정계획 방법 및 이를 이용한 시스템에 따르면 시뮬레이션을 이용하여 제조 라인을 통하는 제품의 흐름의 문제점을 미리 감지하여 선제적인 대응을 할 수 있으므로, 반도체, LCD 등의 제조 라인에 적용한다면 납기 준수율 향상, 재고 감축 등의 생산성 향상 효과를 거둘 수 있다는 장점이 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법 및 이를 이용한 시스템에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

이하에서, PSS란 Proactive Scheduling approach using Simulation의 약자로서, 제안된 본 발명의 약칭으로 사용된다.

시뮬레이션을 이용하면 제조 현장에서 발생할 수 있는 여러 사건들(예를 들어, 특정 공정의 병목현상, 과잉재고, 특정 주문의 지연 등)을 미리 예측할 수 있다. 본 발명을 이용하는 경우, 향후 문제가 될 수 있는 사건들에 대해, 해당 사건들이 발생하기 전에 미리 선제적인 조치를 취하여 문제점을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 지연이 발생한 특정 주문의 우선순위를 높여 주거나, 재고가 과잉으로 발생하는 특정 공정 선행 공정에서의 준비작업(가공하는 제품을 변경하기 위해 필요한 작업)을 많이 허용하는 등의 조치를 취해줄 수 있다. 이러한 조치들은 미리 정의되어진 조절인자(Tuning parameter) 값을 조정함으로써 현장 제품 흐름에 영향을 주게 된다. 본 발명을 사용하는 경우 첨단제품을 생산하는 복잡한 제조 라인에서의 전체적인 제품 흐름을 세세하게 제어할 수 있게 되어, 납기준수율 향상, 과잉재고 감소 등의 생산성 향상을 기대할 수 있다.

상술한 바와 같은 기능을 수행하기 위하여 본 발명에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법은 생산 공정 모델, 조절인자, 기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보를 사용하여 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 수행 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점이 있는지 여부를 감지하고, 문제점이 있다고 판단되는 경우 해당 문제점을 완화시킬 수 있도록 조절인자 값을 변화시키면서 시뮬레이션을 반복적으로 수행하여 목표값에 가장 근접한 최종 일정계획을 도출한다.

한편, 본 발명에서는 시뮬레이션을 수행함에 있어 룰셋을 이용하여 제품의 흐름을 제어하지 않는다. 도 2에 도시된 바와 같은 기존의 시뮬레이션을 이용한 일정계획 방법들의 경우 룰셋을 이용하여 스케쥴링을 하도록 구성되어 있는 반면, 본 발명에 따른 일정계획방법은 조절인자를 이용하여 제품의 흐름을 제어하게 된다. 본 발명에서 고려하는 조절인자는 발명이 적용되는 제조 현장에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어 '주문별 공정별 우선순위'라는 조절인자가 설정되어 기존의 룰셋의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 조절인자에 대한 사항을 보다 상세하게 설명하면 아래와 같다.

a. 조절인자의 종류

본 발명에 따른 일 실시예에서는 다음과 같은 세 가지 조절 인자를 이용하여 제품의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.

a-1) 주문별 공정별 우선순위

주문별로 각 공정에서의 가공 우선순위를 의미한다. 가공 가능한 기계가 발생했을 때, 우선 순위가 가장 높은 주문의 랏를 선택하여 가공한다. (한 주문안에 모든 랏들은 동일한 우선순위를 갖는다.)

a-2) 주문별 공정별 가공 허용 기계대수

주문별로 각 공정에서의 최대 몇 대의 기계에서 가공이 가능한 지를 지정하는 값을 의미한다. 하나의 주문이 너무 많은 기계에서 가공이 되지 않도록(셋업이 많이 발생하므로) 적절히 설정한다.

a-3) 공정별 최대 셋업 수

공정별로 발생할 수 있는 셋업의 수를 지정하여, 셋업이 과도하게 발생되는 것을 제한한다. 최대 셋업수에 다다른 공정에서는 동일한 주문이 두 대 이상의 기계에서 가공되는 것을 더 이상 허용하지 않는다.

b. 조절인자 결정방법

상술한 바와 같은 각 조절인자는 초기값이 먼저 설정되어야 하고, 그 후 시뮬레이션을 반복 수행을 통해 그 값을 조정해 나간다.

b-1) 주문별 공정별 우선순위

초기값 설정: 기존 비특허문헌(이근철, 2006. Scheduling methods for a hybrid flowship with dynamic order arrival. 대한산업공학회지 vol.32, pp.373- 381)에서 제안하는 일정계획 방법을 통해 얻어진 주문별 공정별 우선순위를 초기값으로 사용할 수 있다.

우선순위 조정: 납기지연이 가장 많이 발생하는 주문의 가장 체류시간이 긴 공정에서의 우선순위를 높여준다.

b-2) 주문별 공정별 가공 허용 기계대수

초기값 설정: 주문별로 각 공정에서 가공될 수 있는 전체 기계 대수로 초기화한다.

허용 대수 조정: 납기지연 발생이 없는 주문의 허용 기계 대수를 1 감소시킨다.

b-3) 공정별 최대 허용 셋업 수

초기값 설정: 공정별 목표 가동율(전체 작업시간중 셋업시간을 제외한 가공시간의 비율)을 위반하지 않도록 셋업 횟수 지정한다.

셋업 수 조정: 병목이 발생한(과잉재고) 공정의 허용 셋업 횟수 1 감소시킨다.

상술한 바와 같은 조절 인자는 제조 환경, 제조 품목, 제조 현장 등에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니며 당업자에게 자명한 사항 내에서 다양하게 변경될 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 일정계획 방법의 수행과정을 도시한 순서도를 포함하고 있는 시스템의 구성 블록도이다. 첨부된 도면을 참조하 여 상술한 바와 같은 기술적 사상을 구현하기 위한 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법의 바람직한 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, PSS 서버(100)는 관리자의 조작에 따라 시뮬레이션 수행에 필요한 기준정보와 상태정보를 로드한다(S300). 이때, 필요한 기준정보와 상태정보가 PSS DB(102)에 기저장되어 있는 정보인 경우 PSS DB(102)로부터 필요한 정보를 로드하고, 만일 PSS DB(102)에 저장되어 있지 않은 정보가 필요한 경우 ERP DB(110), MMS DB(112), MES DB(114)로부터 필요한 정보를 로드하고, 이를 PSS DB(102)에 저장한다.

여기서 기준정보란 제조 시스템에 대한 기본적인 정보를 의미한다. 즉, 기준정보에는 대상 제조 시스템이 갖는 공정에 대한 정보(공정의 개수, 공정간 선후 관계 등), 각 공정이 갖는 장비에 대한 정보(공정별 보유 장비 대수, 가공 단위, 유지보수 일정 등), 제품 종류별 프로세스 플랜(process plan) 정보(프로세스 플랜: 각 제품이 어떤 공정들을 어느 순서로 얼마동안 지나면서 가공이 되는지에 대한 정보, 제품별 장비별 가공시간, 셋업시간 등)의 정보가 포함될 수 있다.

또한, 상태정보라 제조 시스템의 실시간 정보로서, 상태정보에는 공정별 재고 정보(공정별로 재공으로 대기하고 있는 주문 및 수량 등), 실시간 장비 상태 정보(고장 유무, 현재 가공 중인 랏의 정보(어느 주문의 랏을 얼마큼 가공했는지) 등) 등의 정보가 포함될 수 있다.

또한, 주문에 대한 정보가 포함된 주문 정보(주문별 납기, 크기, 그리고 종류 등)가 데이터베이스로부터 로딩되거나 관리자의 조작에 의하여 입력될 수 있다.

기준정보와 상태정보가 로드되면, PSS 서버(100)는 PSS 관리자가 PSS 관리자 단말기(104)를 이용하여 입력하는 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보를 입력받아 이를 PSS DB(102)에 저장한다(S302).

여기서, 상술한 스케쥴러 정보는 스케쥴, 디스패칭 등 제품의 흐름을 제어하는데 필요한 사항들에 대한 정보로서, 본 발명에 따른 PSS를 수행하기 위한 조절인자 값, 스케쥴러 로직(초기 주문별 공정별 우선순위를 결정하는 알고리즘) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보로 구성될 수 있다.

또한, 상술한 시뮬레이션 정보는 시뮬레이션 모델 운용에 관한 정보로서, 시뮬레이션 수행기간, 웜업기간, 반복 수행 횟수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시뮬레이션을 수행하기 위한 기초적인 정보로 구성될 수 있다.

또한, 상술한 일정계획 옵션정보는 시뮬레이션의 반복 수행 운용에 관한 정보로서, 목표 수준 값, 목표 수준 달성 여부에 따른 반복 수행 종료 조건(전체 목표 수준의 90% 달성 또는 시뮬레이션 20회 반복 수행 등) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보로 구성될 수 있다. 목표 수준값이란 주문별 목표 납기준수율, 공정별 목표 재고수준 등의 정보를 의미하며, '모든 주문의 납기 지연 0%', '특정 주문의 3일 초과 납기 지연 불허', '특정 주문의 10일 초과 시스템 내 체류 불허', '특정 주문에 대한 50회 초과 총 셋업 횟수 불허', '특정 공정에서의 재공 랏 100개 초과 발생 불허', '특정 공정에서 가동율 80%미만 불허' 등과 같은 목표 수준값이 설정될 수 있다. 상술한 목표 수준값은 본 발명에 따른 목표 수준값의 일 실시예이 며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같은 목표 수준값은 후술하는 문제점 감지의 기준정보로 이용된다.

전술한 스케쥴러 정보, 생산관련 목표정보, 일정계획 옵션정보를 본 발명에 따른 일정계획 방법이 적용되는 제조공정, 작업환경 등에 따라 다양한 정보가 포함될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보가 모두 준비되면, PSS 서버(100)는 미리 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 상술한 정보를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 PSS 관리자 단말기(104)로 출력하며 PSS DB(102)에 저장한다(S304). 이때, 시뮬레이션 진행과정이 PSS 관리자에게 제공될 수 있다.

이때, 본 발명에서 사용되는 시뮬레이션 모델은 대상이 되는 제조 시스템에서의 제품의 흐름을 상세하고 정확하게 모사할 수 있는 소프트웨어를 의미한다. 상용 시뮬레이션 패키지이거나 컴퓨터 언어로 작성된 소프트웨어이거나 상관은 없이 다음과 같은 기능을 포함하고 있는 '이산 사건(discrete event) 시뮬레이션' 모델을 의미한다.

'이산 사건 시뮬레이션'이란, 여러 가지 사건의 발생이 이산적으로 나타나는 과정에서, 현재 시뮬레이션 시각에서 가장 가까운 시각에 발생하는 사건을 찾아 그만큼 시뮬레이션 시각을 증가시켜가면서 시뮬레이션을 진행시켜나가는 모델링 기법을 의미한다.

본 발명의 이산형 시뮬레이션에서 고려되는 주요 '사건'에는 '주문의 도착', '각 랏의 공정별 도착', '특정 장비에서의 가공 종료' 등이 있으며, 이 외에도 제조 환경 등의 요인에 따라 다양한 '사건'이 정의될 수 있다.

'주문의 도착', '각 랏의 공정별 도착', '특정 장비에서의 가공 종료'를 '사건'으로 설정하여 진행되는 시뮬레이션 모델 상에서 각 사건의 발생에 따른 진행 내용은 아래와 같다.

주문의 도착 : 주문의 시스템에 도착하면, 랏 단위로 나누어 첫 공정에 해당 수량 만큼의 랏을 생성한다. 첫 공정에서 가공 가능한 장비가 있다면, 랏 하나를 해당 장비에 로딩시키고, 그렇지 않다면 모든 랏을 첫 공정의 재고로 둔다.

각 랏의 공정별 도착 : 첫 공정을 제외한 공정에 랏이 도착할 때는, 일반적으로 전 공정에서 가공을 마친 랏이 하나씩 공정에 도착한다. 마찬가지로 이렇게 도착한 랏에 대해서 해당 공정에 가공 가능한 장비가 있다면, 해당 랏을 해당 장비에 로딩시키고, 그렇지 않다면 해당 랏을 해당 공정의 재고로 둔다.

특정 장비에서의 가공 종료 : 어느 장비에서 어떤 랏에 대한 가공이 완료되는 사건이 발생하면 다음과 같은 두 가지 후속 조치를 취한다. 첫째, 해당 공정에 재공 랏들이 있다면, 조절인자 중 '주문별 공정별 우선순위'값이 가장 높은 랏을 선택하여 다음 가공할 랏으로 로딩시킨다. 재공이 없다면, 해당 장비를 'IDLE' 상태로 설정한다. 둘째, 가공이 완료된 랏을 후 공정으로 보내 준 후 위에서 설명한 '각 랏의 공정별 도착'시 조치사항을 취해준다.

또한, 본 발명의 시뮬레이션 모델은 제품의 흐름을 제어할 수 있는 로직을 포함하고 있다. 즉, 본 발명에 따른 시뮬레이션 모델은 다음 가공할 랏을 선택할 때 조절 인자 값들을 고려하고 이러한 사항이 시뮬레이션 수행 시 반영 될 수 있도록 구성된다.

시뮬레이션이 수행되어 시뮬레이션 결과가 출력되면, PSS 서버(100)는 일정계획 옵션정보에 따라 시뮬레이션 결과를 분석하여 시뮬레이션 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지(violation detection)한다(S306). 이때, 문제점이라함은 특정 공정의 병목현상, 과잉재고, 특정 주문의 지연 현상 등의 제조현장에서 발생될 수 있는 각종 문제점을 말하며, 상술한 문제점 이외에도 적용되는 제조공정, 작업환경 등에 따라 발생될 수 있는 다양한 문제점을 설정하여 문제점 발생여부를 판단하도록 구성될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 일정계획방법은 시뮬레이션 결과와 일정계획 옵션정보에 포함된 목표 수준 값('모든 주문의 납기 지연 0%', '특정 주문의 3일 초과 납기 지연 불허', '특정 주문의 10일 초과 시스템 내 체류 불허', '특정 주문에 대한 50회 초과 총 셋업 횟수 불허', '특정 공정에서의 재공 랏 100개 초과 발생 불허', '특정 공정에서 가동율 80%미만 불허' 등)을 비교하여 시뮬레이션 결과가 설정된 목표 수준 값에 미치지 못하면 문제점이 있는 것으로 판단하게 된다. 각 목표 수준의 미달성은 개별 문제점(violation)으로 감지된다.

만일, 문제점이 감지된 경우 PSS 서버(100)는 문제점을 해결할 수 있다고 판단되는 특정 조절인자를 조절하여 시뮬레이션을 다시 수행하고(S310, S312), 문제 점이 감지되지 않은 경우 일정계획을 수립하여 PSS 관리자 단말기(104)로 출력하고, PSS DB(102)에 저장한다(S314, S316). 즉, 본 발명에 따른 일정계획 방법에서는 주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허용 준비작업 수 중 적어도 하나 이상을 조절인자로 설정하여, 상술한 문제점이 발견된 경우 문제점을 해결하기위한 특정 조절인자를 선택하여 특정 조절인자 값을 변경시키면서 최적의 일정계획이 도출될 때 까지 반복적으로 시뮬레이션을 수행한다. 이때, 본 발명에서 도출하는 최적의 일정계획 결과란, 반복적인 시뮬레이션 수행을 통해 얻어진 마지막 일정계획 결과가 된다. 즉, 최적 여부의 판단은 도출된 일정계획이 전술한 일정계획 옵션정보에 포함되는 목표 수준 달성 여부에 따른 반복 수행 종료 조건을 만족하는지에 따라 결정된다.

한편, 전술한 과정을 수행하여 완성된 일정계획은 RTS(130)로 출력되어 실제 제조현장의 일정계획 정보로 활용된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템의 구성 블록도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 서버의 구성을 도시한 구성 블록도이다.

첨부된 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템은 PSS(Proactive Scheduling approach using Simulation) 서버(100), PSS DB(102), PSS 관리자 단말기(104), ERP(Enterprise Resource Planning) DB(110), MMS(Maintenance Management System) DB(112), MES(Manufacturing Execution System) DB(114) 및 RTS(Real Time Scheduler)(130)를 포함할 수 있다.

ERP(Enterprise Resource Planning) 데이터베이스(110)는 기업의 운영에 필요한 재무, 회계, 생산과 관련된 정보가 저장되어 있으며, PSS 서버(100)의 요청에 따라 저장된 공정별 장비대수, 장비의 가공단위, 제품별 프로세스 플랜 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 PSS 서버(100)로 출력하게 된다.

MMS(Maintenance Management System) 데이터베이스(112)는 MMS의 데이터베이스로서, 장비의 유지보수 일정이 저장되어 있으며, PSS 서버(100)의 요청에 따라 장비의 유지보수 일정을 PSS 서버(100)로 출력하게 된다.

MES(Manufacturing Execution System) 데이터베이스(114)는 MES의 데이터베이스로서 제조 라인의 현장 정보가 저장되며, PSS 서버(100)의 요청에 따라 실시간 재고정보, 설비상태 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 PSS 서버(100)로 출력하게 된다. 전술한 ERP DB(110), MMS DB(112), MES DB(114)는 만일, 기존에 구축되어 있는 시스템과 데이터베이스가 없는 경우 새로이 시스템과 데이터베이스를 구축해야하나, 기존에 이미 구축되어 활용되고 있는 시스템과 데이터베이스가 있는 경우 본 발명에 따른 PSS 서버(100)와 연동되도록 구성하여 본 발명에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템의 일 구성요소로서 이용하게 된다. 또한, PSS 서버(100)의 요청에 의해 ERP DB(110), MMS DB(112), MES DB(114)로부터 전송되는 정보는 기준정보와 상태정보로 분류되어 본 발명에 따른 일정계획 수립에 이용되며, 동시에 PSS DB(102)에 저장된다.

PSS(Proactive Scheduling approach using Simulation) 서버(100)는 본 발명의 핵심적인 구성요소로서, 전술한 ERP 데이터베이스(110), MMS 데이터베이스(112), MES 데이터베이스(114)로부터 출력되는 정보(기준정보와 상태정보)와 관리자의 조작에 따라 PSS 관리자 단말기(104)로부터 입력되는 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 따라 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과를 PSS 관리자 단말기(104)로 출력하고 이를 PSS DB(102)에 저장한다.

또한, PSS 서버(100)는 저장된 일정계획 옵션정보에 따라 시뮬레이션 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점(특정 공정의 병목현상, 과잉재고, 특정 주문의 지연 현상 등의 제조현장에서 발생될 수 있는 각종 문제점)이 있는 감지(violation detection)한 후, 문제점이 감지된 경우 미리 설정된 조절인자(주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허용 준비작업 수 등) 중 발생된 문제점과 연관된 특정 조절인자를 조절하여 시뮬레이션을 다시 수행하며, 문제점이 감지되지 않은 경우 일정계획을 수립하여 PSS 관리자 단말기(104)와 RTS(130)로 출력하고, 이를 PSS DB(102)에 저장하게 된다.

PSS 데이터베이스(102)는 PSS 서버(100)의 제어에 따라 ERP 데이터베이스(110), MMS 데이터베이스(112), MES 데이터베이스(114), PSS 관리자 단말기(104)로부터 입력되는 정보를 저장하고, PSS 서버(100)로부터 출력되는 시뮬레이션 결과 등의 가공정보를 저장하며, 최종 일정계획 결과를 저장하게 된다.

PSS 관리자 단말기(104)는 PSS 서버(100)를 제어하기 위한 일종의 터미널 단말기로서, PSS 관리자의 조작에 따라 일정계획 수립을 위해 PSS 서버(100)를 이용하여 ERP 데이터베이스(110), MMS 데이터베이스(112), MES 데이터베이스(114)로부터 필요한 입력정보를 불러오고, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보를 PSS 서버(100)로 출력하며, 관리자의 조작에 따라 수동으로 조절인자를 조정하고, PSS 서버(100)를 제어하여 시뮬레이션을 수행하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PSS 서버(100)는 데이테 입력모듈(200), 시뮬레이션 옵션 설정모듈(206), 시뮬레이션 실행모듈(208), 시뮬레이션 결과 리포트 모듈(214), 조절인자 설정모듈(202), 목표수준 설정모듈(204), PSS 실행모듈(212), PSS 옵션 설정모듈(210) 및 PSS 결과 리포트 모듈(216)을 포함할 수 있다.

데이테 입력모듈(200)은 PSS 관리자의 조작에 따라 일정계획 수립에 필요한 기준정보, (라인)상태정보에 관련된 정보가 PSS 데이터베이스(102)에 저장되어 있는 경우 PSS 데이터베이스(102)로부터 또는 관련된 정보가 PSS 데이터베이스(102)에 저장되어 있지 않은 경우 필요한 정보를 ERP 데이터베이스(110), MMS 데이터베이스(112), MES 데이터베이스(114)로부터 불러오게 된다.

이때, 기준정보에는 대상 제조 시스템이 갖는 공정에 대한 정보(공정의 개수, 공정간 선후 관계 등), 각 공정이 갖는 장비에 대한 정보(공정별 보유 장비 대 수, 가공 단위, 유지보수 일정 등), 제품 종류별 프로세스 플랜(process plan) 정보(프로세스 플랜: 각 제품이 어떤 공정들을 어느 순서로 얼마동안 지나면서 가공이 되는지에 대한 정보, 제품별 장비별 가공시간, 셋업시간 등)의 정보가 포함될 수 있다.

또한, 상태정보라 제조 시스템의 실시간 정보로서, 상태정보에는 공정별 재고 정보(공정별로 재공으로 대기하고 있는 주문 및 수량 등), 실시간 장비 상태 정보(고장 유무, 현재 가공 중인 랏의 정보(어느 주문의 랏을 얼마큼 가공했는지) 등) 등의 정보가 포함될 수 있다.

시뮬레이션 옵션 설정모듈(206)은 PSS 관리자의 조작에 따라 시뮬레이션 수행에 필요한 수행기간, 웜업기간, 반복수행 횟수를 포함하는 시뮬레이션 정보에 관한 사항을 설정하게 된다.

시뮬레이션 실행모듈(208)은 입력되거나 또는 로드된 주문정보, 기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 근거하여 미리 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 실행하고 출력하며, 시뮬레이션 진행상태를 표시하게 된다.

시뮬레이션 결과 리포트 모듈(214)은 시뮬레이션 1회 수행으로부터 나온 일정계획과 납기 준수율, 준비작업 횟수중 어느 하나 이상을 포함하는 성능의 결과를 PSS 관리자 단말기(104)로 리포트 형식으로 디스플레이하고, 시뮬레이션 수행결과를 PSS DB(102)에 저장하게 된다.

조절인자 설정모듈(202)은 주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허 용 준비 작업수 중 어느 하나 이상을 포함하는 조절인자의 디폴트 값을 제공하고, PSS 관리자의 조작에 따라 또는 PSS 실행모듈(212)의 제어에 따라 특정 조절인자들의 값을 변경하게 된다.

목표수준 설정모듈(204)은 주문별 납기준수율, 공정별 목표 재고수준 중 어느 하나 이상을 포함하는 생산관련 목표 수준값의 디폴트 값을 제공하고, PSS 관리자의 조작에 따라 생산관련 목표 수준값을 결정하게 된다.

PSS 옵션 설정모듈(210)은 PSS 관리자의 조작에 따라 종료조건, 내부 디스패칭 규칙 중 어느 하나 이상을 포함하는 PSS 실행에 관련된 옵션을 설정하게 된다.

PSS 실행모듈(212)은 전술한 목표수준 설정모듈(204)에 의해 디폴트 값으로 제공되거나 또는 PSS 관리자의 조작에 따라 설정된 목표수준을 만족시키기 위하여 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 분석하여 문제점이 발견된 경우 조절인자 설정모듈을 제어하여 문제점과 관련된 특정 조절인자를 조정해가면서 반복적으로 시뮬레이션을 수행하여 설정된 목표수준에 가장 근접한 최적의 일정계획 결과를 도출하게 된다.

PSS 결과 리포트 모듈(216)은 PSS 실행 후 얻어지는 최적의 일정계획 결과, 그 결과를 주는 조절인자 값, 성능 값을 포함하는 결과물을 PSS 관리자 단말기(104)로 디스플레이하고 PSS DB(102)에 저장하며, 최적의 일정계획을 RTS(130)로 출력하게 된다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 생산운영에 관한 의사결정 사항을 도시한 개념도.

도 2는 종래기술에 따른 시뮬레이션을 이용한 일정계획 방법 수행과정을 도시한 순서도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 일정계획 방법의 수행과정을 도시한 순서도를 포함하고 있는 시스템의 구성 블록도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템의 구성 블록도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 서버의 구성을 도시한 구성 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : PSS 서버 102 : PSS DB

104 : PSS 관리자 단말기 110 : ERP DB

112 : MMS DB 114 : MES DB

120 : 네트워크 130 : RTS

200 : 데이터 입력모듈 202 : 조절인자 설정모듈

204 : 목표수준 설정모듈 206 : 시뮬레이션 옵션설정모듈

208 : 시뮬레이션 실행모듈 210 : PSS 옵션설정모듈

212 : PSS 실행모듈 214 : 시뮬레이션결과 리포트모듈

216 : PSS결과 리포트모듈

Claims (5)

1. 생산 공정 모델 및 조절인자를 사용하여 시뮬레이션함으로써 생산 계획을 입안하는 일정계획 방법에 있어서,

   시뮬레이션을 수행하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지하고, 해당 문제점을 완화시킬 수 있도록 조절인자 값을 변화시키면서 시뮬레이션을 반복적으로 수행하여 최종 일정계획을 도출하는 것을 특징으로 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법은,

   (a) 기준정보, 상태정보를 로드하는 단계;

   (b) 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보를 입력하는 단계;

   (c) 기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 따라 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과를 출력, 저장하는 단계; 및

   (d) 일정계획 옵션정보에 따라 시뮬레이션 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지(violation detection)하고, 문제점이 감지된 경우 특정 조절인자를 조절하여 상기 (c) 단계를 다시 수행하며, 문제점이 감지되지 않 은 경우 일정계획을 수립하여 출력, 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스케쥴러 정보는 조절인자 값, 스케쥴러 로직(초기 주문별 공정별 우선순위를 결정하는 알고리즘) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 일정계획방법을 실행하기 위한 정보이고,

   상기 시뮬레이션 정보는 시뮬레이션 수행기간, 웜업기간, 반복 수행 횟수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시뮬레이션 모델 운용에 관한 정보이며,

   상기 조절인자는 주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허용 준비작업 수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보이고,

   상기 일정계획 옵션정보는 목표 수준 값, 목표 수준 달성 여부에 따른 반복 수행 종료 조건 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시뮬레이션의 반복 수행 운용에 관한 정보인것을 특징으로 하는 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 방법.
4. 생산 공정 모델 및 조절인자를 사용하여 시뮬레이션함으로써 생산 계획을 입안하는 일정계획 시스템에 있어서,

   기업의 운영에 필요한 재무, 회계, 생산과 관련된 정보가 저장되어 있으며, PSS 서버의 요청에 따라 저장된 공정별 장비대수, 장비의 가공단위, 제품별 프로세스 플랜 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 PSS 서버로 출력하는 ERP(Enterprise Resource Planning) 데이터베이스;

   장비의 유지보수 일정이 저장되어 있으며, PSS 서버의 요청에 따라 장비의 유지보수 일정을 PSS 서버로 출력하는 MMS(Maintenance Management System) 데이터베이스;

   제조 라인의 현장 정보가 저장되며, PSS 서버의 요청에 따라 실시간 재고정보, 설비상태 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보를 PSS 서버로 출력하는 MES(Manufacturing Execution System) 데이터베이스;

   상기 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스로부터 출력되는 정보와 PSS 단말기로부터 입력되는 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 따라 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션 결과를 출력하고, 일정계획 옵션정보에 따라 시뮬레이션 결과를 분석하여 제품 흐름에 관련된 문제점 발생 여부를 감지(violation detection)한 후, 문제점이 감지된 경우 특정 조절인자를 조절하여 시뮬레이션을 다시 수행하며, 문제점이 감지되지 않은 경우 일정계획을 수립하여 출력하는 PSS(Proactive Scheduling approach using Simulation) 서버;

   상기 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스, PSS 관리자 단말기로부터 입력되는 정보를 저장하고, PSS 서버로부터 나온 가공정보를 저장하며, 최종 일정계획 결과를 저장하는 PSS 데이터베이스; 및

   PSS 관리자의 조작에 따라 일정계획 수립을 위해 상기 PSS 서버를 이용하여 상기 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스로부터 필요한 입력정보를 불러오고, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보를 출력하며, 조절인자를 조정하고, 시뮬레이션을 수행하는 PSS 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 PSS 서버는,

   일정계획 수립에 필요한 기준정보, 라인상태정보에 관련된 정보를 상기 PSS 데이터베이스 또는 ERP 데이터베이스, MMS 데이터베이스, MES 데이터베이스로부터 불러오는 데이터 입력모듈;

   시뮬레이션 수행에 필요한 수행기간, 웜업기간, 반복수행 횟수를 포함하는 시뮬레이션 정보에 관한 사항을 설정할 수 있는 시뮬레이션 옵션 설정모듈;

   기준정보, 상태정보, 스케쥴러 정보, 시뮬레이션 정보, 일정계획 옵션정보에 근거하여 미리 설정된 시뮬레이션 모델을 이용하여 시뮬레이션을 실행하고, 시뮬레이션 진행상태를 표시하는 시뮬레이션 실행모듈;

   시뮬레이션 1회 수행으로부터 나온 일정계획과 납기 준수율, 준비작업 횟수중 어느 하나 이상을 포함하는 성능의 결과를 리포트로 디스플레이하고, 상기 PSS DB에 저장하는 시뮬레이션 결과 리포트 모듈;

   주문별 공정별 우선순위 값, 공정별 하루 최대 허용 준비 작업수 중 어느 하나 이상을 포함하는 조절인자의 디폴트 값을 제공하고, 조절인자들의 값을 결정하는 조절인자 설정모듈;

   주문별 납기준수율, 공정별 목표 재고수준 중 어느 하나 이상을 포함하는 생산관련 목표 수준값의 디폴트 값을 제공하고, 결정하는 목표수준 설정모듈;

   종료조건, 내부 디스패칭 규칙 중 어느 하나 이상을 포함하는 PSS 실행에 관련된 옵션을 설정하는 PSS 옵션 설정모듈;

   설정된 목표수준을 만족시키기 위하여 상기 조절인자 설정모듈을 제어하여 조절인자를 조정해가면서 반복적으로 시뮬레이션을 수행하여 일정계획 결과를 도출하는 PSS 실행모듈; 및

   PSS 실행 후 얻어지는 최적의 일정계획 결과, 그 결과를 주는 조절인자 값, 성능 값을 포함하는 결과물을 디스플레이하고 PSS DB에 저장하는 PSS 결과 리포트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션을 이용한 선제적 일정계획 시스템.

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