선박 건조 공정과 공간 배치, 물류 흐름을 고려한 조선소 물류 시뮬레이션 시스템

Abstract

조선 생산 시스템은 선박을 건조하는데 필요한 일련의 공정과 물리적인 구성 요소, 그리고 각 구성 요소간의 관계로 정의할 수 있다. 이때, 조선소나 조선 산업의 경쟁력을 확보하기 위해서는 선박 건조 공정의 기술적인 경쟁력 뿐만 아니라 조선 생산 시스템을 계획하고 관리하는 경쟁력도 반드시 필요하다. 하지만 구성 요소가 복잡하고 구성 요소 간 다양한 관계가 정의되어 있는 시스템의 특성상 전체적인 관점에서 통합하여 관리하는 능력이 부족한 상황이다.

선박 건조 공정은 단위 선박 건조 공정과 물류 흐름으로 구분할 수 있는데, 조선소에서는 다양한 제약 조건을 고려하여 단위 선박 건조 공정을 대상으로 중장기적인 계획을 수립한다. 물류 흐름은 단위 선박 건조 공정 사이에서 발생하는 원재료나 중간 제품의 물리적 이동으로 정의할 수 있는데, 물류 흐름은 중장기 계획을 수립할 때에는 고려하지 않는다. 다만, 정해진 중장기 계획에 따라 생산 현장에서 발생한 상황에 대응할 수 있는 물류 흐름 계획을 수립하고 있다.

조선 생산 시스템은 단위 생산 공정과 물류 흐름이 유기적으로 연결되어 있는 형태이기 때문에 전체적인 관점에서 통합 관리하기 위한 방법이 필요하다. 하지만 조선 생산 시스템이 물리적으로 구현되어 있는 조선소 사업장은 다른 제조업의 사업장에 비하여 규모가 매우 크고, 투입되는 인력, 공간, 설비와 같은 자원의 불확실성과 변동성도 높기 때문에 생산 관리 수준이 높은 대형 조선소에서도 단위 생산 공정과 물류 흐름을 통합 관리하기 어려운 상황이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 조선 생산 시스템을 구성하는 요소를 정의하고, 여러 시나리오에 따라 조선 생산 시스템의 거동을 분석할 수 있도록 조선소 물류 시뮬레이션 시스템을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 조선소 물류 시뮬레이션 시스템에서는 물리적인 제약으로 인하여 조선소에서 발생하는 불확실성과 변동성을 보다 정교하게 제어할 수 있도록 기존의 조선소 시뮬레이션 시스템에서 고려하지 않은 조선 생산 시스템 내 물류 흐름과 공간 배치를 상세히 고려하였다.

또한, 본 연구에서는 조선소 물류 시뮬레이션 시스템을 제안하는데 그치지 않고, 실제로 조선소에서 시스템을 구축하고 활용할 수 있도록 절차와 방법을 구체적으로 제시하고 있으며, 시스템의 작동 유효성과 결과 유효성 검증 절차도 포함하고 있다. 이 시스템은 조선소 중장기 계획을 바탕으로 조선 생산 시스템의 물류 흐름을 식별하고 분석하는데 활용할 수 있으며, 생산 현장에서는 물류 이송 설비의 효율적인 배차 계획을 수립하거나 작업장, 적치장의 공간 배치 계획을 수립하는 데에도 활용할 수 있다.

실제로 본 연구에서 제안한 시스템을 이용하여 중장기 계획에 따른 물류 흐름의 변화를 정량적으로 비교할 수 있음을 확인하였다. 그리고 공간 배치를 고려한 물류 시뮬레이션을 통하여 보다 정교한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 본 연구에서 제안한 공간 배치 알고리즘이 선행 탑재장 배치 문제 등에서 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

조선 산업의 경쟁력은 생산 기술의 경쟁력 뿐만 아니라 조선 생산 시스템을 구성하는 요소를 정교하고 체계적으로 관리할 때 향상시킬 수 있다. 본 연구에서 제안하는 방법과 시스템은 선박 건조 공정 시뮬레이션, 물류 시뮬레이션, 공간 배치 시뮬레이션을 전사적인 관점에서 통합하여 관리하고, 다양한 생산 계획이나 전략에 따른 조선 생산 시스템의 거동을 정량적인 값으로 비교할 수 있도록 지원한다. 이를 통하여 불확실성이나 변동성이 내재되어 있는 조선 생산 시스템의 중장기 계획을 수립하고, 합리적으로 생산 시스템을 운영하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.