Modeling of Optimal Facility Layout considering Stocker and Pillar Structure in the Display Industry

Abstract

In the display manufacturing system, the optimal facility layout can maximize productivity with minimal investment cost by efficiently utilizing a fabrication (FAB) area. Because the project period is insufficient to analyze all scenarios of the new layout, industrial engineers are instead arranging facilities based on past experience and their planning rules. The aim of this study is to design the optimal facility layout automatically for processes and automated material handling systems, such as stockers and vehicles, that can satisfy the material handling cost while avoiding overlap with pillars. We developed a mathematical programming model and found an optimal layout with CPLEX optimization software that minimizes the material handling cost for test instances. The optimal results showed great effects in transportation time and the distance, the traffic volume, and the material handling investment costs. This indicates that there is a possibility of obtaining an optimal layout within a reasonable time frame when planning a new factory and suggests that engineers can make more objective and reliable decisions through given results.

디스플레이 제조 시스템에서 최적의 설비 배치는 한정된 공장내 영역을 효율적으로 활용하여 최소의 투자 비용으로 제조 생산성을 극대화 시킬 수 있다. 산업 엔지니어들은 초기 기획단계에서 목적에 부합하는 레이아웃을 설계하기 위해 노력하지만, 모든 시나리오를 분석하여 최적안을 결정하기에는 프로젝트 기간이 매우 부족하기 때문에 그 대신, 과거 경험과 엔지니어의 규칙에 기반하여 최적 설비 배치안을 제안하고 있다. 이를 해결하기 위해 우리는 설비 레이아웃 문제를 수학적으로 접근하여, 최적 위치에 설비를 배치하는 모형을 제안한다. 모델은 공장을 지탱하는 기둥과의 간섭을 회피하면서 한정된 공간내 공정 설비들과 물류시스템을 효율적으로 배치하며, 특히, 디스플레이 물류의 큰 비중을 차지하는 스토커와 비클 시스템을 함께 고려한다. 우리는 CPLEX 최적화 소프트웨어를 사용하여 테스트 인스턴스 대해 물류 운송 비용을 최소화하는 최적의 레이아웃을 설계하였다. 최적 설비 배치 결과는 운송 시간 및 거리, 물류시스템의 교통량, 그리고 물류 투자비용 측면에서 큰 효과를 보였다. 이 모델은 주어진 프로젝트 기간 내에 공장의 기둥과 고도화된 물류 시스템을 고려한 설비 배치 문제를 제안할 수 있으며, 엔지니어는 자동으로 출력되는 결과를 통해 보다 객관적이고 신뢰할 수 있는 의사 결정을 할 수 있음을 시사한다.