KR102184007B1 - Method for predicting content of residual monomer and preparation method of polycarbonate resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법을 제공하고, 이러한 방법은, 제품의 기초 정보, 제품의 생산 미달량 및 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 목적 함수에 대한 제약 조건을 입력하는 단계; 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하는 단계; 제품의 기초 정보, 목적 함수, 제약 조건, 및 저장 정보를 저장하는 단계; 목적 함수가 최소가 되도록, 제품의 기초 정보, 제약 조건, 및 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하는 단계; 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하는 단계를 포함하고, 제품의 미달량은 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이며, 기초 정보는 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보이다.The present invention provides a method for producing a polycarbonate product, the method comprising the steps of: inputting basic information of the product, an objective function based on the underproduction amount of the product and the price of the product, and constraints for the objective function ; Generating storage information indicating a storage amount of raw materials of the product; Storing basic information of the product, an objective function, a constraint condition, and storage information; Performing mathematical optimization using basic product information, constraint conditions, and storage information so that the objective function is minimized; Using the results of mathematical optimization, it includes the step of creating and displaying a production plan for a product, the shortage of the product is the difference between the production target and the actual production of the product, and the basic information is the product's, unit price, and total output. , Information on the total price, production target, production volume and production capacity of the line that produces the product.
Description
본 발명은 폴리카보네이트 수지의 연속 제조 공정에서, 제품의 제약 사항을 고려한 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polycarbonate production method in consideration of product limitations and a polycarbonate production apparatus using the same in a continuous production process of a polycarbonate resin.
폴리카보네이트 수지는 비스페놀 A와 같은 방향족 디올과 포스겐과 같은 카보네이트 전구체가 축 중합하여 제조되고, 우수한 충격강도, 수치안정성, 내열성 및 투명성 등을 가지며, 전기전자 제품의 외장재, 자동차 부품, 건축 소재, 광학 부품 등 광범위한 분야에 적용된다.Polycarbonate resin is manufactured by condensation polymerization of an aromatic diol such as bisphenol A and a carbonate precursor such as phosgene, and has excellent impact strength, numerical stability, heat resistance and transparency, and has exterior materials for electrical and electronic products, automobile parts, construction materials, and optics. It is applied to a wide range of fields such as parts.
보다 구체적으로, 이러한 폴리카보네이트 수지는 대표적으로 상기 방향족 디올을 수산화나트륨 또는 이의 수용액과 같은 양성자 수용체와 반응시켜 상기 방향족 디올을 반응 활성종으로 변화시킨 후, 이를 포스겐 등과 중합 반응시켜 제조될 수 있다. More specifically, such a polycarbonate resin may be prepared by reacting the aromatic diol with a proton acceptor such as sodium hydroxide or an aqueous solution thereof to change the aromatic diol into a reactive active species, and then polymerizing it with phosgene.
종래 이러한 폴리카보네이트 생산은, 생산 스케줄 관리 담당자가 제품의 제약 사항 등을 고려하여 수동으로 중합 장치 및 압출 장치 등의 스케줄 표를 작성하고 생산 계획을 수립하여 이에 따라 제품을 생산하였다.In the conventional production of polycarbonate, a production schedule manager manually created a schedule table for a polymerization device and an extrusion device, taking into account the limitations of the product, and established a production plan, thereby producing a product.
하지만, 현재 한정된 생산 라인에서 생산하는 폴리카보네이트 제품의 수는 점점 늘어남에 따라 고려할 사항이 늘어난다. 따라서, 제품 생산을 계획하는 데 의사 결정 요소가 증가하여 생산 스케줄 관리 담당자가 직접 수동으로 계획하는 종래 폴리카보네이트 생산 방식은 매출 손실이 발생한다는 문제점이 발생한다.However, as the number of polycarbonate products currently produced on limited production lines increases, the number of considerations increases. Accordingly, a problem arises in that the conventional polycarbonate production method in which the production schedule manager manually plans directly by the person in charge of the production schedule due to an increase in decision-making factors in planning the production of a product causes a loss of sales.
본 발명은 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치를 제공하기 위함이다.The present invention is to provide a polycarbonate production method and a polycarbonate production apparatus using the same.
또한, 본 발명은 매출 손실을 최소화할 수 있는 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치를 제공하기 위함이다.In addition, the present invention is to provide a polycarbonate production method capable of minimizing sales loss and a polycarbonate production apparatus using the same.
또한, 본 발명은 제품의 종류 및 수요량을 이용하여 매출 손실을 최소화할 수 있는 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치를 제공하기 위함이다.In addition, the present invention is to provide a polycarbonate production method and a polycarbonate production apparatus using the same that can minimize the loss of sales by using the type and quantity of demand.
또한, 본 발명은 생산 계획을 수립하는 데 사용되는 의사 결정 요소를 단순화하는 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치를 제공하기 위함이다.In addition, the present invention is to provide a polycarbonate production method and a polycarbonate production apparatus using the same, which simplifies the decision factor used to establish a production plan.
본 발명은, 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법을 제공하고, 이러한 방법은, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제품의 생산 미달량 및 상기 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 상기 목적 함수에 대한 제약 조건을 입력하는 단계; 상기 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하는 단계; 상기 제품의 기초 정보, 목적 함수, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 저장하는 단계; 상기 목적 함수가 최소가 되도록, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하는 단계; 상기 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 상기 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하는 단계를 포함하고, 상기 제품의 미달량은 상기 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이며, 상기 기초 정보는 상기 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 상기 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보이다.The present invention provides a method of producing a polycarbonate product, the method comprising: an objective function based on the basic information of the product, the underproduction amount of the product, and the price of the product, and constraints on the objective function Entering a condition; Generating storage information indicating a storage amount of raw materials of the product; Storing the basic information of the product, the objective function, the constraint condition, and the storage information; Performing mathematical optimization using the basic information of the product, the constraint condition, and the storage information so that the objective function is minimized; And creating and displaying a production plan of the product by using the result of the mathematical optimization, wherein the underage amount of the product is a difference between the production target amount and the actual production amount of the product, and the basic information is the product This is information on the unit price, total production amount, total price, production target amount, production capacity and production capacity of the line that produces the product.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제약 조건은 상기 제품의 저장량을 포함하고, 상기 제품 저장량은, 제1 시점에서, 소정의 초기 제품 저장량과 같고, 제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 저장량에 상기 이전 시점에서 생산된 상기 제품의 수를 더하여 계산되며, 제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제품의 수요량을 빼는 것으로서 계산된다.Further, in the method of producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the storage amount of the product, the product storage amount is equal to a predetermined initial product storage amount at a first time point, and at a second time point, It is calculated by adding the number of products produced at the previous time to the amount of storage at a time before the second time point, and at a third time by subtracting the amount of demand for the product from the product storage at the second time point.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제품의 생산 미달량은, 상기 제3 시점에서의 상기 제품의 저장량에서 상기 제2 시점에서의 상기 제품의 생산량을 빼고 상기 제품의 수요량을 더하여 계산된다.In addition, in the method of producing a polycarbonate product according to the present invention, the amount of insufficient production of the product is, the amount of production of the product at the second time point is subtracted from the amount of storage of the product at the third time point, and the amount of demand for the product is It is calculated by adding
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제약 조건은 상기 원재료의 저장량을 포함하고, 상기 원재료 저장량은, 제1 시점에서, 소정의 초기 원재료 저장량과 같고, 제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 원재료 저장량에 상기 제2 시점 이전 시점에서 생산된 상기 원재료의 수를 더하고, 제2 시점 이전 시점에서 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며, 제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제2 시점에서 생산된 원재료 수를 더하고, 상기 제2 시점에서의 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며, 상기 제2 시점에서의 제품에 사용된 원재료의 수는 상기 원재료의 배합 비율을 고려한다.Further, in the method of producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the storage amount of the raw material, the raw material storage amount is equal to a predetermined initial raw material storage amount at a first time point, and at a second time point, It is calculated as adding the number of raw materials produced at the time before the second time point to the amount of raw materials stored at the time point before the second time point, and subtracting the number of raw materials used in the product at the time point before the second time point. In, it is calculated as adding the number of raw materials produced at the second time point to the product storage amount at the second time point, and subtracting the number of raw materials used in the product at the second time point, and the product at the second time point The number of raw materials used in takes into account the blending ratio of the raw materials.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제약 조건은 상기 원재료를 생산하는 중합기의 원재료 생산 여부를 포함하고, 상기 원재료 생산 여부는, 임의의 중합기에서 임의의 시점에 상기 원재료를 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제1 이산 변수의 합에 의해 결정되고, 상기 제1 이산 변수의 합은 1 이하이다.In addition, in the method for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint includes whether or not the polymerization reactor that produces the raw material produces raw materials, and whether or not the raw material is produced is the above at any time in any polymerization reactor. It is determined by the sum of the first discrete variables, which becomes 1 when raw materials are produced and 0 when not produced, and the sum of the first discrete variables is 1 or less.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제약 조건은 상기 제품을 생산하는 압출의 제품 생산 여부를 포함하고, 상기 제품 생산 여부는, 임의의 압출기에서 임의의 시점에 상기 제품을 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제2 이산 변수의 합에 의해 결정되고, 상기 제2 이산 변수의 합은 1 이하이며, 상기 중합기는 한번에 하나의 원재료만 생산한다.In addition, in the method for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes whether or not the product is produced by extrusion that produces the product, and whether or not the product is produced is the product at any time in an arbitrary extruder. It is determined by the sum of the second discrete variables, which is 1 when produced and 0 when not produced, the sum of the second discrete variables is 1 or less, and the polymerizer produces only one raw material at a time.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제약 조건은 상기 원재료의 생산량을 포함하고, 상기 원재료의 생산량은, 상기 원재료가 임의의 중합기에서 임의의 시점에서 생산된 생산량에 상기 중합기에서의 상기 원재료의 단위 생산량의 곱에 의해 결정된다.In addition, in the method for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the production amount of the raw material, and the production amount of the raw material is the production amount produced by the raw material at a certain point in time in an arbitrary polymerization reactor. It is determined by the product of the unit yield of the raw material in the polymerization reactor.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 방법에서, 상기 제약 조건은 상기 제품의 제품 생산량을 포함하고, 상기 제품 생산량은, 상기 제품을 생산하는 압출기에서 임의의 시점에서 제품이 생산되면, 상기 임의의 시점에서의 상기 제품 생산량은 단위 생산량에 대응한다.In addition, in the method for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the product production amount of the product, and the product production amount is, if the product is produced at a certain point in time in the extruder producing the product, the The production amount of the product at any point in time corresponds to the unit production amount.
또한, 본 발명의 실시예에는 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치를 제공하고, 이러한 장치는, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제품의 생산 미달량 및 상기 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 상기 목적 함수에 대한 제약 조건이 입력되도록 구성된 정보 입/출력 장치; 상기 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하도록 구성된 저장 탱크 장치; 상기 제품의 기초 정보, 목적 함수, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 저장하도록 구성된 저장 장치; 상기 목적 함수가 최소가 되도록, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하여 상기 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 상기 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하도록 구성하도록 구성된 제어 장치를 포함하고, 상기 제품의 미달량은 상기 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이며, 상기 기초 정보는 상기 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 상기 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보이다. In addition, an embodiment of the present invention provides an apparatus for producing a polycarbonate product, the apparatus comprising: an objective function based on the basic information of the product, the underproduction amount of the product, and the price of the product, and the object An information input/output device configured to input a constraint condition for a function; A storage tank device configured to generate storage information indicating a storage amount of the raw material of the product; A storage device configured to store the basic information of the product, the objective function, the constraint condition, and the storage information; To minimize the objective function, mathematical optimization is performed using the basic information of the product, the constraint conditions, and the storage information, and a production plan of the product is created and displayed using the result of the mathematical optimization. And a control device configured to include a control device configured to, wherein the product shortage is a difference between a production target amount and an actual production amount of the product, and the basic information includes the product, unit price, total production amount, total price, production target amount, and the product. It is information on the production volume and capacity of the production line.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제약 조건은 상기 제품의 저장량을 포함하고, 상기 제품 저장량은, 제1 시점에서, 소정의 초기 제품 저장량과 같고, 제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 저장량에 상기 이전 시점에서 생산된 상기 제품의 수를 더하여 계산되며, 제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제품의 수요량을 빼는 것으로서 계산된다.Further, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes a storage amount of the product, and the product storage amount is equal to a predetermined initial product storage amount at a first time point, and at a second time point, It is calculated by adding the number of products produced at the previous time to the amount of storage at a time before the second time point, and at a third time by subtracting the amount of demand for the product from the product storage at the second time point.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제품의 생산 미달량은, 상기 제3 시점에서의 상기 제품의 저장량에서 상기 제2 시점에서의 상기 제품의 생산량을 빼고 상기 제품의 수요량을 더하여 계산된다.In addition, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the amount of insufficient production of the product is determined by subtracting the production amount of the product at the second time point from the storage amount of the product at the third time point, and It is calculated by adding
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제약 조건은 상기 원재료의 저장량을 포함하고, 상기 원재료 저장량은,In addition, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the storage amount of the raw material, and the raw material storage amount is,
제1 시점에서, 소정의 초기 원재료 저장량과 같고, 제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 원재료 저장량에 상기 제2 시점 이전 시점에서 생산된 상기 원재료의 수를 더하고, 제2 시점 이전 시점에서 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며, 제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제2 시점에서 생산된 원재료 수를 더하고, 상기 제2 시점에서의 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며, 상기 제2 시점에서의 제품에 사용된 원재료의 수는 상기 원재료의 배합 비율을 고려한다.At a first time point, it is equal to a predetermined initial raw material storage amount, and at a second time point, the number of raw materials produced at a time before the second time point is added to the amount of raw material stocks at a time point before the second time point, and at a time point before the second time point. It is calculated as subtracting the number of raw materials used in the product at, and at a third time point, the number of raw materials produced at the second time point is added to the product storage amount at the second time point, and the product at the second time point It is calculated by subtracting the number of raw materials used, and the number of raw materials used in the product at the second time point takes into account the blending ratio of the raw materials.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제약 조건은 상기 원재료를 생산하는 중합기의 원재료 생산 여부를 포함하고, 상기 원재료 생산 여부는, 임의의 중합기에서 임의의 시점에 상기 원재료를 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제1 이산 변수의 합에 의해 결정되고, 상기 제1 이산 변수의 합은 1 이하이다.In addition, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes whether or not raw materials are produced by a polymerization reactor that produces the raw materials, and whether or not the raw materials are produced is the above at any time in an arbitrary polymerization reactor. It is determined by the sum of the first discrete variables, which becomes 1 when raw materials are produced and 0 when not produced, and the sum of the first discrete variables is 1 or less.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제약 조건은 상기 제품을 생산하는 압출의 제품 생산 여부를 포함하고, 상기 제품 생산 여부는, 임의의 압출기에서 임의의 시점에 상기 제품을 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제2 이산 변수의 합에 의해 결정되고, 상기 제2 이산 변수의 합은 1 이하이며, 상기 중합기는 한번에 하나의 원재료만 생산한다.In addition, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint includes whether or not the product is produced by extrusion that produces the product, and whether or not the product is produced is the product at any time in an arbitrary extruder. It is determined by the sum of the second discrete variables, which is 1 when produced and 0 when not produced, the sum of the second discrete variables is 1 or less, and the polymerizer produces only one raw material at a time.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제약 조건은 상기 원재료의 생산량을 포함하고, 상기 원재료의 생산량은, 상기 원재료가 임의의 중합기에서 임의의 시점에서 생산된 생산량에 상기 중합기에서의 상기 원재료의 단위 생산량의 곱의해 결정된다.In addition, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the production amount of the raw material, and the production amount of the raw material is the production amount of the raw material produced at a certain point in time in an arbitrary polymerization reactor. It is determined by multiplying the unit production amount of the raw material in the polymerization reactor.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 제품을 생산하는 장치에서, 상기 제약 조건은 상기 제품의 제품 생산량을 포함하고, 상기 제품 생산량은, 상기 제품을 생산하는 압출기에서 임의의 시점에서 제품이 생산되면, 상기 임의의 시점에서의 상기 제품 생산량은 단위 생산량에 대응한다.In addition, in the apparatus for producing a polycarbonate product according to the present invention, the constraint condition includes the product production amount of the product, and the product production amount is, if the product is produced at a certain point in time in the extruder producing the product, the The product output at any point in time corresponds to the unit output.
본 발명에 따르면, 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치가 제공된다.According to the present invention, a polycarbonate production method and a polycarbonate production apparatus using the same are provided.
또한, 본 발명에 따르면, 매출 손실을 최소화할 수 있는 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치가 제공된다. In addition, according to the present invention, a polycarbonate production method capable of minimizing sales loss and a polycarbonate production apparatus using the same are provided.
또한, 본 발명에 따르면, 제품의 종류 및 수요량을 이용하여 매출 손실을 최소화할 수 있는 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치가 제공된다.In addition, according to the present invention, there is provided a polycarbonate production method capable of minimizing sales loss by using the type and quantity of a product and a polycarbonate production apparatus using the same.
또한, 본 발명에 따르면, 생산 계획을 수립하는 데 사용되는 의사 결정 요소를 단순화하는 폴리카보네이트 생산 방법 및 이를 이용한 폴리카보네이트 생산 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a polycarbonate production method and a polycarbonate production apparatus using the same, which simplifies the decision-making factor used to establish a production plan.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최종 제품(P) 생산에 사용되는 원재료 조합비의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 수학적 최적화 프로그램 및 솔버를 나타낸 것이다.
도 4b는 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 솔버에 목적함수 및 제약 조건을 입력하는 일례이다.
도 4c는 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 솔버의 동작 알고리즘이다.
도 5a는 종래 기술에 의해 작성된 생산 계획을 나타낸 것이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 사용하여 작성된 생산 계획을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 사용하여 작성된 생산계획의 간트 차트를 나타낸 것이다.1 is a block diagram showing the configuration of a polycarbonate production apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows an example of the raw material combination ratio used in the production of the final product (P) according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4a shows a mathematical optimization program and solver used in the polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
4B is an example of inputting an objective function and a constraint condition to a solver used in a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
4C is an operation algorithm of a solver used in the polycarbonate production method according to the embodiment.
5A shows a production plan created by the prior art.
Figure 5b shows a production plan created using the polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
6 shows a Gantt chart of a production plan created using a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 생산 방법 및 폴리카보네이트 생산 장치에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a polycarbonate production method and a polycarbonate production apparatus according to the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a polycarbonate production apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최종 제품(P) 생산에 사용되는 원재료 조합비의 일례를 나타낸 것이다.2 shows an example of the raw material combination ratio used in the production of the final product (P) according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 1 및 2를 참조하여, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 생산 장치를 설명한다.Hereinafter, an apparatus for producing polycarbonate according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 생산 장치(1)는 정보 입/출력 장치(10), 저장 장치(20), 제어 장치(30), 중합 장치(40), 저장 탱크 장치(50), 및 압출 장치(60)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
정보 입/출력 장치(10)에는 기초 정보, 목적 함수, 및 목적 함수에 대한 제약 조건이 입력된다. 기초 정보에는 제품의 생산 기초 정보 및 공장/영업 운영 정보가 포함된다. 또한, 정보 입/출력 장치(10)는 제어 장치(30)의 제어 정보에 따라 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법으로 수행된 수학적 최적화의 결과 및 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 사용하여 작성된 생산계획을 표시할 수 있다.In the information input/
구체적으로, 제품의 생산 기초 정보에는, 제품의 가격(단가), 제품별 총 생산량, 제품의 총 가격, 주간(예를 들어, 지난주, 금주, 및 차주) 생산 제품 정보, 주간 생산 제품별 생산 목표량/오더량, 제품별 원재료(예를 들어, Flake) 배합 비율, 제품별 생산 가능 라인 정보, 각 라인에서의 제품 생산 속도, 각 라인의 단위 시간당 생산량 및 라인별 생산 능력(Production capacity) 등의 정보가 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the basic production information of the product includes the price (unit price) of the product, the total production volume by product, the total price of the product, weekly (for example, last week, this week, and next week) production product information, and weekly production target amount by product. /Order quantity, ratio of raw materials (e.g., flakes) for each product, production line information for each product, product production speed in each line, information such as production per unit time of each line and production capacity for each line May be included, but the present invention is not limited thereto.
또한, 공장/영업 운영 정보는, 연속 생산이 필요한 연속 생산 제품 정보, 주간 셧다운(Shutdown) 일정, 및 특정 제품 안전 재고 등의 정보가 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the factory/business operation information may include information such as continuous production product information requiring continuous production, weekly shutdown schedule, and specific product safety stock, but the present invention is not limited thereto.
저장 장치(20)에는 정보 입력 장치(10)에 입력된 기초 정보 및 저장 탱크 장치(50)의 저장 정보(후술함)가 저장된다. 저장 장치(20)는 상술한 정보를 저장할 수 있는, 예를 들어 메모리, 하드 디스크, 플래시 메모리 등으로 구성된 데이터 베이스일 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
제어 장치(30)에는 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 수행하기 위해 필요한 프로그램(도 6 참조)을 포함하고, 중합 장치(40), 저장 탱크 장치(50), 및 압출 장치(60), 및 정보 입/출력 장치(10)를 제어하는 제어 정보를 생성하고, 데이터 베이스(20)에 저장된 기초 정보 및 저장 정보를 토대로, 상술한 프로그램의 솔버(solver)를 이용하여 통해 수학적 최적화를 수행하고(확인 사항: 밑줄 부분의 표현이 적절한지 검토 바랍니다.), 수학적 최적화 결과를 이용하여 제품별 생산 계획을 작성한다. 생산 계획을 작성하는 구체적인 방법은 후술한다.The
이하, 제어 정보에 따라 중합 장치(40), 저장 탱크 장치(50), 및 압출 장치(60)를 각각 제어하여 폴리카보네이트(pc: polycarbonate) 제품이 생산되는 생산 공정에 대해 설명한다.Hereinafter, a production process in which a polycarbonate (pc) product is produced by controlling the
중합 장치(40)는 원재료, 예를 들어 플레이크(flake)를 생산하는 장치이며, 중합 장치(40)는 복수의 중합기(401~40p)을 포함한다.The
복수의 중합기(401~40p)에서 생산되는 원재료(F1 ~ Fp)는 저장 탱크 장치(50)에 저장되고, 압출 장치(60)에서 바로 사용될 수 있다(본 발명에서의 생산 공정은 연속 공정이다). 중합 장치(40)에서 원재료를 생산하는 구체적인 실시예에 대해서는 설명을 생략한다.Raw materials (F 1 to F p ) produced in a plurality of
저장 탱크 장치(50)는 복수의 저장 탱크(501 ~ 50m)를 포함하고 각 저장 탱크는 원재료(F) 종류별 최대 저장량이 정해져 있으며, 하나의 원재료는 하나의 저장 탱크에 저장된다. 저장 탱크 장치(50)는 원재료별 실시간 저장량을 포함하는 저장 정보를 생성한다.The
압출 장치(60)는 복수의 압출기(601~60j)를 포함하고, 복수의 압출기(601~60j) 각각은 대응하는 제품(P1~Pp)을 생산한다. 복수의 압출기(601~60j)는 하나 이상의 원재료를 사용하여 제품(P1~Pp)을 생산할 수 있다.The
이하 제품(P1~Pp)을 생산하데 사용되는 원재료 조합비에 대해 설명한다. Hereinafter, the combination ratio of raw materials used to produce products (P 1 ~ P p ) will be described.
도 2를 참조하면, 최종 제품(P)은 하나 이상의 원재료를 조합하여 생산되며 제품(P1, P2,…, PP) 각각은 조합비가 존재한다. 예를 들어, 제품(P1)은 원재료(F1): 원재료(F2)의 조합비 2:8, 제품(P2)은 원재료(F1): 원재료(Ff)의 조합비 3:7이며, 제품(Pf)은 원재료(F1): 원재료(F2): 원재료(Ff)의 조합비 3:3:4로 생산된다. 이러한 제품(P1, P2, …, Pp)의 각 조합비는 일례이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 2, a final product P is produced by combining one or more raw materials, and each of the products P 1 , P 2 , ..., P P has a combination ratio. For example, product (P 1 ) is raw material (F 1 ): raw material (F 2 ) in combination ratio 2:8, product (P 2 ) is raw material (F 1 ): raw material (F f ) in combination ratio 3:7 , The product (P f ) is produced with the combination ratio of raw material (F 1 ): raw material (F 2 ): raw material (F f ) in 3:3:4. Each combination ratio of these products (P 1 , P 2 , …, P p ) is an example and the present invention is not limited thereto.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 폴리카보네이트 생산 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 생산 방법은 이하의 단계를 포함한다.Hereinafter, a method of producing polycarbonate will be described with reference to FIGS. 3 to 6. 3 is a flow chart showing a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention. 3, the polycarbonate production method according to the present invention includes the following steps.
S1. 정보 입력/출력 장치(10)에 기초 정보, 목적 함수, 및 목적 함수에 대한 제약 조건이 입력된다(구체적인, 목적 함수, 및 목적 함수에 대한 제약 조건에 대해서는 후술한다.). 기초 정보의 구체적 예는 도 1을 참조하여 상술하였으므로 여기에서는 생략하며, 목적 함수, 및 목적 함수에 대한 제약 조건이 입력되는 구성에 대해서는 후술한다.S1. The basic information, the objective function, and the constraint condition for the objective function are input to the information input/output device 10 (specific, objective function, and constraint conditions for the objective function will be described later). A specific example of the basic information has been described above with reference to FIG. 1 and thus is omitted here, and a configuration in which a constraint condition for the objective function and the objective function are input will be described later.
S2. 저장 장치(20)에 기초 정보 및 저장 정보가 저장된다. 저장 정보의 구체적 예는 도 1을 참조하여 상술하였으므로 여기에서는 생략한다.S2. Basic information and storage information are stored in the
S3. 제어 장치(30)는 입력된 기초 정보, 목적 함수, 및 목적 함수에 대한 제약 조건과 저장 정보를 토대로, 솔버를 이용하여 수학적 최적화를 수행한다.S3. The
구체적으로, 이러한 수학적 최적화에는 입력된 목적 함수 및 목적 함수에 대한 제약 조건이 사용된다. 본 실시예에서의 목적 함수는, 제품(P)의 생산 미달량과 제품의 가격의 곱의 합 즉, 손실 매출액(Z)을 최소화하는 함수이며, 목적 함수는 최적 해에서 발생하는 모든 제품 각각의 생산 미달량과 그 제품의 가격을 곱하여 계산한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 목적 함수()는 이하의 수학식 1과 같다.Specifically, for such mathematical optimization, constraints on the input objective function and objective function are used. In this embodiment, the objective function is a function that minimizes the sum of the product of the product of underproduction of the product (P) and the price of the product, that is, the amount of lost sales (Z), and the objective function is It is calculated by multiplying the underproduction amount by the price of the product. Specifically, the objective function according to an embodiment of the present invention ( ) Is the same as in
여기에서, 는 제품(P)의 생산 미달량이고 제품(P)의 생산 미달량은 제품(P)의 생산 목표량과 실제 생산량 사이 차이며, 는 제품(P)의 판매가격으로서 상수이다. 제품(P)의 생산 미달량을 산출하는 구체적인 예는 후술한다.From here, Is the underproduction amount of product (P) and the underproduction amount of product (P) is the difference between the production target amount of product (P) and the actual production amount, Is the selling price of the product (P) and is a constant. A specific example of calculating the amount of underproduction of the product P will be described later.
생산 계획의 첫 시점에서, 수학식 1의 제품(예를 들어, 물질 수지) 제약 조건인 제품의 저장량(Inventory)은 이하의 수학식 2와 같다.At the first point in the production plan, the product (for example, material balance) constraint of
여기에서, 는 p제품의 시점(d)에서의 저장량(Inventory)이고, d는 날자 또는 요일이며, 는 상수로서 제품(P)의 초기 저장량이다. 수학식 2는 p제품의 첫 시점(d=d1) 에서의 저장량은, 소정의 초기 저장량()과 같다는 것을 의미한다.From here, Is the inventory at the time (d) of the product p, d is the date or day of the week, Is a constant and is the initial storage amount of product (P).
또한, 생산 계획의 첫 시점(d=d1) 이후부터의 수학식 1의 제품 제약 조건인 제품 저장량은 이하의 수학식 3과 같다.In addition, the product storage amount, which is a product constraint condition of
여기에서, 는 p 제품이 d시점에 j장치(예를 들어 압출기)에서 생산되었을 때의 생산된 제품의 양이고, 수학식 3은 p제품의 시점(d>d1)에서의 제품의 저장량이, 시점(d)의 이전 시점(d-1)의 저장량에 이전 시점에 생산된 제품의 수를 더한 것과 같다는 의미이다. 이전 시점(d-1)에 생산된 제품량()은, 그 제품을 생산한 j장치에 대해 생산량을 모두 합한 것이다.From here, Is the amount of product produced when the p product is produced in the device j (for example, an extruder) at time d, and
또한, 생산 계획의 마지막 시점(dlast)에서의 수학식 1의 제품 제약 조건인 제품 저장량은 이하의 수학식 4와 같다.In addition, the product storage amount, which is the product constraint condition of
여기에서, 는 상수로서 제품(P)의 수요량(또는 오더)이고, 수학식 4는 마지막 시점(d=dlast) 에서, 제품 수요량()만큼 제품(P)의 수가 빠져나가고, 만약 제품 저장량이 충분하지 않을 경우, 시점(d=dlast) 에서의 저장량()에서 시점(d>d1)에 생산된 제품량()을 빼고 제품 수요량()을 더한 값으로 제품 생산 미달량()이 계산된다는 것을 의미한다.From here, Is the demand (or order) of the product (P) as a constant, and
또한, 생산 계획의 첫 시점에서, 수학식 1의 원재료(f: flake)(예를 들어, 물질 수지) 제약 조건인 원재료의 저장량은 이하의 수학식 5와 같다.In addition, at the first time point of the production plan, the amount of storage of the raw material, which is the constraint condition of the raw material (f: flake) (eg, material resin) of
여기에서, f는 제품(P) 생산을 위한 원재료(f)의 종류이고, p는 생산하려는 제품의 종류이며, d는 날자 또는 요일이고, j는 중합기 및 압출기이다. 는 상수로서, 원재료(f)의 초기 저장량이다. 수학식 5는, 원재료(f)의 첫 시점(d=d1) 에서의 저장량은, 소정의 초기 저장량()과 같다는 것을 의미한다.Here, f is the kind of raw material (f) for the production of product (P), p is the kind of product to be produced, d is the date or day of the week, and j is the polymerizer and extruder. Is a constant and is the initial storage amount of the raw material f. In
또한, 생산 계획의 첫 시점(d=d1) 이후부터의 수학식 1의 원재료 제약 조건인 원재료 저장량은 이하의 수학식 6과 같다.In addition, the raw material storage amount, which is the raw material constraint condition of
여기에서, 는 f 원재료가 d 시점에 j 장치에서 생산되었을 때, 생산된 원재료의 양이고, 는 p 제품이 d 시점에 j 장치에서 생산되었을 때의 생산된 제품의 양이며, 은 제품(P)을 생산하기 위해 배합해야 하는 원재료(f)의 배합비율이고, 수학식 6은 원재료(f)의 시점(d>d1) 에서의 저장량은, 시점(d)의 이전 시점(d-1)의 원재료 저장량에 이전 시점에 생산된 원재료의 양을 더하고, p 제품에 사용된 원재료(f)의 양을 뺀 것과 같다는 의미이다. 이전 시점(d-1)에 생산된 원재료의 생산 량()은 그 원재료를 생산한 j장치에 대해 생산량을 모두 합한 것이다. 이전 시점(d-1)에 제품(P)의 생산에 사용된 원재료의 양()은 배합 비율()을 고려한다.From here, F is the amount of raw material produced when the raw material is produced in the device j at time d, Is the amount of product produced when product p was produced in device j at time d, It is the mixing ratio of the raw material (f) that must be blended to produce the silver product (P), and Equation 6 shows the amount of storage at the time point (d>d 1 ) of the raw material (f) is the previous time point ( This means that it is equal to the amount of raw material stored in d -1 ) plus the amount of raw material produced at the previous time, and subtracting the amount of raw material (f) used in p product. The amount of raw material produced at the previous point in time (d -1 ) ( ) Is the sum of all outputs for the device j that produced the raw material. The amount of raw materials used in the production of the product (P) at the previous time (d -1 ) ( ) Is the blending ratio ( ).
또한, 생산 계획의 마지막 시점(dlast)에서의 수학식 1의 원재료 제약 조건인 원재료 저장량은 이하의 수학식 7과 같다.In addition, the raw material storage amount, which is the raw material constraint condition of
수학식 7은 마지막 시점(d=dlast) 에서, 원재료(f)의 마지막 시점(d=dlast) 에서의 저장량은, 이전 시점(d)의 저장량에 이전 시점(d)에 생산된 원재료의 양을 더하고, p 제품에 사용된 원재료의 양을 뺀 것과 같다는 의미이다.Of the raw material produced in the expression (7) is the last point in (d = d last), storage amount of the last point of the raw material (f) (d = d last ) it is, prior to the previous point (d) the storage amount of time (d) It means that it is equal to adding the amount and subtracting the amount of raw materials used in the product.
또한, 수학식 1의 중합기 제약 조건인 중합기의 원재료 생산 여부는, 소정의 중합기(j) 에서는 한 번에 하나의 원재료(f)만 생산한다는 것을 의미하며, 중합기의 원재료 생산 여부는 이하의 수학식 8과 같다.In addition, whether or not the polymerization reactor produces raw materials, which is the limiting condition of the polymerization reactor in
여기에서, 는 이산 변수로서, 원재료(f)를 중합기(j)에서 시점(d)에 생산하면 1이고 생산하지 않으면 0이다.From here, Is a discrete variable, and it is 1 if the raw material f is produced at the time point d in the polymerization reactor j and 0 if it is not produced.
수학식 8에서, 임의의 중합기(j)는 임의의 시점(d)에 하나의 원재료(f)만 생산할 수 있다. 따라서 수학식 8은 임의의 중합기(j) 및 임의의 시점(d)의 모든 이산변수(discrete variable)의 합이 1이하라는 것을 의미한다.In Equation 8, an arbitrary polymerization reactor (j) can produce only one raw material (f) at an arbitrary time point (d). Therefore, Equation 8 means that the sum of all discrete variables at an arbitrary polymerization reactor j and an arbitrary time point d is 1 or less.
또한, 수학식 1의 압출기 제약 조건인 압출기의 제품 생산 여부는 소정의 압출기(j) 에서는 한 번에 하나의 제품(P)만 생산한다는 것을 의미하며, 압출기의 제품 생산 여부는 이하의 수학식 9와 같다.In addition, whether or not the extruder produces a product, which is the extruder constraint of
여기에서, 는 이산 변수로서, 제품(P)을 압출기(j)에서 시점(d)에 생산하면 1이고 생산하지 않으면 0이다.From here, Is a discrete variable, which is 1 if the product (P) is produced from the extruder (j) at the time point (d) and 0 if it is not produced.
수학식 9에서 임의의 압출기(j)는 특정 시점(d)에 하나의 제품(P)만 생산할 수 있다. 따라서 수학식 9는 임의의 압출기(j) 및 임의의 시점(d)에서의 모든 이산변수의 합이 1 이하라는 것을 의미한다.In Equation 9, an arbitrary extruder (j) can produce only one product (P) at a specific time point (d). Therefore, Equation 9 means that the sum of all discrete variables at any extruder (j) and any time point (d) is 1 or less.
또한, 수학식 1의 원재료 생산량 제약 조건인 원재료 생산량은 이하의 수학식 10에 의해 계산된다.In addition, the raw material production amount which is the raw material production amount constraint condition of
여기에서, 는 변수로서, 원재료(f)가 중합기(j)에서 시점(d)에서 생산된 생산량이고, 는 중합기(j)에서의 원재료(f)의 단위 생산량이다. 수학식 10은 원재료(f)가 임의의 시점(d)에서 임의의 중합기(j)에 의해 생산되면(), 그 시점에서 생산되는 원재료(f)의 양은 단위 생산량(b)만큼 생산된다는 것을 의미한다.From here, Is a variable, where the raw material (f) is the production amount produced at the time point (d) in the polymerization reactor (j), Is the unit production amount of the raw material f in the polymerization reactor j.
또한, 수학식 1의 제품 생산량 제약 조건인 제품 생산량은 이하의 수학식 11에 의해 계산된다.Further, the product production amount, which is the product production amount constraint condition of
여기에서, 는 변수로서, 제품(P)이 압출기(j)에서 시점(d)에 생산된 생산량 이고, 는 압출기(j)에서의 제품(P)의 단위 생산량이다. 수학식 11은 제품(P)이 임의의 시점(d)에서 임의의 압출기(j)에 의해 생산되면(), 그 시점에서 생산되는 제품(P)의 양은 단위 생산량(c)만큼 생산된다는 것을 의미한다.From here, Is the variable, the product (P) is the production amount produced at the time point (d) in the extruder (j), Is the unit output of product (P) in extruder (j). Equation 11 shows that if the product (P) is produced by an arbitrary extruder (j) at a certain point in time (d) ( ), it means that the amount of product (P) produced at that point is produced by the unit production amount (c).
상술한 수학식 1 내지 11은 정보 입력/출력 장치(10)를 통해 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 솔버에 입력된다. 이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 수학적 최적화를 위해 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 수학적 모델링의 구체적 예를 설명한다
도 4a는 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 수학적 모델링 프로그램 및 솔버의 예시를 나타낸 것이다. 4A shows an example of a mathematical modeling program and solver used in a method for producing polycarbonate according to an embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 솔버에 목적함수 및 제약 조건을 입력하는 일례이다.4B is an example of inputting an objective function and a constraint condition to a solver used in a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상술한 수학식 1 내지 11에 대한 최적 솔루션을 찾는 프로그램, 예를 들어, GAMS, MATLAB 등에 입력되고, 이러한 프로그램은 상용 최적화 솔버(Solver)를 탑재하고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법은 이산변수를 사용하는 정수 계획법(MILP)을 사용하고, 이러한 정수 계획법 문제에는 CLPEX, XPRESS, CBC, GUROBI 등과 같은 다양한 최적 알고리즘을 포함하는 솔버가 존재한다. 최적화 솔버의 선택은 문제의 특성, 예를 들어 이산변수의 유무, 2차 식의 유무, 선형 문제 여부 등에 따라 선택될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.4A and 4B, programs for finding optimal solutions to
발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 GAMS에 목적함수(수학식 1)를 입력한 화면을 나타낸 것이며, 이러한 프로그램 코드를 사용하여 상술한 수학식 2 내지 11의 제약 조건을 입력할 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.A screen in which an objective function (Equation 1) is input to GAMS used in the polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention is shown, and the constraint conditions of
도 4c는 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 솔버의 동작 알고리즘이다.4C is an operation algorithm of a solver used in the polycarbonate production method according to the embodiment.
실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법에서 사용되는 솔버의 동작 알고리즘은 기본적으로 Branch-and-bound라는 방식을 토대로 하여 최적해를 탐색해 가는 구조이다. 이러한 Branch-and-bound 방식은, 각 이산변수를 펼쳐 나가면서 목적함수의 값을 비교하고 적절한 이산변수 값을 찾는 방식이다. 이러한 Branch-and-bound 방식은 최적화 솔버에 포함되어 있다.The operation algorithm of the solver used in the polycarbonate production method according to the embodiment is basically a structure that searches for an optimal solution based on a method called branch-and-bound. This branch-and-bound method is a method of comparing the values of the objective function while expanding each discrete variable and finding an appropriate discrete variable value. This branch-and-bound method is included in the optimization solver.
도 4c를 참조하면, Value의 값이 목적함수의 값이며, X1, X2, X3가 0 또는 1일 때의 목적함수 값을 계산한다. 결과적으로 X1, X2, X3가 모두 정수 값을 가지면서 목적함수가 큰 노드는 P3 노드이며, 이때가 최적해가 되고 이러한 최적해를 찾는 것으로 수학적 최적화 결과를 생성한다. Referring to FIG. 4C, when the value of Value is the value of the objective function, and X1, X2, and X3 are 0 or 1, the value of the objective function is calculated. As a result, X1, X2, and X3 all have integer values and the node with a large objective function is the P3 node, and this is the optimal solution, and the mathematical optimization result is generated by finding this optimal solution.
S4. 제어 장치(30)는 수학적 최적화의 결과를 토대로 생산 계획을 작성한다.S4. The
도 5a는 종래 기술에 의해 작성된 생산 계획을 나타낸 것이다.5A shows a production plan created by the prior art.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 사용하여 작성된 생산 계획을 나타낸 것이다.Figure 5b shows a production plan created using the polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 최적화를 이용한 생산계획 작성을 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 5a and 5b, a production plan using optimization according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5a 및 도 5b에서, T1 및 T2는 원재료(F)를 의미하고, A, B, C, D, E, F는 각각 제품(P)을 의미한다. N1 내지 N5는 원재료(F)의 종류이며, 1주의 계획 기간(t1, t2, …, t28)에서 각 기간의 시간 길이는 6h이다. 여기에서, 제품(P) 종류 및 수요량은 이하의 표와 같다.In FIGS. 5A and 5B, T1 and T2 denote raw material F, and A, B, C, D, E, and F denote product P, respectively. N1 to N5 are the types of the raw material F, and the time length of each period is 6h in the planned period of one week (t1, t2, ..., t28). Here, the types and demands of the product P are shown in the following table.
표 1의 제품 종류 및 수요량 등을 이용한 최적화 결과는 이하의 표 2와 같다.The optimization results using the product type and demand in Table 1 are shown in Table 2 below.
생산 미달
제품
Underproduction
product
(백만원)Total sales loss
(one million won)
표 2의 비교예는 도 5a에 해당하는 예로서, 종래 기술에서 담당자가 손으로 직접 작성한 생산 계획이고, 실시예는 도 4b에 해당하는 예로서, 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 이용하여 작성된 생산 계획이다. 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 이용하면, 제품 1322N과 같은 가격이 낮은 제품의 생산을 줄이면서, 종래 생산 계획에는 없었던, 1301V, 1302T와 같은 제품을 추가 생산할 수 있는 효과 가 있다.The comparative example of Table 2 is an example corresponding to FIG. 5A, which is a production plan written by hand by a person in charge in the prior art, and the embodiment corresponds to FIG. 4B, and shows a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention. It is a production plan created using. Using the polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention, while reducing the production of low-cost products such as
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 사용하여 작성된 생산계획의 간트 차트를 나타낸 것이다.6 shows a Gantt chart of a production plan created using a polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 폴리카보네이트 생산 방법을 사용하여 작성된 생산계획을 설명한다. Hereinafter, a production plan created using the polycarbonate production method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
S5. 제어 장치(30)는 제어 장치(30)는 생성된 수학적 최적화 결과를 이용하여 제품별 생산 계획을 작성하고, 작성된 생산 계획을 정보 입/출력 장치(10)에 표시(예를 들어, 간트 차트에 표시)되도록 제어한다. 도 5를 참조하면, 간트 차트의 a 부분은 Heater 장비의 두 번째 칸에, 작업을 수행할지 말지를 결정하는 부분으로서, 이산변수를 적용하여 만약 작업이 수행되면 1, 아니면 0으로 계산한다. 본 간트 차트에서는 1번 제품을 52ton 만큼 heating 했으며, Heater/1번 제품/2번째 시간에 해당하는 이산변수 값이 1로 계산되었다.S5. The
간트 차트의 a 부분은 Still 장비의 3번째 시간대에는 아무 작업도 수행되지 않았음을 의미하며, 이에 대응하여, Still/모든 제품/3번째 시간의 이산변수들 wvP의 값은 모두 0으로 계산되었다. 또한, 간트 차트의 c 및 d 부분은, still 장치에 6, 7번째 시간대에 5번 제품에 대해 작업이 수행되었음을 의미하고, 이에 대응하여, Still/5번제품/6,7번째 시간대에 해당하는 이산변수 wvP 값이 1로 계산되었다.Part a of the Gantt chart means that no work was performed in the 3rd time zone of the Still equipment, and correspondingly, the values of the discrete variables wvP of the Still/All Products/3rd time were all calculated as 0. In addition, the c and d parts of the Gantt chart mean that the work was performed on the
또한, 사용자는 이러한 간트 차트를 보고, 작성된 제품(P)의 생산 계획을 확인하고, 수정할 수 있다.In addition, the user can view these Gantt charts, check and modify the production plan of the created product P.
1: 생산 장치
10: 정보 입/출력 장치
20: 저장 장치
30: 제어 장치
40: 중합 장치
50: 저장 탱크 장치
60: 압출 장치1: production device
10: information input/output device
20: storage device
30: control device
40: polymerization device
50: storage tank device
60: extrusion device
Claims (16)
정보 입/출력 장치가, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제품의 생산 미달량 및 상기 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 상기 목적 함수에 대한 제약 조건을 입력하는 단계;
저장 탱크 장치가, 상기 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하는 단계;
저장 장치가, 상기 제품의 기초 정보, 목적 함수, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 저장하는 단계;
제어 장치가, 상기 목적 함수가 최소가 되도록, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하는 단계;
상기 제어 장치가, 상기 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 상기 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하는 단계를 포함하고,
상기 목적 함수는, 상기 제품의 생산 미달량과 상기 제품의 가격의 곱의 합인 손실 매출액을 최소화하는 함수이고, 상기 제품의 미달량은 상기 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이이며,
상기 기초 정보는 상기 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 상기 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보인, 방법. As a method of producing polycarbonate products,
Inputting, by an information input/output device, an objective function based on basic information of the product, an underproduction amount of the product, and a price of the product, and a constraint condition for the objective function;
Generating, by the storage tank device, storage information indicating a storage amount of raw materials of the product;
Storing, by a storage device, basic information of the product, an objective function, the constraint condition, and the storage information;
Performing, by a control device, a mathematical optimization using the basic information of the product, the constraint condition, and the stored information so that the objective function is minimized;
The control device, using the result of the mathematical optimization, creating and displaying a production plan of the product,
The objective function is a function for minimizing the amount of lost sales, which is the sum of the product of the product of the product underproduction and the price of the product, and the underachievement of the product is a difference between the target production amount and the actual production amount of the product,
The basic information is information on a unit price, a total production amount, a total price, a production target amount, a production amount and production capacity of a line that produces the product.
정보 입/출력 장치가, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제품의 생산 미달량 및 상기 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 상기 목적 함수에 대한 제약 조건을 입력하는 단계;
저장 탱크 장치가, 상기 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하는 단계;
저장 장치가, 상기 제품의 기초 정보, 목적 함수, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 저장하는 단계;
제어 장치가, 상기 목적 함수가 최소가 되도록, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하는 단계;
상기 제어 장치가, 상기 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 상기 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하는 단계를 포함하고,
상기 제품의 미달량은 상기 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이이며,
상기 기초 정보는 상기 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 상기 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보이고,
상기 제약 조건은 상기 제품의 저장량을 포함하고,
상기 제품의 저장량은,
제1 시점에서, 소정의 초기 제품 저장량과 같고,
제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 저장량에 상기 이전 시점에서 생산된 상기 제품의 수를 더하여 계산되며,
제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제품의 수요량을 빼는 것으로서 계산되는, 방법. As a method of producing polycarbonate products,
Inputting, by an information input/output device, an objective function based on basic information of the product, an underproduction amount of the product, and a price of the product, and a constraint condition for the objective function;
Generating, by the storage tank device, storage information indicating a storage amount of raw materials of the product;
Storing, by a storage device, basic information of the product, an objective function, the constraint condition, and the storage information;
Performing, by a control device, a mathematical optimization using the basic information of the product, the constraint condition, and the stored information so that the objective function is minimized;
The control device, using the result of the mathematical optimization, creating and displaying a production plan of the product,
The shortage amount of the product is the difference between the production target amount and the actual production amount of the product,
The basic information is information on the unit price, total production amount, total price, production target amount, production amount and production capacity of the line that produces the product,
The constraint includes the amount of storage of the product,
The amount of storage of the product is,
At the first point, it is equal to the predetermined initial product storage amount,
At a second time point, it is calculated by adding the number of products produced at the previous time to the amount of storage at the time before the second time point,
At a third time point, calculated as subtracting the amount of demand for the product from the amount of product stored at the second time point.
상기 제품의 생산 미달량은, 상기 제3 시점에서의 상기 제품의 저장량에서 상기 제2 시점에서의 상기 제품의 생산량을 빼고 상기 제품의 수요량을 더하여 계산되는, 방법.The method of claim 2,
The method of claim 1, wherein the underproduction amount of the product is calculated by subtracting the production amount of the product at the second time point from the storage amount of the product at the third time point and adding the demanded amount of the product.
상기 제약 조건은 상기 원재료의 저장량을 포함하고,
상기 원재료의 저장량은,
제1 시점에서, 소정의 초기 원재료 저장량과 같고,
제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 원재료 저장량에 상기 제2 시점 이전 시점에서 생산된 상기 원재료의 수를 더하고, 제2 시점 이전 시점에서 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며,
제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제2 시점에서 생산된 원재료 수를 더하고, 상기 제2 시점에서의 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며,
상기 제2 시점에서의 제품에 사용된 원재료의 수는 상기 원재료의 배합 비율을 고려하는, 방법.The method of claim 3,
The constraint condition includes the storage amount of the raw material,
The storage amount of the raw material is,
At the first time point, it is equal to the predetermined initial raw material storage amount,
At the second time point, it is calculated as adding the number of raw materials produced at the time before the second time point to the amount of raw materials stored at the time point before the second time point, and subtracting the number of raw materials used in the product at the time point before the second time point. And
At a third time point, it is calculated as adding the number of raw materials produced at the second time point to the product storage amount at the second time point, and subtracting the number of raw materials used for the product at the second time point,
The method, wherein the number of raw materials used in the product at the second time point takes into account the blending ratio of the raw materials.
상기 제약 조건은 상기 원재료를 생산하는 중합기의 원재료 생산 여부를 포함하고,
상기 원재료 생산 여부는, 임의의 중합기에서 임의의 시점에 상기 원재료를 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제1 이산 변수의 합에 의해 결정되고,
상기 제1 이산 변수의 합은 1 이하인, 방법.The method of claim 4,
The constraint includes whether or not the polymerization reactor that produces the raw materials produces raw materials,
Whether or not to produce the raw material is determined by the sum of the first discrete variables, which becomes 1 if the raw material is produced at a certain point in time in an arbitrary polymerization reactor, and 0 if it is not produced,
The sum of the first discrete variables is 1 or less.
상기 제약 조건은 상기 제품을 생산하는 압출기의 제품 생산 여부를 포함하고,
상기 제품 생산 여부는, 임의의 압출기에서 임의의 시점에 상기 제품을 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제2 이산 변수의 합에 의해 결정되고,
상기 제2 이산 변수의 합은 1 이하이며,
상기 중합기는 한 번에 하나의 원재료만 생산하는, 방법.The method of claim 5,
The constraint includes whether the extruder that produces the product produces a product,
Whether or not to produce the product is determined by the sum of the second discrete variables, which becomes 1 if the product is produced at any time in an arbitrary extruder, and 0 if it is not produced,
The sum of the second discrete variables is 1 or less,
The method, wherein the polymerizer produces only one raw material at a time.
상기 제약 조건은 상기 원재료의 생산량을 포함하고,
상기 원재료의 생산량은, 상기 원재료가 임의의 중합기에서 임의의 시점에서 생산된 생산량에 상기 중합기에서의 상기 원재료의 단위 생산량의 곱에 의해 결정되는, 방법.The method of claim 6,
The constraint condition includes the production amount of the raw material,
The method of claim 1, wherein the production amount of the raw material is determined by a product of the production amount of the raw material produced at a certain point in time in an arbitrary polymerization reactor and a unit production amount of the raw material in the polymerization reactor.
상기 제약 조건은 상기 제품의 제품 생산량을 포함하고,
상기 제품 생산량은, 상기 제품을 생산하는 압출기에서 임의의 시점에서 제품이 생산되면, 상기 임의의 시점에서의 상기 제품 생산량은 단위 생산량에 대응하는, 방법.The method of claim 7,
The constraint includes the product yield of the product,
The product production amount, if the product is produced at a certain point in time in an extruder producing the product, the product production amount at the certain time point corresponds to a unit production amount.
상기 제품의 기초 정보, 상기 제품의 생산 미달량 및 상기 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 상기 목적 함수에 대한 제약 조건이 입력되도록 구성된 정보 입/출력 장치;
상기 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하도록 구성된 저장 탱크 장치;
상기 제품의 기초 정보, 목적 함수, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 저장하도록 구성된 저장 장치; 및
상기 목적 함수가 최소가 되도록, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하여 상기 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 상기 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하도록 구성하도록 구성된 제어 장치를 포함하고,
상기 목적 함수는, 상기 제품의 생산 미달량과 상기 제품의 가격의 곱의 합인 손실 매출액을 최소화하는 함수이고, 상기 제품의 미달량은 상기 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이이며,
상기 기초 정보는 상기 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 상기 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보인, 장치.As a device for producing polycarbonate products,
An information input/output device configured to input basic information of the product, an objective function based on a production underproduction amount of the product, and a price of the product, and a constraint condition for the objective function;
A storage tank device configured to generate storage information indicating a storage amount of the raw material of the product;
A storage device configured to store the basic information of the product, the objective function, the constraint condition, and the storage information; And
To minimize the objective function, mathematical optimization is performed using the basic information of the product, the constraint conditions, and the storage information, and a production plan of the product is created and displayed using the result of the mathematical optimization. It includes a control device configured to,
The objective function is a function for minimizing the amount of lost sales, which is the sum of the product of the product of the product underproduction and the price of the product, and the underachievement of the product is a difference between the target production amount and the actual production amount of the product,
The basic information is information on a unit price, a total production amount, a total price, a production target amount, a production amount and production capacity of a line that produces the product.
상기 제품의 기초 정보, 상기 제품의 생산 미달량 및 상기 제품의 가격을 기초로 하는 목적 함수, 및 상기 목적 함수에 대한 제약 조건이 입력되도록 구성된 정보 입/출력 장치;
상기 제품의 원재료의 저장량을 나타내는 저장 정보를 생성하도록 구성된 저장 탱크 장치;
상기 제품의 기초 정보, 목적 함수, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 저장하도록 구성된 저장 장치; 및
상기 목적 함수가 최소가 되도록, 상기 제품의 기초 정보, 상기 제약 조건, 및 상기 저장 정보를 이용하여 수학적 최적화를 수행하여 상기 수학적 최적화의 결과를 이용하여, 상기 제품의 생산 계획을 작성하고 표시하도록 구성하도록 구성된 제어 장치를 포함하고,
상기 제품의 미달량은 상기 제품의, 생산 목표량과 실제 생산량과의 차이이며,
상기 기초 정보는 상기 제품의, 단가, 총 생산량, 총 가격, 생산 목표량, 상기 제품을 생산하는 라인의 생산량 및 생산 능력에 대한 정보이고,
상기 제약 조건은 상기 제품의 저장량을 포함하고,
상기 제품의 저장량은,
제1 시점에서, 소정의 초기 제품 저장량과 같고,
제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 저장량에 상기 이전 시점에서 생산된 상기 제품의 수를 더하여 계산되며,
제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제품의 수요량을 빼는 것으로서 계산되는, 장치.As a device for producing polycarbonate products,
An information input/output device configured to input basic information of the product, an objective function based on a production underproduction amount of the product, and a price of the product, and a constraint condition for the objective function;
A storage tank device configured to generate storage information indicating a storage amount of the raw material of the product;
A storage device configured to store the basic information of the product, the objective function, the constraint condition, and the storage information; And
To minimize the objective function, mathematical optimization is performed using the basic information of the product, the constraint conditions, and the storage information, and a production plan of the product is created and displayed using the result of the mathematical optimization. It includes a control device configured to,
The shortage amount of the product is the difference between the production target amount and the actual production amount of the product,
The basic information is information on the unit price, total production amount, total price, production target amount, production amount and production capacity of the line that produces the product,
The constraint includes the amount of storage of the product,
The amount of storage of the product is,
At the first point, it is equal to the predetermined initial product storage amount,
At a second time point, it is calculated by adding the number of products produced at the previous time to the amount of storage at the time before the second time point,
At a third point in time, calculated as subtracting the amount of demand for the product from the amount of product stored at the second point in time.
상기 제품의 생산 미달량은, 상기 제3 시점에서의 상기 제품의 저장량에서 상기 제2 시점에서의 상기 제품의 생산량을 빼고 상기 제품의 수요량을 더하여 계산되는, 장치.The method of claim 10,
The apparatus, wherein the production underproduction amount of the product is calculated by subtracting the production amount of the product at the second time point from the storage amount of the product at the third time point and adding the demanded amount of the product.
상기 제약 조건은 상기 원재료의 저장량을 포함하고,
상기 원재료의 저장량은,
제1 시점에서, 소정의 초기 원재료 저장량과 같고,
제2 시점에서, 상기 제2 시점 이전 시점에서의 원재료 저장량에 상기 제2 시점 이전 시점에서 생산된 상기 원재료의 수를 더하고, 제2 시점 이전 시점에서 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며,
제3 시점에서, 상기 제2 시점에서의 제품 저장량에 상기 제2 시점에서 생산된 원재료 수를 더하고, 상기 제2 시점에서의 상기 제품에 사용된 원재료의 수를 빼는 것으로서 계산되며,
상기 제2 시점에서의 제품에 사용된 원재료의 수는 상기 원재료의 배합 비율을 고려하는, 장치.The method of claim 11,
The constraint condition includes the storage amount of the raw material,
The storage amount of the raw material is,
At the first time point, it is equal to the predetermined initial raw material storage amount,
At the second time point, it is calculated as adding the number of raw materials produced at the time before the second time point to the amount of raw materials stored at the time point before the second time point, and subtracting the number of raw materials used in the product at the time point before the second time point. And
At a third time point, it is calculated as adding the number of raw materials produced at the second time point to the product storage amount at the second time point, and subtracting the number of raw materials used for the product at the second time point,
The device, wherein the number of raw materials used in the product at the second point in time takes into account a blending ratio of the raw materials.
상기 제약 조건은 상기 원재료를 생산하는 중합기의 원재료 생산 여부를 포함하고,
상기 원재료 생산 여부는, 임의의 중합기에서 임의의 시점에 상기 원재료를 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제1 이산 변수의 합에 의해 결정되고,
상기 제1 이산 변수의 합은 1 이하인, 장치.The method of claim 12,
The constraint includes whether or not the polymerization reactor that produces the raw materials produces raw materials,
Whether or not to produce the raw material is determined by the sum of the first discrete variables, which becomes 1 if the raw material is produced at a certain point in time in an arbitrary polymerization reactor, and 0 if it is not produced,
Wherein the sum of the first discrete variables is equal to or less than one.
상기 제약 조건은 상기 제품을 생산하는 압출기의 제품 생산 여부를 포함하고,
상기 제품 생산 여부는, 임의의 압출기에서 임의의 시점에 상기 제품을 생산하면 1이 되고, 생산하지 않으면 0이 되는 제2 이산 변수의 합에 의해 결정되고,
상기 제2 이산 변수의 합은 1 이하이며,
상기 중합기는 한 번에 하나의 원재료만 생산하는, 장치.The method of claim 13,
The constraint includes whether the extruder that produces the product produces a product,
Whether or not to produce the product is determined by the sum of the second discrete variables, which becomes 1 if the product is produced at any time in an arbitrary extruder, and 0 if it is not produced,
The sum of the second discrete variables is 1 or less,
The apparatus, wherein the polymerizer produces only one raw material at a time.
상기 제약 조건은 상기 원재료의 생산량을 포함하고,
상기 원재료의 생산량은, 상기 원재료가 임의의 중합기에서 임의의 시점에서 생산된 생산량에 상기 중합기에서의 상기 원재료의 단위 생산량의 곱에 의해 결정되는, 장치.The method of claim 14,
The constraint condition includes the production amount of the raw material,
The production amount of the raw material is determined by a product of the production amount of the raw material produced at a certain point in time in an arbitrary polymerization reactor and a unit production amount of the raw material in the polymerization reactor.
상기 제약 조건은 상기 제품의 제품 생산량을 포함하고,
상기 제품 생산량은, 상기 제품을 생산하는 압출기에서 임의의 시점에서 제품이 생산되면, 상기 임의의 시점에서의 상기 제품 생산량은 단위 생산량에 대응하는, 장치.The method of claim 15,
The constraint includes the product yield of the product,
The product production amount, if the product is produced at a certain point in time in an extruder that produces the product, the product production amount at the certain time point corresponds to a unit production amount.
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