이산사건 시뮬레이션을 활용한 철근 가공공장 최적생산계획 수립에 관한 연구

Abstract

최근 주요 건축공사의 경우 현장의 협소로 인해 야적장 확보가 어렵고, 숙련공이 부족해지면서 철근 가공 과정이 건축 현장에서 전문 가공공장으로 이동하고 있다. 또한 철근 공사는 콘크리트공사와 더불어 건축물의 내구성과 안전성에 큰 영향을 주는 주요 공사이기 때문에 철근 자재의 품질로 인해 철근 가공공장을 통하여 위탁가공 하는 사례가 증가하고 있다. 철근 가공을 전문 가공공장에서 할 경우 품질향상과 함께 다양한 규격의 철근을 동시에 가공함으로써 자재의 재사용성이 높아 고철로 버려지는 철근의 Loss율이 감소하여 자재비를 절약할 수 있는 장점이 있다. 따라서 가공 철근 수요는 지속적으로 증가해 2011년 약 25.6%였던 가공 철근의 수요는 2016년 43%까지 증가하였다. 특히 대형 건설사를 중심으로 가공 발주량이 확대되고 있으며 10대 건설사들의 공장 가공 철근 사용 비중은 70%에 이른다. 하지만 건설사에서는 단순히 현장과의 거리와 철근가공단가 위주로 업체를 선정하다보니 철근 가공 수요가 증가함에 따라 다수의 현장을 동시에 납품하는 소규모 철근 가공 공장에서는 임의로 현장을 조합하여 철근 공장 가공의 이점인 Loss율 감소의 장점을 살리지 못하는 경우가 많다. 또한 철근 가공에 소요되는 시간을 정확하게 파악하지 못하기 때문에 납기지연, 야근으로 인한 품질저하의 문제가 발생하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 철근 가공공장의 프로세스를 분석하여 이산사건 시뮬레이션 모델을 개발하고 실제 철근 가공공장의 생산 프로세스와 가공량 등을 비교하여 시뮬레이션 모델의 타당성을 검증하였다. 그리고 개발한 시뮬레이션 모델을 활용하여 다양한 유형의 철근을 가공할 때 발생하는 Loss율과 가공에 소요되는 시간을 파악하여 최적생산계획을 수립할 수 있는 다양한 대안을 분석해보았다. 최적생산계획을 수립할 수 있는 대안으로는 철근 가공공장들이 가공 프로세스를 진행함에 있어 Loss율을 저감시킬 수 있는 현장별 조합과 길이별 원철 비율을 활용하여 실험하였고, 각 대안에 따른 Loss율을 분석하여 다음과 같은 결과를 도출하였다. 전체 철근 가공 프로세스에서는 두 개 현장을 조합하여 우선순위를 설정하여 철근을 가공하는 경우, 발생하는 Loss 길이 유형이 적어 가장 낮은 Loss율을 나타냈다. 그리고 길이별 원철 비율의 경우 현장별 조합 보다는 Loss율에 영향을 덜 미치지만, 8m 와 10m 원철을 2:1의 비율로 반입하는 것이 생산계획을 최적화하는 방안으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 이산사건 시뮬레이션 모델은 철근 가공공장의 생산 프로세스에서 발생하는 Loss율과 가공시간을 파악할 수 있으며, 현장별 조합과 길이별 반입 원철 비율을 통해 Loss율을 최소화할 수 있는 최적생산계획을 수립하는데 지원할 수 있다. 또한 이를 활용한 Loss율 감소는 철근 가공 공장의 경제적 이익을 가져오며, 건축공종 재료비 중 10% 이상을 차지하는 철근 자재비가 감소하여 건축공사 수행 시 많은 비용을 절약할 수 있을 것이다.;Recently it is difficult to secure a stock yard in the field due to the narrowness of the site and skilled workers are decreasing, so the rebar processing process is moving from a construction site to a specialized rebar manufacturing plant. In addition since reinforcing steel construction is a major construction that affects the durability and safety of the building, the case of consignment processing through the rebar manufacturing plant is increasing due to the quality of the rebar. Rebar processing at a specialized manufacturing plant has strengths that the quality of the rebar and the reusability of the materials are improved. Therefore, the loss rate of rebar discarded by scrap is reduced and the material cost can be saved. Accordingly the demand for processed rebar has been steadily increasing, so the demand for processed rebar which was about 25.6% in 2011 has increased to 43% in 2016. In particular orders of processed rebar for large construction companies are expanding, and the proportion of plant-processed rebar used by top-tier construction companies reaches 70%. However when construction companies select the rebar manufacturing plant, they have been focusing on the distance from the site and the price of rebar processing. As demand for plant-processed rebar increases, a small rebar manufacturing plant which supplies a large number of sites simultaneously combines sites randomly. Therefore the advantages of processing rebar cannot be taken in reducing the loss rate. In addition it is not possible to accurately grasp the time required for the rebar processing, so problems such as delays in delivery and deterioration due to night work may occur. Therefore in this study, a discrete event simulation model was developed by analyzing the process of a rebar manufacturing plant. And the simulation model was verified by comparing the production process and the processing volume of the actual rebar manufacturing plant. Using the simulation model developed, various alternatives for establishing an optimal production plan by identifying the loss rate and the time required to process are analyzed. As alternatives to establishing an optimal production plan, the following results were derived by analyzing the loss rate of each alternative based on the on-site combinations and the ratio of raw rebar by length. In the whole reinforcing steel processing process, when the rebar was processed by combining the two sites and setting the priority, the lowest loss rate occurred because the type of loss length was small. In addition, although the ratio of raw rebar by length is less influential than the combination by site, the ratio of 2: 1 of 8m and 10m of rebar is considered as a way to optimize the production plan. The discrete event simulation model developed in this study can detect the loss rate and the processing time in the production process of the rebar manufacturing plant. And Optimal production plans can be supported to minimize the loss rate through on-site combinations and the ratio of raw rebar by length. Also, the reduction of loss rate using this will bring economic benefits to the rebar manufacturing plant and reduce the material cost of rebar, which accounts for more than 10% of the material cost of the construction.