조립공정에서 고정구 위치선정을 위한 휴리스틱 알고리즘 개발
Development of Heuristic Algorithm for Near Optimal Fixture Layout in Assembly Process
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초록
자동차 혹은 비행기 등의 제조공정에서 고정구(fixture)는 조립되는 부품이나 반제품을 공정 중에서 지지하고 고정하는 역할을 한다. 고정구가 부품상의 어느 부분을 지지하여 부품을 고정해야 하는가를 결정하는 고정구의 위치는 각 공정에서 위치변화의 문제를 누적시키고 궁극적으로 최종제품의 품질에 많은 영향을 미친다. 본 연구에서는 연속적으로 이어지는 다중조립공정에서 품질향상에 도움을 주는 고정구의 위치를 선정하는 휴리스틱 알고리즘을 소개한다. 최적 고정구의 위치는 외부의 영향에 둔감(robust)하고, 제품의 품질특성의 변동성을 줄이며 최종적으로 완제품 제조비용의 감소를 가져온다. 고정구의 위치선정에 가장 어려운 부분은, 다중으로 이어지는 공정이기 때문에 아주 많은 가능 후보해가 존재하고, 이 때문에 좋은 해를 찾는데 많은 시간이 소요될 수 밖에 없다는 점이다. 본 연구에서는 실험계획법에서 다중표면의 최적화에 사용되는 교환알고리즘의 아이디어를 이용하여 아주 좋은 해를 짧은 시간에 찾을 수 있는 알고리즘을 소개하였다. 4개의 다중공정에서 자동차 옆면의 용접공정을 예로 사용하여 알고리즘의 우수성을 보였다.
Abstract
An optimal engineering design problem is challenging because there are large number of design alternatives. This paper presents a revised exchange algorithm based method, which is able to find a competitive fixture layout design with a relatively low computational cost. Fixture layout in multi-station panel assemblies has a direct dimensional effect on final products and thus presents a quality problem. An optimal fixture layout improves the robustness of a fixture system against environmental noises, reduces product variability, and eventually leads to manufacturing cost reduction. A four-station assembly process for vehicle side frame is used throughout this paper to illustrate the relevant concepts and the resulting methodology.
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