조선소 형강 제조 공정 스케줄링 적용

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 조선해양공학과, 2023. 8. 우종훈.조선소 형강공정은 선박의 블록 제작에 필요한 보강재를 생산하는 공정으로, 최근 조선소 수주 호황에 따른 생산 물량의 증가와 함께 생산성 향상이 요구되고 있다. 생산성 향상을 위한 방안으로는 생산 계획 최적화, 아웃소싱 물량 증대, 신규 설비 투입 등을 고려할 수 있다. 하지만 신규 설비 투입은 초기 투자 비용이 크고 향후 조선 산업의 사이클을 고려하면 근시안적인 해법에 불과하다. 또한 현재 조선소는 자체 생산 능력의 한계로 이미 상당한 물량에 대한 작업이 아웃소싱을 통해 이루어지고 있기 때문에 비용 측면에서 외주 물량을 증가시키는 것은 현실적으로 한계가 있다. 따라서 비용과 지속가능성을 고려했을 때 생산계획 최적화를 통한 생산성 향상이 대안이 될 수 있다. 조선 생산분야에서는 휴리스틱, 메타 휴리스틱, Integer Linear Programming 등의 방법론을 사용하여 생산 계획을 최적화하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 하지만 형강공정의 생산 유형인 병렬 기계 스케줄링 문제에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다. 다른 제조분야에서는 병렬 기계 스케줄링에 대한 연구가 수행되어 왔지만, 실제 생산 현장에서는 변동성이 존재하거나 여러 지표를 동시에 달성하기 위한 의사결정이 진행됨에도, 변동성을 고려하지 않거나 단일한 목적함수만을 달성하기 위한 연구만 수행되었다. 따라서 본 연구에서는 조선소에 존재하는 병렬 기계 스케줄링 문제를 실제 생산 환경의 변동성을 반영하고, 실제 현장 관리자가 고려할 수 있는 여러 목적함수를 효과적으로 달성하기 위한 스케줄링 최적화 연구를 수행하였다. 구체적으로 조선소 형강공장의 생산성 향상을 위하여 작업의 투입과 작업 시간의 변동성이 존재하는 환경에 있어 납기 지연 최소화와 셋업 변경 회수 최소화를 목적함수로 하는 동적 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 형강공정의 작업 순서 결정 문제에 대하여 두 목적함수가 고려된 Markov Decision Process 모델을 정의하고, 정책 기반 강화학습인 Proximal Policy Optimization 알고리즘을 사용하여 최적의 스케줄링 정책을 학습하였다. 다음으로 실적 데이터를 샘플링하여 구성한 테스트 시나리오들에 대해 우선순위규칙 (SSPT, ATCS, MDD, COVERT rule)과의 비교를 통해 개발된 알고리즘의 성능을 평가하였다. 결과적으로 본 연구에서 제안한 알고리즘은 평균 셋업 횟수 및 평균 납기지연의 두 가지 지표를 종합적으로 고려했을 때 우선순위 규칙들을 능가함을 확인하였다. 마지막으로, 본 연구에서 제안한 스케줄링 알고리즘을 조선소의 다른 병렬 기계 문제에도 적용 가능한지 검토하기 위해 분포함수로 구성된 일반적인 병렬 기계 스케줄링 문제를 가정하여 학습 및 우선순위규칙과의 성능 비교를 수행하였다. 결과적으로 본 연구에서 제안한 스케줄링 알고리즘이 다른 우선순위 규칙과 비교했을 때, 셋업 시간 최소화 및 납기지연 최소화라는 두 가지 목적함수를 효과적으로 달성함을 확인하였다.The profile shops in shipyards produce section steels required for block production of ships. With recent increases in shipyard orders, along with the need for productivity improvement, various measures such as optimizing production plans, increasing outsourcing volume, and introducing new equipment have been considered. However, solely relying on new equipment may lead to short-term solutions due to significant initial investments and potential cyclical downturns in the shipbuilding industry. Moreover, as the shipyard's in-house production capacity is limited, further increasing outsourcing is practically constrained. Hence, considering cost and sustainability, production planning optimization emerges as a viable alternative to enhance productivity. Although numerous studies have used heuristics, meta-heuristics, and Integer Linear Programming in shipbuilding production to optimize production plans, research on the parallel machine scheduling problem, specifically in the profile shop, has been relatively scarce. While parallel machine scheduling research has been conducted in other manufacturing fields, the existing studies often neglect real-world variability and focus on single objective functions, overlooking the decision-making process involving multiple objectives. To address these gaps, this study aims to perform scheduling optimization research on the parallel machine scheduling problem in shipyards, effectively incorporating real-world production environment variability and considering multiple objectives that are relevant to actual managerial decision-making. Specifically, we propose a dynamic scheduling algorithm for enhancing productivity in the profile shop, taking into account the variability in job assignments and job durations, while minimizing tardiness and setup change frequency as objective functions. For the task sequencing problem in the profile shop, we define a Markov Decision Process model that considers both objective functions, and then employ the proximal policy optimization algorithm, a policy-based reinforcement learning technique, to learn the optimal scheduling policy. The performance of the developed algorithm is evaluated by comparing it with priority rules (SSPT, ATCS, MDD, COVERT rule) using sampled performance data in test scenarios. The results confirm that the proposed algorithm outperforms the priority rules when considering both average setup frequency and average tardiness as comprehensive metrics. Finally, we investigate the applicability of the proposed scheduling algorithm to other parallel machine problems in shipyards by experimenting with a general parallel machine scheduling problem formulated using probability distributions. The results show that the proposed scheduling algorithm effectively achieves the objectives of minimizing setup time and tardiness compared to other priority rules in this general problem.제 1 장 서론 1 1.1 연구 동기 및 배경 1 1.2 연구 목적 9 1.3 논문구성연구 동기 및 배경 10 제 2 장 방법론 11 2.1 강화학습 11 2.2 시뮬레이션 기반 강화학습 17 제 3 장 문제 정의 22 제 4 장 모델링 28 4.1 상태 30 4.2 행동 33 4.3 보상 36 제 5 장 학습 38 제 6 장 실험 43 6.1 실험 시나리오 43 6.2 실험 결과 45 제 7 장 일반 문제 확장 49 7.1 문제 정의 50 7.1.1 문제 가정 50 7.1.2 Markov Decision Process 53 7.2 학습 및 실험 56 7.2.1 학습 56 7.2.2 실험 59 7.2.3 결과 61 제 8 장 결론 69석

In-service Teacher’s Perception of the Status of Children’s Music Education in Early childhood teacher nurture Curriculum and its Improvement Measures.

본 연구는 유아교사의 유아음악 교수능력을 증진시키기 위한 기초연구로 현재 유치원에 재직 중인 교사들을 대상으로 유아교사 양성과정에서 수강한 유아음악교육 제반에 대한 인식이 어떠한지에 대해 알아보고, 효과적인 유아음악교육 실시를 위해 개선되어야 할 점이 무엇이지에 대한 그들의 의견을 알아보고자 한다. 이러한 교사들의 인식 및 개선방안에 대한 의견들을 반영하여 현장에 실천 가능한 지식을 구성할 수 있는 유아교사 양성과정의 유아음악교육을 계획하고 운영함에 있어 방향을 잡고 개선하기 위한 기초 자료로 삼고자 한다. 이를 알아보기 위한 연구문제는 다음과 같다. 1. 유아교사 양성과정의 유아음악교육에 대한 교사의 인식은 어 떠한가? 2. 유아교사 양성과정의 유아음악교육의 개선 방안에 대한 교사들의 의견은 어떠한가? 본 연구는 서울특별시 소재 유치원과 경기도 소재 유치원에 재직 중인 유치원 교사를 대상으로 하였다. 연구대상의 선정은 교육청에 공개되어 있는 유치원 자료를 토대로 전화를 걸어 허락을 받은 68곳의 유치원에 재직 중인 유치원 교사 300명에게 설문지를 우편 및 직접 방문을 통해 배부하였고 총244부(81.3%) 회수되어 그 중 너무 늦게 회수된 설문지와 응- ⅷ -답이 누락되거나 불성실하여 연구에 부적합한 설문지 32부를 제외한 나머지 212부(70.7%)를 분석에 활용하였다. 연구도구는 현직교사의 유아교사 양성과정의 유아음악교육에 대한 인식 및 개선방안에 대한 의견을 조사하기 위해 윤현진(2002), 황해익 외(2004)의 연구에서 사용된 질문지에 기초하여 연구자가 직접 수정․보완하여 제작한 설문지를 사용하였다. 수정․보완된 설문지는 유아교육과 전공교수 1인으로부터 내용타당도를 검증을 받았다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 다음과 같다. 첫째, 유아교사 양성과정의 유아음악교육에 대한 교사의 인식에 대해 알아본 결과, 전반적인 배경에 있어서는 응답자 전원이 유아음악교육을 수강한 것으로 타나났으며 55.7%가 40명 이상의 학생들과 수강하였다고 응답하였다. 한편 유아교사 양성과정의 유아음악교육의 제반에 대한 인식에서 담당교수의 교육현장에 대한 이해도에 대해 교사들은 보통수준으로 인식하고 있는 것으로 나타났으며, 담당교수의 전문성에 대해서는 보통보다 다소 높은 수준으로 인식하였다. 다음으로 교수방식에 있어서 주된 교수방식에 대한 인식은 1순위와 2순위 모두 음악교육 계획안 작성 및 모의수업이 가장 높게 나타났다. 이는 교사들이 가장 원하는 교수방법과 가장 효과적인 교수방법으로도 인식하는 것으로도 나타났다. 한편, 교육내용에 있어서 교과관련 교육내용이 교육현장에서 도움이 되는 정도에 대한 교사들의 인식은 노래 부르기 관련내용(M=3.68), 신체표현 관련내용(M=3.51), 악기 다루기 관련내용(M=3.38)순으로 나타났다. 또한 교수실제 운영방법 관련 교육내용이 교육현장에서 도움이 되는 정도에 대한 인식을 알아본 결과 교사들은 교육과정 및생활주제에 적합한 음악교육 활동선정에 관련한 교육내용이 실제 교육현장에서 가장 많은 도움이 된다고 인식하였다. 유아교사 양성과정의 유아음악교육이 현재의 교수실제에 미치는 영향에 대해서는 응답자의 대부분이 부족함을 느끼고 있는 것으로 나타났으며 부족함을 느끼는 가장 큰 이유로는 현장과 동떨어졌던 수업내용 때문에로 응답하였다. 또한 구체적인 영향에 대해서는 현장에서의 음악수업을 계획하고 지도하는 데 도움을 준다(55.29%)로 가장 많이 응답하였고 상대적으로 음악에 대한 흥미나 자신감 형성(8.65%)과 음악적 지식 및 신념에 대한 인식의 전환에 도움을 주었다(1.44%)는 낮게 나타났다. 둘째, 유아교사 양성과정의 유아음악교육의 개성방안에 대한 교사들의 의견은 주로 실제 활동과 관련되어 직접적인 경험에 대한 요구가 많은 것으로 나타나났다.;This study, as a basic research to enhance kindergarten teachers’ teaching ability, was attempted with teachers working at kindergartens to determine how they perceived overall status of children’s music education they took in their childhood teacher nurture curriculum, and some improvement measures for more effective implementation of children’s music education were also explored. Taking into account of their perceptions and opinions regarding the improvement measures, basic data will be set to direct and improve children’s music education in childhood teacher nurture, to plan and operate it with knowledge practicable in kindergarten education fields. Study questions to explore this were as follow. 1. What is the teacher’s perception of children’s music education in childhood teacher nurture curriculum? 2. What is the teacher’s opinion regarding the improvement measures of children’s music education in childhood teacher nurture curriculum? The subjects of this study were sampled from kindergarten teachers currently working at kindergartens in Seoul and Gyeonggi do. Based on the information of kindergartens opened at district offices of education, 68 kindergartens were selected after getting their consents by calling. Questionnaires were sent 300 kindergarten teachers from the 68 kindergartens by mailing or visiting in person. A total of 244 questionnaires (81.3%) were returned, of them, 212 (70.7%) were used for our analysis except 32 questionnaires which were returned too late or responded unfaithfully, omitting some questions. As instruments, in order to investigate current teachers’ perception of the children’s music education in the curriculum of kindergarten teacher training and its improvement measures, this author modified the questionnaire that was used in Yun Hyeon Jin(2002), Hwang Hae Ik et at’s (2004) studies to use. The modified questionnaire was tested for its content validity by a professor of early childhood education. The results of this study were as follows. First, in the results of the teacher’s perception of children’s music education in childhood teacher nurture curriculum, all the respondents answered that they took the course of children’s music education. Of them, 55.7% took part in the course with 40 other students. With regard to children’s music education professor’s understanding of education fields, the teachers perceived it as moderate level, but they perceived professor’s professionality highly. In the teacher’s perception of teaching methods, they perceived writing teaching plans for music and demonstrating teaching practice the most highly. Furthermore, those were found to be the most desirable and effective teaching methods in their perception. That is, the most helpful teaching methods in real children’s music education were writing teaching plans for music and demonstrating teaching practice, and these were emphasized and implemented in the curriculum of childhood teacher nurture. With regard to the teacher’s perception of how contents of music education were helpful in real education fields, they perceived the contents in order of sing a song related (M=3.68), physical expression related (M=3.51), and playing musical instruments related (M=3.38). In addition, in the teacher’s perception of how the contents related to how to operate teaching practice were helpful in real education fields, they perceived the contents related to musical activities appropriate to the curriculum and themes from daily living most helped. Most of the respondents perceived that children’s music education in the childhood teacher nurture curriculum lacked to influence on current teaching practice. The greatest reason for that was the contents were not related to reality. More specifically, they responded the most frequently to item of “it helped me to plan and teach music.”(55.29%), followed by “it improved interest and confidence in music” (8.65%), and “it helped me to change my musical knowledge and belief” (1.44%). Second, in the results of the teacher’s opinions regarding the improvement measures, their needs were mostly in direct experiences related to actual activities. Thus, it is considered to strengthen practice centered and activity centered curriculums, reflecting the teacher’s requests. However, in order for the teachers to implement children’s music education, considering the importance of basic knowledge and positive attitude toward music, it is required that the instructors who provide children’s music education courses should make great efforts to offer a balanced curriculum with theories and practice.논문개요 = ⅷ Ⅰ. 서론 = 1 A. 연구의 목적 및 필요성 = 1 B. 연구문제 = 5 Ⅱ. 이론적 배경 = 6 A. 유아음악교육 = 6 1. 유아음악교육의 중요성과 가치 = 6 2. 유아음악교육의 목표 = 9 3. 유아음악교육의 내용 = 11 B. 유아교사 양성과정의 유아음악교육 = 20 1. 유아교사의 음악적 자질 및 역할 = 20 2. 유아음악교육과정 = 23 Ⅲ. 연구방법 = 27 A. 연구대상 = 27 B. 연구도구 = 28 C. 연구절차 = 29 D. 자료분석 = 29 Ⅳ. 결과 및 해석 = 30 A. 유아교사 양성과정의 유아음악교육에 대한 인식 = 30 1. 유아교사 양성과정의 유아음악교육에 대한 전반적인 배경 = 30 2. 유아교사 양성과정의 유아음악교육 제반에 대한 인식 = 31 B. 유아교사 양성과정의 유아음악교육의 개선방안에 대한 의견= 40 1. 현장에서의 유아음악교육 실태 = 40 2. 유아교사 양성과정의 유아음악교육의 개선방안에 대한 의견= 42 Ⅴ. 논의 및 결론 = 44 A. 논의 = 44 B. 결론 및 제언 = 49 참고문헌 = 53 부록 = 58 ABSTRACT = 6

자동차사고데이터를 활용한 2단계 모델링 분석

This paper considers the comparison with two-step models using the generalized linear models(GLM) method for an automobile insurance data included frequency and severity of the automobile accidents. The various type of two-step models are defined with the mean modelling technique and the dispersion modelling technique in GLM method to find the more appropriate model for automobile insurance data. Although the Gamma distribution is popular for the choice of the severity modelling, the more heavier tailed Inverse-Gaussian distribution would be interesting for the severity distribution. Furthermore, we investigate the source of the dependence between the frequency and severity to extend the severity modelling in two-step models. ;최근 자동차 사고 보험 자료에 대하여 빈도와 심도의 의존관계를 반영한 모델링 기법이 활발히 연구가 이루어지고 있다. 이는 보험사의 손해율을 줄이기 위하여 적정 보험가격을 책정하는데 주요한 근거가 되기 때문이다. 빈도와 심도의 의존관계는 (Ahn et al., 2016)의 연구 내용에 근거하여 보험사에서 개발하여 사용되고 있는 Bonus-Malus 시스템에 의한 위험 보정이 되는 과정으로 인하여 발생된다고 가정하였다. 빈도와 심도의 관계를 연결하여 모델링하는 2단계 기법을 사용하여 데이터를 분석하였다. (Lee et al., 2016)의 연구에서 심도를 Gamma분포를 사용하여 모델링하였으나, 본 연구에서는 두꺼운 꼬리를 가지고 있는 Inverse-Gaussian 분포를 가정하여 비교 분석 하였다.Ⅰ. Introduction 1 Ⅱ. Symbols 3 Ⅲ. Two-Step Models 4 1. Mean Modelling 5 2. Dispersion Modelling 7 Ⅳ. Source of Dependence between Frequency and Severity 8 Ⅴ. Data Analysis 10 Ⅵ. Conclusion 16 References 17 ABSTRACT(in Korean) 1

Development of the Reinforcement Learning-based Adaptive Scheduling Algorithm for Panel Block Shop

Rule-based heuristic algorithms and meta-heuristic algorithms have been studied to solve the scheduling problems of production systems. In recent research, reinforcement learning-based adaptive scheduling algorithms have been studied to solve complex problems with highdimensional and vast state space. A production system in shipyards is a high-variable system where various production factors such as space, workforce, and resources are related. Adaptive scheduling according to the changes in the production system and surrounding environment must be performed in shipyards. In this paper, the main focus was on building a basic reinforcement learning model for scheduling problems of shipyards. A simplified model of the panel block shop in shipyards was assumed and the optimal policy for determining the input sequence of blocks was learned to reduce the flow time. The open source-based DES simulation kernel Simpy was incorporated into the environment of the reinforcement learning model.N

Is fetal middle cerebral artery peak systolic velocity correlated with hemoglobin levels in cases of nonimmune fetal anemia?

-------------e-pub(22.1.13)-------------- Objectives To establish whether a correlation exists between the fetal middle cerebral artery peak systolic velocity (MCA PSV) and fetal hemoglobin levels before intrauterine transfusion (IUT) in cases of severe fetal anemia. Methods This was a single-center, retrospective study of data from 49 fetuses treated with IUT for fetal anemia between 2003 and 2018. Severe fetal anemia was suspected when MCA PSV was or exceeded 1.55 multiples of the median. Results The causes of anemia were largely idiopathic, and the overall survival rate was 57%. MCA PSV and hemoglobin were correlated in all 34 fetuses with alloimmune fetal anemia, whereas the 15 fetuses with nonimmune causes showed no correlation. Of the 15 noncorrelated cases, twin pregnancy was most common, followed by idiopathic causes. All the twin pregnancies involved monochorionic twins. Fetal hydrops, especially ascites, was significantly associated with severe anemia. Conclusions Fetal MCA PSV may not be a reliable independent factor for the diagnosis of severe fetal anemia in nonimmune cases, and the presence of associated hydrops implies that the fetus is more likely to have severe fetal anemia than in a fetus without hydrops