건설현장에서는 일반적으로 많은 양의 자재재고를 보유해 왔다. 이러한 자재재고는 현장의 불확실한 수요에 대응하여 공정지연을 방지하고, 원자재 가격 상승으로 인한 비용증가에 대비하는 등 순기능적 측면이 있다. 하지만 과도한 자재재고는 재고보유에 소요되는 재고유지비를 증가시키고 현장물류 공간배치의 효율성을 저하시키는 등 낭비요인으로 작용하기도 한다. 따라서 현장의 다양한 변동성을 고려하여 적정 자재재고 수준을 결정하고 관리하는 것은 건설공사의 효율성 측면에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구는 시스템 접근방법의 절차에 의하여 철근가공 조립공정과 같이 현장에 투입되기 이전에 원자재 조립 가공과정을 갖는 건설 프로세스론 분석하고 이러한 흐름과정에서 재고수준을 적정화하는 알고리즘을 제시하였다. 이러한 재고관리 방안의 적용성을 확인하기 인하여 수도권지역 경전철 건설사업의 철근 가공장에서의 재고관리 사례를 분석하였다. 본 연구에서 제안한 알고리즘을 적용한 결과, 현장의 실제 철근 소요량과 가공장에 입고되는 철근 원자재의 입고량이 균형을 이루었고, 이에 따라 평균 재고량과 재고유시비용이 크게 감소되는 것으로 나타났다.
건설현장에서는 일반적으로 많은 양의 자재재고를 보유해 왔다. 이러한 자재재고는 현장의 불확실한 수요에 대응하여 공정지연을 방지하고, 원자재 가격 상승으로 인한 비용증가에 대비하는 등 순기능적 측면이 있다. 하지만 과도한 자재재고는 재고보유에 소요되는 재고유지비를 증가시키고 현장물류 공간배치의 효율성을 저하시키는 등 낭비요인으로 작용하기도 한다. 따라서 현장의 다양한 변동성을 고려하여 적정 자재재고 수준을 결정하고 관리하는 것은 건설공사의 효율성 측면에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구는 시스템 접근방법의 절차에 의하여 철근가공 조립공정과 같이 현장에 투입되기 이전에 원자재 조립 가공과정을 갖는 건설 프로세스론 분석하고 이러한 흐름과정에서 재고수준을 적정화하는 알고리즘을 제시하였다. 이러한 재고관리 방안의 적용성을 확인하기 인하여 수도권지역 경전철 건설사업의 철근 가공장에서의 재고관리 사례를 분석하였다. 본 연구에서 제안한 알고리즘을 적용한 결과, 현장의 실제 철근 소요량과 가공장에 입고되는 철근 원자재의 입고량이 균형을 이루었고, 이에 따라 평균 재고량과 재고유시비용이 크게 감소되는 것으로 나타났다.
There are usually plenty of material inventories in a construction site. More inventories can meet unexpected demands, and also they may have an economical advantage by avoiding a probable escalation of raw material costs. On the other hand, these inventories also cause negative aspects to increase ...
There are usually plenty of material inventories in a construction site. More inventories can meet unexpected demands, and also they may have an economical advantage by avoiding a probable escalation of raw material costs. On the other hand, these inventories also cause negative aspects to increase costs for storing redundant inventory as well as decreasing construction productivity. Therefore, a proper method of deciding an optimal level of material inventories while considering dynamic variations of resources under uncertainty is very crucial for the economical efficiency of construction projects. This research presents a stochastic modelling method for construction operations, particularly targeting a work process involving on-site fabrication of raw materials like iron-rebar process (delivery, cut and assembly, and placement). To develop the model, we apply the concept of factory physics to depict the overall components of a system. Then, an optimal inventory management model is devised to support purchase decisions where users can make timely actions on how much to order and when to buy raw materials. Also, optimal time lag, which minimizes the storage time for pre-assembled materials, is obtained. To verify this method, a real case is applied to elicit an optimal amount of inventory and time lag. It is found that average values as well as variability of inventory level decreased significantly so as to minimize economic costs related to inventory management under uncertain project condition.
There are usually plenty of material inventories in a construction site. More inventories can meet unexpected demands, and also they may have an economical advantage by avoiding a probable escalation of raw material costs. On the other hand, these inventories also cause negative aspects to increase costs for storing redundant inventory as well as decreasing construction productivity. Therefore, a proper method of deciding an optimal level of material inventories while considering dynamic variations of resources under uncertainty is very crucial for the economical efficiency of construction projects. This research presents a stochastic modelling method for construction operations, particularly targeting a work process involving on-site fabrication of raw materials like iron-rebar process (delivery, cut and assembly, and placement). To develop the model, we apply the concept of factory physics to depict the overall components of a system. Then, an optimal inventory management model is devised to support purchase decisions where users can make timely actions on how much to order and when to buy raw materials. Also, optimal time lag, which minimizes the storage time for pre-assembled materials, is obtained. To verify this method, a real case is applied to elicit an optimal amount of inventory and time lag. It is found that average values as well as variability of inventory level decreased significantly so as to minimize economic costs related to inventory management under uncertain project condition.
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문제 정의
건설회사 생산과 관리의 기지역할을 담당하는 현장의 경우 원가절감과 원활한 작업흐름, 생산성 향상을 위한 체계적인 재고관리의 필요성이 큰데 비해 재고관리를 위한 적절한 기법과 시스템이 미흡하여 현장 관리자의 경험과 직관에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 제조과학(f&ctory physics)의 이론적 개념을 바탕으로 건설공사 현장을 중심으로 한 효율적인 적정 자재재고 관리방안을 도출하고 이를 체계화하여 실제사례에적용함으로써 그 효과를 확인하고자 한다.
또한 현장에서 이루어져야 할 실질적인 프로세스 개선방안이 제시되지 못하고 개념적인 연구로 그치는 경우가 많았다. 본 연구는 기존의연구에서 미흡했던 자재의 확률적 수요량에 따라 어떻게 적정한재고수준을 도출하고 공사의 진행과정과 재고수준을 연계시켜관리할 것인지에 대해 시스템적이고 확률적인 모델링 기법으로접근하고 자한다.
본 연구에서는 시스템 분석 및 재고관리 시스템의 이론적 배경을 바탕으로 철근작업과 같이 원자재 가공과정을 갖는 프로세스상의 적정 자재재고 관리 모델 및 알고리즘을 제시하고 이를실제사례에 적용하여 그 성과를 검증해보았다 본 연구의 대상시스쳄의 재고량을 줄이고 경제적인 이득을 얻기 위해서는 가공장 내의 원자재 재고와 현장출고 전에 대기 중인 가공품 재고를적정 수준으로 관리해 주어야 한다. 이를 위해 본 연구는 원자재재고에서 적정 수준의 주문량과 재주문점을 결정하고, 가공품재고에서는 적정 여유기간(time lag)을 도출하는 방법론을 제시하였다.
본 연구에서는 앞서 이론적 배경에서 언급한 시스템 접근방법절차에 의하여 원자재 가공과정을 갖는 재고관리 시스템을 분석하고 적정 수준의 재고를 관리하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 이 단계에서는 목적설정 및 제약조건 도출, 기존 시스템 분석을 통한 문제점 도출, 시스템의 모형화 작업, 모형의 통제변수구체화의 작업이 순차적으로 이루어진다.
본 연구에서는 이러한 한계점을 고려하여 재주문점과 주문량을 결정하는데 있어 시뮬레이션을 이용한 확률적 방법론을 제시하고자 한다. 시뮬레이션을 통하여 재고관련 비용을 최소화하는목적함수를 최적화시킴으로서 적정 주문량과 재주문점을 구할수 있으며, 이를 통하여 적정 재고수준을 결정하고자 한다.
재고수준에 따른 생산성의 영향은 최종적으로 재고유지비용 및재고부족비용의 경제적 비용으로 귀결된다. 본 연구에서는 재고수준에 따라 영향을 받는 경제적 비용을 최소화시키기 위해 적정 원자재 재고수준과 적정 가공품 작업 시점을 도출하는데 시스템 적정화의 목적을 두는 것으로 한다.
본 연구에서는 철근가공 . 조립작업과 같이 현장작업에 투입되기 이전에 원자재를 가공하는 과정을 갖는 건설공사 프로세스를 대상으로 현장 가공장(temporary fabrication plants)에서의 재고관리 현황 및 문제점을 파악하고 이의 적정재고관리 방안을 제시한다.
기존의 통계적 재고 모델에서는 비확률적 공식에 의하여 주문량을결정하고 자재의 조달 리드타임 동안의 평균수요량에 안전재고를 합하여 재주문점을 설정하는 방식을 취하였다. 본 연구에서는 현장의 일정계획에 의한 수요량을 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)을 이용하여 (Moore and Weatherfore, 2001), 재고관련비용을 최소화하기 위한 주문량과 재주문점을 결정하는 방안을 제시하였다.
발표되었다(구본상 외 2006). 이 연구에서는 특히 자재 주문과정에 풀 방식을 적용하여 리드타임과 재고를 감소시킨 효과를제시하고 있다. 적정 재고수준 도출을 위한 연구로는, 6시그마개념을 도입하여 자재재고에 따른 핵심영향인자의 시그마 수준을 분석하고 그에 따라 적정자재 재고수준을 결정하려는 연구가수행되었다(한승헌 외 2006).
재고는지속적으로 관찰되는데 반해 수요는 임의적으로 발생한다. 이모델은 적절한 재주문점과 주문량을 결정하는 것이 주된 목적으로 하며, 재주문점과 주문량 결정에는 재고부족 현상에 대비한안전재고가 고려된다. 이런 문제를 다루는 모델을 (Q, r) 모델이라고도 한다(Hopp and Spearman 2000).
본 연구에서는 철근가공 . 조립작업과 같이 현장작업에 투입되기 이전에 원자재를 가공하는 과정을 갖는 건설공사 프로세스를 대상으로 현장 가공장(temporary fabrication plants)에서의 재고관리 현황 및 문제점을 파악하고 이의 적정재고관리 방안을 제시한다. 이러한 작업프로세스는 모듈화 방식이 확산되면서 최근 건설현장에 많이 도입되고 있는 선작업 방식의 일환으로서 자재재고관리의 효과가 큰 대표적인 공정의 하나이다.
본 연구에서는 가공장 내부의 생산 프로세스에 초점을 두고있지 않고 원자재의 조달과 가공품의 입 . 출고 관리에 의한 재고관리를 목표로 하고 있으므로 원자재 재고와 가공품 재고의적정 재고관리 방안을 제시하는 것으로 한다.
가설 설정
최근에는 여러 현장에서 주문을 받아 가공작업을 실시하는 전문 가공공장 방식도 이용되고있지만 이러한 방식은 불특정 다수의 현장으로부터 주문을 받아생산을 하기 때문에 현장단위의 상호관계 속에서의 적정 재고관리 방안 도출이 힘들고, 또한 적용사례가 많지 않기 때문에 현장단위 가공장 방식으로 연구범위를 정하였다. 마지막으로 적정재고수준을 도출하기 위해서는 여러가지 영향요인들을 하나의기준으로 통합하여 평가해야 하기 때문에 재고수준에 의하여 영향을 받는 모든 요소들은 경제적 비용으로 표현된다는 가정 하에 본 연구를 진행하였다.
1일긴.의 여유재고(가공장의 1일 평균 작업량)를 항상 보유하는 것으로 가정한다. 최대값은 주문량과 마찬가지로 자재 야적장의 수용범위보다 작아야 한다.
포(Exponential distribution)가 가장 적절한 분포로 도출되었다. 조달 리드타임은 양의 정수의 값을 가져야 하고 무작위적 시간간격 특성을 가지므로 포아송 분포(Poisson distribution)를 가정하였고 최소값을 1로 하였다.
제안 방법
가공품 재고관리를 위한 시뮬레이션 모델도 원자재 재고와 Crystall B&11을 이용하여 동일한 방식으로 구성하였으며 모델의속성은 표4와 같고 엑셀 스프레드 쉿의 순서도는 그림5와 같다. 본 모델에서는 현장 스케줄에 따라 가공품 수요가 있는 날을찾고, 출고일 이전에 미리 작업하여 현장에 보유한 가공품의 양과 보유기간을 곱하여 재고량을 산출하였다.
가공품 재고에서는 원자재 재고와 같은 방식으로 시뮬레이션을 실시하여 적정 작업 여유기 간을 도출하고 재고비용을 예측하였다. 가공장의 일 작업량은 과거 실적치를 토대로 평균 60톤’ 표준편차 6톤의 정규본포로 설정하였고.
현장공구를 분석범위로 설정하였다. 그리고 가공장운영방식은 대규모 공사 현장에서 많이 적용하고 있는 현장인근에 철근 등의 원자재 가공기계시스템을 도입하여 작업하는 현장가공장 운영방식으로 설정하였다. 최근에는 여러 현장에서 주문을 받아 가공작업을 실시하는 전문 가공공장 방식도 이용되고있지만 이러한 방식은 불특정 다수의 현장으로부터 주문을 받아생산을 하기 때문에 현장단위의 상호관계 속에서의 적정 재고관리 방안 도출이 힘들고, 또한 적용사례가 많지 않기 때문에 현장단위 가공장 방식으로 연구범위를 정하였다.
이렇게 시스템 분석과정의 고찰을 통해도출된 재고관리 시스템 분석과정에 따라 기존의 프로세스를 분석하고 프로세스상의 특성과 문제점을 도출한다. 그리고 이렇게도출된 문제점들을 보완할 수 있는 적정 자재재고 관리방안을수립하고 이를 시스템화 한다. 마지막으로 제시된 재고관리 방안의 적용성을 검증하기 위하여 수도권 경전철 현장의 철근 가공장 작업 프로세스 사례에 본 연구의 모델을 적용하여 그 성과를 제시하고 현장관계자와의 인터뷰를 통하여 실효성과 한계점을 제시한다.
다음은 목적함수의 변수인 주문량과 재주문점에 대하여 각 변수의 제약범위 내에서 5톤 단위마다 가능한 300개 조합을 생성한 다음 각각의 조합에 대해 95%의 신뢰수준으로 5, 000번의시뮬레이션을 실시하여 총 재고비용의 분포를 추정하였다. 매월시뮬레이션 시 월별 초기재고량은 전월의 종료재고량으로 설정하여 월별 연결성을 유지하였다.
그리고 이렇게도출된 문제점들을 보완할 수 있는 적정 자재재고 관리방안을수립하고 이를 시스템화 한다. 마지막으로 제시된 재고관리 방안의 적용성을 검증하기 위하여 수도권 경전철 현장의 철근 가공장 작업 프로세스 사례에 본 연구의 모델을 적용하여 그 성과를 제시하고 현장관계자와의 인터뷰를 통하여 실효성과 한계점을 제시한다.
이러한 작업프로세스는 모듈화 방식이 확산되면서 최근 건설현장에 많이 도입되고 있는 선작업 방식의 일환으로서 자재재고관리의 효과가 큰 대표적인 공정의 하나이다. 먼저 이론적 배경에서 본 연구의 전체적인 틀을 이루는 시스템 분석과정에 대하여 알아보고 재고관리 시스템을 설계하는데 적용되는 개념인 통계적 재고 모델과 주문생산방식, 재고생산방식등에 대하여 살펴본다. 이렇게 시스템 분석과정의 고찰을 통해도출된 재고관리 시스템 분석과정에 따라 기존의 프로세스를 분석하고 프로세스상의 특성과 문제점을 도출한다.
같다. 본 모델에서는 현장 스케줄에 따라 가공품 수요가 있는 날을찾고, 출고일 이전에 미리 작업하여 현장에 보유한 가공품의 양과 보유기간을 곱하여 재고량을 산출하였다. 가공품 재고 시뮬레이 션에서는 재고관련비용을 확정값으로 입력하고, 가공장의 1 일 작업 가능량과 현장 수요량에 확률분포를 부여하고, 여유기간의 범위를 지정해주어야 한다.
첫 번째는적정수준의 원자재 재고관리를 위한 적정 수문량과 재주문점을구하는 것이고, 다른 하나는 구해진 적정 주문량과 재주문점에서의 재고비용을 확률적인 분포의 값으로 예측하여 보는 것이다. 본 연구에서는 Crystal Ball의 OptQuest Tool을 이용하여 스프레드 쉿에서의 목적함수를 최적화시키는 변수를 결정하였다. 본 시뮬레이션 모델에서의 목적함수는 분석기간 동안의 총 재고비용(TIC)을 최소화하는 것이며 이것은 주문량과 재주문점의 함수로 식(1)과 같이 나타내어진다.
시스템 설계단계가 필요하다. 본 연구에서는 이를 원자재 재고관리와 가공품 재고관리로 나누어 고찰키로 한다.
따라서 이를 정확히 일반화하여 정량화하기가 어려우므로현장조건을 신중히 고려하는 것이 필요하다. 본 연구에서의 자재주문 및 재고관련 비용들은 현장관리자와의 인터뷰 및 실제실적자료를 바탕으로 산정하였으며 세부사항은 표6과 같다.
한다. 시뮬레이션을 통하여 재고관련 비용을 최소화하는목적함수를 최적화시킴으로서 적정 주문량과 재주문점을 구할수 있으며, 이를 통하여 적정 재고수준을 결정하고자 한다.
앞서 제시된 적정 원자재 재고관리 방안에 대한 효과 검증을위하여 3월부터 8월까지의 현장의 철근가공품 수요량을 가공품출고량을 기준으로 확률분포로 설정하여 월별로 시뮬레이션을실시하여 기존 시스템과 비교분석하였다. 수요량의 확률분포는실제현장의 상황과 기간별 특성을 현실적으로 반영하기 위하여데이터 핏팅(data fitting) 프로그램을 이용하여 실제 일일 수요량 데이터를 입력하고 카이스퀘어(chi-square) 검증에 의하여월별로 가장 상관성이 높은 분포를 도출하였다.
앞서 제시한 목적과 분석범위 하에서 기존의 재고관리 시스템을 분석하여 시스템 상의 문제점을 도출하였다. 이 과정에서 수도권 경전철현장의 철근가공장 실무담당자 및 관리책임자와의 3회에 걸친 면담조사 및 관찰조사를 통해 기존 시스템이 깆는주요 문제점들을 도출하였다.
현장 수요량은 원자재재고에서와 마찬가지로 월별로 도출된 확률분포를 적용하였다. 여유기간의 범위는 1일에서 7일로 하였고 그 범위 안에서 1일 간격으로 여유기간을 변화시켜 총 재고비용을 최소화하는 최적값을 도출하였다. 표8은 도출된 월별 적 정 여유기간을 정리한 것이다.
분석하여 시스템 상의 문제점을 도출하였다. 이 과정에서 수도권 경전철현장의 철근가공장 실무담당자 및 관리책임자와의 3회에 걸친 면담조사 및 관찰조사를 통해 기존 시스템이 깆는주요 문제점들을 도출하였다. 원자재 가공과정을 갖는 프로세스는 원자재 생산공장(예, 철근생산공장), 현장 원자재 가공장(여L 현장용 철근가공장), 현장 공구(예, 교량의 기초공사 공구) 사이의 자재와 정보의 흐름으로 이루어진다.
시스템 분석과정은 운영분석, 시스템 설계, 실행, 평가의 네단계로 구분된다(Hopp and Spearman 2000). 이러한 기본적인 네 단계를 기본으로 하여 본 연구에서는 대상 프로세스의 재고관리 시스템 분석절차를 표1과 같이 제시하였다. 이와 같은 분석절차에 따라 현재의 시스템을 체계적으로 분석하고 효율적인재고관리 방안을 도출하도록 한다.
먼저 이론적 배경에서 본 연구의 전체적인 틀을 이루는 시스템 분석과정에 대하여 알아보고 재고관리 시스템을 설계하는데 적용되는 개념인 통계적 재고 모델과 주문생산방식, 재고생산방식등에 대하여 살펴본다. 이렇게 시스템 분석과정의 고찰을 통해도출된 재고관리 시스템 분석과정에 따라 기존의 프로세스를 분석하고 프로세스상의 특성과 문제점을 도출한다. 그리고 이렇게도출된 문제점들을 보완할 수 있는 적정 자재재고 관리방안을수립하고 이를 시스템화 한다.
수준으로 관리해 주어야 한다. 이를 위해 본 연구는 원자재재고에서 적정 수준의 주문량과 재주문점을 결정하고, 가공품재고에서는 적정 여유기간(time lag)을 도출하는 방법론을 제시하였다.
이러한 기본적인 네 단계를 기본으로 하여 본 연구에서는 대상 프로세스의 재고관리 시스템 분석절차를 표1과 같이 제시하였다. 이와 같은 분석절차에 따라 현재의 시스템을 체계적으로 분석하고 효율적인재고관리 방안을 도출하도록 한다.
자재관리 모델의 효용성을 검증하기 위하여 기존 방식과 본연구에서 제시된 방식을 적용하였을 때를 비교하여 분석을 실시하였다. 표9는 적정 재고방식을 적용하기 전·후의 월별 재고량의 흐름과 월별 자재의 입 - 출고량과 평균재고량을 비교하여 정리한 것이다.
여유기 간의 최소값은 현장에서 출고되기 전날 작업하는 것을 가정하여 1 일로 하고, 최대값은 현장에서 가공장으로 주문을 하는 시기에따라 결정된다. 작업의 종류에 따라서 작업이 복잡하고 어려운경우에는 현장에서 필요한 날짜 이전에 중분한 여유를 두고 미리 주문을 하고, 가공작업이 간단하고 용이한 경우에는 필요한날짜에 맞추어 주문을 한다. 따라서 식 (3)에서 여유기 간에 대한제약조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
재고부족비는 재고부족으로 인하여 자재를 긴급조달하거나 돌관작업을 실시할 때, 또는 자재부족으로 공기가 연장되어 추가적으로 발생되는 비용들을 의미한다. 총 재고비용을 구성하는 각요소들은 가공장 또는 현장공구의 상황 등을 고려하여 개별적으로 산정되어야 하는데, 이에 대한 상세한 적용기준은 다음 장의사례분석에서 제시하도록 하겠다.
그리고 가공장운영방식은 대규모 공사 현장에서 많이 적용하고 있는 현장인근에 철근 등의 원자재 가공기계시스템을 도입하여 작업하는 현장가공장 운영방식으로 설정하였다. 최근에는 여러 현장에서 주문을 받아 가공작업을 실시하는 전문 가공공장 방식도 이용되고있지만 이러한 방식은 불특정 다수의 현장으로부터 주문을 받아생산을 하기 때문에 현장단위의 상호관계 속에서의 적정 재고관리 방안 도출이 힘들고, 또한 적용사례가 많지 않기 때문에 현장단위 가공장 방식으로 연구범위를 정하였다. 마지막으로 적정재고수준을 도출하기 위해서는 여러가지 영향요인들을 하나의기준으로 통합하여 평가해야 하기 때문에 재고수준에 의하여 영향을 받는 모든 요소들은 경제적 비용으로 표현된다는 가정 하에 본 연구를 진행하였다.
출고 관리시스템을 살펴보았고 가공장에 철근 원자재가 입고되기 시작한지난 2006년 3월부터 8월까지의 6개월간 가공장 내 철근 원자재와 가공품의 입 . 출고 자료를 바탕으로 앞서 제시한 적정 재고관리 전략을 적용하여 그 효과를 비교 분석하였다. 철근 가공장의 규모 및 일반사항은 표5와 같다.
가공장의 일 작업량은 과거 실적치를 토대로 평균 60톤’ 표준편차 6톤의 정규본포로 설정하였고. 현장 수요량은 원자재재고에서와 마찬가지로 월별로 도출된 확률분포를 적용하였다. 여유기간의 범위는 1일에서 7일로 하였고 그 범위 안에서 1일 간격으로 여유기간을 변화시켜 총 재고비용을 최소화하는 최적값을 도출하였다.
대상 데이터
본 연구에서 분석하고자 사례는 수도권지역 경전철 건설 사업의 현장 철근가공장에서의 재고관리 시스템이다. 본 공사는 시내 중심부 및 상업지구를 통과하는 도심지 공사로써 민원발생등으로 인한 공정계획 변동의 위험성이 높고 자재야적 및 관리를 위한 간접비 비율이 높다.
위해서는 문제를 시스템 관점에서 접근할 필요가 있다. 본 연구에서 분석하고자 하는 대상 프로세스는 현장 인근의 원자재가공장을 중심으로 현장 공구, 원자재를 생산하는 공장이 포함되며 각각 다양한 하위시스템에 의하여 지원되는 작업흐름들로구성된 시스템이다. 이러한 프로세스 분석 작업에서 전체적인시스템을 살펴보지 못하고 어떤 부분이 제외가 된다면 효과적인문제해결 방법을 도출하기 어려울 것이다.
본 연구에서는 건설공사 자재관리 업무에 있어서 실질적으로재고가 발생하는 원자재 가공장을 중심으로 이와 연결된 원자재생산공장, 현장공구를 분석범위로 설정하였다. 그리고 가공장운영방식은 대규모 공사 현장에서 많이 적용하고 있는 현장인근에 철근 등의 원자재 가공기계시스템을 도입하여 작업하는 현장가공장 운영방식으로 설정하였다.
본 연구에서는 가공장에서의 철근자재 주문 및 입 . 출고 관리시스템을 살펴보았고 가공장에 철근 원자재가 입고되기 시작한지난 2006년 3월부터 8월까지의 6개월간 가공장 내 철근 원자재와 가공품의 입 . 출고 자료를 바탕으로 앞서 제시한 적정 재고관리 전략을 적용하여 그 효과를 비교 분석하였다.
데이터처리
기존 시스템과 비교분석하였다. 수요량의 확률분포는실제현장의 상황과 기간별 특성을 현실적으로 반영하기 위하여데이터 핏팅(data fitting) 프로그램을 이용하여 실제 일일 수요량 데이터를 입력하고 카이스퀘어(chi-square) 검증에 의하여월별로 가장 상관성이 높은 분포를 도출하였다. 예를 들어 4월에는 평균 19톤, 표준편차 13톤의 삼각형 분포(Triangular distribution)가 가장 적절하고, 6월에는 평균 25톤 표준편차 25톤의 지수분.
이론/모형
시뮬레이션 모델은 마이크로소프트 엑셀환경에서 애드 인 (add in)하여 간편하게 사용할 수 있는 Crystal Ball 7.2를 이용하여 구축하였다. Crystal Balle 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 스프레드쉿(spreadsheet) 모델의 리스크와 불확실성을분석하여 값을 예측할 수 있는 기능을 제공하고 있다.
시스템의모형화는 프로세스 설계기법(Business Process Design; 이하 BPD)을 이용하여 구성하였다. BPD에서 프로세스의 구조는 입력물(inputs)과 출력물(outputs), 흐름단위 (flow units), 작업공정 (network of activities), 버퍼 (buffers), 자원(resources), 정보구조(information structure)로 이루어 진다(Anupindi et al.
재고영향도는 영향도 기법(Influence Diagram)을 이용하여 작성하였다. 영향도 기법은 의사결정과 목적함수에 영향을 미치는 주요 영향요인들을 시각적으로 나타내는 기법으로써 재고수준에영향을 미치는 인자들을 도줄하여 통제변수를 구체화하는데 유용하게 사용될 수 있다.
성능/효과
은 변동 폭이 작고, 500톤 내외의 수준에서 안정적으로 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 圧한 적정 재고 방식은 월별입고량이 각 월의 출고량(수요량)에 따라 적정수준으로 입고되고, 평균 재고량이 크게 감소되었을 뿐만 아니라 재고량의 표준편차도 작아져 현장의 재고량이 안정 적으로 유지되고 있음을 알수 있다. 이에 따라 가공장에서의 총 재고유지비용이 6개월간총 99, 867천원에서 24, 678천원으로 기존방식에 비해 75% 정도감소되었다.
기존 방식에서는 재고흐름이 불규칙할 뿐만 아니라 필요이상의 많은 양의 원자재 재고를 보유하게 되고 가공품 재고의 여유기간(time lag buffer)도 길어져 재고관리가 비효율적이었지만제시된 알고리즘을 실제사례에 적용한 결과, 원자재 재고의입 - 출고량이 균형을 이루고 평균 재고량이 줄어들었을 뿐만 아니라 재고의 변동성도 감소하는 것으로 나타났다. 또한 철근가공품의 적절한 작업착수시기를 제시함으로서 가공장 내 보유기간을 최적화할 수 있었다.
넷째, 원자재 가공품은 현장공구에서 주문 후에 정확한 시공도면에 의해서 작업이 이루어지는 주문생산방식이기 때문에 이론적으로는 예비재고가 필요가 없다. 하지만 보통은 현장공구에서 필요로 하는 날짜보다 어느 정도 여유기간을 두고 작업을 하기 때문에 작업 완료 후 현장으로 출고되기 전까지 야적장에서일정기간 보유해야 하는 가공품 재고가 불가피하게 발생하고 있었다.
재고의 변동성도 감소하는 것으로 나타났다. 또한 철근가공품의 적절한 작업착수시기를 제시함으로서 가공장 내 보유기간을 최적화할 수 있었다. 결론적으로 본 연구는 실제현장의 데이터를 활용하여 실증적으로 적용한 결과로서, 기존의 경험과직관에 의존하던 재고관리 방식을 적정재고 개념을 적용하여 재고량을 최소화 할 수 있는 기준과 방법을 제시해 줌으로써 현장의 생산성과 경제성을 향상 시키는데 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 원자재 가공과정을 갖는 프로세스에서는 원자재 가공과정에서의 재고와 가공품 설치과정에서 의 재고가 각각 그 특징 및 성격을 달리하므로 한 가지 통일된 생산방식을 적용시키는 것보다는 프로세스를 세부적으로 구분하여 생산방식을 달리적용하는 것이 더 효율적이다. 이에 대한 자세한 분석결과는 시스템 모형화 부분에서 설명하도록 한다.
사례현장의 자재관리 시스템을 분석한 결과, 가공장 내에서일단위의 정확한 재고량이 파악되지 못하고 있었으며 보통 1개월 정도의 필요량 이상의 철근 원자재 재고를 보유하고 있었다. 또 앞서 말했듯이 철근 가공품은 이론적으로 재고 보유기간이필요 없음에도 불구하고 가공장의 생산일정과 현장공구의 작업일정이 불일치하여 가공장 내에서 상황에 따라 4~7일 정도 불필요한 가공품 재고가 발생되고 있었다.
셋째, 원자재를 주문하여 입고되는 데까지 걸리는 시간인 자재조달 리드타임은 원자재 생산공장의 상황과 운반여건 등에 의하여 지연될 수 있는 변동성을 가지므로 보유 재고수준을 너무낮게 유지할 경우 공정지연의 위험성이 있다. 그러나 이러한 자재 재고부족으로 인해 초래될 수 있는 공정지연 또는 현장작업중단 등의 경제적 영향에 대한 비용적 측면의 고려가 미흡하여적정재고수준을 설정하는데 한계가 있었다.
가정 셀을 통해서 셀 내의 값에 확률분포및 속성을 부여하여 확률적인 값을 갖게 할 수 있고, 결정변수는모델에서 결정되어져야 할 요소를 말하며 상한값과 하한값을 정하여 그 범위 내에서 의사결정을 내릴 수 있게 한다. 예측을 통해서는 최종적으로 알고자 하는 목적 값의 목적함수를 지정하여가정과 결정변수에 의하여 목적 값을 확률적인 형태로 예측할수 있다.
圧한 적정 재고 방식은 월별입고량이 각 월의 출고량(수요량)에 따라 적정수준으로 입고되고, 평균 재고량이 크게 감소되었을 뿐만 아니라 재고량의 표준편차도 작아져 현장의 재고량이 안정 적으로 유지되고 있음을 알수 있다. 이에 따라 가공장에서의 총 재고유지비용이 6개월간총 99, 867천원에서 24, 678천원으로 기존방식에 비해 75% 정도감소되었다.
표8은 도출된 월별 적 정 여유기간을 정리한 것이다. 적정 여유기간은 작업량이 가장 많았던 5, 6, 7웉抑] 걸쳐가장 높게 나타나 적정 여유기간이 해당 기간 동안의 특성을 잘반영하고 있는 것으로 평가되었다.
그 결과 현상태(AsTs) 의 월간 철근자재 평균재고량은 입 . 출고량 사이의 불균형으로인해 최소 302톤에서 최대 2, 589톤 규모(월간 평균 1, 400톤)에달하는 매우 높은 재고수준은 보여주고 있었다.
후속연구
또한 철근가공품의 적절한 작업착수시기를 제시함으로서 가공장 내 보유기간을 최적화할 수 있었다. 결론적으로 본 연구는 실제현장의 데이터를 활용하여 실증적으로 적용한 결과로서, 기존의 경험과직관에 의존하던 재고관리 방식을 적정재고 개념을 적용하여 재고량을 최소화 할 수 있는 기준과 방법을 제시해 줌으로써 현장의 생산성과 경제성을 향상 시키는데 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
그러나 본 연구에서는 재고비용들과 관련하여 많은 가정사항이 포함되어 있기 때문에 보다 현실적인 결과를 도출하기 위해서는 이런 재고관련비용들에 대한 구체적인 정량화 작업이 필요하다. 또한 재고수준에 영향을 미치는 확률적 요소들의 변동성을 줄이기 위한 연구가 이루어져야 할 것이다.
또한 재고수준에 영향을 미치는 확률적 요소들의 변동성을 줄이기 위한 연구가 이루어져야 할 것이다. 마지막으로 비교적 단순한 철근가공 작업 이외에 U-girder, PC-girder 제작 등다양한 자재가 투입되는 복합적인 공정에도 본 연구에서 제시안알고리즘을 보다 범용적으로 적용할 수 있도록 후속연구도 함께이루어 져야 할 것이다,
또한 재고수준에 영향을 미치는 확률적 요소들의 변동성을 줄이기 위한 연구가 이루어져야 할 것이다. 마지막으로 비교적 단순한 철근가공 작업 이외에 U-girder, PC-girder 제작 등다양한 자재가 투입되는 복합적인 공정에도 본 연구에서 제시안알고리즘을 보다 범용적으로 적용할 수 있도록 후속연구도 함께이루어 져야 할 것이다,
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