[논문]린 프로세스 기반 아웃리거 시스템의 Set-based Design 적용 방안에 관한 연구

이승일; 조영상

doi:10.6106/kjcem.2011.12.4.50

[국내논문] 린 프로세스 기반 아웃리거 시스템의 Set-based Design 적용 방안에 관한 연구
A Study on the Application Methodology of Set-based Design Approach of Outrigger System based on Lean Process 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.12 no.4, 2011년, pp.50 - 58

이승일 (한양대학교 건축공학과, (주)롯데건설CM사업본부 기획팀) , 조영상 (한양대학교 건축학부)

초록
AI-Helper

린은 고객이 정하는 가치를 정의하고 가치의 흐름에 방해되는 불필요하고 낭비되는 요소를 없애는 과정을 기본으로 하는 경영철학이다. 생산관리에서 출발한 린이라는 경영철학은 건설 산업에서“린 건설”이라는 이름으로 건설단계에서 시작되었으며 이제는 생산성 향상을 효과적으로 이룰 수 있는 설계단계로의 확장이 필요한 시점이다. 현재 국내의 구조설계업무방식은 순차적 공학 개념의 Point-based Design 방식으로 설계자의 경험과 판단에 의존하여 초기 설계안을 결정하고 이후 상세설계를 진행하는 과정으로 설계업무가 진행되었다. 이에 반해 동시공학 개념의 Set-based Design 방식은 전체 프로젝트 관점에서 낭비요소를 없애고 프로젝트 생산성 향상을 위해 다양한 설계안을 제한된 범위 내에서 바로 선택하지 않고 더 확실한 정보가 나올 때까지 설계안의 선택을 유보하여 합리적이고 경제적인 설계안을 결정하는 린 기반의 설계 프로세스이다. 본 연구에서는 전통적인 구조설계방식에 대해 SBD방식을 도입하고, SBD프로세스의 의사결정기법으로 계층화분석법(AHP)을 적용하여, 후행업무단계들에 대한 사전 고려로 프로젝트 전체 관점에서의 낭비를 최소화하고 생산성을 향상할 수 있는 설계 방법론을 제안하고 하고자 한다. 이를 위해 PBD와 SBD방식에 대한 분석 및 의사결정방안을 모색하였고, 제안된 SBD프로세스의 사례연구를 통해 실무에서의 활용방안을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Lean concept is management philosophy that defines a customer's value and eliminates wasteful and impeditive factors. Management philosophy of Lean in the construction industry is referred to as "Lean Construction". Now this concept has expanded to achieve effective productivity during the design phase. Currently the norm of the domestic design process has been Point-based Design(PBD). It involves selecting a single structurally-feasible design option early and then refining that single design as more information becomes available throughout the design process. This single design is then re-worked until a solution is found that is feasible for all parties. On the contrary, Set-based Design(SBD) is based on lean processes to eliminate waste and improve project productivity. It focuses on keeping the design space as open as long as possible, to allow "subdesign" to advance and not labeling them as secondary in importance. Preserving the maximum number of feasible designs as long as possible reduces the likelihood that rework will be necessary and allows all project participants to utilize their unique expertise to make the project successful. This study proposes that the design methodology of minimizing waste and increasing productivity through SBD of AHP, one of the decision making process so as to compare PBD with SBD and tries to find decision making process and then suggest that application methodology through performs case study of SBD process.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 전통적인 구조설계방식에 대해 SBD방식을 도입하고, SBD프로세스의 의사결정기법으로 Analytical Hierarchy Process(이하 AHP)기법을 적용하여, 후행업무단계들에 대한 사전고려로 프로젝트 전체 관점에서의 낭비를 최소화하고 생산성을 향상할 수 있는 설계방법론을 제안하고 최종적으로 실제 해외에서 진행중인 초고층구조물의 아웃리거 설계에 적용하는 케이스스터디를 통해 제안된 SBD기법의 적용방안을 제시하고자 한다.
본 연구는 건설프로젝트의 설계단계에서 기존의 전통적인 설계방식인 PBD방식에 대하여 린 설계 개념의 SBD방식을 도입 하여 이에 대한 적용방안 및 효용성을 분석한다. SBD프로세스의 의사결정단계에서 AHP기법의 적용방안을 제시하고 최종적으로 실제 프로젝트의 아웃리거 설계에 적용, 분석하여 설계실무에서의 활용방안을 제시한다.
이는 설계 초기 설계자의 불완전한 이해나 정보의 부족 등이 원인이 되는데, 기존의 단일해 전략으로는 이러한 불확실성에 대한 대처가 어려운 경우가 많다. 이에 집합해 전략은 다양한 설계 대안을 고려함으로써 초기설계의 불확실성에 기인한 향후 피드백 및 이에 따른 반복 재수행의 빈도를 줄이는 가능성을 제시한다. 설계 업무 프로세스 간 오버랩에 의한 리드타임⁷⁾단축은 각 단계별 업무에 할당되는 시간을 줄이는 것이 아니라 효과적인 분업을 통해 업무 간 상호의존도를 최소화하고 동시에 병렬적으로 업무를 진행함으로써 리드타임을 단축시키는 시스템적 전략이다.

제안 방법

본 연구는 건설프로젝트의 설계단계에서 기존의 전통적인 설계방식인 PBD방식에 대하여 린 설계 개념의 SBD방식을 도입 하여 이에 대한 적용방안 및 효용성을 분석한다. SBD프로세스의 의사결정단계에서 AHP기법의 적용방안을 제시하고 최종적으로 실제 프로젝트의 아웃리거 설계에 적용, 분석하여 설계실무에서의 활용방안을 제시한다.
첫째, 린 프로세스, 설계업무방식 및 아웃리거 시스템에 대하여 이론적 고찰을 수행하였다.
둘째, 린 프로세스 기반의 설계프로세스를 구축 하기위해 PBD 방식과 SBD방식에 대한 분석 및 설계적용방안을 모색하였고, SBD수행 과정에서 AHP를 도입하여 이에 대한 적용방안을 제시하였다.
셋째, 제안된 SBD 프로세스를 실제 프로젝트의 아웃리거 시스템설계에 적용하는 사례연구를 실시하였다.
본 연구에서는 SBD 과정의 의사결정기법 선정을 위해 표1과같이 4가지 의사결정기법의 특징과 장∙단점을 비교하였다. AHP와 Choosing By Advantages(CBA)의 경우 집단의사결정을 위해 널리 사용되는 기법이며, 특히 AHP는 인간의 의사 결정시 두뇌가 단계적, 위계적 분석과정을 활용 한다는 사실에 착안하여 Thomas L.
앞에서 이루어진 3가지의 설계 대안은 관계 기술자인 구조 엔지니어에 의해 그림10과 같이 ETABs 환경에서 전체 건물에 대한 해석이 진행되었고, 이에 따른 아웃리거의 부재설계가 각각 수행하였다.
표4와 그림 12는 4단계 레벨의 계층구조로 AHP 평가기준과세부평가 항목을 나타낸다. 레벨 1은 동등 레벨인 구조안정성 (Structural Safety), 경제성(Economical Efficiency), 시공성 (Constructability), 공기(Term of Work)로 구성되었고, 레벨2는 레벨1의 세부항목으로 횡력저항, 컬럼쇼트닝, 자재비, 노무비, 콘크리트 타설, 접합부 난이도, 자재수급, 현장공기로 구성되었다.
평가기준별 중요도강도의 산정을 위해 기준별 쌍대비교를 수행 하였다. 쌍대비교는 표 5와 같이 관계기술자에 의해 수행되 었으며, 각각 수행된 쌍대비교는 기하평균 되어 하나의 값으로 산정되었다.
43)로 평가되었으며, 현장공기 항목의 경우 시공성등의 양호로 ALT-2가 가장 높은 선호도로 나타났다. 대안별 선호도평가는 표 6과 같이 각각의 평가항목별 선호도를 복합적으로 고려하여 대안별 최종 선호도를 도출하였다.
AHP기반의 SBD 수행 결과에 따라 ALT-2가 가장 적합한 설계안으로 평가되었다. 이에 따라 최종 설계안은 ALT-2로 결정하여 진행하고, 본 연구의 제약 조건으로써, 현장상황, 자재수급의 용이성, 자재비, 노무비등의 변동을 고려하여 ALT-1과 ALT-3의 설계안은 지속적으로 유지하여 주변 여건의 변동 시 변경된 평가기준을 재분석하고 적용함에 따라 신속한 대처를 가능토록 한다.
본 연구에서는 전통적인 구조설계방식에 대해 SBD방식을 적용하여, 후행업무단계들에 대한 사전고려로 프로젝트 전체관점에서의 낭비를 최소화하고 생산성을 향상할 수 있는 설계방법 론을 제안하였다. 이를 위해 먼저 린 프로세스, 설계업무방식 및 아웃리거 시스템에 대하여 이론적 고찰을 수행하였고, 린 프로세스기반의 설계프로세스를 적용하기 위해 PBD방식과 SBD방식에 대한 분석 및 설계적용방안을 모색하였다.
본 연구에서는 전통적인 구조설계방식에 대해 SBD방식을 적용하여, 후행업무단계들에 대한 사전고려로 프로젝트 전체관점에서의 낭비를 최소화하고 생산성을 향상할 수 있는 설계방법 론을 제안하였다. 이를 위해 먼저 린 프로세스, 설계업무방식 및 아웃리거 시스템에 대하여 이론적 고찰을 수행하였고, 린 프로세스기반의 설계프로세스를 적용하기 위해 PBD방식과 SBD방식에 대한 분석 및 설계적용방안을 모색하였다. SBD수행 과정의 핵심부분이라 할 수 있는 의사결정부분에서는 다기준의사결정기법인 AHP기법을 도입하여 이에 대한 적용방안을 제시 하였다.
이를 위해 먼저 린 프로세스, 설계업무방식 및 아웃리거 시스템에 대하여 이론적 고찰을 수행하였고, 린 프로세스기반의 설계프로세스를 적용하기 위해 PBD방식과 SBD방식에 대한 분석 및 설계적용방안을 모색하였다. SBD수행 과정의 핵심부분이라 할 수 있는 의사결정부분에서는 다기준의사결정기법인 AHP기법을 도입하여 이에 대한 적용방안을 제시 하였다. 마지막으로 제안된 SBD 프로세스를 실제 프로젝트의 아웃리거 시스템 설계에 적용하는 사례연구를 실시하였다.
SBD수행 과정의 핵심부분이라 할 수 있는 의사결정부분에서는 다기준의사결정기법인 AHP기법을 도입하여 이에 대한 적용방안을 제시 하였다. 마지막으로 제안된 SBD 프로세스를 실제 프로젝트의 아웃리거 시스템 설계에 적용하는 사례연구를 실시하였다.
본 연구에서는 SBD프로세스 중 의사결정 단계에서 AHP를 적용하였다. 그러나 SBD수행과정 중 보다 효율적이고 합리적인 의사결정을 위해서는 다른 의사결정기법에 대한 비교 및 적용에 대한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

이론/모형

본 연구에서는 SBD 과정의 의사결정기법 선정을 위해 표1과같이 4가지 의사결정기법의 특징과 장∙단점을 비교하였다. AHP와 Choosing By Advantages(CBA)의 경우 집단의사결정을 위해 널리 사용되는 기법이며, 특히 AHP는 인간의 의사 결정시 두뇌가 단계적, 위계적 분석과정을 활용 한다는 사실에 착안하여 Thomas L. Saaty에 의해 개발되었으며 현존하는 의사결정기법 중 가장 광범위하게 인정을 받아 널리 활용되고 있는 기법중 하나로 본 연구의 의사결정기법으로 선정하였다.

성능/효과

또한 SBD는 설계과정에서 다음과 같은 장점들이 있다. 첫째 설계 대안을 확정 짓지 않고 결정을 보류시켜 설계가 진행됨에 따라 필요한 정보와 지식을 습득하게 함으로써 불확실성을 줄인다. 둘째 설계진행에 따라 다양한 대안들을 비교하고 우열을 가려 제거함으로써 최종적으로 가장 적합하다고 판단되는 대안을 남길 수 있다.
둘째 설계진행에 따라 다양한 대안들을 비교하고 우열을 가려 제거함으로써 최종적으로 가장 적합하다고 판단되는 대안을 남길 수 있다. 셋째 설계진행 과정을 시뮬레이션을 통해 통합적으로 고려하여 설계를 진행하는 동시공학의 시스템적 접근 방법과도 적절하게 접목 된다. 넷째 설계자의 학습능력을 증진시켜 반복되는 실패를 피하고 타 분야와의 적절한 협업을 유도해낼 수 있다.
셋째 설계진행 과정을 시뮬레이션을 통해 통합적으로 고려하여 설계를 진행하는 동시공학의 시스템적 접근 방법과도 적절하게 접목 된다. 넷째 설계자의 학습능력을 증진시켜 반복되는 실패를 피하고 타 분야와의 적절한 협업을 유도해낼 수 있다.
셋째, 최종적으로 일치성지수 CI를 무작위일관성지수와의 비교를 통해 일치성비율(Consistancy Ratio: CR)을 산정하며, 통상 CR이 10%이하이면 양호하게 응답한 것으로 간주된다.
일치성지수 CI는 0.0162로 산정되었고, 무작위일관성지수 (1.14)와의 비교 시 일치성비율(CR)= 0.0142로 관련기술자의 평가는 매우 양호한 것으로 나타났다.
설계대안의 평가항목별 선호도는 표6과 같이 평가 되었다. 횡력저항 항목의 대안별 선호도는 ALT-1 아웃리거 시스템의 경우 아웃리거월과 함께 밸트월의 작용으로 횡력저항에 가장 유리하여 가장 큰 선호도(0.43)로 평가되었으며, 현장공기 항목의 경우 시공성등의 양호로 ALT-2가 가장 높은 선호도로 나타났다. 대안별 선호도평가는 표 6과 같이 각각의 평가항목별 선호도를 복합적으로 고려하여 대안별 최종 선호도를 도출하였다.
AHP기반의 SBD 수행 결과에 따라 ALT-2가 가장 적합한 설계안으로 평가되었다. 이에 따라 최종 설계안은 ALT-2로 결정하여 진행하고, 본 연구의 제약 조건으로써, 현장상황, 자재수급의 용이성, 자재비, 노무비등의 변동을 고려하여 ALT-1과 ALT-3의 설계안은 지속적으로 유지하여 주변 여건의 변동 시 변경된 평가기준을 재분석하고 적용함에 따라 신속한 대처를 가능토록 한다.
2) SBD 프로세스는 특정 프로젝트에 속한 각 업무분야 간의 시간적, 의사 결정적, 경제적 면에서 동시에 고려할 수 있는 작업 환경을 구축할 수 있다. 이는 초기설계 단계에서 협업을 통해 프로젝트 전 생애주기 관점에서의 생산성 향상을 가능하게 한다.
3) SBD을 적용한 사례연구를 통해 아웃리거 시스템 대안의 선정 시 구조안정성 외에 경제성, 시공성, 공기를 추가적인 평가 기준으로 적용하여 AHP분석을 수행하였으며, 이를 통해 기존의 PBD 방식에서 고려하기 어려운 복합적 평가가 가능하였다.
4) PBD방식의 설계 시 고려하기 어려운 평가항목별 중요도 정도 및 전체 평가항목의 종합적인 고려는, SBD 적용 시 중요도강도 및 복합선호도평가를 통해 반영이 가능하였다.
5) SBD기반 사례적용 연구를 통해 아웃리거 시스템의 최적 설계안 평가 및 이후 변동요인에 대한 신속한 대처방안의 마련이 가능하였으며, 이를 통해 실무에서의 적용가능성을 제시하였다.

후속연구

본 연구에서는 SBD프로세스 중 의사결정 단계에서 AHP를 적용하였다. 그러나 SBD수행과정 중 보다 효율적이고 합리적인 의사결정을 위해서는 다른 의사결정기법에 대한 비교 및 적용에 대한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	순차적 공학 개념의 Point-based Design 방식과 달리 동시공학 개념의 Set-based Design 방식은 무엇 기반의 설계 프로세스인가?	현재 국내의 구조설계업무방식은 순차적 공학 개념의 Point-based Design 방식으로 설계자의 경험과 판단에 의존하여 초기 설계안을 결정하고 이후 상세설계를 진행하는 과정으로 설계업무가 진행되었다. 이에 반해 동시공학 개념의 Set-based Design 방식은 전체 프로젝트 관점에서 낭비요소를 없애고 프로젝트 생산성 향상을 위해 다양한 설계안을 제한된 범위 내에서 바로 선택하지 않고 더 확실한 정보가 나올 때까지 설계안의 선택을 유보하여 합리적이고 경제적인 설계안을 결정하는 린 기반의 설계 프로세스이다. 본 연구에서는 전통적인 구조설계방식에 대해 SBD방식을 도입하고, SBD프로세스의 의사결정기법으로 계층화분석법(AHP)을 적용하여, 후행업무단계들에 대한 사전 고려로 프로젝트 전체 관점에서의 낭비를 최소화하고 생산성을 향상할 수 있는 설계 방법론을 제안하고 하고자 한다.
	린은 어떠한 경영철학인가?	린은 고객이 정하는 가치를 정의하고 가치의 흐름에 방해되는 불필요하고 낭비되는 요소를 없애는 과정을 기본으로 하는 경영철학이다. 생산관리에서 출발한 린이라는 경영철학은 건설 산업에서“린 건설”이라는 이름으로 건설단계에서 시작되었으며 이제는 생산성 향상을 효과적으로 이룰 수 있는 설계단계로의 확장이 필요한 시점이다.
	린이라는 경영철학은 어디에서 출발하였는가?	린은 고객이 정하는 가치를 정의하고 가치의 흐름에 방해되는 불필요하고 낭비되는 요소를 없애는 과정을 기본으로 하는 경영철학이다. 생산관리에서 출발한 린이라는 경영철학은 건설 산업에서“린 건설”이라는 이름으로 건설단계에서 시작되었으며 이제는 생산성 향상을 효과적으로 이룰 수 있는 설계단계로의 확장이 필요한 시점이다. 현재 국내의 구조설계업무방식은 순차적 공학 개념의 Point-based Design 방식으로 설계자의 경험과 판단에 의존하여 초기 설계안을 결정하고 이후 상세설계를 진행하는 과정으로 설계업무가 진행되었다.

참고문헌 (15)

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원문보기 상세보기
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상세보기
Thomas L. Saaty(1990). "How to make a decision: The Analytic Hierarchy Process", European Journal of Operational Research 48, pp. 9-26

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Glenn Ballard(2000). "Lean Project Delivery $System^{TM}$ ", Lean Construction Institute: Research Agenda

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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