[논문]프로세스 마이닝을 이용한 PDM/PLM 시스템 활용 프로세스의 효율성 개선

이상일; 류광열; 송민석

doi:10.7315/cadcam.2012.294

[국내논문] 프로세스 마이닝을 이용한 PDM/PLM 시스템 활용 프로세스의 효율성 개선
Process Improvement for PDM/PLM Systems by Using Process Mining 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.17 no.4, 2012년, pp.294 - 302

이상일 (부산대학교 산업공학과) , 류광열 (부산대학교 산업공학과) , 송민석 (울산과학기술대학교 테크노경영학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Process mining is a useful methodology that can be used for extracting user patterns in log files in order to discover efficient or inefficient processes in organizations. In general, it is used to find and reduce differences between pre-defined processes and actually executed processes in an organization. In this paper, we propose a method to improve processes in PDM/PLM systems based on process mining. In order to improve and detect the inefficient processes, we gathered event logs from PDM/PLM systems and derived process models using several process mining techniques such as ${\alpha}$-algorithm mining, heuristics mining, and fuzzy miner. By comparing original process models with process mining results, it is possible to detect differences between predefined processes and real ones; thereby we can build improved process models for future application.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 프로세스 마이닝을 이용하여 PDM/PLM의 비효율적인 프로세스를 탐지하고, 개선점을 도출하여 결국 PDM/PLM 시스템의 활용 프로세스를 개선할 수 있는 방법을 제안한다. 프로세스 마이닝은 시스템 내부에 존재하는 이벤트 로그(Event Log) 파일에서 사용자의 공통적인 사용 패턴을 추출하여 개선점을 찾아내는 방법론이다.
다양한 분야에서 프로세스 마이닝을 적용하기 위한 시도가 있지만, PLM/PDM 분야에서 프로세스 마이닝을 적용한 사례는 없다. 본 연구에서는 PLM/PDM 적용을 통해, PLM/PDM 상의 공정 효율성 향상에 프로세스 마이닝을 어떻게 적용할 수 있는지 기술하고 있다.
프로세스 마이닝은 PDM/PLM의 활용 프로세스와 PDL/PLM에서 모델링된 업무 프로세스, 생산 프로세스 등 다양한 분야에서 적용이 될 수 있다. 그 중, 본 연구에서는 업무 프로세스의 예를 통해 프로세스 마이닝 적용 방안에 대해서 논하기로 한다.
본 논문에서는 프로세스 마이닝을 이용하여 PDM/PLM 시스템의 활용에 있어 기존 프로세스의 비효율성과 개선점을 찾는 방법과 PDM/PLM에 적용이 가능한 프로세스 마이닝 모듈을 제안하였다. 본 논문에서 실험을 위한 대상은 자동차 모듈 생산업체였으며, 결과는 일반적인 제품 생산에 필요한 프로세스보다는 좀 더 유연한 프로세스를 필요로 한다는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 PDM/PLM 시스템에 있는 다양한 프로세스 중에 업무 프로세스 분석의 사례를 보여 주었다. 기존의 ERP 시스템에서 업무 프로세스 분석의 경우, 시스템의 특성상 분석 가능한 형태의 이벤트 로그를 추출하는데 상당히 많은 시간이 필요한데 반에, PDM/PLM의 경우는 데이터의 변환이 비교적 용이해, 프로세스 마이닝의 적용이 비교적 쉽다는 장점이 있었다.

제안 방법

프로세스 마이닝을 적용하기 위해, 우선 활용 프로세스를 분석하기 위한 로그파일의 형식을 정의한다. 이후 정의된 로그파일과 프로세스 마이닝을 이용하여 PDM/PLM 시스템의 활용 프로세스를 분석하며, 분석된 결과를 바탕으로 기존 활용 프로세스에서의 개선점 및 효율성 측면에서의 향상된 활용 프로세스를 도출한다. 본 논문에서 제안된 방법론은 PDM/PLM의 효과적 활용을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것이라고 예상된다.
두 번째로 휴리스틱 알고리즘 마이닝에서 추출된 프로세스 모델은 현재 프로세스에서 가장 빈번히 사용되는 프로세스이며 Conformance Module로 전송되어 기존의 프로세스 모델과 비교·분석을 수행한다.
Conformance Module은 Discovery Module에서 전달된 프로세스 모델을 페트리넷(Petri-net) 모델로 변환할 뿐 아니라, 기존의 프로세스 모델 또한 페트리넷 모델로 변환한 후 두 가지 모델을 비교· 분석한다.
Conformance Module은 Discovery Module에서 전달된 프로세스 모델을 페트리넷(Petri-net) 모델로 변환할 뿐 아니라, 기존의 프로세스 모델 또한 페트리넷 모델로 변환한 후 두 가지 모델을 비교· 분석한다. 작업시간, 납기 등 리소스가 동일한 상태에서 시뮬레이션을 수행하여 비교분석 후, 분석 결과에 따라 효율성이 높은 프로세스 모델을 Extension Module로 전송한다. Extension Module 은 전송 받은 프로세스 모델을 다양한 프로세스 마이닝 기법 혹은 알고리즘을 적용하여 병목구간 (Bottleneck)을 찾는다.

대상 데이터

PDM/PLM 내에는 제품개발, 설계협업 프로세스 등 다양한 프로세스가 존재하지만, 본 논문에서는 Fig. 4와 같이 자동차 모듈 생산업체에서 흔히 볼 수 있는 모듈 생산 및 납품 프로세스를 대상으로 분석을 실행하였다. 이 프로세스는 수요기업의 생산계획에 맞춰 모듈 생산업체가 정해진 시간에 제품을 생산해야 하는 특징이 있다.

이론/모형

본 논문에서 제안된 프로세스 모듈의 실험을 위하여 오픈소스 프로세스 마이닝 툴인 ProM^[7]을 사용하였다. ProM은 프로세스 마이닝을 위한 분석 기법을 효과적으로 개발하기 위하여 만들어진 프레임워크로, 연구자들이 손쉽게 새로운 기법을 플러그인의 형태로 추가할 수 있도록 구성되어 있으며 본 연구에서 사용한 ProM v5.
본 연구에서는 프로세스 마이닝의 여러 알고리즘 중에, 알파 알고리즘과 휴리스틱 알고리즘, 퍼지 알고리즘을 사용하였다.

성능/효과

모델 분석 결과, 시스템을 사용하는 일부 사용자는 생산공정 계획이 필요 없는 자동차 모듈의 생산 수주에 관해서는 생산공정 모델링을 제외하고 바로 작업계획 지시 후 자동차 모듈을 생산하고 있는 것을 발견할 수 있었다.
7의 휴리스틱 마이닝 결과에서 볼 수 있듯이, 수주기업에서 모듈 발주 직후 서류작업을 진행하기 이전에 먼저 공정 모델러를 이용하는 것으로 나타났다. 이후, 공정 모델링 및 생산 계획 지시와 서류작업을 동시에 진행하여 생산량과 제품이 출하되기 전까지의 시간을 줄인 것으로 나타났다.
이를 통해 상위 레벨에서 주요한 작업들을 관찰할 수 있다. 퍼지 마이닝의 결과 역시 휴리스틱 마이닝의 결과와 비슷하게 모듈 발주 이후 생산공정이 필요 없는 공정에 대해서는 작업계획 지시 후 자동차 모듈을 생산하는 패턴이 도출되었다.
Register Order와 같은 서류 작업을 제품이 생산되고 있을 때 동시에 진행함에 따라 총 작업 시간은 약 한 시간 정도 빨리지는 것을 알 수 있었다. 따라서 자동차 모듈 생산 및 납품에 관한 서비스는 일반적인 제품의 주문, 생산 방식의 프로세스 보다 제품생산의 주문과 동시에 제품 생산을 할 수 있는 프로세스가 더 효율적이라고 할 수 있다.
본 논문에서는 프로세스 마이닝을 이용하여 PDM/PLM 시스템의 활용에 있어 기존 프로세스의 비효율성과 개선점을 찾는 방법과 PDM/PLM에 적용이 가능한 프로세스 마이닝 모듈을 제안하였다. 본 논문에서 실험을 위한 대상은 자동차 모듈 생산업체였으며, 결과는 일반적인 제품 생산에 필요한 프로세스보다는 좀 더 유연한 프로세스를 필요로 한다는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 PDM/PLM 시스템에 있는 다양한 프로세스 중에 업무 프로세스 분석의 사례를 보여 주었다. 기존의 ERP 시스템에서 업무 프로세스 분석의 경우, 시스템의 특성상 분석 가능한 형태의 이벤트 로그를 추출하는데 상당히 많은 시간이 필요한데 반에, PDM/PLM의 경우는 데이터의 변환이 비교적 용이해, 프로세스 마이닝의 적용이 비교적 쉽다는 장점이 있었다. 향후 연구로 PDM/PLM 내에서의 좀 더 다양한 프로세스에 대한 분석이 필요하고, 여러 가지 알고리즘을 사용한 프로세스 마이닝 모듈의 개선 및 PDM/PLM에 적합한 프로세스 마이닝 모듈의 개발 등이 연구과제로 남아 있다.

후속연구

이후 정의된 로그파일과 프로세스 마이닝을 이용하여 PDM/PLM 시스템의 활용 프로세스를 분석하며, 분석된 결과를 바탕으로 기존 활용 프로세스에서의 개선점 및 효율성 측면에서의 향상된 활용 프로세스를 도출한다. 본 논문에서 제안된 방법론은 PDM/PLM의 효과적 활용을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것이라고 예상된다.
하지만 PDM/PLM을 사용하는 시간이 길어짐에 따라 기업을 둘러싸고 있는 환경이 달라지고 그에 따라 프로세스의 효율성 역시 감소할 수 밖에 없다. 본 논문에서 제안한 프로세 스 마이닝 모듈과 프로세스 비효율성 탐지 및 개선점 도출 방법은 PDM/PLM의 효율성 개선에 도움을 줄 수 있으리라 생각한다.
기존의 ERP 시스템에서 업무 프로세스 분석의 경우, 시스템의 특성상 분석 가능한 형태의 이벤트 로그를 추출하는데 상당히 많은 시간이 필요한데 반에, PDM/PLM의 경우는 데이터의 변환이 비교적 용이해, 프로세스 마이닝의 적용이 비교적 쉽다는 장점이 있었다. 향후 연구로 PDM/PLM 내에서의 좀 더 다양한 프로세스에 대한 분석이 필요하고, 여러 가지 알고리즘을 사용한 프로세스 마이닝 모듈의 개선 및 PDM/PLM에 적합한 프로세스 마이닝 모듈의 개발 등이 연구과제로 남아 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	프로세스 마이닝이란 무엇인가?	프로세스 마이닝은 업무 프로세스를 분석하는 혁신적인 방법으로 데이터로부터 업무수행과 관련된 여러 가지 정보를 분석하는 기법이다. 프로세스 마이닝에 관한 기존 연구로, Agrawal and Leymann[1]은 워크플로우 관리시스템의 로그를 기반으로 비즈니스 프로세스를 모델링하는 방법을 제시하였으며, Cook and Wolf[2]는 신경망, 순수 알 고리즘, 마코브(Markovian) 방법으로 프로세스 데이터를 분석하여 소프트웨어 공학에서 프로세스 모델을 개선하는 연구를 하였다.
	프로세스 마이닝을 위한 로그 스키마는 어떤 특징을 지니는가?	1) 로그에 저장된 많은 정보 중 프로세스 추출에 필요한 속성만을 모아서 스키마로 정의 2) 로그파일로 인한 스토리지, 서버 과부하 등의 단점을 최소화 3) 불필요한 로그 정보를 제거함으로써 잡음 발생을 최소화
	PDM이란 무엇이며 어떤것들로 이루어져있는가?	PDM은 산업정보화를 위한 S/W 시스템 개발에 해당하는 기술로 제품개발 활동을 지원하기 위한 시스템이며, 제품 개발 일정관리, 작업 흐름과 프로세스 관리, 제품 구성 관리, 전자 금고 및 문서 관리, 분류 및 코딩 시스템 관리 기능 등으로 이루어져 있다[12]. PDM은 PLM과 유사하게 제품개발, 설계, 영업 등을 위해 제품 중심의 정보 체계를 제공함으로써, 제조업체의 내부 또는 외부에서 제품과 관련된 모든 정보를 접근할 수 있게 해주는 일종의 기업 전략 지원 시스템이라고 할 수 있다.

참고문헌 (25)

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