[논문]SCM 환경에서의 RFID를 이용한 생산시점 재고관리 시스템 설계 및 경제성 평가

조재형

doi:10.7838/jsebs.2014.19.1.001

SCM 환경에서의 RFID를 이용한 생산시점 재고관리 시스템 설계 및 경제성 평가
Design and Economic Evaluation on a POP Inventory Control System in SCM Using RFID 원문보기

한국전자거래학회지 = The Journal of Society for e-Business Studies, v.19 no.1, 2014년, pp.1 - 14

조재형 (Department of Industrial Engineering, Dankook University)

초록
AI-Helper

본 논문의 목적은 재고관리를 위한 RFID 시스템을 도입하는데 있어서 적합한 비용을 산출하여 경제성을 평가하고, SCM 환경에서 생산시점 재고관리 모형을 설계하는 것이다. 경제성 분석은 변화하는 태그의 가격에 따른 총 생산 순이익을 기준으로 하였으며, 초기투자가 필요한 시스템에 적용될 수 있게 결정 모델을 설정하였다. 재고관리 시스템은 900MHz 대역의 수동형 태그를 사용하는 RFID 리더와 4개의 안테나를 이용하여 구현하였다. 그 결과 태그가격의 한계치 설정에 따른 구현 시스템의 도입을 결정하는 도구를 개발하였으며, 안테나의 방향성 있는 배치에 의해서 성공적인 재고관리 시스템을 설계하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the development of a stock control system of POP system design based on RFID in SCM and its economic efficiency. A stock control system is proposed for 900MHz passive type RFID system. The RFID system is composed of a RFID reader and four antennas to read the tag IDs. A cost estimation model is adapted based on the total product profit by various tag prices. The result of the economic efficiency analysis can indicate any invested model for the automation system which have initial investment should be used. This solution indicates the limit of the break even point according to the input. And it can be concluded that the stock control can be developed by RFID readers and passive tags with directional arrangement of several antennas. Also, the economical evaluation model can be a decision method for company to adapt the new developed system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 재고관리를 위한 RFID 시스템을 도입하는 데 있어서 수요자 측면에서 RFID 시스템 비용을 산출하고 RFID 시스템 도입으로 얻을 수 있는 기대효과를 수학적 모델에 의해서 제시하며, 설계된 시스템이 기존의 시스템과 비교하여 경제성을 확보하고 있는지를 검증한다. 또한, 생산시점에서의 재고관리가 효율적으로 수행될 수 있으며, 오작동 없는 RFID 재고관리 시스템을 설계하는 것이다.
본 연구는 재고관리를 위한 RFID 시스템을 도입하는 데 있어서 수요자 측면에서 RFID 시스템 비용을 산출하고 RFID 시스템 도입으로 얻을 수 있는 기대효과를 수학적 모델에 의해서 제시하며, 설계된 시스템이 기존의 시스템과 비교하여 경제성을 확보하고 있는지를 검증한다. 또한, 생산시점에서의 재고관리가 효율적으로 수행될 수 있으며, 오작동 없는 RFID 재고관리 시스템을 설계하는 것이다.

제안 방법

방향성 있는 안테나를 배치하여 입출고를 관리하도록 하였고, 인식 오류를 시험하여 결점 없는 시스템을 설계하도록 보완하였다. RFID를 이용한 재고관리 시스템은 개발된 알고리즘을 이용하여 자동으로 상황을 인식하여 창고에 입고되는 시점과 출고되는 시점을 판단하여 현황과 날짜, 시간 등을 실시간으로 파악하게 하였다. 부품별, 부품번호별 현황과 일간 입출고 현황과 주간, 월간 등 기간별 입출고 현황을 검색하고, 재고의 변화와 흐름을 쉽게 파악할 수 있게 하여 생산계획과 연동하여 생산시점 관리와 계획에 유용하게 사용할 수 있도록 하였다.
SCM 환경에서 생산시점의 재고관리 시스템을 구현하기 위하여 UHF 수동형 태그를 이용하였으며 입출고 시스템에서 자동으로 태그의 상황을 인식하여 데이터베이스에 재고 상황을 변경하는 모델을 설계하였다. XCODE-IU9003 고정형 리더기를 사용하으며, NFC(Near Field coupling) 및 FFC(Far Field coupling) 동시 지원이 가능하고 910～914MHz 주파수에서 신호를 인식하며 초당 최고 650개의 태그를 인식할 수 있다.
SCM 환경에서 재고관리 시스템을 설계하기 위하여 수동형 태그를 이용하여 자동으로 태그의 상황을 인식하고 데이터베이스에 재고 상황을 변경하는 모델을 설계하였다. 방향성 있는 안테나를 배치하여 입출고를 관리하도록 하였고, 인식 오류를 시험하여 결점 없는 시스템을 설계하도록 보완하였다.
Start Date와 End Date를 선택하여 기간별 재고현황을 파악할 수 있도록 하였다. 필요에 따라 주간별, 월간 재고현황을 파악할 수 있다.
근시적 재고정책 모델에 단일상품(Myopic inventory policy, single product) 문제를 추계학적 모델로 설정하여 RFID 유지비용과 재고유지 비용 등을 변수로 하여 기대 총이익을 계산하고 비교하였다. 그 결과 시스템의 도입 판단 여부를 결정 할 수 있는 시스템의 경제적 기준 모델을 제시하였다.
기업의 RFID를 이용한 재고관리 시스템의 도입을 결정하는 경제성 판단 모델을 마련하였다. 근시적 재고정책 모델에 단일상품(Myopic inventory policy, single product) 문제를 추계학적 모델로 설정하여 RFID 유지비용과 재고유지 비용 등을 변수로 하여 기대 총이익을 계산하고 비교하였다. 그 결과 시스템의 도입 판단 여부를 결정 할 수 있는 시스템의 경제적 기준 모델을 제시하였다.
SCM 환경에서 재고관리 시스템을 설계하기 위하여 수동형 태그를 이용하여 자동으로 태그의 상황을 인식하고 데이터베이스에 재고 상황을 변경하는 모델을 설계하였다. 방향성 있는 안테나를 배치하여 입출고를 관리하도록 하였고, 인식 오류를 시험하여 결점 없는 시스템을 설계하도록 보완하였다. RFID를 이용한 재고관리 시스템은 개발된 알고리즘을 이용하여 자동으로 상황을 인식하여 창고에 입고되는 시점과 출고되는 시점을 판단하여 현황과 날짜, 시간 등을 실시간으로 파악하게 하였다.
본 연구에서 설계된 시스템은 단일 품목을 생산하며, 생산 과정에서 품질 검사를 완료하여 재고 창고를 거쳐서 출고되는 품목으로 한정하였다. 출고되는 품목은 박스 형태로 포장되어 처리하며, 박스를 쌓았을 때 높이가 1미터 이내에 오도록 하여야 한다.
)]은 추계학적 함수이며, 이 식을 최소화하는 최적의 재고량을 선택한다. 선택한 변수들에 의해 RFID 시스템의 도입 전과 후의 이익을 계산하여 새로운 시스템의 도입에 따른 손익을 비교하도록 한다.
시스템의 경제성을 검토하기 위하여 추계학적 모델을 도출하였으며, 컴퓨터 프로그램을 통하여 결과를 확인하였다. 실험적 변수 값은 [Figure 4]와 같이 생산원가 p를 5,000원으로 설정하였고, 생산원가에 이윤 20%를 더하여 도매비용으로 설정하였다.
인식률을 테스트하기 위하여 100개의 태그를 안테나에 30cm, 1m와 2m 간격으로 떨어뜨려 동시에 리더기에 인식하게 하였다. 리더기는 4way 안테나를 작동시킨 상태로 1번 안테나에 태그를 3m/min의 속도로 이동시켜 보았다.
입고에서 “S1”과 “S2”로 구분하여 입구와 출구 게이트에 설치되어 있는 안테나를 구분하여 출력하였다.
RFID는 무선을 통하여 사물의 정보를 제공하며, 센서네트워크를 통하여 데이터베이스에 연결된다[2, 16, 18]. 제품을 빠르고 신속하게 출고하기 위해서 생산 완료된 제품을 출입문을 통해 신속하고 정확하게 입고하고 출고처리를 하게 된다. 관리자는 RFID 기술을 이용하여 제품의 입출고 상황을 모니터링 하여 실시간 재고 파악이 가능하게 된다.

성능/효과

1m 간격에서도 역시 모든 태그가 오류 없이 인식되었다. 10번의 시도에서 100개를 인식하는 시간은 최소 5.8초 최장 14.5초였으며 평균 소요시간은 11.4초였다.
30cm 간격에서는 100개의 안테나를 오류 없이 동시에 인식하였다. 10번의 시도에서 100개를 읽는 시간은 최소 2.2초 최장 3.7초였으며, 평균 시간은 2.3초였다. 각각의 실험에서 100개의 태그 중 가장 많이 읽힌 태그는 16번 까지 읽혀졌다.
RFID를 이용한 재고관리 시스템은 개발된 알고리즘을 이용하여 자동으로 상황을 인식하여 창고에 입고되는 시점과 출고되는 시점을 판단하여 현황과 날짜, 시간 등을 실시간으로 파악하게 하였다. 부품별, 부품번호별 현황과 일간 입출고 현황과 주간, 월간 등 기간별 입출고 현황을 검색하고, 재고의 변화와 흐름을 쉽게 파악할 수 있게 하여 생산계획과 연동하여 생산시점 관리와 계획에 유용하게 사용할 수 있도록 하였다.
유니폼 분포의 범위는 [7,500, 10,000]으로 계산하였을 때 최적 재고는 9,756개였으며 기대 순이익은 첫 번째 주기에서 8,823,567원 이었으며, 기대 총 순이익은 현가로 계산하였을 때 (n = ∞) 1,782,404,672원으로 계산되었다.
6원으로 계산되었다. 이 계산의 결과로 65.6원보다 c_r값이 큰 경우에는 수작업에 의한 재고조사 비용에 의해서 얻어지는 기대이익보다 RFID 시스템 도입 후의 기대 이익이 더 작다는 뜻이 되며 반대의 경우 c_r값이 작은 경우에는 RFID 재고조사 시스템을 도입함으로써 기존의 기대이익보다 더 커지게 되어 경제성이 있음을 의미한다. 따라서 계산된 c_r은 경제성 평가에서의 기준치가 된다.
할인율은 연 6%로 하여, 할인계수 β는 1/((1+할인율)/12)로 계산하였다. 재고의 손실 및 오류로 인한 제품 감소율은 2%로 설정하였고, 재고유지 비용으로는 연 20%를 소비하는 것으로 계산하였다. 초기 투자비용과 초기 재고는 고려하지 않았다.
증가하는 태그 가격에 따라서 기대 순이익은 점진적으로 감소하며, 최적 재고량도 약간씩 감소하는 것을 알 수 있다. RFID를 사용하지 않았을 때 기대 순이익(n = 1) 8,823,567원은 태그 가격이 65원에서 70원 사이에 있음을 알 수 있다.

후속연구

다중 상품의 추계학적 모델에서의 경제성 평가와 그룹 프루프(Groop proof)를 이용한 재고현황 관리 시스템의 개발이 향후 연구과제이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	관리자는 RFID 기술을 통하여 무엇이 가능하게 되는가?	제품을 빠르고 신속하게 출고하기 위해서 생산 완료된 제품을 출입문을 통해 신속하고 정확하게 입고하고 출고처리를 하게 된다. 관리자는 RFID 기술을 이용하여 제품의 입출고 상황을 모니터링 하여 실시간 재고 파악이 가능하게 된다. RFID는 전파를 이용하여 여러 개의 태그들을 일괄적으로 읽어내며, 멀리 떨어진 곳에서도 읽어낼 수 있는 장점을 가지고 있다.
	재고 담당자가 수작업으로 제품의 재고를 입력하는 과정에서 발생하는 누락과 오류가 물품관리에 큰 장애물이 되는 이유는 무엇인가?	성공적 재고관리 시스템이 구축되는데 있어서 가장 큰 장애물은 재고 담당자가 수작업으로 재고를 파악하여 직접 입력하는 과정에서 발생하는 누락과 오류라고 할 수 있다. 생산계획을 수립하는 시점에서의 재고정보가 어느 시기의 정보인지가 불명확하여 원자재에 대한 재고수준을 파악하기가 용이하지 않기 때문이다[14]. 따라서 효율적 재고관리를 위하여 체계적인 재고관리 시스템의 구축이 필요하며 이러한 실시간 재고정보를 제공할 수 있는 시스템으로 RFID(Radio Frequency Identification)를 이용한 POP(Point of Production) 시스템이 경쟁력이 있다고 할 수 있다.
	성공적 재고관리 시스템 구축에 있어서 가장 큰 장애물은 무엇인가?	성공적 재고관리 시스템이 구축되는데 있어서 가장 큰 장애물은 재고 담당자가 수작업으로 재고를 파악하여 직접 입력하는 과정에서 발생하는 누락과 오류라고 할 수 있다. 생산계획을 수립하는 시점에서의 재고정보가 어느 시기의 정보인지가 불명확하여 원자재에 대한 재고수준을 파악하기가 용이하지 않기 때문이다[14].

참고문헌 (19)

Chang, N., Rashidzadeh, R., and Ahmadi, M., "Robust indoor positioning using differential Wi-Fi access points," IEEE Trans, Consumer Electron., Vol. 56, No. 3, pp. 1860-1867, Aug. 2010.

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Choi, K. M., Park, H., and Park, Y. H., "An Efficient Search Mechanism for Dynamic Path Selection," Journal of Digital Contents Society, Vol. 13, No. 3, pp. 451-457, 2012.

원문보기 상세보기
Ramon, A., Ruiz, J., Granja, F. S., Honorato, J. C. P., and Rosas, J. I. G., "Accurate pedestrian indoor navigation by tightly coupling foot-mounted IMU and RFID measurements," IEEE Trans, Instrum. Meas., Vol. 61, No. 1, pp. 178-189, Jan. 2012.

상세보기
Heyman, D. and Sobel, M., "Stochastic Models in Operation Research, Vol. I Stochastic Optimization," pp. 117-120, Mc-Graw Hill, New York, 1984.
Heyman, D. and Sobel, M., "Stochastic Models in Operation Research, Vol. II Stochastic Optimization," pp. 63-68, Mc-Graw Hill, New York, 1984.
Jeong, H., Han, D., Chang, T., and Kim, H., "Framework for ROI Analysis of RFID System : Focused on Manufacturing Industry," Korea Logistics Society, Vol. 18, No. 1, pp. 103-120, 2010.
Joo, U. G., "Algorithms for Localization of a Moving Target in RFID Systems," IE Interfaces, Vol. 23, No. 3, pp. 239-245, 2010.
Kang, H. Y., Hwang, J. R., and Li, K. J., "Location Tracking in Indoor Symbolic Space with RFID Sensors," Korea Spacial Information Society, Vol. 19, No. 3, pp. 53-62, 2011.
Khang, D. B. and Fujiwara, O., "Optimality of Myopic Ordering Policies for Inventory Model with Stochastic Supply," Operations Research, Vol. 48, No. 1, pp. 181-184, 2000.

상세보기
Kim, J., Oh, D., and Kim, K., "Tag Trajectory Generation Scheme for RFID Tag Tracing in Ubiquitous Computing," Korea Information Processing Society, Vol. 16-D, No. 1, 2009.

원문보기 상세보기
Kim, Y. J. and Park, Y., "A Simulation based analysis on the Effects of Implementing RFID System in School Uniform Industry," Korea Logistics Society, Vol. 19, No. 3, pp. 1-17, 2011.
Koo, H., "A Method of Economic Analysis for RFID Applications Focused on Courier Sector," Society for e-Business Studies, Vol. 15, No. 1, pp. 119-137, 2010.
Lee, K. J., Choi, H. K., and Jun, J., "Tagbased Evaluation Model for Economic Feasibility Analysis of Mobile RFID System in Ubiquitous Space," Korea Society of IT Serveices, Vol. 10, No. 2, pp. 189-202, 2011.
Li, G. Z., Li, Z. S., and Lee, C. H., "A Study on the Development of u-WMS within SCM using RFID," Korea Safety Management and Science, Vol. 10, No. 3, pp. 137-143, 2008.
Lim, S. J., "A Development of Web-based Inventory System using a RFID in Injection Molding Industry," Korea Safety Management and Science, Vol. 12, No. 3, pp. 177-182, 2010.
Min, D., "System Development for Tracking a UHF Passive RFID Tag in an Outpatient Clinic," Society for e-Business Studies, Vol. 16, No. 3, pp. 113-127, 2011.

원문보기 상세보기
Moon, T. S., Choi, S. M., and Kang, S. B., "Design and Implementation of RFIDbased U-SCM System for Automobile Part Industry," Society for e-Business Studies, Vol. 14, No. 4, pp. 267-286, 2009.
Ting, S. L., Kwok, S. K., Tsang, A. H. C., and Ho, G. T. S., "The study on using passive RFID tags for indoor positioning," Int. J. Eng. Bus. Manage., Vol. 3, No. 1, pp. 9-15, 2011.

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Xu, N., "Optimality of myopic inventory policy for a single-product, multi-period, stochastic inventory problem with batch ordering and capacity commitment," IIE Transactions, Vol. 45, No. 8, p. 925-938, Aug 2013.

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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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