미래 전장 환경이 복잡하고 다양화됨에 따라 조직에 적절한 구조 및 편성을 작성하는 것도 간단하지 않은 일이 되었다. 이에 본 연구에서는 육군의 미래 제대별 참모부 편성을 시스템 다이내믹스를 활용하여 검증하는 방법론을 제시한다. 참모부 구조 및 편성 검증을 위한 SD 활용 절차는 입력 DB값 산출, 인과지도 작성 및 모델 구축, 모의 및 분석 순으로 진행된다. 시스템 다이내믹스를 활용한 모의분석의 취약점은 입력 값에 따라 결과가 달라질 수 있고 모의인원의 관점에 따라 분석이 달라질 수 있다는 것이다. 본 연구에서는 이에 대한 보완책으로 연구 분석, 설문 등을 병행하여 종합분석에 포함하는 방법을 적용하였다. 본 연구의 의의는 군조직의 구조 및 편성을 검증하기 위한 과학적인 방법으로 조직편성의 적절성을 정량화하여 판단할 수 있는 전투실험 방법을 제시함으로써 그 활용 가치가 크다고 판단된다.
미래 전장 환경이 복잡하고 다양화됨에 따라 조직에 적절한 구조 및 편성을 작성하는 것도 간단하지 않은 일이 되었다. 이에 본 연구에서는 육군의 미래 제대별 참모부 편성을 시스템 다이내믹스를 활용하여 검증하는 방법론을 제시한다. 참모부 구조 및 편성 검증을 위한 SD 활용 절차는 입력 DB값 산출, 인과지도 작성 및 모델 구축, 모의 및 분석 순으로 진행된다. 시스템 다이내믹스를 활용한 모의분석의 취약점은 입력 값에 따라 결과가 달라질 수 있고 모의인원의 관점에 따라 분석이 달라질 수 있다는 것이다. 본 연구에서는 이에 대한 보완책으로 연구 분석, 설문 등을 병행하여 종합분석에 포함하는 방법을 적용하였다. 본 연구의 의의는 군조직의 구조 및 편성을 검증하기 위한 과학적인 방법으로 조직편성의 적절성을 정량화하여 판단할 수 있는 전투실험 방법을 제시함으로써 그 활용 가치가 크다고 판단된다.
Since warfare surroundings getting complex and diverse in the future, it is not simple to make appropriate structures and organizations for military groups along the phenomenon. Therefore, this study proposes a methodology of verification for army staff's structure and organization by units in the f...
Since warfare surroundings getting complex and diverse in the future, it is not simple to make appropriate structures and organizations for military groups along the phenomenon. Therefore, this study proposes a methodology of verification for army staff's structure and organization by units in the future using System Dynamics(SD). The procedure of using SD for the verification is a calculation of database(DB), the design of causal loop diagram, and the simulation and analysis. First, DB such as individuals' workload and time is calculated through observation after a real group of staff. Second, the causal loop diagram is considered by a flow of task, and it is modeled. Third, the DB is entered into the model and simulated for analyzing of appropriacy. This study used Powersim program for designing the SD model. One of the weaknesses of the methodology of this study is possibilities of a different result by the DB by observers and perspectives by analysts. As supplementation for the weakness, this study includes research analysis and surveys for the total analysis. The meaning of this study is that it suggests a methodology of warfighting experimentation to analyze structure and organization of military groups with quantifying suitability in the scientific method.
Since warfare surroundings getting complex and diverse in the future, it is not simple to make appropriate structures and organizations for military groups along the phenomenon. Therefore, this study proposes a methodology of verification for army staff's structure and organization by units in the future using System Dynamics(SD). The procedure of using SD for the verification is a calculation of database(DB), the design of causal loop diagram, and the simulation and analysis. First, DB such as individuals' workload and time is calculated through observation after a real group of staff. Second, the causal loop diagram is considered by a flow of task, and it is modeled. Third, the DB is entered into the model and simulated for analyzing of appropriacy. This study used Powersim program for designing the SD model. One of the weaknesses of the methodology of this study is possibilities of a different result by the DB by observers and perspectives by analysts. As supplementation for the weakness, this study includes research analysis and surveys for the total analysis. The meaning of this study is that it suggests a methodology of warfighting experimentation to analyze structure and organization of military groups with quantifying suitability in the scientific method.
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문제 정의
본 연구에서는 기존 연구의 특징을 수용하여 전투양상 즉, 배틀 리듬(battle rhythm)에 기초한 직무주기에 따른 업무량 발생과 잔여업무처리에 따른 직무별 피로도와C4I(command, control, communication, computer and intelligence)기술을 이용한 업무처리의 생산성 변화에 대하여 연구하였다.
육군에서는 수 년 동안 미래 참모부 조직설계의 적절성 검증을 위하여 과학적 분석기법인 시스템 다이내믹스 이론을 적용하였다. 본 연구에서는 시스템 다이내믹스 구현 프로그램인 파워심(Powersim Studio 10)을 이용하여 전장 환경의 변화에 따라 생성되는 참모부 업무량을 처리하기 위하여 참모 조직을 어떻게 조정 또는 보강하여야 작전이 원활하게 수행되는지에 대한 적절성을 검증하는 방안을 Fig. 1과 같이 제시한다.
첫째, 표준모델 작성을 위한 인과지도는 정적이고 비교전 분야인 참모부 검증을 시스템 다이내믹스 이론 적용하여 동적․교전분야로 전환할 수 있는 논리구조이다. 이에 대한 선행연구가 극히 제한된 상황에서 군사 분야 특성과 실제 전시 지휘소의 업무수행을 반영할 수 있는 논리를 개발한 것이다.
가설 설정
업무발생량은 실기동을 통한 데이터 수집으로부터 산정되나, 업무발생량은 여러 가지 상황에 의하여 그 발생량이 불확실하다. 따라서 본 논문에서는 업무발생량을 삼각분포(Triangular distribution)로 가정하여 분석하였다. 삼각함수는 최소량, 최대량과 가장 발생 확률이 높은 피크(peak) 업무량으로 Fig.
또한 업무처리량 및 잔여업무량, 피로도 산정 등은 시뮬레이션 전체기간에 걸쳐 발생하는 것을 가정하며, 시뮬레이션 전체기간은 해당 참모부의 임무수행 시간에서 가장 피크로 부하가 적용되는 상황을 가정하여 업무지속시간 즉, 시뮬레이션 기간으로 설정하였다. Fig.
본 논문에서 시뮬레이션 실행은 Table 3와 같이 주어진 시간에 대한 구분을 20분 단위로 업무가 발생되는 것을 가정하였고, 업무처리 주기는 1시간부터 3시간의 업무 처리주기를 갖는다. 이는 밀린 업무는 3시간 이내에 모아서 한꺼번에 처리 할 수 있음을 의미한다.
실제 업무처리에 있어서 발생업무 처리는 어떤 주어진 시간 주기로 업무를 처리하게 됨을 가정하였다. 예를 들어, 2시간 단위로 구분하여 2시간 동안 발생한 업무는 2시간 이내에 처리하는 것을 가정하였다.
제안 방법
각 기간단위별로 발생하는 업무량은 각 직책별 전투실험 실기동에서 발생하는 업무종류와 업무량을 분석모델에 반영하기 위하여 각 개인별 설문과 업무조사를 통하여 수집된 데이터를 이용하여 산정하였다. 즉, 실기동을 통하여 수집된 20분 단위의 업무량 데이터는 각 시간대별 업무량에 업무의 중요도와 긴급도 가중치를 반영하여 작성된다.
둘째, 논리 구조도인 인과지도를 근거로 실기동시 임무수행과 직책별 설문 및 조사를 통한 업무량(DB)를 작성한다. 또한 변수의 계량화와 변수간의 상호관계를 수리적으로 규명하는 스톡 플로우 다이어그램을 개발하여 모델을 제작한다.
둘째, 이번 연구는 인과지도에서 정의한 변수들 간의 관계를 수리함수로 정의하였고, 요구되는 시뮬레이션 결과를 양식화하여 그래프로 시각화하는 작업이 이루어졌다. 이러한 시각화된 분석을 통하여 누구나 연구결과에 대해 쉽게 이해할 수 있게 되었다.
따라서 본 연구는 비교전 속성의 참모부 기능 및 편성인원을 검증하기 위해서는 동적(動的)인 상태로서의 “전시 지휘소 운용”을 분석하고, 그 분석 결과를 피드백(Feed-back)하여 참모부 편성과 인원 편성의 적절성을 입증하는 방법으로 접근하였다.
따라서 시스템 다이내믹스 기법만으로 결론에 도달하면 논리의 오류에 빠질 수 있다. 따라서 연구 분석과 전문가 설문을 병행하였다.
둘째, 논리 구조도인 인과지도를 근거로 실기동시 임무수행과 직책별 설문 및 조사를 통한 업무량(DB)를 작성한다. 또한 변수의 계량화와 변수간의 상호관계를 수리적으로 규명하는 스톡 플로우 다이어그램을 개발하여 모델을 제작한다.
본 논문에서는 파워심 프로그램을 이용하여 논리모델을 시스템 다이내믹스 계량모델로 전환하였다. 시스템 다이내믹스 계량모델은 Table2와 같이 Stock변수와 Flow 변수를 중심으로 보조변수, 상수변수 그리고 이들을 연결하는 링크(Link)로 이루어진다.
셋째, 시스템 다이내믹스 기반의 스톡 플로우 모형을 참모부 업무발생 상황을 가정하여 시뮬레이션 기간과 표준업무 처리량, 업무주기 등을 설정하여 시뮬레이션을 수행하여 각 참모부 직책별 업무부하율을 측정한다.
15는 2시간 단위의 업무처리 주기에 의한 각 직책별 부하율(workload)를 시뮬레이션 한 결과이다. 이 시뮬레이션 결과를 이용하여 각 직책의 평균부하와 피크(최대)부하를 산출하여 참모부 각 직책의 업무부하를 진단한다.
참모부 연구 관련 연구분석은 현재의 참모부와 미래편성안의 참모부를 미래 무기체계, 전장 환경을 고려하여 비교를 했다. 즉 미래는 작전지역 확장 및 적 위협 및 정보수집 수단의 다양화에 따라 정보의 중요성이 증대됨을 고려해야 한다.
19과 같으며 다음과 같이 네 가지 단계로 요약된다. 첫째, 시스템 다이내믹스 기반의 시스템 구조적 접근을 통한 변수추출과 이를 이용한 인과관계도 도출로 논리구조를 작성한다.
이러한 경우에 표준 업무량을 초과하는 초과업무량에는 피로도 가중치를 적용하여 20%의 업무량이 더 발생한 것으로 가정하여 업무를 처리하게 된다. 추가적으로 업무는 중요도에 따라 3가지로 구분되며 이는 각각의 가중치를 적용하여 업무량에 업무의 중요도를 고려하여 업무발생량을 산정하였다.
이론/모형
업무발생량이 엑셀을 통하여 각 직책별로 입력이 되면 나머지 인과지도 상의 논리중심의 각 변수간의 인과관계를 Fig. 8과 같이 스톡 플로우 다이어그램(SFD, stock flow diagram)을 이용하여 컴퓨터 모형에 코딩하게 된다.
육군에서는 수 년 동안 미래 참모부 조직설계의 적절성 검증을 위하여 과학적 분석기법인 시스템 다이내믹스 이론을 적용하였다. 본 연구에서는 시스템 다이내믹스 구현 프로그램인 파워심(Powersim Studio 10)을 이용하여 전장 환경의 변화에 따라 생성되는 참모부 업무량을 처리하기 위하여 참모 조직을 어떻게 조정 또는 보강하여야 작전이 원활하게 수행되는지에 대한 적절성을 검증하는 방안을 Fig.
다음은 다양한 자원배분을 통하여 가장 우수한 정책의사결정을 위한 최적화(Optimization) 시뮬레이션 단계이다. 정책의사결정 최적화 단계에서는 부하가 지나치게 높은 직책에 업무량을 조정하거나 추가 인원을 배정하는 것을 컴퓨터 프로그램을 이용하는 것으로 본 논문에서는 다양한 인원의 배분 조합을 최적화하기 위하여 조합 최적화(Combinatorial Optimization) 기법을 적용한다. 파워심 프로그램을 이용하여 조합최적화 설정화면은 Fig.
본 연구에서는 기존 연구의 특징을 수용하여 전투양상 즉, 배틀 리듬(battle rhythm)에 기초한 직무주기에 따른 업무량 발생과 잔여업무처리에 따른 직무별 피로도와C4I(command, control, communication, computer and intelligence)기술을 이용한 업무처리의 생산성 변화에 대하여 연구하였다. 특히, 잔여업무량은 반드시 처리되어야 하는 업무규칙과 직책별로 누적된 피로도에 따라 동일한 업무량도 피로도에 의하여 더욱 가중되는 업무량으로 다루어지는 동적변화 과정을 시스템 다이내믹스(System Dynamics) 이론을 적용하여 모델링하였다.
성능/효과
위와 같은 성과에도 불구하고, 인과지도는 군사 분야전문가에 의해 작성되고, 모델 제작은 프로그래밍 전문가에 의해 진행되기 때문에 상호 전문분야에 대한 지식이 부족하여, 여러 가지 예상하지 못한 문제가 발생할 수 있다. 또한 워게임 모델 특성상 입력 값에 따라 결과는 천차만별로 나올 수 있는 취약점이 있기 때문에 연구 분석, 설문 분석 등을 통한 보완과정을 거쳐 결론을 도출하면 객관성을 확보할 수 있다.
이번 연구는 미래 참모부 편성의 적절성을 시스템 다이내믹스 이론을 적용한 과학화된 방법으로 군 조직의 타당성을 검증하는 방안을 탐색해 보았다는 것에 더 큰 의미가 있다. 또한 시스템 다이내믹스 이론을 군사 분야에 적용한 사례가 극히 제한된 상황에서 미래 참모부의 효율성을 검증할 수 있는 모델을 작성하기 위해 다양한 분야의 전문가들과 고민하고 논의하는 과정을 통해 과학화된 전투실험 방법에 대한 필요성과 공감대를 형성할 수 있었던 것도 큰 성과가 아닐 수 없다.
6 피드백 루프는 음의 부호(-)가 홀수 개로, 업무발생량과 업무처리량 간의 균형루프(B1 : Balancing Loop)를 나타낸다. 즉, 업무발생량이 증가할수록 잔여업무량은 증가하고 업무처리량이 증가할수록 잔여업무량은 감소하는 순환과정을 나타낸다. 이는 처리업무량 때문에 잔여업무량은 끝없이 증가하지는 않음을 나타낸다.
후속연구
결론적으로 이번 연구가 시스템 다이내믹스 이론에 기초한 과학적 분석 방법의 사례로서 조직 편성 및 인력구조의 적절성을 판단하는데 참고가 될 수 있기를 기대한다.
4차 산업혁명을 비롯하여 과학기술의 발전에 따라 무기체계가 바뀌고 전장 환경도 복잡 다양화 되고 있다. 이러한 기술변화 환경에서 군의 인력구조 및 편성을 작업함에 있어서도 과학적인 기법을 활용한다면 좀 더 합리적인 작업이 될 것이다.
특히, 군 조직 특성에 맞는 인과지도를 개발하고 표준모델을 작성하는 논리적 과정과 분석 대상을 체계화하기 위한 시나리오 구성 및 기본 데이터베이스 작성 과정을 통하여 활용성을 배가시킬 수 있을 것이다. 따라서 본 연구를 통하여 얻은 연구 성과를 열거하면 다음과 같다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시스템 사고란 무엇인가?
시스템 사고((System Thinking)는 해결하고자 하는 문제를 나타난 현상 그대로 단편으로 보는 것이 아니라, 균형적 시각을 견지한 상태에서 복합적으로 접근함으로써 보이지 않는 문제까지 파악할 수 있는 사고체계를 의미한다. 따라서 시스템 다이내믹스 기법을 활용하고자 하는 사람은 그 대상을 “정태적(情態的) 상태와 동태적(動態的) 변화”로 볼 수 있어야 하며, 연구방법도 “단선적(單線的) 관계와 피드백(feed-back) 관계”를 동시에 접근해 볼 수 있는 마인드를 견지하여야 한다.
시스템 사고의 접근방법은?
시스템 사고는 사용자가 시스템 다이내믹스 구현을 위해 필수적으로 구비해야 할 요소이다. 따라서 접근방법은 주어진 문제 또는 예상되는 문제에 대하여 직․간접적인 관련변수들로 구성된 시스템을 정의하고, 변수들과의 관계를 논리 모델로 작성한 인과지도를 작성 한 후, 인과지도를 정량화한 컴퓨터 시뮬레이션 모델을 설계하여 시뮬레이션을 통하여 주어진 문제의 동적 특성을 밝혀냄으로써 문제를 해결하는 사고 체계를 의미한다[12].
참모부 구조 및 편성 검증을 위한 SD 활용 절차는 어떤 순으로 진행되는가?
이에 본 연구에서는 육군의 미래 제대별 참모부 편성을 시스템 다이내믹스를 활용하여 검증하는 방법론을 제시한다. 참모부 구조 및 편성 검증을 위한 SD 활용 절차는 입력 DB값 산출, 인과지도 작성 및 모델 구축, 모의 및 분석 순으로 진행된다. 시스템 다이내믹스를 활용한 모의분석의 취약점은 입력 값에 따라 결과가 달라질 수 있고 모의인원의 관점에 따라 분석이 달라질 수 있다는 것이다.
참고문헌 (15)
Anthony P Tvaryanas, William T Thomson (2006), Fatigue in military aviation shift workers: survey results for selected occupational groups, Aviation, space, and environment medicine 77 (11), 1166-1170.
Coyle, R.G. (2012), System Dynamics Modeling, Chapman, & Hall.
Curtis L. Newcomb (1993), Principles of Future Army Force Structure Design, U.S. Army War College, Carlistic Barrackes, Pennsylvania 17013, USA.
Henk A Akkermans, Kim E Van Oorschot (2005), Relevance assumed: a case study of balanced scorecard development using system dynamics, Journal of the Operational Research Society 56 (8), 931-941.
Jack Baroudi, Henry C Lucas Jr (1994), The role of information technology in organization design, Journal of Management Information Systems 10 (4) 9-23.
James M Lyneis, Kenneth G Cooper (2001), Strategic management of complex projects: a case study using system dynamics, System Dynamics Review 17 (3), 237-260.
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