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전산통합 시스템 (CIM) 구축에 있어서
PLANNING & SCHEDULING의 역할

 



 

 

 

 

오늘날 비지니스환경은 국제적 장벽이 무너지고 무한 경쟁으로 치닫고 있는 상황이며, 고객은 그들의 구매 요청에 대하여 더욱 빠른 응답을 요구 하고 있으며 조만간 공급자에 대하여 즉시 응답체계를 요구할것이다. 이를 위해서는 구매 요구로 부터 제품 공급에 이르기까지의 전과정이 컴퓨터에 의해 최적 운영되는 전산통합시스템의 구축이 필수적이다.

전산통합시스템은 공장의 현장 운전부터 기업차원의 경영 계획 까지의 정보통합을 의미하며 그 구조는 [그림-1]과 같은 단계로 나눌수 있다.

많은 회사들이 Speed, 효율, 제품의 질을 향상시키기 위한 수단으로 전산통합시스템을 구축하여 업무절차나 Supply-Chain의 Reengineering을 시도하고 있다.

 

 

 

 

본문에서는 이 전산통합시스템의 구조중 회사와 공장 차원의 長短期 계획을 전산화하는 Planning and Scheduling 부문에 대하여 언급코자 한다.

Planning and Scheduling 부문은 보통 OR (Operation Research) 기법과 최적화 기술 (LP, Mixed-Integer LP, Non-Linear LP)을 사용하여 그 解를 구하고 있으며, Logistics Management, 예측및, Planning & Scheduling의 목적은 제조 비용을 줄이고 고객서비스를 개선하는 것이 주요 Key 이다.

Planning 부분은 회사 차원의 경영 계획이 세워지는 단계로써 주로 3개월에서 1년 단위로 적용하며 원자재 구입, 전체 생산 물량, 제조 규모 설정등에 대한 기준을 설정한다. 이를 근거로 원료및 생산량 할당, 재고량을 결정하여 공장 생산 계획의 기준을 마련한다.

Scheduling 부분은 주로 短期 계획으로, 구체적이고 실현 가능한 공장의 조업 순서를 세우는 단계로써 생산 목표, 원자재및 보조 자재의 재고량, 생산공정 상태, 공장 가동율, 유지보수 상태등의 제약 조건을 고려하여 생산 계획을 작성한다.

본문에서는 Logistics관리, 예측, Produc-tion Planning & Scheduling을 위한 Decision-Support Tool로써, 세계 주요 기업에서 사용되고 있는 Chesapeake Decision Science, Inc.社의 MIMI란 제품을 소개코자 한다 (이하 회사명은 Chesapeake, 제품명은 MIMI라 칭함). 이 Software는 제조 공장이나 Process Industries에서 Production Planning & Scheduling 기능과 전반적인 Order 수행 과정의 통합기능을 가지고 있으며, 화학, 합성섬유, 석유, 윤활유, 제지, 식료, 전자, 제약 그리고 기타 제조 공장에서 이 제품을 사용하여 Operating 비용의 실제적인 감소, 고객에 대한 납기 개선 효과를 얻고 있다.

특히 최근에는 복잡하고 다양한 공정을 가진 반도체 분야에서 좋은 반응을 얻고 있다.

MIMI는 Production Planning & Scheduling의 적용을 위한 골격으로써, 서로 다른 산업과의 응용에 적합하도록 개발되어 있다. 이들 Software는 제품의 할당, Planning, 그리고 Distribution의 기능을 가지고 있으며 (Batch/Discrete, Semi-Continuous, Continuous Process Scheduling, Gasoline Blend Optimization등에 적용), 또한 Expert System의 골격을 포함한다 (Oracle, Sybase, INGRES, IBM AS/400상의 native relational database, DEC의 Rdb, Interactive Graphical User Interface와 직접 연결된다).

MIMI 제품 개발비는 세계 유수의 기업들로 구성된 Chesapeake Sponsor Group (고객)에서 제공하고 있으며, Chesapeake은 이 분야에 상당한 경험을 가진 전문가 집단을 구성하여 다양한 요구에 부합하는 새로운 제품을 계속 개발하고 있다.

MIMI를 사용하여 Production Planning & Scheduling을 개선함으로써 얻어지는 이익은 Manufacturing facilities와 Technolo-gy에 대한 투자 회수를 최대화할 수 있다는 것이다. 이러한 Plan과 Schedule은 납기의 지연을 최소화함으로써 고객에 대한 서비스를 개선할 수 있으며, 재고 감소로 인한 비용 절감을 도와준다. 또한 효과적인 의사전달 수단으로 사용함으로써 공장과 본사 사이의 Teamwork을 촉진하는 촉매 역할을 하며, 비용절감과 업무 절차의 Re-engineering에 효과를 경험할 수 있다. 이러한 기능의 통합에 성공한 기업은 경쟁에서 주요한 장점을 얻고있다.

MIMI는 기업 전체 차원의 자원에 대한 Planning에서 상세한 Plant Scheduling에 이르기까지 전반적인 Production Planning & Scheduling을 통합할수 있는 다양한 Tool Kits를 가지고 있다. 이 다양한 제품은 다음과 같은 Solution을 제공하기 위하여 서로 다른 MIMI Component를 결합한다.

 

 

Planning Application

 

Planning Application은 Long-term, Distr-ibution, Operations 그리고 Capacity Plan-ning을 포함한다 (Supply-Chain-Manage-ment와 Optimization Initiatives를 지원하는 Tool임).

전형적인 MIMI Planning Application은 Network Optimization, Mixed Integer 그리고 SLP를 포함하는 LP 기법을 Expert System과 결합한다. Option으로, MIMI의 Robust Optimization Module은 위험요소와 불확실성에 역점을 둔 제한된 Optimization Risk를 제공한다.

 

Long Term Planning

 

 

 

 

 

장기 Planning은 회사 전체 차원에서 사용자를 지원한다. Planner는 다양한 수요에 대한 예측과 업무 계획하에서 장기 설비 투자와 자원 전략을 검토하며, Supply-Chain을 재구성 하기 위한 계획를 연구하기 위하여 Graphic Net-work Analysis Tool을 사용한다. 모델은 적절성, 비용, 서비스 Level 그리고 Market Share같은 목적함수를고려한다.

 

 

 

 

 

Supply and Distribution Planning

 

 

 

 

 

공급과 분배에 대한 계획은 장기 계획과 Operational Distribution Problem에 대하여 동시에 역점을 둔다. 전략적인 Planning은 고객의 수요를 고려하고 이용 가능한생산 용량, 재고, 수송비용을 기본으로 한 Distribution을 최적화 한다. Option으로, MIMI의 Demand Management Module은 사용자가예측, 분석, 수요에 대한 관리를 할 수 있도록 도와준다.

 

 

 

 

 

Operation and Capacity Planning

 

 

 

 

Operation and Capacity Planning은 생산 능력, 원자재 그리고 인력이 고객의 주문 수요와 부합되는지를 보장한다. 수요의 의미는 예측, 실제 고객의 주문, 또는 이 두 가지를 모두 포함할 수 있다. 최적화되고 시간적으로 단계가 나뉘어진 Plan은 Operating Target을 맞추는데 사용된다. 정유공장 같은 일부 공장에서는 Planner가 이 Module을 최적한 생산 운영, Blend Recipe 및 구매와 판매에 역점을 둔 Market을 Guide하기 위한 제품공급 Level 조정에 사용한다.

 

 

 

 

 

Detail Finite Capacity Scheduling

 

 

 

 

 

Detail Finite Capacity Scheduling은 최고의 효율, 비용의 고려, 그리고 Order 위임을 위하여 생산 지시를 각 Facility에 배정하거나 배열한다. MIMI의 Inter-active Planning Board, Scheduling Algorithm 그리고 Simulation 능력은 사용자가 여러가지 생산 여건에 대한Option을 평가하고 더 나은 Schedule을 개발하도록 도와준다. 비용과 재고 수준에 대한 정보는보조 화면에 동시에 나타나고, 고객의 주문은 생산 지시를 추적하며, MIMI의 Finite Scheduling은 여러 가지 MRP나 Order Processing System과 쉽게 통합되도록 설계되어 있다.

 

 

 

 

 

Planning and Scheduling의 통합

 

 

 

 

 

통합된 Planning and Scheduling은 상기의 모든 기능을 제공한다 (이는 또한 Capacity Plan을 잘 조화된 원재료 균형과 재고 목표를 가진 한정된 Schedule로 변환한다). Schedule에서 Discrete Event의 Timing과 Sequencing은 Plan과 함께 동기를 맞춘다. Scheduler는 자신의 Schedule이 최적한 Operating Plan과 일치한다는 확신을 가지고 결정을 할 수 있다. MIMI는 최대 Speed와 효율을 가진 Planning & Scheduling 절차를 관리하기 위하여 단일하고 통합된 Framework를 제공한다.

 

 

 

 

 

 

Available-To-Promise (ATP)

 

 

 

 

 

Available-To-Promise의 특징은 계획된 재고와 할당되지 않은 Production Capac-ity를 찾음으로써 대부분의 고객 요청을 거의 동시에 자동적으로 만족시킬 수 있다. ATP는 Order-Fulfillment-System을 MIMI의 Finite Capacity Scheduling Mod-ule에 직접 연결한다. Business의 실제와 목적을 기본으로 한 위임 절차를 자동화 하기 위하여 Rule-Base의 Expert System 이 사용된다.

 

 

 

 

 

Product Blending and Material Movements

 

 

 

 

 

MIMI는 DCS와 함께 Product Blending, Material Movement/Storage를 최적화하기 위하여 사용된다. 예를 들면, Product Blending Module은 Oil Refinery Scheduler에 시간적으로 단계가 나눠진 Blend Optimization을 제공한다. Product Property Prediction Routine은 Gasoline, Distillate, Fuel Oil 그리고 Base Stock Blending에 이용 가능하다. MIMI의 Product Blending은 Proprietary Prediction Routine에 Link하여 사용할 수 있다. MIMI는 또한 Plant의 Material Flow와 Balance의 최적화를 위하여 Control System이나 MES와 함께 사용할 수 있다.

 

 

 

 

 

결론

 

 

 

 

 

단일 Plant에 대한 통합 CIM Solution을 구현하기 위하여 소요되는 비용은 수백만 달러가 되며, 생산량 증대를 위한 자금 투자는 더 많은 비용이 요구된다. 그러나 생산량 증대, 비용절감 (재고와 생산 부문) 그리고 고객 서비스 개선을 위한 Planning & Scheduling의 개선은 아주 적은 비용의 투자로써 가능하다.

각 분야별로 Planning & Scheduling을 전산화 함으로써 예상되는 이익은 다음과 같다.

 

 

 

Chemical Industry

 

 

 

 

 

제한 조건을 가진 연속 공정 환경의 Capacity에서 Plant 생산량 증가 :1 ~ 5 %

Batch Plant에서의 생산량 증가 :10 ~ 20 %

재고 감소 :10 ~ 25 %

주요한 Transition을 줄이면서도 더욱 개선된 Schedule을 만들 수 있다.

 

 

 

 

 

Paper Industry

 

 

 

 

 

Paper Industry에서의 사용자는 Production Across Mill을 할당하고 개별적인 Mill 내에서의 Production을 계획하는 업무를 하고 있다(Paper Machine Scheduling과 Sequencing Application에 적용한다).

Scheduling & Distribution을 결정하기 위하여 Cost를 고려, 균형 있는 Capacity Schedule의 개발로 완제품에 대한 재고 조정 능력 개선, 예상치 않은 수요 예측의 변화나 생산 용량의 Outage에 대한 조치를 Re-scheduling 할 수 있는 능력의 증가, 그리고 Manufacturing / Distribution과 고객에 대한 서비스 사이의 명확한 Trade-Off를 고려함으로써 얻어지는 비용절감 등을 통하여 이익을얻을 수 있다.

Paper Mill Scheduling에 대한 MIMI의 적용은 WIP와 완제품에 대한 재고를 줄일 수 있으며, 또한 생산량 증가의 결과로 동반되는 Converting Line상의 Transition의 횟수와 심각성을 줄인다. Scheduling Option을 분석하는데 소비하는 시간보다 정보 Processing에 소비하는 시간이 더 유용하기 때문에 Scheduling Group의 생산성이 향상된다.

 

 

 

 

 

Lubricant Blending/ Packaging Plant

 

 

 

 

 

Lubricant Blending/ Packaging Plant에서는 여러 부문에서 비용 절감을 느낄 수 있다. Scheduler가 인력, 교대 시간, 그리고 생산 중단 시간에 있어서 전체 Setup과 Transition 비용을 줄일 수 있다. 또한 제조 감독자가 Production Upset에 더욱 많은 시간을 할애할 수 있도록 Scheduling 기능을 통합한다. 감독자가 선적 일자를 정확히 지킴으로써 고객에 대한 서비스를 개선할 수 있다.

 

 

 

 

 

Petroleum Industry

 

 

 

 

 

Petroleum Industry에서의 사용자는 개선된 Planning & Scheduling 정보의 통합과 Gasoline Blend Optimization으로 인하여 Oil Barrel당 $.20~$.30의 비용을 줄일 수 있다. MIMI Software Products와 BLEND Routine은 Octane, ASTM D-86 Distillation 그리고 다른 중요한 Gasoline의 품질에 대하여 상업적으로 가장 정확하게 이용 가능한 예측을 실현할 수 있다. 진보된 Process Control Application의 완전한 이점은 Efficient Target과 Unit Level에서 사용되는 확실히 경제적인 정보을 만들 수 있는 능력이 없으면 실현할 수가 없다. MIMI는 이러한 Target과 정보를 만들 수 있다.

 

 

 

 

 

Refinery 분야

 

 

 

 

 

Refinery 분야에서는, Operation Planning과 1일 Production Scheduling을 개선하는데 사용된다. Product Blending을 Optimize, Data Reconcilia-tion을 통한 Plant Data의 Quality를 개선, 그리고 Operation Data로부터 개발된 Process 모델의 사용을 통하여 Production Process를 더 잘 이해하는데 사용된다.

 

 

 

 

 

Benefit

 

 

 

 

 

Benefit은 Planning & Scheduling 계층의 어느 한 Level에 역점을 둠으로써 실현될 수 있다. 그러나 전반적인 이득은 Planning / Scheduling / Control 기능 전체가 통합된 개념으로 접근하지 않으면 제한이 있다. 추가로 Production Planning & Scheduling을 개선하기 위하여, 잘 통합된 Tool의 사용은 주요 정보의 흐름을 개선하기 위한 촉매 역할 을 한다. 이는 또한 더욱 효과적인 의사 전달을 도와주며, 공장과 본사 사이의 Teamwork을 촉진함으로써 공장과 설비에 대한 투자 효과를 최대화 할수 있으며 고객에 대한 서비스를 개선 시킨다. 이러한 기능의 통합에 성공한 회사는 경쟁에서 상당한 잇점을 가질 수 있으며, 세계적 수준의 생산성을 얻을 수 있다.

 

 

 


 

 

 

용어설명

ATP :
CPM :
DCS :
LP :
SLP :
MIMI :
MES :
MRP :
OR :
PERT :
PIS :
WIP :
SequeLink :

Available To Promise
Critical Path Method
Distribution Control System
Linear Programming
Successive Linear Programming
Manager for Interactive Modeling Interface
ManufacturingExecution System
Manufacturing Resource Planning
Research Operation
Program Evaluation and Review Technique
Plant Information System
Work-In-Process
TechGnes사의 SQL Middleware 제품

 

 


<S.Y. Park's Translation>

 

 

 

Page Updated: 8월 27, 1998