제 17권 제 1 호 2012년 2월 pp. 26-34
*교신저자, 학생회원, 아주대학교 산업공학과
**학생회원, 아주대학교 산업공학과
***비회원, 대우조선해양㈜ 중앙연구소 생산시스템연구
****비회원, 아주대학교 산업정보시스템 공학부 -논문투고일: 2011. 03. 11
-논문수정일: 2011. 12. 09 -심사완료일: 2011. 12. 11
DATABASE 기반의 조선업 일정계획 시스템 구축
이동욱*, 김순겸*, 이호윤**, 박성규***, 이대형***, 왕지남****
A Scheduling System based on DBMS for Shipbuilding
Dong Uk Lee*, Shun Kyum Kim*, Ho Yoon Lee**, Sung Kyu Park***, Dae Hyeong Lee***
and Gi Nam Wang****
ABSTRACT
Assembly scheduling in shipbuilding is responsible for determine assembly process orders and depart- mental production schedule for the block, the basic composite unit of ships. It is necessary much more information to decide production scheduling as the characteristic of shipbuilding which has been more complex and more various and also, a lot of waste of time and of human power is generated in the course of data processing. The target shipbuilding manufacturer of this study use empirical techniques, based on the user’s discretion, to compile and to apply data which are scattered in DB storages sepa- rately. Because of that reason, the user should not only be performed identification and screening opera- tions but also modification and verification for vast amounts of data, so it is hard to keep the consistency of the data and also the operation time is not constant. Accordingly, the object in this study is by presenting an efficient DB framework to reduce wasting time and man-hour at experienced-ori- ented process, abate user’s manual operations and support an efficient scheduling in assembly processes.
Key Words : Shipbuilding, Scheduling, DB, Assembly process, DBs framework, Integrated DB System
1. 서 론
조선업은 ETO(Engineering to Order; 주문설계생산 방식)에 의한 복잡한 조립생산형태를 이루고 있으며, 최종 조립 공정 이전에 생산해야 하는 반제품(Block;
블록, 선박의 구조 및 형태를 결정하는 최소의 단위) 이 다양할 뿐만 아니라 생산공정에서의 변화가 다양 하고 복잡하기 때문에 효율적으로 공정을 계획하고 실행하는데 있어 많은 어려움이 발생하고 있다. 더욱 이 현대 사회는 생산정보기술과 자동화 기술 및 컴퓨 터 기술 등의 생산지원기술이 급속히 발전하고 있기 때문에 국내의 조선업이 지속적인 경쟁력 우위를 확 보하기 위해서는 생산기술 및 관리기술 등의 생산지
원에 관련된 기술력을 보다 강화해야 할 필요성이 대 두된다.
특히 선박 건조의 계획 및 실행단계에서는 설계, 생 산, 자재관리, 설비관리 그리고 인력관리 등을 운영하 기 위한 방대한 양의 정보가 생성되고 있으며, 이러한 정보는 선박 건조과정에서의 합리적인 의사결정을 위 해 적시에 정확한 정보가 수집되고 분석되어야 한다.
특히 조선업의 특징 중의 하나인 주문설계생산방식으 로 인하여, 설계 및 생산과정에서 주문자의 요구에 따 라 매번 새롭게 변화되는 부분이 많기 때문에 계획 및 생산 전반에 걸쳐 정보의 효율적 관리와 빠른 처리가 핵심이 된다[1].
한편, 최근의 조선산업은 수주, 설계, 생산 및 인도 에 이르는 과정이 동시에 진행된다. 따라서 효율적으 로 선박 생산을 계획하기 위해서는 각 과정에서 발생 되는 데이터들이 실시간으로 공유되어야 하며, 각 데 이터에 대한 빠른 피드백이 수반되어야 한다. 그러나 현대의 조선산업에서는 각 과정에 대한 데이터들에 대한 공유가 거의 이루어지지 않거나 이루어지더라도 매우 한정적이며, 이에 따른 인적, 물적 자원의 낭비
가 발생되고 있다.
조선업이 세계시장에 진출하기 시작하면서 생산시 스템에 대한 많은 변화가 발생하게 되는데 그 중 하나 가 Database(이하 DB) System(이하 DB 시스템)이다.
이는 세계시장에 진출함에 따라 국제 규격에 맞출 수 있는 DB 시스템을 무분별하게 추가하여 발생한 경우 로 볼 수 있다. A사 DB 시스템의 가장 큰 특징 중의 하나는 각 계획 및 생산단계에 대한 별도의 DB 시스 템이 구축되어 있고 각각의 시스템에 대한 별도의 관 리자가 존재한다. 때문에 DB를 기반으로 업무를 처리 하는 사용자는 각 시스템에 산재되어 있는 데이터를 일일이 요청하거나 수동으로 찾아내어 처리해야 함은 물론, 필요한 경우 데이터를 재처리 하는 작업 또한 수작업으로 해야 하기 때문에 효율적인 업무 처리를 기대하기 어렵다. 즉 DB 시스템은 설계 및 각 조립 공정의 일정계획에 필요한 정보를 자체적으로 생성하 고 빠른 전달이 가능한 훌륭한 도구임에도 불구하고 A사의 DB시스템은 단지 데이터의 입·출력만을담당 하고 있는 것이 사실이며, 그 수행속도 또한 효율적이 라고 말하기는 어려운 것이 사실이다[2].
따라서 조선업의 DB 시스템은 복잡한 난이도를 가 진 조립계획 및 생산에서의 원활한 일정계획을 지원 할 수 있도록 효율적으로 구축되어야 하며, 이러한 시 스템은 블록의 설계, 일정 및 생산전반에 이르는 모든 정보를 통합하여 일원적으로 처리하여, 빠르고 정확 하게 수행할 수 있도록 해야 한다[3,4].
이에 본 연구의 목적은 조립 생산 일정계획 업무에 서의 원활한 작업 수행을 위한 효율적인 DB 시스템 의 구축 방안으로 DB 시스템 Framework를 제시하고 나아가 실제 DB를 개선한 성과를 소개할 것이다. 이 를 위해 A사의 DB 시스템을 분석하고 이를 토대로 DB 시스템의 한계를 밝히며, 또한 Visio를 사용하여 보다 시각으로 이해하기 쉽도록 만들었고 직관적으로 알아볼 수 있도록 모델링 하였다. 실제 개발은 A사에 서 실제로 활용 중에 있는 Oracle Database 10 g를
기반으로 Visual C# 및 Toad for Oracle(Sql 작성 Program)을 이용하여 진행하였다.
2. 관련 연구 현황
본 연구는 일정계획에서 사용자 지원을 위한 DB 시스템에 대한 연구로써, 조선업 일정계획 및 DB 시 스템을 중점으로 기존연구를 고찰하였다. 이해를 돕 기 위하여 Table 1에 기존연구에 대한 내용을 명시하 였다. 조선업의 일정계획과 관련된 연구로는 수학적 모델링, 룰(Rule) 기반 모델링, 휴리스틱(Heuristic) 모 델링 및 시뮬레이션 모델링이 존재한다. 학문적으로 는 수학적 모델링이 가장 많이 연구되었지만, 현실적 인 문제 때문에 Rule 기반 모델링에 관한 연구가 활 발히 진행되고 있다[5-7]. 이는 생산현장에서 발생되는 다수의 상황을 현장전문가의 경험을 기반으로 사전에 정의(Rule Base)하여 모델링 하는 것을 의미한다. 그 러나 전문가의 경험에 의존한 일정계획은 그들이 직 접 경험한 내용(Know-How) 이외의 데이터가 없기 때문에 경험해보지 못한 돌발 상황에 대처하기 어렵 다는 단점이 존재한다.
이와 마찬가지로 현장 전문가가 중심이 되는 조선 산업의 특징으로 인해, 조선업에서의 DB 시스템에 대 한 연구는 전문가의 경험을 중심으로 한 개별 시스템 의 구축과 개발에 그 초점이 맞추어져 있다. 즉 현재 의 조선산업의 생산 일정계획은 설계, 조립, 생산 등 각각의 요소에서 별도로 구축되어 있는 DB 시스템을 바탕으로 이루어지고 있다[8]. 또한 현재 조선업에서 이루어지고 있는 DB 시스템 관련 연구의 대부분은 선 박 설계와 관련된 것이 대부분이며 이는 주문생산이 대부분인 조선업에서 설계가 중요시 되기 때문이다.
그러나 대다수의 연구가 DB 시스템을 단순한 데이터 저장소로써의 역할로써 한정하고 있기 때문에 일정계 획에 대한 연구는 배제되고 있는 것이 현실이다[9,10].
이정승은 조선업에서의 각 조립 공장간의 우선순위
Table 1. 기존연구의 상세내용
연구내용 연구의특징 한계점
조선업의 물량 배분
알고리즘 기존 단순 스케줄링의 한계를 극복한 분산 스케줄링 알고리즘 제시
효율적인 스케줄링 알고리즘을 제시하였지만 스 케줄링을 위한 정보의 실질적인 제공자인 Database의 접근 미비
- 정보 취득 방법이 개선되지 않으면 효과 감소 DB 시스템을 이용한
스케줄링 절차 Database를 기반으로 한 자동화 공정에서의 최적 스케줄링 기법 제시
조선업의 패러다임에는 사용할 수 없는 자동화 공정에 대한 알고리즘으로 수작업의 비중이 높 고 제약조건이 많은 조선업에의적용이 사실상 불 가능
를 분석하고 할당하여 제약조건에 따른 물량 배분 및 이관에 대한 알고리즘을 제시하였다. 이 연구는 기존 의 생산 일정계획을 극복하고 최적 분산 일정계획에 대한 알고리즘을 제시했다는데 의의를 둘 수 있다. 이 는 생산 자체에 있어서 효율 향상 방안을 마련하였지 만, 데이터의 관리에 대한 접근이 미비했다[11]. 한재 민은 DB 시스템을 이용한 효율적인 일정계획 절차를 제시하였지만, 이는 대부분 자동화 공정에 적합한 일 정계획 절차로써 수작업이 많고 데이터의 분산이 많 은 조선산업에 적용하기 어렵다[12]. 언급된 연구를 비 롯하여 다양한 산업 분야에서 DB를 이용한 일정계획 기법이 연구 중에 있다. 그러나 조선업과 관련된 DB 시스템 기반의 일정계획 연구는 전무한 상태이다. 또한 대부분의 연구는 작은 규모의 문제를 대상으로 이루어 진 것으로, 조선소 현장에서 실제로 발생하는 제약에 대 한 문제를 풀어내기에는 많은 한계가 존재한다.
모순적이지만 수작업이 많은 조선 산업의 패러다임 으로 인해 전문가의 경험적 판단을 배제한 일정계획 은 많은 제약이 따르는 것 또한 현실이다. 따라서 본 연구는 기존 조선산업의 패러다임을 응용하여, 경험에 의거한 일정계획을 기반으로 하되, 사용자의 수작업을 최대한으로 감소시킴으로 인해 발생하는 효과를 제시 하고, 나아가 전문가의 일정계획에 대한 결정 능력을 보 완토록 하는 DB 시스템 Framework을 제시하고 실제 구축한 사례를 보이는 것에 초점을 맞추고 있다.
3. 현행DB 시스템과 조립 일정계획
3장에서는 기존의 업무와 시스템을 분석하여 새로 운 시스템을 제안하기 위해 A사의 업무를 기반으로 조선 산업의 현행을 분석하도록 한다. 현상분석과 개 선방향을 직관적으로 이해할 수 있도록 As-Is와 To- Be 모델을 명시하였고 모델링 툴로써 많이 이용되고 있는 Office 2010 Visio Program을 사용하여 시각적 인 이해도를 높였다. 구체적인 업무 내용과 시스템 구 조는 일정계획 담당자와의 수 차례에 걸친 회의 및 질 의응답을 통해 그 신뢰도를 높였다.
3.1 일정계획의 특징 및 문제점
현재 A사의 블록 조립 일정계획 프로세스는 크게 데이터 수집, 수집된 데이터의 분석 및 처리, 그리고 일정계획 작성의 세 단계로 나누어지며 한 번의 일정 계획 작성에는 약 10일 가량이 소요되고 있다. 또한 계획 기간 동안 사용자의 요구사항이 빈번하게 발생 되는 경우가 많기 때문에 확정된 계획까지는 약 한달
정도가 소요된다. 이 중에서 가장 많은 시간을 필요로 하는 단계가 데이터 수집과 분석이며, 일반적으로 7 일 내외의 시간을 필요로 하고 있다. 이는 일정계획 작성 업무를 위해 유효성 있는 데이터를 추출하는 선 행 작업이 전체 일정의 반 이상을 차지하고 있다는 것 을 의미한다. 즉 이는 고객 요구가 자주 발생하는 상 황에서 자주 변동되는 데이터의 반영과 대응이 늦어 짐을 의미하며 최종적으로는 양질의 일정계획을 기대 하기 어렵게 된다. 따라서 보다 빠르고 정확한 데이터 수집 및 처리 작업이 이루어져야 한다[13].
조립계획은 납기일을 기준으로 한 후행 계획으로 수 립되며 크게 대일정, 중일정, 소일정 계획으로 나눌 수 있으며, 각 계획단계에서는 대조립, 중조립, 소조립의 계획이 수립된다[14]. 일반적으로 선박 한 척에 필요한 블록의 수는 400~500개가 필요하며, 각각의 블록은 수 십, 수백 개의 파트(part)로 이루어져 있다[15][16]. 따라 서 한 개의 선박에는 20만 ~ 50만개의 파트가 조립되는 것이 일반적이며, 각각 파트의 조립은 소조, 중조, 대조 를 거쳐 조립된다. 이러한 파트들의 정보는 조립 단계 에 따라 다양한 속성정보로 분리되어 개별 DB 시스템 에 저장된다. 조립 일정계획을 위해서는 각 파트 또는 블록의 속성 정보가 필요하며, 이러한 정보 또한 개별 DB 시스템에서 취득되기 때문에 중복되는 경우가 빈번 하다. 즉 일정계획을 위한 파트 속성을 파악하기 위해 서는 산재되어 저장되어 있는 속성정보를 하나로 모으 는 작업이 불가피하고, 작업 중 발생되는 불필요하거나 부족한 정보를 처리하기 위한 추가적인 인적 자원이 투 입되어야 한다.
이해를 돕기 위해 현재 일정계획과 관련된 데이터 흐름도를 Fig. 1에 나타내었다.
Fig. 1을 보면 실선과 점선으로 표현된 부분은 각각 정보의 선행과 후행(Feedback)을 나타낸다. 데이터 전 Fig. 1 조립일정 일정계획에서의 데이터의 흐름
달 구조를 살펴보면 SAP(상용 ERP 시스템)에서는 직 접 정보를 전달받게 되고 외부 데이터 정보와 통합 정 보계획 시스템의 정보는 가공계획 시스템으로 1차 정 보전달이 이루어진 후에 사용자가 정보를 전달받는 구조를 가지고 있다. 가공계획 시스템 구축 당시에는 조립 일정계획의 효율성을 높이기 위한 전용 시스템 으로써 활용될 계획이었으나, 업무 프로세스가 누락 된 부분이 많아짐에 따라 데이터 전달의 매개체 정도 로 전락하였다. 이에 따라 오히려 정보를 전달 받기 위한 단계가 늘어났으며, 특정 데이터를 처리하거나 수정하기 위해서는 상위에 위치한 시스템까지 접근해 야 한다는 번거로움이 따른다.
조립 일정계획에서는 실제 현장과 조립 일정계획간 의 커뮤니케이션이 중요한 요소로 작용한다. 특히 생 산현장에서는 일반적으로 계획된 조립 일정계획에 전 문가의 의사결정을 첨부하여 실제 생산 일정계획을 수립하는 방법을 사용하고 있다. 즉 현장 전문가의 의 사결정이 반영되는 생산현장의 일정계획과, 기존 데 이터를 참고로 작성된 조립 일정계획에는 차이가 발 생하게 되는데 이로 인해 상, 하위 계획에 심각한 영 향을 미치게 된다. 이는 대부분의 정보가 문서로 작성 되어 전달되기 때문에 발생하는 문제로써 DB를 통한 실시간 정보 공유가 이루어지지 못하고 있다는 것을 대변한다.
현재의 프로세스에서는 수정된 현장 일정계획에 대 한 정보를 일정계획 담당자가 다시 받아 열람하기에 는 많은 제약조건이 따르게 되며, 열람 후에는 이를 다시 작업해야 하는 경우도 빈번하게 일어날 수 있는 구조로 되어 있다. 때문에 계획 일정계획과 확정 일정 계획간의 괴리가 더욱 가중되며, 그 결과 원활한 조립 스케줄을 기대하기 어렵게 된다. 따라서 효율적인 업 무를 위해서는 DB 시스템을 구축하여 계획과 확정 사 이의 Gap을 줄이는 시스템이 필요하다.
3.2 AS-IS 분석
A사의 조립 일정계획은 일정계획 담당자가 수작업 으로 데이터를 처리하여 일정계획을 작성하고 있다.
기본적으로 DB를 기반으로 하고는 있지만 데이터가 신뢰성이 떨어지거나 없는 경우에는 다양한 부서 및 시스템에서 데이터를 수급 받는다. 수급 받은 초기 데 이터를 일정계획에 사용하기 위한 유효 데이터로 가 공하기 위해서는 많은 처리 단계를 거쳐야 하며, 이 과정에서 다양한 오류 상황의 발생으로 인한 시간과 인력의 낭비가 발생한다. 특히 데이터를 처리한 후에 유효성이 떨어진다고 판명된 경우 데이터를 재 가공
해야 하는 상황이 빈번하게 발생된다. 특히 위에서 언 급한 것처럼 문서 파일로 되어 있는 경우가 빈번하기 때문에 이를 DB와 연동하기 위한 작업이 추가되는 경 우가 많다. 이해를 돕기 위해 Fig. 2에 A사의 조립 일정계획을 위한 데이터 처리 과정을 도식화 하였다.
초기 데이터 수집은 DB 시스템을 통하여 이루어진 다. 일정계획 담당자는 데이터 수집을 위해 SAP와 가 공계획시스템에 정보를 요청하고 요청된 정보가 수급 되면 이러한 정보를 유효한 데이터로 변환하는 작업 을 하게 된다. 계획해야 할 정보를 수작업으로 추가한 후, 비 관련 데이터를 제거하게 된다. 다음으로는 각 블록에 적합한 공장을 선정하고 해당공정의 일정을 토대로 블록 생산 일정을 정하게 된다. 이때 공장을 선정하기 위해서 다수의 텍스트 파일을 비교하면서 적합한 공장을 선택한다. DB 시스템의 연산능력으로 충분히 가능하다고 보여지지만 DB화 되어 있지 않기 때문에 수작업으로 하고 있는 것이 현실이다. 이후의 작업 모두 비슷한 맥락으로써 기본정보는 DB에서 가 져오지만, 이를 가공하기 위해서는 텍스트, Excel 파 일 등의 문서 정보를 직접 열람, 선별하는 작업이 필 요하다. 최종적으로는 누락되거나 잘못된 정보를 확 인하는 작업이 필요하다. 본 작업은 일정계획 담당자 가 직접 파일 및 시스템 화면을 보며 일일이 찾아내는 것이 보통이다. 정보의 누락이 발생하면 해당 작업을 처음부터 다시 해야 하는 상황도 더러 발생한다. 상위 과정을 거쳐 얻어진 데이터를 바탕으로 일정계획 정 보의 타당성 여부를 검토한 후 승인과정을 거쳐 현장 일정계획 팀으로 정보를 전달하게 된다. 만약 만족된 일정계획이 도출되지 않으면 외부 데이터를 요청하여 작업하게 되며, 작업을 다시 진행해야 되기 때문에 작 업에 대한 부담이 가중된다.
전반적인 프로세스를 살펴보면 텍스트로 이루어진 문서 파일을 가공하는 작업이 많이 포함되어 있다는 것을 알 수 있다. 또한 이러한 정보는 일정계획 담당 자의 의사결정에 따라 처리된다. 즉 수작업으로 정보 가 처리되는 경우가 많기 때문에 자료의 누락이나 불 필요한 정보의 삽입에 따른 정보 재처리가 빈번하게 발생된다.
결국 현재의 DB 시스템은 1차적 정보 단절이 발생 할 수 밖에 없는 구조로 되어 있으며 데이터 입, 출력 의 단순한 도구화 된 경향이 강하다. 이는 불필요한 데 이터 재처리에 의한 심각한 능률 저하와 인적자원의 낭비가 발생할 여지가 많다. 이러한 시스템 구조는 일 정계획 담당자의 작업을 제한하는 변수로 작용한다. 담 당자에 의해 처리된 데이터의 업로드 또한 각 시스템
관리자의 허가 하에 이루어지기 때문에 이 또한 많은 시간과 인력의 낭비가 발생한다. 그 결과 향후 일정계 획 작업에서의 막대한 지장을 초래할 수 있다.
4. DB Framework & TO-BE Model
현재까지 정리된 일정계획을 위한 DB 시스템과 데 이터 흐름의 세부 내용을 살펴보면 Fig. 3과 같다.
각각의 시스템은 다른 시스템을 참조하거나 그 자 체로 일정계획 담당자의 참조 대상이 된다. 또한 각 시스템은 개별 관리자에 의해 관리되고 있다. 외부데 이터는 통합정보계획 DB 시스템과 가공계획 DB 시 스템의 두 단계를 거쳐 일정계획 담당자에게 전달된 다. 일정계획 담당자는 데이터 취합과 처리를 수작업 으로 진행한 후 현장 일정계획 팀에 최종 일정계획 데 이터를 전달하게 된다.
앞서 언급한 것처럼 현행 일정계획 업무의 가장 큰 문제점은 1) 데이터 획득 구조, 2) 수작업에 의한 데 이터처리이다. 따라서 이러한 문제점을 처리할 수 있 는 DB 시스템 Framework을 제시하기로 한다.
4.1 DB 시스템 Framework
개별적으로 관리되는 DB 시스템은 각 단계에서 발 생되는 정보를 입, 출력하는 데는 용이하지만, 시스템 간의 의사소통 및 데이터의 공유가 어렵다는 단점이 있다. 특히 Hierarchy한 구조를 이루는 조립 일정계획 은 상, 하 단계에서의 의사소통이 매우 중요하기 때문 에 모든 정보는 통합되어 관리되는 것이 효율적이다.
다음에서 제시되는 Integrated DB Framework은 현 재 구축되어 있는 모든 DB 시스템의 정보와 문서로 관리되고 있는 정보를 통합하여 일정계획에 필요한 데이터를 관리, 저장 및 처리하는 형태를 보여준다.
즉 Integrate DB 시스템의 목적은 일정계획에 필요 한 데이터를 효율적으로 관리함과 동시에 DB 시스 템의 빠른 연산 처리 능력을 활용하는 것이다. 따라 서 기존에 발생된 문제인 데이터의 중복이나 단절을 원천적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 데이 터 처리 또한 가능해질 수 있다. 또한 시스템 관리 자들에게 개별적으로 정보를 요청해야 하는 비효율 적인 부분이 개선되어 불필요한 시간적 낭비를 개선 할 수 있다.
따라서 일정계획 담당자의 업무 부담을 감소시킬 수 있고, 보다 양질의 일정계획 작업을 할 수 있게 된 Fig. 3 현행 DB 시스템의 개념도
Fig. 4 DB 시스템 Framework Fig. 2 Recent Block Assmbly Scheduling Process
다. 뿐만 아니라 현장 일정계획 팀에서도 실시간으로 DB의 정보를 열람 및 수정할 수 있도록 하여 계획된 일정계획과 현장 일정계획과의 괴리를 줄일 수 있도 록 설계하였다. 이에 따라 데이터의 흐름을 일원화 시 켜 현장의 잦은 일정계획 변화에 대한 대처 능력이 강 화될 수 있다. 즉 그 동안 빈번히 발생되었던 현장과 의 괴리를 최소한으로 감소시켜 계획된 일정계획에 대한 현장에서의 진행 상황을 보다 정확하게 파악할 수 있게 된다.
4.2 Integrated DB 활용 일정계획 프로세스의 TO-BE 모델
DB 시스템 Framework을 기반으로 한 일정계획 프 로세스의 To-Be 모델은 Fig. 5와 같고 이를 설명하면 다음과 같다.
시스템 내에서 모든 데이터의 수집 및 처리와 저장 이 동시에 발생된다. Integrated DB를 활용한 일정계 획의 최대 장점은 사용자가 조립 일정계획을 계획하 는 동안 다른 프로그램이나 문서를 참조할 필요가 없 다는 것이다. 또한 이렇게 만들어진 일정계획에 대한 승인도 데이터베이스를 통해 가능할뿐더러 현장에서 도 Integrated DB를 통해 실시간으로 일정계획 정보 를 확인할 수 있다.
기존의 일정계획에서는 담당자가 수 차례의 처리과 정을 거친 후에야 사용 가능한 데이터가 산출되었지 만, 제안된 방법을 적용하면 작업에 대한 처리과정이
단순화 되었다는 것을 알 수 있다. 즉 사용자의 수작 업에 의한 데이터 처리 시간이 단축 되어 효율성과 신 뢰성이 증가하였고, 수작업에 대한 부담이 감소하여 업무 부담이 줄어들었다. 무엇보다도 데이터의 이동 및 저장 등의 Visible한 문제뿐만 아니라 담당자가 오 류를 찾아내고 수정하는 작업에서 발생되는 Invisible(
정확한 시간을 알 수 없기 때문에)한 문제도 해결할 수 있기 때문에 실제로 담당자가 체감하는 효율성 향 상은 더 크다고 할 수 있다. 또한 현장 일정계획 팀, 통합 데이터베이스 그리고 일정계획 담당자가 DB 시 스템의 데이터를 참조할 수 있게 되었다. 따라서 상호 커뮤니케이션이 가능해졌고 현장 일정계획 변동에 대 한 빠른 대처가 가능해진다. 더불어 기존 Hierarchy 구조에서 발생하였던 상, 하 일정계획에 대한 괴리가 줄어들 수 있다.
5. Integrated DB 시스템의 구축
지금까지 A사의 업무 프로세스를 정의하고 이에 따 른 DB 시스템의 Framework을 제시하였다. 본 장에 서는 제시된 Framework을 기반으로 실제 데이터베이 스의 구축과 이를 구동하기 위한 C# 기반의 프로그램 의 실제 구현을 보이고자 한다.
5.1 Integrated DB 시스템의 구축
Fig. 6은 현재 A사에서 사용되는 각 DB의 Table을 분석하여, 일정계획에 필요한 Data Column만을 추출하 여 하나의 Table로 만드는 과정을 도식화 한 것이다.
DB에서의 정보 결합에 대한 유효성을 먼저 증명하 기 위하여 모든 Data Column은 View의 형태로 제공 Fig. 6. Extract and Build a New Tablefor Integrated DB
System Fig. 5 TO-BE Model of Block Assembly Scheduling
되며 View에서의 수정 및 삽입은 정보 유효성 Test를 거친 후 실제 DB 시스템에 업로드 될 수 있다.
이렇게 만들어진 신규 Table은 실제로 A사의 일정 계획 업무에서 활용되기 위하여 운영 서버에 구축되 고 있으며, 다수의 테스트를 거친 후 유효성이 입증되 면 실제로 일정계획을 수립하는데 사용될 예정이다.
5.2 Integrated DB 연동 프로그램
사용자가 DB 시스템을 사용하기 위해서 C#을 통한 연동 프로그램을 개발하였다(Fig 7 참조). 이는 사용자 가 손쉽게 DB를 통한 일정계획을 가능케 하도록 일정 계획에 필요한 프로세스를 프로그램에 삽입하였다. 사 용자는 Wizard형식으로 제공되는 UI에 약간의 정보만 을 입력하기만 하면 된다. 예를 들면 기존에는 DB 시 스템에 저장되어 있지 않은 정보를 처리하기 위해서 일정계획 담당자가 수작업으로 처리하던 정보를 프로 그램에 업로드 하는 과정만 수행하면 된다. 업로드 된 데이터는 미리 저장된 시나리오에 따라 그 처리가 수 행이 되며 기존에 발생하던 오류 사항들을 리스트화하 여 그 처리방법을 반영하였기 때문에, 담당자는 발생 가능한 오류사항에 대해 신경 쓰지 않아도 된다. 따라 서 인적 요소로 인해 발생되는 오류가 현저히 줄어들 고 일정계획 절차가 간소화 되며, 그 만큼 담당자의 업 무 부담이 줄어드는 효과를 가져올 수 있다.
5.3 실제 구축된 시스템에서의 프로세스 및 효과 Fig. 8은 Integrated DB 시스템과 연동 프로그램을 기반으로 한 일정계획 작성 프로세스를 나타낸 것이다.
Fig. 8과 Fig. 2를 비교하면 프로세스 수가 획기적 으로 감소되었다는 것을 알 수 있다. 감소된 프로세스 의 대부분이 수작업 과정이었다는 것을 감안했을 때 체감되는 프로세스의 감소는 더 클 것으로 기대한다.
Fig. 9에 기존 시간에 대한 개선된 시간을 표시하였다.
대부분의 작업에서 시간이 감소되었고, 불필요한 작 업이 제거되었다는 것을 알 수 있다. 특히 명확한 시 간 측정이 가능하게 됨으로써 기존에 알 수 없었던 일 정계획 시간에 대한 표준 시간을 제시할 수 있기 때문 에 이후 작업 순서에 큰 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대한다.
또한 현재 불필요하거나 자동화 가능한 프로세스의 지속적인 감소를 위해 지속적인 유지, 보수의 계획을 가지고 있다. 더불어 사용자의 경험에 기반한 의사결 정이 개입되는 프로세스에 대한 자동화 구현을 실현 하기 위해 알고리즘 개발이 진행 중에 있다.
5.4 Integrated DB 시스템 기반 일정계획에서의 보완사항
현재까지 제시된 분석 및 개발을 통해 많은 단계에서 담당자의 업무 효율 향상의 효과를 기대할 수 있다. 그 러나 제시된 대부분의 연구가 이미 정해져 있는(Rule- Based) 알고리즘 혹은 담당자의 Knowledge를 기반으로 이루어졌다. 다시 말하면 이미 정해져 있는 프로세스나 Fig. 7. C# 기반의연동프로그램(일부)
Fig. 8 개선된 조립 일정계획 프로세스
Fig. 9 Integrated DB 시스템 구축에 따른 효과
Logic을 사용하여, 정해진 상황에 대한 List를 기반으로 그 기능을 향상시켰다고 할 수 있다. 물론 어느 정도의 자동화를 통한 방안을 마련하여 사용자의 의사결정에 도움을 줄 수 있는 부분들이 존재하지만, 사용자의 의 사결정 개입 없이는 프로세스가 진행되지 않는 부분이 여전히 남아 있다. 이는 아직까지 많은 개선의 여지가 필요하다는 것을 의미한다.
선박을 제조하는 공정의 특성 상, 용접과 같이 인력 에 의존하는 부분들이 많은 작업 프로세스를 가지는 직 종은 인력 사정에 의한 변수나 제약조건들이 많고 또한 그 변경이 빈번하게 발생한다. 따라서 일반적인 제약조 건으로는 인력 사정에 대한 예측 일정계획이 어렵다. 따 라서 이를 보완하기 위한 알고리즘의 개발이 필요하 다. 현재 인력과 관련하여 블록의 최적 생산 공장을 재 정의하는 알고리즘 개발이 진행 중에 있으며, 본 알고 리즘이 구현된다면 인력 사정에 의한 일정계획 오차를 상당히 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
6. 결 론
본 연구에서는 A사에서 발생되고 있는 선박 조립 일정계획의 문제점을 보완하기 위해 일정계획 프로세 스와 현 DB 시스템의 문제점을 분석하고 DB 시스템 의 Framework을 제시하여 Integrated DB 시스템의 실제 구축을 보였다. 일반적으로 자동차, LCD 등 자 동화 시스템을 기반으로 한 산업의 경우 상대적으로 체계화된 프로세스를 바탕으로 효율적인 일정계획의 구현이 가능하지만, 조선산업과 같이 자동화 생산의 비중이 낮은 산업의 경우에는 일정계획을 수립하는데 많은 시간과 노력이 뒤따르게 된다. 특히 일정계획 작 성이 빈번하고 또한 Hierarchy 구조를 이루고 있는 조선 산업의 경우 빠른 정보 교환 및 데이터 처리를 통해 상, 하위 프로세스의 괴리를 줄이는 것이 무엇보 다도 중요하다.
현재의 비효율적인 일정계획은 Integrated DB 시스 템을 바탕으로 어느 정도의 효율적인 일정계획 업무가 가능하다. 즉 Integrated DB 시스템 및 연동 프로그램 을 통해 기존 일정계획 작업에서 발생되었던 데이터 취합 및 처리의 비효율적인 면을 제거할 수 있다. 또한 이를 통해 처리된 데이터는 수작업으로 도출한 데이 터보다 높은 신뢰도를 보장할 수 있게 된다. 또한 작 업시간이 획기적으로 단축되어 업무 효율 향상의 중 요한 지표로 작용할 수 있다.
특히 Integrated DB 시스템을 구축함으로써 기존의 완전하지 못했던 상, 하위 커뮤니케이션 능력이 강화
될 수 있다. 일정계획 작업 후의 승인 절차 및 Feedback이 강화됨에 따라 일정계획이 현장에 반영되 는 절차가 간소화될 수 있다. 이는 현장에 대한 빠른 대응을 통해 일정계획에 반영할 수 있음을 의미하며 보다 양질의 일정계획이 계획될 수 있음을 보여준다.
본 연구에서 제시된 Integrated DB 시스템은 각 시 스템에 산재해 있는 데이터에 대한 체계화된 관리체 계가 수립되어야 한다. 즉 다양한 시점에서 발생되는 다양한 형태의 데이터를 일원화 하여 관리하여야 한 다. 또한 최종적으로는 일정계획뿐만 아니라 선박 조 립 및 운영에 필요한 자료까지 통합되어 관리되어야 할 것이다. 무엇보다도 현 시점에서 개념적(기존 Table Column을 View의 형태로 받아오는 형태)으로 통합되 어 관리되는 정보들을 물리적(실제 Table 구조를 변경) 으로 통합하는 과정이 이루어진다면 보다 효율적인 통 합 System이 개발될 수 있을 것이다.
따라서 향후의 연구에서는 DB 시스템의 성능을 향 상시키고 보다 효율적으로 구축하기 위하여 각각의 DB 시스템에 대한 리빌딩(rebuilding) 작업 및 실제 시스템 통합 작업이 이루어질 예정이다.
참고문헌
1. 양선모, 이순요, 이석주, “조선업의 CIM 시스템을 위 한 생산정보 시스템의 구축방안에 관한 연구”, 한 국자동제어학회논문집, 1992.10.19-21.
2. 신종계, 이장현, 우종훈, “디지털 선박생산(Digital Shipbuilding) 개념”, 대한조선학회지, 제 38권, 제 1호, 2001.
3. Odabase, A. Y. “Information System Models – as a Tool for Shipyard Planning and Control”, Journal of Ship Production, Vol. 6, No. 4, pp.219-231, Nov.
1990.
4. Koyama, K. “The Role of Computer Ship Integrated Manufacturing for the Further Ship Building”, Pro- ceedings of 4th International Marine System Design conference, 1991
5. Baker, K. R. “Introduction to Sequence and Sched- uling”, New York: John Wiley & Sons, 1974.
6. Bowman, E. “The Schedule-Sequencing Problem”, Operations Research, Vol. 7, No. 3, pp.621-624, 1959 7. Conway, R, Maxwell W and Miller, L. “Theory of Scheduling”, Reading, MA: Addison-Wesley, 1967.
8. Sabuncouglu, I. “Study of Scheduling rules of Flexible Manufacturing System: a Simulation Approach”, Int.
J. Prod. Res., Vol. 36, No. 2, pp. 527-546, 1998.
9. 김준환, 한순홍, “STEP 데이터베이스를 Native Storage로 가지는 3차원 선체 CAD에서 형상 모델 링 커널과 데이터베이스간의 인터페이스”, 한국
CAD/CAM학회 논문집, 제7권, 제3호, pp.202-209, 2002.
10. 황세윤 외 4명, “카탈로그 데이터베이스를 이용한 선박 배관부품의 효과적인 모델링 절차 개발 사례”, 한국 CAD/CAM학회 논문집, 제15권, 제1호, pp.
60-69, 2010.
11. 이정승, 이재규, “조선에서 조립 공장간 통합 일정 계획 시스템의 개발”, 대한산업공학회, ’98 춘계공 동학술대회 논문집, Session A, 1998
12. 한재민, 황인수, “프로젝트 스케듈링을 위한 데이터 베이스시스템의 설계 및 구현”, 대한산업공학회, 춘 계학술대회논문집, Vol. 1, No. 0, pp.760-771, 1995.
13. 박주철 외 4명, “조선 기본 계획 수립 시스템의 개
발”, 산업공학회지 8권, Pages 65-75, 1998 14. 여성주, 구락조, 왕지남, “The Study on a
Framework of Manufacturing System in Shipbuild- ing Industry”, 대한설비관리학회 추계학술대회, 2008.
15. Shin J. G., Kwang Kook Lee, Jong Hun Woo, Won Don Kim, Jang Hyun Lee, Se Hwan Kim, Ju Yong Park, Park, Hyunjune Yim, “A Modeling and Sim- ulation of Production Process in Subassembly Lines at a Shipyard”, Journal of Ship Production, vol.20 No.2 pp79-83, 2004
16. 우종훈, “제품, 공정, 설비와 일정 정보를 통합한 선 박 건조 내업 시스템의 모델링 및 시뮬레이션”, 공 학박사학위논문, 서울 대학교, 2005
이 동 욱
2010년 아주대학교 산업정보시스템공 학부 학사
2010년~현재 아주대학교 산업공학과 석 관심분야: Digital Manufacturing System,사과정 PLC, Database System, Process Modeling
이 호 윤
1986년~1990년 부산대학교 산업공학과 학사
1990년~1992년 부산대학교 산업공학과 석사
1992년~현재 대우조선해양 생산시스템 관심분야: Digital Manufacturing System,연구그룹
Smart Work
이 대 형
2007년 ~ 2009년 홍익대학교 조선해양 공학과 박사
1986 ~ 현재 대우조선해양 생산시스템 연구그룹 리더
관심분야: 통합생산시스템, 정보통신
김 순 겸
2010년 세명대학교 전자공학과 학사 2011년~현재 아주대학교 산업공학과 석 관심분야: Robotics, Micom Process,사과정 Database System, New & Renewable Energy
박 성 규
1998년~2004년 숭실대학교 산업정보시 스템공학과 학사
2005년~2007년 숭실대학교 산업정보시 스템공학과 석사
2008년~ 현재 대우조선해양 생산시스 템연구그룹
관심분야: Smart Work, 데이터마이닝, 정보통신
왕 지 남
1984년~1987년 현대전자주식회사 선임 연구원
1992년~1993년 Texas A&M University I.E. Dept 연구원
1993년~1997년 아주대학교 조교수 1997년~2002년 아주대학교 부교수 2000년~2001년 University of Texas at
Austin 교환교수
1999년~현재 대한산업공학회 편집위원장 2002년~현재 아주대학교 산업정보시스
템공학부 교수
