APS 시스템을 활용한 리드타임 감소 방안 연구 = A Study on Lead-time Reduction Based on Advanced Planing and Scheduling(APS) System

국문 초록 (Abstract)

오늘날 국내 제조업체들의 경영환경은 매우 복잡하며 급격히 변화하고 있다. 즉, 기업들은 고객의 요구수준 다양화, 제품수명주기 단축, 다품종 소량생산체제로의 전환 등 다양한 변화에 직면해있다. 이러한 상황 속에서 기업들은 생존을 위해 JIT(just-in-time)개념을 도입하여 정시생산과 정시납기의 문제를 해결하려 하고 있다.
그동안 국내외 많은 기업들은 ERP(enterprise resource planning)시스템이나 MRP(material requirement planning) 시스템을 도입하여 사용하고 있으나 그 성과는 기대에 미치지 못하고 있는 것으로 보인다. 예컨대 MRP 시스템은 자원의 능력을 고려하지 않고, 자재 계획을 수립하기 때문에 리드타임이 고정된 것으로 가정하는 문제점을 가지고 있다.
이에 본 논문에서는 디스패칭 룰에 기초한 APS 시스템을 절삭가공업체인 사례기업에 도입, 적용해봄으로써 효율적인 생산일정계획을 수립하는 방법을 제시하였다. 즉, 실제 사례기업의 CNC(computerized numerical control) 설비에 디스패칭 룰이 기반된 APS 시스템을 적용하여 설비의 생산성을 향상시키고, 생산제품의 총 제조리드타임을 감소시키는 일정계획을 수립하였다. 이러한 연구진행 과정을 소개하면 다음과 같다.
첫째, MRP기반의 생산관리 시스템을 이미 도입하였으나, 그 기능을 효과적으로 사용하지 못하는 제조기업을 대상으로 APS 시스템을 적용한다.
둘째, 효율적인 생산계획을 구축하기 위해 그 제조기업의 각 제품별 및 공정별 마스터 데이터를 수집하고 분석을 진행한다.
셋째, 각 데이터들의 환산 및 모듈화 작업을 실시한다.
넷째, 사례기업의 문제점을 반영한 AS-IS 모델을 구축하는 한편 디스패칭 룰을 적용한 각 주문별 설비의 투입우선순위 및 할당관리 중심의 TO-BE 모델을 구축한다. 여기서는 각 단위 작업별로 작업시작 가능시점과 납기를 고려하였고, 각 생산제품별로 CNC설비의 작업능력(capacity)을 반영한 SPT룰, LPT룰과 LBPT룰을 적용하여 작업우선순위 모델을 구축하였다.
끝으로, 두 모델에 대한 시뮬레이션 비교분석 및 평가를 통해 APS 시스템의 우월성을 입증하였다. 즉, 본 연구에서 도출된 스케줄링 기준이 사례기업의 제품생산에 적용될 경우에는 잔업시간 및 재고유지비 감소 등을 통해 연간 약 4,560만원의 비용이 절감될 것으로 기대된다.
향후 연구주제로서 APS 시스템과 기존의 생산계획시스템(ERP 등)과의 연계를 통한 적정재고 수준 결정, APS 시스템 관련 데이터 입력양식 개발, CNC 설비 인력배치관리 및 셋업시간 감소 방안 등의 연구가 필요할 것으로 보인다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Business environment for domestic manufacturers today is very complex and rapidly changing. In other words, companies are facing a variety of changes, such as diversification of customers demand, shortage of product life cycles, and switching to small quantity batch production system. In this situation, the companies are introducing the concept of JIT(just-in-time) to solve the problem of on-time production and on-time delivery for survival.
Though many domestic companies have introduced ERP(enterprise resource planning) systems and MRP (material requirement planning) systems, the performance of these systems seems to fall short of expectations. For example, because MRP systems do not take the capacity of the resource into account, they have a problem that the lead time is assumed to be fixed.
In this paper, I introduced the case study on applying the APS system based on dispatching rules to a machining company and on finding a method to establish an efficient production schedule. In other words, the productivity improvement and the reduction of production lead time resulted from applying the APS system based on dispatching rules to CNC(computerized numerical control) equipment of the case company.
The overall progress of this research are as follows.
First, the APS system was applied to a manufacturing company that uses a legacy MRP-based production control system.
Second, I collected and analysed the master data on individual products and processes of the manufacturing company in order to establish an efficient production planning.
Third, the conversion and modularization of the respective data was performed.
Fourth, I built an AS-IS model that reflects the issues of the case company and a TO-BE model based on dispatching rules for task allocation. Here was considering possible delivery time and job start time for each unit of work, and constructing a task priority model by using the SPT(shortest processing time) rule, LPT(longest processing time) rule and LBPT(long batch processing time) rule reflecting work capacity of CNC equipment for each products.
  Finally, I demonstrated the superiority of the APS system through comparison and evaluation of two simulation models.
As a result, it is expected that the scheduling method derived from this study may annually reduce the cost of about 45,600,000 KRW by means of reduction of overtimes and inventory management costs.
For further researches, the optimal inventory level based on integrated with the existing production planning system should be investigated. In addition, a standard form of master data should be effectively configured, and manpower arrangement and reduction of set-up time related CNC equipment should be investigated.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 표 목 차 ⅳ
• 그 림 목 차 ⅴ
• 국 문 요 약 ⅶ
• I. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 1
• 1.2 연구의 목적 2
• 1.3 연구의 방법 2
• II. 문헌 연구 4
• 2.1 APS 시스템의 개요 4
• 2.1.1 APS 시스템의 정의 및 분류 4
• 2.1.2 APS 시스템의 기능 및 필요성 7
• 2.1.3 APS 시스템의 발전과정 10
• 2.2 APS 시스템 및 스케줄링 관련 문헌 연구 11
• 2.2.1 문헌연구의 방향 11
• 2.2.2 국내 APS 시스템 관련 연구동향 12
• 2.2.3 산업분야별 스케줄링 관련 문헌연구 15
• 2.2.4 스케줄링 적용기술 및 방법에 관한 문헌 연구 30
• Ⅲ. 디스패칭 룰 기반의 APS 시스템 적용 연구 43
• 3.1 디스패칭 룰 기반의 APS 시스템 개요 43
• 3.1.1 기본 구조 및 원리 43
• 3.1.2 시스템의 구성 45
• 3.1.3 시스템의 기능 49
• 3.2 사례기업의 현황 및 공정특성 분석 50
• 3.2.1 사례기업의 현황 50
• 3.2.2 사례기업의 공정 특성 분석 51
• 3.3 사례기업의 스케줄링 로직설계 52
• 3.3.1 스케줄링 로직설계의 진행단계 52
• 3.3.2 로직설계의 기본가정 54
• 3.3.3 AS-IS 모델 설계 55
• 3.3.4 TO-BE 모델 설계 56
• 3.4 APS 시스템의 시뮬레이션 결과 58
• 3.4.1 시뮬레이션 적용순서 58
• 3.4.2 시뮬레이션 흐름구성도 58
• 3.4.3 시뮬레이션 결과 59
• 3.4.4 AS-IS 모델 적용결과 60
• 3.4.5 TO-BE 모델 적용결과 61
• 3.5 비교 분석 및 기대효과 62
• 3.5.1 두 모델의 비교분석 62
• 3.5.2 TO-BE 모델의 기대효과 64
• Ⅳ. 결 론 66
• Ⅴ. 참 고 문 헌 68
• ABSTRACT 81
• 부 록 84