3.1 공정 프로세스 패턴 분석 및 모니터링
스풀의 제작 및 도장 공정에서 발생하는 실적 로그 데이터를 분석하여 제작 프로세스의 패턴, 공정상의 문제점 발생 패턴을 분석하였다. 또한 공정 실적이 입력된 패턴을 분석하여 실적 입력의 이상 발생 상황을 감지할 수 있는 분석 방법을 개발하였다. 이를 위해 공정 현황을 아래 Fig. 2에서 보여주는 예와 같이 크게 4가지로 분류하였고, 아래와 같이 상세히 정의하였다. Fig. 2의 숫자들은 각각의 공정의 순서를 나타내고, 점선으로 표기된 공정은 아직 실적이 입력되지 않은 공정을 의미한다. 프로세스의 구분은 프로세스 탐색을 통해 도출된 수많은 프로세스들을 1차적으로 그룹핑하여 도출하였다.
Fig. 2.
Data classification criteria for process pattern analysis
(1) 정상 완료 : 지정된 모든 제작 프로세스를 ‘올바른 순서’ 로 ‘모두’ 진행한 케이스
(2) 정상 미완료 : 지정된 모든 제작 프로세스를 ‘올바른 순서’로 ‘일부분’ 진행한 케이스
(3) 이상 완료 : 지정된 제작 프로세스 중 최소 한 곳 이상이 ‘올바르지 않은 순서’ 로 진행되거나 혹은 누락된 뒤, 마지막 프로세스를 수행한 케이스
(4) 이상 미완료 : 지정된 제작 프로세스 중 최소 한 곳 이상이 ‘올바르지 않은 순서’ 로 진행되고, 마지막 프로세스가 진행되지 않은 케이스
위와 같은 분류 기준에 따라, 로그 데이터의 분석을 통해 프로세스의 패턴을 군집화 하였다. 수집된 로그 데이터를 제작 및 도장 협력사에서 입력한 실적 데이터를 기반으로 프로세스를 분석하고 분류하였다. 프로세스 패턴은 크게 15개로 분류가 되었으며, 각각의 공정이 진행된 실적이 어떤 시간 순서로 배열되었는지에 따라 분류하였다. 프로세스 패턴은 프로세스 케이스 (PC)로 구분하여 나타내었고, 각 프로세스별로 발생한 인스턴스의 비율을 나타내었다.
분류된 프로세스 케이스에 대해 앞서 정의한 정상, 비정상 공정을 분류하였고, Tale 1과 같이 총 15개의 프로세스 패턴으로 분류하였다. 분류된 케이스를 살펴보면, PC1과 PC2, PC6, PC7을 정상 종료케이스로 분류하였다. PC1의 경우, 전체 대상공정이 순차적으로 모두 완료된 케이스로 표준 프로세스 케이스로 볼 수 있다. PC2는 제작 완료 후 도장 공정을 거치지 않는 스풀에 대한 케이스로 정상 완료된 케이스로 분류하였다. PC6의 경우는 7번 NDE 공정 실적이 없는 경우인데, 해양 공사의 경우 NDE를 100% 수행하지 않기 때문에 실적이 없는 경우가 발생 할 수 있다. 따라서 정상 완료된 케이스로 분류하였다. PC7의 경우는 2번 공정인 원자재 불출 공정의 실적이 누락된 케이스로, 특정 협력사에서 원자재 불출 후 실적을 입력하지 않아 발생한 오류로 확인되었다. 그러나 나머지 공정이 정상적인 순서로 완료 되었으므로, 정상 완료된 케이스로 분류하였다. 위와 같은 기준에 의거하여 프로세스의 표준 순서를 지키지 않고 공정이 진행되었던 경우이거나, 혹은 공정은 진행되었으나 실적이 순서에 맞지 않게 입력된 경우에 대해서는 모두 이상 완료 혹은 이상 미완료로 분류하였다. 각각 분류된 프로세스 패턴별로 정상 공정과 이상 공정의 인스턴스가 차지하는 비율을 살펴보았다. 그 결과 27%의 인스턴스가 비정상 진행 혹은 비정상 종료된 케이스로 분류가 되었다. 다만 스풀 제작 작업의 특성 상, 작업의 순서를 변경해서 진행하는 불가능하며, 실제 작업이 순차적으로 이루어졌지만 공정 수행 후 실적의 입력이 제대로 되지 않아서 발생한 오류일 가능성이 가장 크다. 이러한 현상이 발생하는 대표적인 원인으로 설계 개정으로 인한 실적의 재발생 과정에서 입력이 잘 못 된 경우이거나, 혹은 단순한 실적 입력의 오류로 판단할 수 있다. 이상 발생 케이스에 대해서는 추가적인 조사를 진행하였다. 우선, 정상 진행 케이스를 대조군으로 하여, 개정 발생 여부와 이상 프로세스 발생 여부 간의 상관 관계를 조사하였다. 조사 결과를 아래 그림에 나타내었다. 특별히 이상 케이스와 정상 케이스 사이의 차이점이 발견되지 않았고, 도면 개정 회수와의 비율도 두 케이스가 매우 유사하게 분포되어, 상관 관계가 없음을 확인할 수 있었다. 다음은 설계 및 제작 과정에서 공정 담당자들이 기재한 대표적인 문제 사항들을 요인으로 하여 분석을 진행하였다. 설계 및 제작 과정에서는 설계 개정 등으로 인한 설계 보류, 설계 출도의 지연 문제 등 다양한 유형의 문제들이 발생하고 있으며, 이러한 문제 요인에 따라 정상 공정과 이상 공정을 분류하여 요인별 영향도를 검출하고자 하였다. 그러나 Table 2에서 나타낸 바와 같이, 각 요인별 영향도는 검출이 불가하였다. 이를 통해, 이상 발생 프로세스에 대해서는 특별히 영향을 주는 문제요인의 인자는 없는 것으로 확인되었고, 오히려 이러한 문제요인 인자와는 관계없이 랜덤하게 발생할 수 있는 실적 입력의 부정확함이 이상 프로세스의 발생을 유발함을 고찰할 수 있었다.
Table 1.
Detailed analysis and classification of process patterns
Process
cases
|
No of
instance
|
Process details
|
Process
classification
|
PC1
|
18,127
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
N / C
|
PC2
|
3,574
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
N / C
|
PC3
|
2,371
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
13 |
12 |
|
|
|
A / I
|
PC4
|
2,360
|
1
|
3 |
2 |
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
A / C
|
PC5
|
1,886
|
1
|
2
|
6 |
7 |
3
|
4
|
5
|
9 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
A / I
|
PC6
|
1,445
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
N / C
|
PC7
|
1,357
|
1
|
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
N / C
|
PC8
|
1,141
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
11
|
12
|
13
|
|
|
|
N / I
|
PC9
|
561
|
1
|
3 |
2 |
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
A / C
|
PC10
|
558
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
15 |
16 |
13 |
14 |
A / C
|
PC11
|
498
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
16 |
15 |
A / C
|
PC12
|
446
|
1
|
2
|
6 |
3
|
4
|
5
|
|
8
|
9
|
7 |
|
|
|
|
|
|
A / I
|
PC13
|
432
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
14 |
13 |
15
|
16
|
A / C
|
PC14
|
258
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
15 |
13 |
14 |
16 |
A / C
|
PC15
|
215
|
1
|
3
|
4
|
5
|
2 |
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
A / C
|
1: Start Mfg, 2: Mat. Inlet, 3: Cutting, 4: Fit-up, 5: Welding, 6: VI, 7: NDE, 8: Finish Mfg, 9: Start painting, 10: Finish painting, 11: In stock, 12: Out stock, 13: Mat. ready, 14: Mat. position, 15: Start installation, 16: Finish installation
Table 2에서 분석한 결과를 바탕으로 공정상에서 발생할 수 있는 각각의 대표 문제점에 대해 이상 프로세스가 발생한 공정별로 분류하였다. 분석 결과를 살펴보면, 제작 공정에 대해 여러 가지 문제점들이 많이 발생하고 있고, 상대적으로 후 공정인 도장 공정이나 후처리 공정에서는 이상 프로세스가 적게 발견되고 있다. 이러한 고찰을 통해 실제 공정상에서 문제가 많이 발생하는 곳이 자재의 공급 과정과 제작 과정임을 알 수 있었고, 이에 대한 공정 개선이 필요함을 고찰할 수 있었다.
Table 2.
Percentage of process due to process abnormality
Division
|
Fabrication
|
Painting
|
Stock
|
Install
|
Normal Process
|
49.2%
|
46.9%
|
35.2%
|
52.0%
|
|
Painting delay
|
0.9%
|
4.5%
|
8.2%
|
0.4%
|
Design revision
|
8.1%
|
1.9%
|
5.7%
|
3.5%
|
Design problem
|
8.6%
|
9.1%
|
7.0%
|
10.4%
|
Design holding
|
4.1%
|
16.7%
|
9.5%
|
2.4%
|
Material shortage
|
11.4%
|
2.7%
|
9.4%
|
4.9%
|
Fabrication prob
|
17.1%
|
12.1%
|
24.5%
|
25.6%
|
Quality prob
|
0.4%
|
0.8%
|
0.3%
|
0.5%
|
After treatment
|
0.1%
|
5.3%
|
0.3%
|
0.2%
|
프로세스 케이스에 대한 클러스터링 결과는 아래 Table 3과 같다. 프로세스 패턴 분석을 통해 분류된 15개의 패턴을 4개의 프로세스 구분에 따라 클러스터링 하였다. 정상 수행이 완료된 케이스를 PC1, PC2, PC6, PC7로 분류하였다. PC2, PC6, PC7의 경우에는 공정 중간 중간에 실적 입력이 누락이 되었지만, 프로세스 순서가 정상적이므로 정상 공정으로 판단하도록 하였다. 비정상 프로세스는 공정의 누락 여부와는 관계없이, 공정의 순서가 잘못된 모든 케이스에 대해 분류하였다. 공정의 순서가 잘못된 경우에 대해서 완료 여부만 판단하여 프로세스를 구분하였다. 이러한 클러스터링 과정을 통해 총 4가지의 공정 분류로 나타내었고, 실적 입력이 정상적으로 수행되어, 정상 공정 프로세스로 수행되는 것으로 확인되는 케이스는 전체의 72.8%로 비정상 실적 입력이 27.2%에 달하는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 비정상 실적 입력이 27%에 달하여, 입력된 실적을 근거로 진행하는 여러가지 후 공정의 공정 관리에 변동성이 매우 높아질 수 있음을 판단할 수 있다.
Table 3.
Process case classification and ratio
|
Process cases
|
Ratio
|
Normally completed
|
PC1, PC2, PC6, PC7
|
69.6%
|
Normally incomplete
|
PC8
|
3.2%
|
Abnormally completed
|
PC4, PC9, PC10, PC11 PC13, PC14 PC15
|
13.9%
|
Abnormally incomplete
|
PC3, PC5, PC12
|
13.3%
|
물론 이러한 비정상 케이스 내에는 설계 개정 등의 이유로 발생한 공정 실적 입력의 역전 현상이 포함될 수는 있다. 예를 들면, 가공 및 용접이 끝난 상태에서 다른 추가의 부재가 더 투입이 되는 경우에는 용접 실적이 한번 더 발생하면서 후 공정인 검사 공정에 비해 실적이 추가로 입력될 수 있다.
실제 프로세스 모델을 가시화하면 아래 Fig. 3과 같이 나타낼 수 있다. PC1과 PC2의 경우는 정상 수행의 케이스로, 대부분의 인스턴스들이 이와 같은 정상 케이스로 분류된다. PC1과 PC2는 도장 작업의 유무로 분류가 되며, 도장 작업이 있는 경우 제작 반출을 통해 도장 작업으로 입고되고, 없는 경우는 적치장으로 바로 이송된다. PC10의 경우는 12번 Out stock 공정 후, Mat. ready 공정 실적과 Mat. position의 실적이 역전된 경우이다. 대부분의 후행 공정에서 Mat. ready, Mat. position과 Start installation, Finish installation 실적이 동일 작업장에서 발생하는 점을 고려하면, 앞선 Mat. ready의 실적이 입력되지 않은 상태에서 Start installation의 실적이 발생하면서 동시에 실적이 입력되었다고 볼 수 있다. 이는 실적 입력의 시차로 인해 발생할 수 있는 문제로, 적기 실적 입력의 필요성을 확인 할 수 있는 분석 케이스이다. 또한 대부분 입력된 실적을 기초로 공정을 최종 정산하는 관점으로 볼 때, 정상적인 실적이 입력되었는지에 대한 부분도 점검해볼 수 있는 초기 분석 데이터라 할 수 있다. 이러한 점이 극단적으로 나타나는 케이스가 PC12이다. 프로세스의 작업 순서가 논리적으로는 도저히 설명이 안 될 정도로 실적 입력의 순서가 뒤엉켜 있는 케이스이다. 실제 제작을 이러한 순서로 할 수 없으므로, 결국은 실적 입력을 하는 각각의 주체들이 실적 입력을 제때 하지 않아서 발생한 케이스라 볼 수 있다. 각각의 실적입력 주체별로 적기 실적 입력률을 이러한 분석 기법을 통해 분석해 낼 수 있으며, 협력사의 실적입력 신뢰도에 대한 중요한 평가 지표로 활용할 수 있다.
Fig. 3.
Process map visualization by clustering cases
시스템 로그로부터 수집 된 데이터 분석을 통해 이상 공정의 발생 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 아래의 Fig. 4와 같은 차트를 구성하였다. 녹색으로 표현된 공정은 전 공정 수행 후 바로 수행되는 후 공정을 나타낸 것으로, 실질적으로 녹색으로 표현된 공정 외에는 모두 비정상적으로 수행되는 공정이라 할 수 있다. 순서를 지키고 있는 것, 즉 좌하단 삼각형에 속하는 경우는 정상 순서로 수행되는 케이스라 볼 수 있지만, 우상단 삼각형에 속하는 경우는 공정 순서가 역전되어 비정상적으로 수행되는 케이스라 볼 수 있다. 이렇게 1차적으로 이상 공정 발생 여부를 확인하여 대상을 설정하고, 2차 프로세스 패턴 분석을 통해 이상 공정 발생을 확정하는 체제로 구성하였다.
Fig. 4.
Abnormal process occurrence detection chart
3.3 성과 분석 및 가시화
로그 데이터 분석을 통해 스풀의 제작 과정에서 발생하는 각종 성과 분석을 진행하고 그 결과를 가시화 할 수 있도록 하였다. 앞서 Fig. 5에서 도시하였던 방법과 같이 전체 물량의 흐름을 에니메이션으로 가시화 할 수도 있지만, 아래 Fig. 6과 같이 Sanky chart를 통해 흐름을 한번에 표현할 수도 있다. 호선 단위로 물량이 어떤 협력사를 통해 어느 정도의 비율로 이동하였는지를 한번에 직관적으로 확인 할 수 있으며, 향후 협력사의 물량배분에 기초적인 데이터로 활용 할 수 있다. 해당 차트를 통해 실제적으로 병목 현상을 관찰 할 수 없지만 향후 병목이 예상되는 공정 혹은 협력사를 확인할 수 있다. Fig. 6에서의 공정에서는 하나의 협력사에 물량이 과중하게 흘러가는 것을 직관적으로 확인할 수 있으며, 향후 병목이 예상됨을 확인할 수 있다.
Fig. 5.
Logistics flow analysis and visualization for bottleneck process analysis
Fig. 6.
Quantity flow chart of spools by production and painting partners
협력사별 부하 분석 차트를 Fig. 7과 같이 구성하였다. 각각의 세부 차트를 통해 각 제작 협력사별로 프로젝트 수행 기간에 따른 공정 부하의 추이를 나타내도록 하였다. 공정을 진행한 일정 단위로 협력사별 제작을 완료한 물량을 가시화하여 협력사의 부하를 간접적으로 추정할 수 있도록 하였다. 협력사별 제작 물량 배분에서는 협력사의 부하를 균등하게 가져갈 수 있도록 해 주는 것이 중요하며, 이러한 부하 차트를 통해 부하를 관제하고 보완해 줄 수 있다. 아래의 Fig. 7의 예에서 두 개의 봉 사이에 골이 나타나는 형태의 차트는 협력사 입장에서는 매우 좋지 않은 상황이라 할 수 있으며, 원청사에서는 이러한 형태의 공정 부하가 발생하지 않도록 물량 배분을 해 주는 것이 중요하다. 앞서 도시한 sanky chart와 함께 부하분석 차트 역시 협력사별로 물량의 추이, 협력사별 부하의 추이를 직관적으로 확인 할 수 있는 도구이며, 물량 배분의 기초 데이터로 활용할 수 있다.
Fig. 7.
Load trend analysis of spool production partners
그리고 협력사별 업무 관계망 분석을 진행하였고 그 결과도 함께 가시화하였다. 제작, 도장, 적치, 설치로 이어지는 순차적인 업무 흐름에 있어서 다음 공정과의 업무적 연계가 어떻게 구성되어 있는지도 매우 중요한 부분이며, 실제 협력사간 거리에 따른 운송 비용 등과 함께 검토하여 업무 관계망을 구성하는데 활용되고 있다. 대부분 각 공정단위에서 물량 배분에 대한 의사 결정을 진행하기 때문에 전체적 관점에서 어떤 형태로 연계가 되어있는지 판단하기 매우 어려운 실정이어서 이러한 분석 결과는 조달 관리 담당자에게 많은 인사이트를 주는 분석 결과가 되고 있다. 당연한 논리이겠지만, 연속되는 제작 공정상에 있는 두 협력사간의 거리가 멀다고 하면 물류비 측면에서는 다른 업무 관계망을 갖도록 물량 배분하는 것이 중요하게 된다.