제 11 장  동적주문량모형과 MRP시스템

제 1 절 동적주문량모형의 개념

1. 동적주문량 모형의 필요성 • 제조업의 경우 원자재와 부품의 소요량은 생산계획에 의해 결정. 생산계획자체가 소비자의 수요에 의해 결정되므로 불확실성은 배제될 수 없으나 대개의 경우 안정적인 생산을 위해 일정기간 동안의 최종제품에 대한 생산계획은 확정시킨다. • 이 경우 부품과 원자재의 수요는 최종제품의 생산계획에 의해 자동으로 결정 • 수요가 최종 생산스케줄에 의해 결정되어 기간 당 수요가 일정하지 않은 경우 동적 주문량모형(dynamic lot size model)을 이용하여 주문량을 결정 • 가정 - 경제적 주문량모형의 가정(수요의 불규칙성은 제외) - 각 기간의 수요를 충족시킬 수 있는 물량은 해당기간 초에 확보되어야 하며 재고부족은 허용하지 않는다. 이는 곧 각 기간의 수요는 해당기간초에 발생한다는 것과 같은 의미이다. - 주문 및 입고는 모두 해당기간 초에 이루어진다. - 재고유지비용은 각 기간말의 재고를 기준으로 하여 계산한다. 즉 EOQ모형에서와 같이 평균재고를 기준으로 재고유지비용을 계산하지 않는다. • 주문량과 주문시기를 구하는 방법 - 동적계획법을 이용한 최적화기법 : 최적주문량을 구할 수는 있지만 계산시간이 상당히 소요되며 이해하기가 쉽지 않기 때문에 그리 많이 사용되지 않음 - 휴리스틱한 기법 : 최적주문량을 도출해 낸다는 보장은 없지만, 계산이 쉽고 최적해에 근접하는 결과를 도출해 낼 수 있어 주문량 결정문제에 많이 이용

예제 장난감 자동차를 생산하는 ㈜충주의 주력제품은 코끼리형과 호랑이형으로 코끼리는 1주 수요가 20대이고 호랑이형은 10대로 품목별 주별 수요는 일정하다. 생산준비비용을 고려한 코끼리형의 1회 적시생산량은 80대이고 호랑이형은 30대라 할때 자동차 한대에 4개씩 소요되는 타이어의 소모량을 계산하라. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 코끼리형의 수요 20 생산계획 80 타이어 소모량 320 호랑이형의 수요 30 120 타이어 총소요량 440 Lot for lot 방식 Lumpy demand

2. 이산기간 EOQ 모형 • 이산기간 EOQ모형(discrete-time-period EOQ) : 기존의 EOQ모형과 유사하나, EOQ를 통해 계산된 주문량을 직접 쓰지 않고 각 기간의 수요를 고려해 새로운 물량을 주문할 때마다 재고가 남아 있지 않도록 주문량을 가감

<예제 11-1> 한국완구제조의 주력제품인 코끼리형 자동차와 호랑이형 자동차 생산에 필요한 타이어의 12주간 소요량이 다음과 같이 주어져 있다. 1회 주문비용은 60,000원이고 재고유지 비용은 1주당 200원/개 이다. 조달기간은 극히 짧아 무시할 수 있다고 할 때 주문량과 주문시기를 결정하고자 한다. • 우선 주당 평균수요 d와 이를 기초로 한 경제적 주문량 Q*를 계산하면 다음과 같다. d = (100 + 50 + 70 + 20 + 180 + 80 + 60 + 20 + 70 + 200 + 90 + 80) ÷ 12 = 85 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90

• 이산기간 EOQ모형을 적용하면 주문량은 Q*값인 226개에 가까운 값을 선택 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90 주문량 220   230 170 기말재고 120 150

3.  주기적 주문주기모형 • 주기적 주문주기모형(periodic order quantity model, POQ모형) : Q*/D에 가장 가까운 값 T*를 계산하고 매 T*기마다 주문 • 한국완구제조의 예에 적용하면   Q* / D = 2.66 ,  T* = 3  즉, 매 3주마다 필요량을 주문 • 주기적 주문주기모형의 적용 결과 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90 주문량 220   280 150 370 기말재고 120 260 170

4. PPB모형 • PPB모형(part-period balancing model) : 주문비용과 재고비용을 가급적 일치하게끔 주문량을 결정하는 방법. 여기서 재고비용은 각 기말재고량을 기준으로 계산 • 한국완구제조의 예에 적용하면       (1회 주문비용 = 60,000, 단위당 재고유지비용 = 200원/주) - 제1기 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90 주문량(Q) 재고비용 100 150 220 240 420 (50) (200) = 10,000 (120+70) (200) = 38,000 (140+90+20) (200) = 50,000 (320+270+200+180) (200) = 194,000 → 주문비용과 재고비용이 가장 가까운 Q값은 240, 1기초에 240개를 주문

- 제5기 → 주문비용과 재고비용이 가장 가까운 Q값은 340, 5기초에 340개를 주문 - 제9기 → 주문비용과 재고비용이 가장 가까운 Q값은 360, 9기초에 360개를 주문 주문량(Q) 재고비용 180 260 320 340 410 (80) (200) = 16,000 (140+60) (200) = 40,000 (160+80+20) (200) = 52,000 (230 + 150 + 90 +70) = 108,000 주문량(Q) 재고비용 70 270 360 (200) (200) = 40,000 (290+90) (200) = 76,000

- 제12기 : 12기초에 80개를 주문 - PPB모형의 적용 결과 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90 주문량 240   340 360 기말재고 140 160 290

5. 실버-밀 모형 • 실버-밀모형(Silver-Meal Heuristics) : 단위기간당 총비용을 최소화 • 1기에서 T기까지의 단위기간당 평균비용 AT(T)을 계산하여 AT(T+1)>AT(T)가 성립할때까지 T값을 증가시켜, AT(T+1)>AT(T)가 성립하면 T기까지의 수요를 주문량으로 결정

• 한국완구제조의 예에 적용하면        (1회 주문비용 = 60,000, 단위당 재고유지비용 = 200원/주) - 제1기 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90

- 제5기 (5기가 t=1에 해당)

- 제9기 (9기가 t=1에 해당)

- 제12기 : 12기초에 80개를 주문 - 실버-밀모형의 적용 결과 기간(주) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 수요량 100 50 70 20 180 80 60 200 90 주문량 240   340 360 기말재고 140 160 290

제 2 절 MRP시스템의 구조와 유형

1. MRP시스템의 구조 • 자재소요계획(material requirement planning, MRP) : 제조기업에서 원자재와 부품의 자재계획의 수립에 쓰일 수 있는 대표적인 시스템으로 뱃취(Batch)생산을 주로 하는 기업에서 많이 쓰임(1960년 중반 IBM의 Orlicky에 의해 개발) • MRP시스템의 목적 : “The right part, the right time"으로 MPS의 실질적인 달성 • MRP시스템의 기본원리 : MPS를 토대로 하여 원자재와 부품의 소요량을 정확히 계산하고 가능한 적정재고수준에 맞추어 주문량 또는 생산량과 그 발주시기를 결정 • MRP시스템을 운영하기 위한 자료 - MPS : MPS는 각 개별 완제품 품목의 주별 또는 월별 생산계획 - 재고관련자료 : 현재 보유하고 있는 품목에 대한 정확한 재고상태 - 자재명세서(bill of material, BOM) : 완제품 1단위를 생산하기 위해 필요한 원자재와 부품의 종류 및 소요량을 명시한 자료 - 리드타임(lead time) : 부품, 원자재를 구입하거나 자체적으로 생산할 때 소요되는 시간으로 발주시기를 결정하는데 필수자료

<그림 11-1> MRP시스템 운영의 흐름도

2. MRP시스템의 유형 • 시스템의 운영을 통해 관리하고자 하는 의사결정의 범위에 따라 세 유형으로 분류 : 능력계획과 연결되어 있지 않음 - open loop MRP ② 제2유형 MRP(생산․재고관리 시스템) : 생산능력의 이용가능 여부검토 (차질시 feedback하여 MPS 변경) ③ 제3유형 MRP(제조자원계획 시스템 - MRPⅡ) : 재고, 생산능력, 자료, 인력, 시설, 생산설비 모두를 관리 (2, 3 유형은 closed loop MRP)

-MRP-II(Manufacturing Resource Planning) • 재고, 생산능력, 현금흐름, 설비 등 모든 제조자원을 계획․관리하는 통합적 생산관리시스템 • MRP-II에 추가된 기능 - 생산스케줄의 작성 및 수정 - 생산 및 출고가능성의 여부추정 - 원가계산 및 성과측정

제 3 절 MRP시스템의 운영원리

1. MRP운영의 기본원리 / 2. MRP운영과정상의 계산과정 장난감 자동차의 자재명세서(BOM:Bill of Material) ※ 단계(level) : 자재계획의 수립과정에서의 단계 또는 순서를 의미. 예를 들어 단계    0의 계획이 수립되고 난 뒤에야 이를 바탕으로 하여 단계 1의 계획이 수립됨

장난감차의 MPS • 총소요량(gross requirement)의 계산 - 첫째 주 : 25대의 장난감차를 생산 25대 × 5개 = 125개 - 둘째 주 : 30대의 장난감차를 생산 30대 × 5개 = 150개 - 첫째 주에서 여덟째 주까지의 총소요량 계산결과 주 1 2 3 4 5 6 7 8 생산량 25 30 40 주 1 2 3 4 5 6 7 8 총소요량 125 150 200

주 1 2 3 4 5 6 7 8 총소요량 125 150 200 현재고* : 150 25 입고예정량** 60 순소요량 90 • 순소요량(net requirement)의 계산 - 총소요량이 결정된 후 바퀴의 현재고와 입고예정물량을 감안하여 순소요량(추가로 주문하거나 생산해야 할 바퀴의 수량)을 계산 - 첫째 주 : 125개가 필요하나 재고로 150개가 있으므로 첫째 주 수요량을 만족시키고도 25개의 바퀴가 재고로 남는다. - 둘째 주 : 첫째 주에서 이월된 바퀴 25개를 빼면 125개가 추가로 필요하게 된다. - 셋째 주 : 150개가 소요되나 60개가 셋째 주초에 입고될 예정이므로 이를 감안하면 90개만 추가로 주문하면 된다. - 넷째 주 ~ 여덟째 주 : 재고가 없으므로 총소요량이 곧 순소요량이 된다. - 첫째 주에서 여덟째 주까지의 순소요량의 계산결과         * 현재고는 각 주말의 재고임      * * 입고예정량은 주초에 입고될 수량임 주 1 2 3 4 5 6 7 8 총소요량 125 150 200 현재고* : 150 25   입고예정량** 60 순소요량 90

• 계획된 입고량의 계산 - 계획된 입고량 : 순소요량을 주별 수요로 간주하고 동적 주문량모형을 적용할 때 구할 수 있는 주문량. 만약 필요할 때마다 주문하여 이용한다는 원칙(lot-for-lot, 이하 LFL방식으로 부름)을 적용한다면 순소요량 자체가 계획된 입고량이 됨 - LFL방식 적용시의 계획된 입고량 - 주기적 주문주기모형 T* = 2를 적용시의 계획된 입고량 주 1 2 3 4 5 6 7 8 순소요량 125 90 200 150 계획된 입고량 주 1 2 3 4 5 6 7 8 순소요량 125 90 200 150 계획된 입고량 215 350 275

• 계획된 발주량 - 계획된 입고량 : 입고되어야 할 품목의 물량과 그 시기 - 리드타임과 계획된 입고시기를 감안하여 결정 - 리드타임(1주)을 감안한 계획된 발주량의 계산결과 주 1 2 3 4 5 6 7 8 계획된 입고량 125 350 275 200 계획된 발주량 215

• 계획된 재고량의 계산 - 계획대로 발주량이 도착한다는 가정하에 미래에 발생할 재고량을 계산 - 둘째 주말의 계획된 재고량 계산방법 :     첫째 주말의 재고(25) + 계획된 입고량(215) - 둘째 주의 총소요량(150) = 90개 - 계획된 재고량의 계산결과 • 지금까지 설명한 계산과정을 하나의 표로 요약 : MRP표의 작성 주 1 2 3 4 5 6 7 8 현재고 : 150 25 90 150 주 1 2 3 4 5 6 7 8 총소요량 125 150 200 현재고 : 150 25 (90) (0) (150) 입고예정량**   60 순소요량 90 계획된 입고량 215 350 275 계획된 발주량

3. 하위품목의 계획수립 (총소요량 =상위품목(parent item)의 계획된 발주량 ) • 하위품목(2단계의 타이어)의 소요계획은 상위품목(1단계의 바퀴)의 생산계획을 근거로 하여 수립 • 장난감자동차의 사례에서 바퀴 하나에 타이어 1개가 필요하므로 타이어의 총소요량은 다음과 같다. • 결정된 총소요량에 따라 상기 절차에 따라 MRP표를 작성 • 이와 같이 MRP는 MPS에서 출발하여 한 단계씩 밑으로 내려오면서 수립되기 때문에 MPS의 정확성과 안정성이 요구된다. 주 1 2 3 4 5 6 7 8 총소요량 215 350 275 200

4.  공통품목의 계획 수립 • 한 종류의 부품이 여러 서로 다른 품목의 생산에 공통적으로 사용되는 경우 그 부품의 총소요량 계산은 상위품목의 계획된 발주량을 한꺼번에 고려하여 계산하여야 함. (a)트렉터 바퀴의 계획된 발주 (b)트레일러 바퀴의 계획된 발주 기간 1 2 3 4 5 계획된발주 100 기간 1 2 3 4 5 계획된발주 50 기간 1 2 3 4 5 총소요량 150 50 (c)타이어의 총 소요량

제 4 절 MRP시스템의 운영 체제

1. MRP시스템의 리포트 (1) MRP 리포트 • MRP리포트의 양식은 기업마다 다소 다르지만 대개 날짜(time bucket)별로 나뉨 • 기간별 총소요량, 기간별 입고예정량, 사용가능한 수량(balance)과 기간별 기대사용가능치, 기간별 발주량 등에 관한 자료외에도 품목에 관한 설명자료로 품목번호, 품목내용, 1회주문량, 최저 1회주문량/리드타임, 안전재고, 담당자번호, 날짜 등을 포함 (2) 페깅리포트(pegging report) • 페깅리포트 : MRP품목의 주문(오더)을 발생시킨 소스(source)를 보여주는 것    ※ 페깅 : 상위레벨의 품목을 추적하는 과정 • 페깅정보를 이용하면 원자재의 총소요량에서 고객의 주문까지 거꾸로 거슬러 올라가 체크할 수 있음

• 페깅정보 이용사례 - 품목X와 Y의 조립에 쓰이는 품목A의 생산이 품질불량과 부품부족으로 20개만을 생산하여 5개가 부족했을 경우 품목A의 생산차질이 상위품목인X와 Y의 생산에 어떤 영향을 미칠 것인가?

• 페깅리포트는 2가지 방식 - 방식1 : 소요부품량의 전개과정에서 필요자료를 보관해 두었다가 나중에 페깅리포트 작성에 사용 - 방식2 : BOM파일을 이용하여 특정품목에 대한 문의가 들어오면 우선 그것의 상위품목이 어떤 것이었나를 찾은 뒤 MRP파일을 통해 어떤 주문이 그 품목을 필요로 하는가를 찾는 방식 • 페깅리포트의 용도 - 특정 구성품의 주문이 완전히 취소되었거나 또는 일부가 못쓰게 되었을 때 페깅리포트를 이용하여 이러한 사건이 주문에 어떤 영향을 미치나를 분석하고 다른 부품으로의 대체여부와 같은 여러 대안을 고려 - 상위단계의 품목 생산이나 공급에 어쩔 수 없는 지연현상이 발생할 때 우선순위를 설정하고 모자라는 재고(자원)를 적절히 배정하는데 이용 - 갑자기 기대하지 못했던 수요가 발생하여 이 수요를 반드시 충족시켜야 할 때 다른 오더들은 어떻게 처리해야 하나와 같은 문제에 사용

(3) 예외사항 리포트(exception report) • 예외사항리포트 : 일종의 체크리스트로서 vital few와 trivial many를 구분하기 위해 사용 • 예외사항의 2개 카테고리 - 투입자료의 정확성의 체크      → 비정상적으로 크거나 작은 숫자들의 체크, 파트번호의 오류 체크 - MRP의 계획수립활동 지원      → 계획된 발주가 바로 다음 기(계획기간 첫기)에 다가온 파트번호의 체크.      → 2～3기간 뒤에 계획된 발주의 리드타임과 현재고의 점검      → 이미 예정된 발주량이 당해기간 소요량도 커버하지 못할 때 발주량의 조정      → 현재의 MRP계획으로는 몇몇 기간의 MPS 달성이 곤란한 경우의 조치사항      → 기존계획에 삽입해야 할 긴급주문의 처리      → 기존계획에 삭제해야 할 긴급주문의 처리      → 납기를 지난 오더의 점검(review)      → 리드타임이 충분하지 못한 오더의 점검

2. MRP시스템의 유형 (1) 재생시스템과 순변경시스템 • 데이터의 처리 빈도수에 따라 MRP시스템은 재생시스템(regenerative system)과 순변경시스템(net change system)으로 구분 - 재생시스템     → 정기적으로 날짜를 정해 놓고 그동안 발생한 변동사항, 특히 계획된 입고량과 주생산스케쥴의 변동사항 등을 시스템에 반영하여 최종리포트를 다시 도출해 내고, 새로운 계획을 수립하는 방법     → MRP의 운영에 소요되는 시간과 노력을 절약할 수 있지만, 상황의 변화를 반영하는데 시간이 걸려 MRP에서 도출되는 자료가 시간의 흐름에 따라 신뢰도가 저하되기 쉬움 - 순변경시스템     → 재고의 변화, 주생산스케쥴의 변동, 품목의 출고 및 입고 등의 사항이 계속적으로 시스템에 입력될 뿐만 아니라 이러한 변동으로 인한 최종 리포트의 변경사항 즉 계획된 입고량, 계획된 발주시기, 현재고 등의 변동사항을 적시에 공급     → 상당한 시간과 노력, 그리고 컴퓨터 용량을 필요로 하지만 적시에 필요한 정보를 제공할 수 있어 재생시스템보다는 우수

(2) 시간버켓(time bucket) • MRP시스템은 원칙적으로 시간버켓(time buckets)의 개념을 채택     → 예를 들어 1년을 52주로 나누어 처리하는 경우 같은 주 또는 같은 시간대 안에서는 모든 활동이 같은 시점에서 발생한 것으로 간주     → 따라서 주별 처리시 월요일과 일요일이 6일이나 차이가 나지만 MRP시스템에서는 같은 날로 간주됨. 이러한 인위적인 구분에서 오는 문제의 심각성은 시간버켓이 작을수록 축소됨 (3)  MRP시스템의 운영상의 문제점 • MRP시스템을 운영하기 위해서는 기준생산계획, 자재명세서, 재고수준, 제조 및 주문에 소요되는 조달기간 등 엄청난 양의 자료를 필요 • 조달기간의 불확실성이 높은 경우 많은 문제 발생 • MPS가 확실히 설정되어 있지 않고 수시로 변경되는 경우에는 MRP시스템을 도입하기 어려움 • 생산공정 역시 어느 정도 안정적으로 운영되어 생산이나 품질수준에 큰 변화가 없어야 MRP시스템이 제기능을 발휘 • MRP시스템의 설치 및 운영에 투입되는 시간과 비용