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제조 시뮬레이션 소프트웨어: 평가 및 선정 방법

Disclosure: M365.FM host Mirko Peters works at iFAKT GmbH. This page describes the company factually; paid partnerships and links are labelled as advertising.

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제조 시뮬레이션 소프트웨어는 순위표보다 평가표로 고르는 편이 더 쉽습니다. 공장 책임자를 위한 평가 기준, 점검 질문, 공정한 비교 방법을 정리했습니다.

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제조 시뮬레이션 소프트웨어는 공장 시뮬레이션의 기반이 되는 도구입니다. 라인이나 공장의 컴퓨터 모델을 만들어, 실제 비용이 들어가기 전에 의사결정을 테스트합니다. 적합한 도구를 고르는 일은 기능 목록보다 세 가지에 달려 있습니다. 답해야 할 질문, 제공할 수 있는 데이터, 그리고 모델을 만들고 읽을 사람입니다. 이 가이드는 소프트웨어 평가를 책임지고, 근거를 제시할 수 있는 평가표가 필요한 공장 책임자를 위한 것입니다.

핵심 포인트

  • 제조 시뮬레이션 소프트웨어는 인기 순위가 아니라 해결하려는 질문, 보유한 데이터, 그리고 모델을 만들고 해석할 사람을 기준으로 선택하십시오.
  • 2016년 Winter Simulation Conference 연구는 도구를 인기도 순으로 평가했으며, 인기가 품질을 보장하지 않는다고 스스로 밝히고 있습니다. 대부분의 도구는 기능 목록도 비슷합니다.
  • 이산 사건 방식과 에이전트 기반 방식은 모두 공정 개발에 적합할 수 있으므로, 선택은 종종 소프트웨어와 모델을 만드는 사람에 따라 달라집니다.
  • 단일 실행은 하나의 표본에 불과하므로, 도구가 신뢰구간과 워밍업 처리를 포함한 반복 실행을 지원하는지 확인하십시오.
  • 최종 후보는 귀사의 데이터로 된 동일한 사례로 비교하고, 가중치는 사전에 고정하며, 각 도구에 필요했던 모델러 시간을 기록하십시오.

제조 시뮬레이션 소프트웨어에는 어떤 종류가 있나요?

시장을 구분할 때 도움이 되는 기준은 두 가지입니다. 첫 번째는 모델링 방식이고, 두 번째는 모델을 만드는 방식입니다.

린 식스 시그마 연구는 공장 사례를 대상으로 이산 사건, 에이전트 기반, 시스템 다이내믹스 세 가지 방식을 비교했습니다. 저자들은 이산 사건 시뮬레이션과 에이전트 기반 시뮬레이션이 제조 공정 개발에 대략 비슷하게 적합하며, 선택은 사용 가능한 소프트웨어나 모델러의 선호에 따라 달라질 수 있다고 밝혔습니다. 또한 하이브리드 모델이 매우 유망하다고 보았습니다. 요약하면, 패러다임보다 중요한 것은 도구가 귀사의 흐름, 규칙, 변동성을 표현할 수 있는지 여부입니다.

실무에서 질문은 몇 가지 범주로 나뉘며, 도구마다 보통 그중 하나에 더 가깝습니다.

  • 흐름 모델은 부품이 스테이션, 버퍼, 대기열을 거치는 과정을 따라갑니다. 처리량, 리드타임, 재공품에 관한 질문에 답합니다.
  • 개별 행위자 모델은 계획 담당자, 주문, 운송 수단처럼 각자 규칙에 따라 움직이는 주체를 다룹니다. 흐름만큼 행동과 의사결정이 중요할 때 유용합니다.
  • 고수준 모델은 더 긴 기간의 수량을 다루며, 전략적 질문에 사용합니다.
  • 물리 또는 3D 모델은 기계와 로봇을 다룹니다. 동작이나 배치가 공간에서 작동하는지라는 다른 질문에 답합니다.

모델을 만드는 방식이 두 번째 기준입니다. 어떤 도구는 시각적이고 드래그 앤 드롭으로 작업합니다. 어떤 도구는 표와 스프레드시트를 기반으로 합니다. 또 어떤 도구는 팀이 직접 프로그래밍하는 코드 라이브러리입니다. 도구가 자유도를 많이 줄수록 더 많은 역량이 필요합니다.

디지털 트윈도 함께 검토하고 있다면, 이는 다른 문제를 해결한다는 점에 유의하십시오. 디지털 트윈은 실시간 공장 데이터와 연결된 상태를 유지하는 반면, 시뮬레이션은 선택지를 검증하기 위해 필요할 때 실행됩니다. 이 질문을 먼저 정리하십시오.

순위표가 도움이 되지 않는 이유는 무엇인가요?

상위 도구 목록은 어디에나 있고, 그만큼 솔깃하게 만듭니다. 그래서 신중하게 다룰 필요가 있습니다.

2016년 Winter Simulation Conference 논문 Discrete Simulation Software Ranking은 웹 검색, 출판물, 리뷰, 소셜 네트워크를 활용해 도구를 인기도 기준으로 순위를 매겼습니다. 저자들은 인기가 높다고 해서 품질이 높은 것은 아니라고 밝힙니다. 인기만으로 선택해서는 안 되며, 기능 비교 및 실험과 함께 고려해야 한다고 제안합니다. 또한 대부분의 도구가 비슷한 기능 목록을 갖고 있어서, 기능 비교만으로는 결론을 내리기 어렵다고 지적합니다.

인기 있는 도구에는 분명한 장점이 하나 있습니다. 그 도구를 아는 사람을 찾기 쉽다는 점입니다. 사람을 채용할 때나 컨설턴트가 떠날 때 이 점은 중요합니다. 이 요소를 고려하되, 이것이 결정을 좌우하지 않도록 하십시오.

가장 중요한 평가 기준은 무엇일까요?

아래 항목을 평가표의 행으로 사용하십시오. 각 항목마다 오른쪽의 질문이 데모에서 물어볼 내용입니다.

  1. 질문과의 적합성. 우회 방법 없이 공정 흐름, 배치 규칙, 교대 일정, 품종 전환을 표현할 수 있습니까? 생산 라인에서 까다로운 기능 하나를 공급업체가 실시간으로 모델링하도록 요청하십시오.
  2. 데이터 가져오기. ERP 내보내기 파일, Excel 파일, 데이터베이스에서 라우팅, 설비, 오더 데이터를 읽을 수 있습니까? 모델을 다시 만들지 않고도 데이터를 새로 고칠 수 있습니까? 수기로 입력한 숫자로 만든 모델은 금방 현실과 어긋납니다.
  3. 실험 처리. 여러 시나리오를 실행하고 각 시나리오를 자동으로 반복할 수 있습니까? 이는 다음 절에서 자세히 다룹니다.
  4. 검증 지원. 모델 결과를 과거 실적과 비교할 수 있습니까? 특정 부품 하나가 모델을 거치는 경로를 추적하고, 어떤 일이 왜 일어났는지 파악할 수 있습니까?
  5. 결과 및 보고. 추적하는 KPI를 산출할 수 있습니까? 그리고 관리자가 보는 Excel이나 Power BI 같은 도구로 결과를 내보낼 수 있습니까? 애니메이션은 사람들이 모델을 믿게 만들지만, 결정은 숫자가 합니다.
  6. 필요한 역량. 공장에서 누가 모델을 만들고 유지 관리할 수 있습니까? 교육에는 얼마나 걸립니까? 한 명의 전문가만 이해하는 도구는 그 전문가가 떠나면 살아남기 어렵습니다.
  7. 실행 시간과 규모. 현실적인 모델이 실행되는 데 얼마나 걸립니까? 오더가 열 배로 늘어나면 어떻게 됩니까?
  8. 자동화 및 통합. 스크립트나 다른 시스템에서 모델을 실행할 수 있는 인터페이스가 있습니까?
  9. 3년간의 비용. 라이선스, 교육, 모델러 인건비, 데이터 준비, 지원 비용을 포함하십시오. 첫 번째 모델뿐 아니라 다음 모델의 비용도 더하십시오.
  10. 이전 가능성. 다른 도구로 바꿀 경우 모델 구조와 데이터를 내보낼 수 있습니까?

실험 처리를 별도로 점검해야 하는 이유는 무엇일까요?

무작위 입력을 사용하는 시뮬레이션 모델은 실행할 때마다 다른 결과를 냅니다. 따라서 한 번의 실행은 하나의 표본일 뿐입니다. MIT 실험 설계 강의 자료(MIT OpenCourseWare 미러 사이트에 게시됨)는 주어진 정확도에 필요한 독립 반복 횟수가 몇 회인지를 핵심 질문으로 제시하고, 신뢰구간의 폭에 기반한 중단 규칙을 설명합니다. 연속적으로 실행되는 모델의 경우 준비 기간(warm-up period)도 다룹니다. 각 반복의 초기 관측값을 버리고 나머지를 평균 내는 방식이며, Welch 방법은 준비 기간이 어디서 끝나는지 정하는 데 도움을 줍니다.

이 수학을 직접 계산할 필요는 없지만, 소프트웨어는 그것을 해야 합니다. 자동으로 반복 실행할 수 있는지, 신뢰구간을 보고하는지, 준비 기간 설정을 도와주는지, 하나의 화면에서 시나리오를 비교할 수 있는지 확인하십시오. 애니메이션으로 실행한 한 번의 결과만 보여준다면, 결국 동전 던지기로 결정하게 됩니다.

여러 시나리오를 실행하는 것은 어떨까요?

수십 가지 시나리오를 각각 많은 반복 횟수로 테스트하면 실행 시간이 실질적인 비용이 됩니다. 반복 실행은 서로 독립적이므로 동시에 병렬로 돌릴 수 있습니다. Microsoft는 Azure Batch를 서로 통신할 필요가 없는 대규모 병렬 작업을 위한 서비스로 소개하며, 몬테카를로 시뮬레이션을 예시로 듭니다. 애플리케이션은 직접 가져오면 되고, Batch가 이를 가상 머신 풀에 배포합니다. 다만 이 방식이 효과를 보려면 시뮬레이션 도구가 화면 없이 명령줄에서 실행될 수 있어야 하고, 라이선스도 이를 허용해야 합니다. 두 가지 모두 질문 목록에 넣어 확인하십시오. Azure 용량은 파일럿 결과로 필요성이 확인된 후에 IT 부서와 논의하십시오.

도구를 구매해야 할까요, 전문가를 고용해야 할까요, 아니면 직접 만들어야 할까요?

이 도구를 얼마나 자주 사용할지 솔직하게 따져 보십시오.

  • 전문가를 고용하는 방법은 새로운 라인 도입이나 대규모 투자처럼 연간 한두 개의 큰 질문이 있을 때 적합합니다. 검토 비용은 지불하지만 교육은 필요하지 않습니다.
  • 도구를 구매하는 방법은 계획 담당자가 교대 모델, 제품 믹스, 버퍼 크기 등 여러 옵션을 정기적으로 테스트할 때 적합합니다. 교육 시간과 모델을 최신 상태로 유지하는 데 드는 시간을 예산에 반영하십시오.
  • 직접 만드는 방법은 코드를 작성하고 유지 관리할 수 있는 인력이 있을 때만 프로그래밍 라이브러리를 사용해 시도하십시오. 유연성은 높지만 그만큼 해당 인력에 대한 의존도도 높아집니다.

많은 공장이 먼저 전문가 검토로 시작해 실제로 무엇을 알고 싶은지 파악한 뒤, 도구를 선택합니다.

공정한 비교는 어떻게 진행합니까?

공정한 테스트는 몇 달이 아니라 몇 주면 충분합니다.

  1. 질문을 명확히 정의하십시오. 결정 하나, 기한 하나, 담당자 한 명을 정하십시오.
  2. 데이터 패키지를 하나 준비하십시오. 한 개 라인 또는 셀에 대해 공정 경로, 작업 시간, 자원, 가동 달력, 수요, 그리고 한 달치 실제 실적을 모읍니다.
  3. 가중치를 먼저 정하십시오. 데모를 보기 전에 데이터 가져오기, 실험 처리, 기술 역량, 비용을 각각 얼마나 중요하게 볼지 결정하십시오.
  4. 최종 후보 모두에게 같은 사례와 같은 마감일을 주십시오.
  5. 자사 직원이 직접 사용해 보게 하십시오. 어디에서 막히는지 지켜보십시오.
  6. 과거 데이터로 검증하십시오. 모델이 합의한 오차 범위 안에서 지난달 결과를 재현합니까?
  7. 투입 工수를 기록하십시오. 모델러 작업 시간, 데이터 정제 시간, 지원 부서에 한 질문 수를 기록합니다.
  8. 함께 평가하십시오. 공장, 생산계획, IT, 재무 담당자가 각자 맡은 항목을 채점합니다.

공급업체가 파일럿에서 자사 데이터를 돌려 보지 않겠다고 한다면, 그것 자체가 답입니다.

흔한 실수

  • 순위표만 보고 선택하기. 인기 있는 제품은 알려 주지만, 우리에게 맞는 제품인지는 알려 주지 않습니다.
  • 데모를 보고 구매하기. 세련된 애니메이션은 데이터 처리나 실험 지원에 대해서는 아무것도 말해 주지 않습니다.
  • 모델을 누가 만들지 무시하기. 전문가에게 가장 좋은 도구가 우리 팀에게는 잘못된 선택일 수 있습니다.
  • 검증 건너뛰기. 과거를 재현하지 못하는 모델은 미래를 맡길 수 없습니다.
  • 데이터 작업 과소평가하기. 입력 데이터를 수집하고 정제하는 일은 모델을 만드는 것만큼 오래 걸릴 수 있습니다.
  • 한 번의 실행으로 결정하기. 반복 실행 없이는 실제 개선과 노이즈를 구분할 수 없습니다.

Polaris가 적합한 경우

ERP 데이터에서 출발하는 시뮬레이션을 원한다면 iFAKT Polaris가 후보가 될 수 있습니다. iFAKT는 Polaris를 생산을 위한 AI와 디지털 트윈으로 소개합니다. Polaris Designer 모듈은 ERP 데이터, 자재명세서, 공정 시간으로부터 제품-공정-자원 지식 그래프를 구축합니다. 이후 Polaris Simulator 모듈이 이 지식 그래프를 활용해 용량, 인력 배치, 버퍼 시나리오를 가상으로 테스트하고, 병목과 가동률 불균형을 보여 줍니다. 다른 모든 후보와 같은 평가표와 같은 파일럿 사례로 검증하십시오.

함께 살펴볼 관련 주제

  • 시뮬레이션 입력 데이터. 어떤 시간과 규칙을 먼저 수집할지, 그리고 현장 작업자와 어떻게 확인할지 다룹니다.
  • 모델 검증. 출력 결과를 과거 기간과 비교하고 차이를 문서화하는 방법을 다룹니다.
  • 시뮬레이션과 실시간 데이터. 모델을 현장 설비에 연결하면 무엇이 달라지는지 다룹니다.
  • 시뮬레이션 결과 보고. 관리자에게 필요한 핵심 KPI와 시나리오를 나란히 보여 주는 방법을 다룹니다.
  • 시뮬레이션 역량을 위한 인력 구성. 누가 모델을 만들고, 누가 소유하며, 누가 검토할지 정합니다.

다음 단계

가중치를 미리 합의한 평가표가 있으면 제조 시뮬레이션 소프트웨어를 고르기가 훨씬 쉬워집니다. 공장에서 실제 의사결정 사례 하나를 골라 그에 필요한 데이터 묶음을 준비한 뒤, 같은 사례를 두세 개 후보 제품에 동일하게 적용해 보십시오.

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Factory simulation Digital twin Microsoft Azure Polaris Simulator Polaris Designer iFAKT GmbH

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