본 사례 연구는 ‘Process Miner of the Year 2016’을 수상한 Veco사의 사례(Leveraging Human Process Knowledge via Process Mining)를 번역한 것이다. 이 상은 프로세스 마이닝의 가치를 증명하고, 조직의 일하는 방식에 상당한 영향을 준 프로세스 마이닝 프로젝트의 사례 연구에 주어지는 것이다. 본 사례를 통해서 국내의 기업들도 프로세스 마이닝의 가치와 가능성에 많은 관심을 가지길 바란다.

 

PMOTY 2016에 본 사례 연구가 선정된 이유는 다음과 같다.

 

• 대부분의 프로세스 마이닝 프로젝트들이 서비스 부문과 사무 간접 부문의 프로세스를 분석에 초점을 맞추고 있다. 그런데 흥미롭게도 이 사례는 제조 프로세스 분석을 다루고 있다.
• 분석 결과가 조직의 경쟁력 강화에 큰 효과를 주었다. 핵심 제조 프로세스의 리드타임이 절반으로 줄어들었던 것이다.
• 6시그마 방법론의 중요한 요소인 측정 시스템 분석(Measurement System Analysis) 이 수행되었다. 본 사례에서 소개된 프로세스 마이닝 프로젝트는 이전에 수행된 측정 시스템 분석을 통해 데이터 타당성에 대한 근거를 확보할 수 있었다.
• 프로세스 마이닝을 통해 핵심 이해관계자들이 보유한 프로세스 지식의 활용을 극대화할 수 있다는 것이 증명되었다.

 

한편, 여러분은 이 사례에 대한 발표 동영상도 볼 수 있다.

 

 

요약

 

Veco는 정밀 부품들의 제조 리드타임을 단축하기 위해 프로세스 마이닝 프로젝트를 수행했다. 이 프로젝트를 통해 Veco는 대상 제조 프로세스의 리드타임을 절반으로 단축했다. 또한 프로세스 마이닝을 통해 통계적 기법이나 방법을 잘 알지 못하는 핵심 이해관계자들도 자신들이 보유한 프로세스 지식의 활용을 극대화하여 리드타임 단축에 실제적인 도움을 주는 개선안과 통찰력을 제시할 수 있음이 증명되었다.

• 비교적 사례가 적은 제조 분야의 프로세스 마이닝 연구
• 제조 프로세스의 리드타임이 절반으로 줆
• 핵심 이해관계자의 프로세스 지식 활용이 핵심 성공 요인임

 

 

대상 기업

 

Veco는 전기주조(electroforming), 포토에칭(photo-etching), 레이저절단(laser cutting)을 통해 맞춤화된 정밀부품을 제조하는 세계적 선도기업이다. 이 사례 연구에서 설명되는 프로세스 마이닝 프로젝트는 네덜란드 Eerbeek에 위치한 전기 주조 부서와 관련되어 있다. 전기주조는 금속을 패턴화된 기판에 정확하게 부착시켜 금속부품을 생산하는 방식이다. 이 방식을 통해 제조기업은 원자 단위로 금속부품을 늘릴 수 있고, 고정밀의 금속부품을 생산할 수 있다. 전기주조의 혜택을 이해하고 이를 적용할 수 있다면 완전히 새로운 기회가 열리는 것이다. 제조기업이 표면이 매끄러운 고정밀의 금속부품을 마이크론 크기의 정확도로 생산할 수 있다는 것은 무엇을 의미할까? 제조기업은 정밀도, 내성, 비용 효과성 측면에서 경쟁력을 높일 수 있고, 고온을 견디는 금속부품을 생산하는 역량을 확보할 수 있게 된다.

일반적으로 생산 공정의 첫 번째 단계인 평판인쇄(lithography) 단계가 최종 제품의 품질을 결정한다. 이 기술의 단점 중의 하나는 대부분의 경우에 전체 프로세스가 완료되기까지 최종 제품의 품질이 결정될 수 없다는 것이다. 그러므로 생산 리드타임을 줄이는 것이 매우 중요하다. 왜냐하면 리드타임이 짧아질수록 결함에 대한 피드백을 빨리 받을 수 있고, 평판인쇄를 다시 수행할 시간과 가용자원이 있는가를 더욱 빨리 결정할 수 있기 때문이다.

 

Veco는 내∙외부 고객 및 공급업체와 관련된 성과를 개선하기 위한 기법으로 6시그마를 채택했다. 6시그마는 제조 분야에서 발전했고, 세계의 여러 나라에서 기업의 생산성 향상에 크게 기여해왔다. 6시그마의 특징은 다음과 같다.

• 고객의 관점에서 프로세스를 바라보는 아웃사이드-인(outside-in) 접근법
• 프로세스 변동을 야기하는 근본원인들에 대한 탐색
• 제시된 해결책의 품질뿐만 아니라 이에 대한 실무진의 수용성(acceptance)과 확신성(assurance)에도 주의를 기울임

프로세스에서 원하지 않는 분산을 야기하는 요인들을 구분해 내는 통계적 방법들이 이러한 6시그마의 특징을 뒷받침하고 있다.

 

“프로세스 마이닝 분석 결과는 탁월했고, 우리의 기대를 넘어섰다”

- JORIS KEIZERS, Veco 운영 관리자

 

Veco는 이전에 공장 내 리드타임을 단축하기 위해 6시그마를 적용했다. 이러한 노력은 상당한 성과를 거두어 11주의 리드타임을 4주까지 단축했다. 그런 다음에 Veco는 6시그마 도구 상자(tool box)를 확장할 수 있는 새로운 방법들을 모색했고, 프로세스 마이닝을 알게 되었다. 비록 프로세스 마이닝이 제조 분야에서 견고한 기반을 확보하지 못했지만 운영 팀은 프로세스 마이닝이 Veco의 프로세스들을 크게 개선하는 것을 도울 수 있다는 강한 신념을 가졌다.

Veco는 지원 부서가 아니라 제조나 판매, 마케팅의 라인관리자가 변화를 시작하고, 수행해야 한다는 철학을 가지고 있다. 그러므로 운영 팀이 회사 내 핵심 경영진을 위한 변화의 촉매제를 도입해야 한다. 이런 방식으로 Veco는 새로운 변화를 시작하고, 시작된 변화가 실행되어 지속적인 결과를 내는 것을 보장해 왔다. 유사한 맥락에서 운영/공급사슬 관리자는 정비/검사/생산/구매 관리자와 협업하여 프로세스 마이닝 프로젝트를 착수하고 이끌었다.

 

 

프로세스

 

Veco의 생산 프로세스에서는 배치(batch)들이 사전에 기술된 순서로 여러 작업장(work stations)들을 거쳐 흘러간다. 생산 프로세스에는 3개의 주된 경로(route)가 있다. 그러나 일부 배치(batch)들의 생산은 주된 경로를 다소 벗어날 것을 요구한다. 생산 장비가 최신이고 청정실(cleanroom) 환경에서 운영되고 있으나, 운영 인력들이 작업장들 간 이동과 작업장에서의 작업 흐름 정의, 작업장 운영의 수행을 담당해야 한다.

 

생산 배치(batch)들은 다양한 처리시간을 가지며 모든 작업장들의 가동률도 상이하다. 그러므로 모든 작업장들이 작업 시간 동안에 완전히 가동될 수 없으며 운영 인력들의 작업을 요구한다. 앞에서 언급한 것처럼, 이 생산 프로세스의 경우에 짧은 리드타임을 가지는 것이 매우 중요하다. 왜냐하면 Veco는 모든 작업장들이 능력 한계 내에서 운영되고 있는가를 대상 프로세스의 끝에서 결정할 수 있기 때문이다. 일단 이탈/문제가 발견되면 일탈이 발생한(또는 문제가 있는) 작업장을 검사하기 위해서 대상 프로세스는 정지되어야 한다. 이 경우에 해당 작업장을 흘러갔던 모든 진행 중인 생산 배치들이 불량품일 수 있다고 의심받는다.

 

 

데이터

 

프로젝트팀은 케이스 아이디[생산 배치(batch) 번호], 액티비티[작업장의 이름], 타임스탬프[특정 작업장에서 생산 배치(batch)를 완료한 시간]로 구성되는 이벤트 로그를 만들었다. Veco는 6시그마 중심의 기업이기 때문에 프로젝트팀은 데이터 검증에 상당한 주의를 기울이는 것에 익숙하다. 또한 관련 데이터의 활용을 위한 측정 시스템 분석(MSA: Measurement System Analysis)이 수행되었다. 그러므로 프로젝트팀은 데이터를 신뢰할 수 있었다. MSA 동안에 Veco는 데이터셋과 실제 프로세스 간 차이가 충분히 적은가를 검증했다. 따라서 프로젝트팀은 이 데이터를 분석해서 도출한 결론이 충분히 유효함을 확신할 수 있었다.

 

 

접근법

 

전통적인 6시그마 접근법을 적용했다면 처리시간 측면에서 가장 길고 높은 변동을 가지는 경로(route)를 발견하기 위해서 프로젝트팀은 먼저 파레토 차트를 만들었을 것이다. 가장 문제가 되는 작업장을 선택하기 위해 프로젝트팀은 [그림 1]의 오른쪽에 나타난 확률 도표(probability plot)를 만들기 위해 미니탭에서 추가적인 분석을 수행했을 것이다. 확률 도표는 각 작업장의 처리시간의 분포를 보여줌으로써 높은 변동을 가지고, 처리시간이 오래 걸리는 작업장의 선택에 도움을 줄 수 있다.  확률 도표는 매우 효과적이고 정확한 방법이다. 그러나 이를 만드는데 시간 소모가 크고, 통계 배경지식이 없는 사람은 이를 쉽게 이해할 수 없었다.

 

“프로세스 마이닝을 통해서 우리는 통계 지향적인 사람과 프로세스 지식을 지닌 사람 사이의 빠진 연결고리와 프로세스를 실제적으로 변화시킬 수 있는 권한을 발견했다.”

- JORIS KEIZERS, 운영 관리자

 

프로세스 마이닝 프로젝트팀은 처음에는 확률 도표 생성을 생략하고, 프로세스 마이닝 소프트웨어인 Disco를 활용해서 대상 프로세스를 분석했다. Veco는 변화에 대해 다음과 같은 철학을 가지고 있다: “해결책의 효과성”은 “해결책의 품질”과 “해결책의 수용성”의 곱에 비례한다. 프로세스 마이닝을 통해서 프로젝트팀은 통계 지향적인 사람과 프로세스 지식을 지닌 사람 사이의 빠진 연결고리(missing link)를 발견하고, 프로세스를 실제적으로 변화시킬 수 있는 권한을 확보했다. 프로세스 마이닝은 6시그마의 보완에 기여할 수 있음이 증명되었다. 즉, 프로세스 마이닝은 분석 단계를 가속화시키고 풍부한 프로세스 지식을 보유하고 있으나 통계적인 데이터 분석 방법을 잘 알지 못하는 사람들에게 매우 매력적이었다.

 

프로세스 마이닝의 첫 번째 장점은 프로세스를 즉시 가시화할 수 있다는 것이다: 수 분 이내에 Disco를 통해서 대상 프로세스와 병목 지점을 온전히 가시화하는 것이 가능했다. 애니메이션을 통해서 사람들은 한눈에 높은 점유율을 가지는 작업장들을 확인하고, 공급사슬에서 지연을 야기하는 작업장을 확인할 수 있었다. 전통적인 확률 도표만을 이용해서 이러한 이해와 통찰력을 얻는 것은 불가능했었다.

 

 

<그림 1> 프로세스 마이닝과 확률 도표간 비교

 

프로세스 마이닝은 매우 이해하기 쉬운 분석결과를 제공한다. 프로세스 애니메이션은 상상에 대한 증거를 제시해 주고, 프로젝트팀의 각 구성원이 자신의 프로세스 지식을 활용해서 새로운 통찰력과 개선안을 제안하는 것을 가능하게 해 준다. 이러한 과정을 통해서 핵심 이해관계자들의 풍부한 프로세스 지식이 분석 단계에서 도출된 통계 결과와 결합되는 것을 가능하게 한다. 이것은 분석 단계의 품질과 속도 개선에 도움을 준다. 일단 병목 구간이 발견되면 이 구간을 더욱 구체적으로 조사하고 집중하기 위해서 확률 도표가 그 다음에 활용될 수 있었다.

 

 

분석 결과

 

분석 결과는 탁월했고, 우리의 기대를 넘어섰다. 재생된(animated) 생산 프로세스의 분석 동안에 우리는 다양한 결론을 도출했다.

• 대상 프로세스는 다양한 작업장들 사이의 전이 시간에서 높은 변동을 가지고 있다. 이것이 전체 처리시간의 높은 변동과 다양한 작업장들에서의 지연을 야기했다. 이러한 발견에 근거하여 생산 관리자는 다음과 같은 결론을 도출했다. 우리는 작업장들 간의 전이 시간을 비슷하게 하기 위해 작업장들을 재결합해야 한다. 또한 우리는 지연 없이 작업장들 간에 이동할 수 있는 동일한 작업량을 가지는 생산 바스켓(production basket)을 도입해야 한다.
• 이러한 새로운 바스켓 시스템에 기반을 두고, 정비 관리자는 다음과 같은 결론을 도출했다. 이전의 새로운 작업 방식이 많은 예정된 정지 시간을 야기했다. 이러한 발견에 근거하여 우리는 가동에 영향을 주지 않고 예방 정비 방식을 더욱 쉽게 계획할 수 있을 것이다.
• 공급사슬 관리자와 구매 관리자는 다음과 같은 결론을 도출했다. 내부 생산 프로세스의 핵심적인 특징(daily push)이 중요 공급업체의 핵심적인 특징(weekly push)과 상이하다. 이러한 발견에 근거하여 그들은 중요 공급업체가 Veco의 핵심적인 특징에 맞추도록 하는 새로운 절차를 실행했다.
• 검사 부서는 프로세스의 마지막에 관여한다. 그러므로 검사 관리자는 그의 부서가 가장 높은 변동의 작업량을 가짐을 알게 되었다. 이러한 높은 변동에 잘 대응하기 위해서 그는 인력의 유연성을 더욱 개선할 수 있는 적절한 조치들을 취했다.
• 프로젝트팀은 또한 한 작업장 이전의 거대한 대기(queue)를 확인했다. 이 대기는 단지 몇 천 유로의 투자를 요구하는 기술적 해결책을 통해서 제거될 수 있었다.

 

<그림 2> 적용 결과

 

[그림 2]는 프로젝트가 시작되고 몇 주 이내에 공장의 리드타임과 변동이 크게 줄어들었음을 보여준다. 이와 함께, 효율성도 개선되었다. 이제 동일한 작업량이 훨씬 적은 인원으로 처리될 수 있게 되었다.

 

 

효과

 

이 프로젝트를 통해 생산 리드타임이 절반으로 단축되어 Veco는 매우 빨리 비용 절감과 리스크 감소를 달성했다. 또한 미래에 도움이 될 수 있는 중요한 교훈을 얻었다.

 

• 이 파일럿 프로젝트는 프로세스 마이닝이 6시그마 도구상자 내에서 매우 중요한 도구가 될 수 있다는 가정을 증명해 주었다.
• Veco는 프로세스 마이닝을 프로젝트에서만 활용될 수 있는 단순한 도구가 아니라, 생산과 공급사슬 프로세스의 핵심 부분으로 간주하고 있다. 새로운 표준 내에서 프로세스들이 수행되고 있는가를 검증하기 위해서 Veco는 정기적으로 프로세스 마이닝을 수행할 것이다.
• 프로세스 마이닝 지식이 기업의 컨설팅 부서에 축적되고 조직화되는 것보다 일선 부서에 축적되고 조직화되는 것이 중요하다.
• 프로세스 마이닝 파일럿 프로젝트의 결과는 새로운 패러다임을 위한 토대가 되었다. Veco는 모든 (새로운) 병목에 린 접근법을 적용함으로써 공장의 리드타임을 반으로 줄이고자 한다. 현재, 생산과 검사의 모든 직원들이 린(Lean) 접근법을 교육받고 있다.
• Veco는 영국에 있는 공장에도 파일럿 프로젝트에서 얻은 지식을 적용했다. 현재 Veco는 영국 공장의 성과를 개선하기 위해 프로세스 마이닝을 활용하고 있다.
• 이 프로젝트는 데이터과학에서 얻은 지식이 B2B 환경의 중소 제조기업에게도 큰 도움을 줄 수 있음을 증명하고 있다.

 

이 파일럿 프로젝트의 다음 단계로 Veco는 전세계 운영을 위한 디지털 전략을 작성하고 있다. 첫 번째 단계들은 이미 수행되었다. 프로세스와 제품에 관한 데이터 분석에서 프로세스의 예측가능성과 품질 개선을 도와줄 데이터 과학자가 채용되었다. 두 번째로 우리는 더욱 많은 사람들에게 빅데이터를 교육시켰다. 세 번째로, 우리는 전체 생산 프로세스 동안에 모든 종류의 프로세스와 제품 매개변수(parameter)들을 수집하기 시작하는 투자 프로젝트를 착수했다.

 

Fluxicon제공 | PMIG 번역 ( e-mail: info@pmig.co.kr  website: http://www.pmig.co.kr/ )