인사이트리포트

들어가며

프로젝트 산업의 목표인 이익 극대화를 위해서는 프로젝트 납기 준수, 자원(인력, 설비)의 효율 극대화, 품질 향상과 비용의 최소화가 관건이다. 이는 효과적인 프로젝트 공정 관리를 통해 얻을 수 있다. 하지만, 최근의 프로젝트는 대형화, 전문화, 복잡화로 하나의 프로젝트를 완성하기 위해 요구되는 공정이 다양하고 사용되는 자재, 기술, 설비, 인력이 서로 복잡하게 연관되어 있으며, 프로젝트를 진행함에 있어 Activity 소요 공기 추정과 자원 가용성에 불확정 요소가 많기 때문에 효과적이고 일관된 프로젝트 공정 관리가 어려운 실정이다.

프로젝트 공정관리에 전통적인 일정 관리 기법인 PERT(Program Evaluation and Review Technique)/CPM(Critical Path Method)을 많이 사용하나, PERT/CPM은 자원 제약을 고려하지 않은 작업순서 중심의 일정수립으로 프로젝트 일정을 지연시키는 원인을 제공한다. 또한 Activity에 포함되어 있는 여유시간을 관리할 수 없다는 한계가 있다. 이러한 PERT/CPM의 한계점을 해결하기 위하여 자원의 중복 사용을 해소하고, 프로젝트의 불확실한 상황에 대비한 여유 시간으로 사용되는 버퍼(Buffer)를 도입한 제약 이론(TOC, Theory Of Constraints) 기반의 CCPM(Critical Chain Project Management) 기법이 제안 되었다.

CCPM은 작업 불확실성과 자원 가용성으로부터 프로젝트 납기를 보호하기 위하여 각 Activity의 공기 산정 시 포함되었던 안전 여유시간을 한 곳으로 모아서 적절한 크기로 버퍼를 추가하고, 자원 제약을 고려한 일정 수립으로 자원의 멀티태스킹(Multi-tasking)을 배재한 프로젝트 계획 수립을 지원한다. 또한 주기적인 버퍼 관리를 통하여 프로젝트 진척 상황을 모니터링하며, 공정 지연 발생 시 공정 진척 대비 버퍼 소비율을 회복시키기 위한 만회대책 수립을 지원한다.

본 리포트에서는 CCPM 기반의 프로젝트 공정관리 업무 프로세스를 제안하고, 이를 효과적으로 운영하기 위한 고려사항으로 PDCA(Plan-Do-Check-Action) 사이클의 각 단계별 적용되는 CCPM의 개념과 관리방안에 대하여 살펴 보겠다.

프로젝트 공정관리 업무 프로세스

프로젝트 공정관리란 가용한 자원으로 예정된 공기 내에 프로젝트를 완료하기 위하여 설계, 구매, 시공, 시운전 업무를 효과적으로 관리하기 위한 일정 계획 수립, 진도 측정 및 계획 변경 등의 제반 관리 활동을 말한다.

프로젝트 공정관리의 목적은 자원의 적절한 배분, 설계 도서 및 자재의 적기 조달, 시공 생산성 향상, 실적 기반 위험 관리 등을 통하여 적정 범위 내 제한된 비용으로 품질과 사양을 훼손시키지 않고 발주처가 요구한 납기를 준수하는 것이다.

[그림 1]의 프로젝트 공정관리 CCPM 적용 업무 프로세스는 통계학자 Deming이 제안한 PDCA 사이클에 따라 순차적으로 수행된다. PDCA 사이클에는 계획(Plan), 실행(Do), 확인(Check), 조치(Action)의 4단계가 있다. 계획 단계는 프로젝트 초기에 일회성으로 수행되며, 최종적으로 발주처가 요구한 납기를 만족시키는 CCPM 공정표를 작성하는 단계이다. 실행-확인-조치 단계는 통상 주간 단위로 반복적으로 수행되며, 생산 현장의 공정 실적 데이터를 수집 및 집계하여 프로젝트 진척 상태를 모니터링하고, 진척 확인 결과로 일정 지연 등의 문제가 발생하면 만회대책을 수립하고 이를 반영하여 CCPM 공정표를 개정한다.

계획(Plan) 단계 : CCPM 공정표 작성

계획 단계는 프로젝트 수주 후 일반적으로 2~3개월 내에 실행되며, 수주 계약을 체결한 프로젝트를 예산 및 납기 범위 내에서 완료하기 위한 프로젝트 계획을 수립하는 단계이다. 프로젝트 WBS(Work Breakdown Structure) 구성, 프로젝트 작업량 산출, 자원 투입계획 수립, 공종별 계획 생산성 산정, Activity 공기 산정, Activity 선/후관계 정의, 자원 경합의 해소, 버퍼 추가 등의 과정을 거쳐서 CCPM 공정표를 작성한다.

1) 프로젝트 WBS 구성

CCPM 공정표를 작성하기 위해서는 우선 프로젝트 WBS를 구성하여야 합니다. 프로젝트 WBS는 작업분할체계를 지칭하는 것으로 공간, 부위, 설비, 계통, 지역 등을 완성하는데 필요한 작업을 분해하여 계층적으로 구성한 것이다.

프로젝트 WBS의 최하위 Level에 Work Package가 위치하며, Work Package 하위에 자재/작업 물량/생산성이 연계되어 일정 및 진도를 관리하는 단위이며, CCPM 공정표 작성 단위인 Activity가 구성된다.

2) Activity 공기 산정

양산형 제조 공정과 같이 동일 작업이 반복되는 경우에 과거 데이터의 평균 값을 Activity 공기로 사용하는 것이 문제되지 않지만 프로젝트 산업에서는 과거와 완전히 동일한 작업이 거의 없다. 이러한 환경에서는 과거의 유사 프로젝트의 경험이나 데이터로부터 Activity 공기를 산정한다. 많은 업체에서 사용하는 Activity 공기를 정량적으로 산정하는 일반적인 방법은 Activity에 할당된 작업량, 공종별 계획 생산성, 투입 자원 수를 기준으로 한다.

예를 들어 “A 건물, 1층, RC 공사, 철근 배근” Activity 경우에 작업물량은 15 ton, 투입 자원 수는 철근공 5명, RC 공사, 철근 배근의 계획 생산성이 0.5 ton / (man, day)이면, Activity 작업물량 / (공종별 계획 생산성 X Activity 투입 자원수) 공식을 적용하여 Activity 공기는 6일( 15 / (0.5 X 5) )이다.

기존 PERT/CPM에서는 개별 Activity를 변동성으로부터 보호하기 위하여 각 Activity에 안전 여유시간을 포함시켰다. [그림 2]와 같이 일반적인 경우의 작업예상시간 준수확률 분포인 β분포는 오른쪽이 완만한 경사를 가지고 있으며, 작업예상 시간 준수확률을 90%로 보는 것과 50%로 보는 것의 준수 확률은 2~3배 정도의 시간 차이가 나게 된다.

CCPM에서는 각 Activity의 작업예상시간 준수 확률을 50%정도로 줄이고, 나머지의 안전 여유시간은 각각의 Activity가 아닌 전체 프로젝트에 대한 안전 여유시간 즉 프로젝트 버퍼를 설치하여 한 곳에서 관리한다. 각 Activity에 불필요한 안전 여유시간을 배제하고 전체 프로젝트에 안전 여유시간을 설정함으로써 프로젝트의 납기 준수율를 향상시키는 것은 물론 프로젝트 공기를 줄이는 효과를 가지게 된다.

Activity 공기를 반(50%)으로 줄이는 것은 계획 생산성을 2배로 증가시키는 것과 동일한 의미이다. 계획 생산성을 일괄적으로 2배 증가시키는 것은 현실적으로 적용이 쉽지 않지만 모든 공종에 일괄 적용 후에 프로젝트 특성, 작업조건, 작업환경 등을 고려하여 공종별로 적절한 크기의 안전여유를 포함하게끔 계획 생산성을 조정하는 방법을 추천한다.

3) 자원 경합의 해소

CCPM은 자원 가용성을 계획에 반영하고 있으므로 자원의 경쟁으로 발생하는 일정 지연이나 자원의 추가 투입 등의 문제점을 예방하여 자원의 경합으로 인해 발생하는 멀티태스킹의 문제점을 해결할 수 있다. 멀티태스킹이 발생되면 프로젝트는 계획대로 진행되지 않을 것이며, 프로젝트 납기 지연, 비용 초과 발생, 품질 저하 등의 문제가 발생하게 될 것이다. 그러므로 Activity Network 상에서 자원의 중복이 일어나는 지를 점검하여 자원의 중복이 일어나는 Activity을 찾아 해결해 주는 것이 필요하다.

[그림 3]의 Activity C와 E는 동일한 자원을 동시에 사용하고 있어 자원 경합이 발생하고 있다. 멀티태스킹이 발생되는 작업들에 대해서는 서로 중복되지 않도록 그들 간의 업무순서를 정의하여야 하는데 Activity E 먼저 수행 후에 순차적으로 Activity C가 수행되도록 조정한다. 이와 같이 Activity 선/후관계와 자원 종속성을 고려하여 생긴 최장 경로를 애로사슬(Critical Chain)이라고 부르며, 주어진 자원의 조건 하에서는 프로젝트 기간을 더 이상 짧게 계획할 수 없다. 즉, 애로사슬 중심으로 프로젝트 계획 및 실행이 진행되어야 함을 의미하는 것이다.

4) 버퍼 설정

CCPM은 각 Activity의 일정 준수보다는 프로젝트 공정관리의 목적인 프로젝트 납기 준수도를 높이는 것에 중점을 둔다. 이러한 관점에서 CCPM은 작업 불확실성으로부터 프로젝트 납기를 보호하기 위하여 각 Activity별로 설정되어 있는 안전 여유시간을 한 곳으로 모아서 프로젝트 버퍼(Project Buffer)를 설정한다. [그림 4]에서는 각 Activity별 안전 여유시간을 합한 후에 반(50%)으로 줄여 프로젝트 버퍼를 설정한다. 프로젝트 버퍼의 크기에 관한 연구는 다양하게 진행되고 있으나, 본 리포트의 50%는 일반적으로 널리 수용되는 프로젝트 버퍼의 크기이다.

프로젝트 버퍼 설정 후에 [그림 4]와 같이 애로사슬을 보호하기 위하여 공급 버퍼를 설치합니다. 공급 버퍼는 애로사슬 상의 Activity와 Non-Critical Chain의 Activity가 합류되는 지점에 추가하며, 일반적으로 Non-Critical Chain 크기의 반(50%)으로 설정한다.

상용의 프로젝트 스케줄링 소프트웨어를 활용하여 CCPM 스케줄링 하는 2가지 방법이 있다. 첫째는 ProchainTM, LYNX Scheduler, ConcertoTM, Project Scheduler 8TM과 같은 CCPM 스케줄링 지원 소프트웨어로 직접적으로 CCPM 스케줄링을 수행한다. 두 번 째는 MS Project와 Primavera를 활용하여 기존의 CPM 스케줄링을 수행한 후에 CCPM 스케줄링 지원 소프트웨어로 사용하여 CCPM 일정으로 변환하는 방법이다.

실행(Do) 단계 : 실적 기반 CCPM 공정표 업데이트

버퍼를 추가하여 프로젝트 계획이 완성되면, 프로젝트의 실행 단계(Do)로 들어간다. 프로젝트가 계획대로 진행된다면 실행 중에 관리가 거의 필요하지 않다. 그러나 프로젝트에는 많은 불확실성이 있으며, 이를 사전에 모두 계획에 반영하는 것은 어려운 일이다. 현재 프로젝트 진척 상황을 파악하고 계획을 수정해 나갈 필요가 있다.

공정 담당자는 통상 주간 단위로 현장의 공정 관련 Raw Data 수집한 후 Activity 단위로 진도율(Percent Completion)을 파악하고, 잔여 진도율 기준으로 Activity 잔여 공기(Remaining Duration)를 산정한 후에 이를 공정표에 입력하여 CCPM 공정표를 업데이트 한다. Activity의 진도율을 산정하기 위해서는 프로젝트의 특성과 작업의 특성을 고려하여 진도율 산정방식을 지정해야 한다. 작업공기(Duration), 작업물량(Quantity), 세부작업 가중치(Weight Factor) 등의 진도율 산정 방식이 있다.

[그림 5]는 Data Date(8일차) 시점에 Activity 진도율 기준으로 Activity 잔여 공기를 산정하여 Data Date 이후의 Activity 일정이 업데이트되는 과정을 보여준다.

예를 들어 Activity E는 9일(1일차~9일차) 동안에 작업물량 18 ton을 작업하는 것으로 계획되었고, Data Date(8일차) 시점에 8 ton을 작업하였다. 이러한 경우 작업물량 진도율 산정 기준으로 계획물량 18 ton 중에 8 ton을 작업하여 Activity E의 진도율은 44.4%이고, 잔여물량 10 ton을 작업하는데 5일이 소요되므로 잔여 공기는 5일이며, 예상 완료일은 13일차(4일 지연)가 된다.

확인(Check) 단계 : 버퍼 소비 차트 작성

확인 단계에서는 애로사슬 진척률 대비 프로젝트 버퍼 소비율을 시각화 한 버퍼 소비 차트(Buffer Consumption Chart)를 작성하여 프로젝트 진척 상태를 확인한다. 버퍼 소비 차트는, 프로젝트 버퍼 소비율을 세로축으로, 애로사슬 진척률 횡축에 취한 그래프로, 보통 주간 단위로 공정표를 업데이트 할 때마다 프로젝트의 진척 현상을 타점해 간다. 버퍼 소비 차트에는 경고 존을 설정해 두어, 관계자가 무엇을 해야 할지 한눈에 알 수 있도록 한다.

프로젝트 버퍼 소비율은 원래 계획된 버퍼의 길이에 대한 소비된 버퍼의 백분율을 의미하며, 애로사슬 진척률은 당초 계획되고 있는 애로사슬 기간에 대한, 남아 있는 작업 기간의 비율을 잔여작업의 비율로 생각해, 100%로부터 잔여작업의 비율을 뺀 나머지를 애로사슬 진척률로 계산한다. 경고 존이란 버퍼 소비율에 맞추어, 순조롭게 특히 대책을 필요로 하지 않는 Green Zone, 납기 지연의 위험성을 고려해 대책을 준비하는 Yellow Zone, 버퍼 회복을 위한 만회대책을 실시하는 Red Zone의 세 가지를 설정한다.

경고 영역의 설정은 버퍼 소비율과 진행률을 모두 고려하여 결정해야 한다. 버퍼의 길이는 애로사슬 길이를 기준으로 결정하므로 나머지 작업 기간이 적어지면 그에 따라 버퍼의 길이를 비례적으로 줄일 수 있다. 따라서 진행률 증가에 맞추어 존의 경계선을 기울여 설정해야 한다.

[그림 6]의 ⓢ는 [그림 5]의 샘플 프로젝트에 대한 애로사슬 진척률 12.5%와 프로젝트 버퍼 소비율 25%를 버퍼 소비 차트에 타점한 것이다. Yellow Zone과 Red Zone의 경계에 있어 프로젝트 납기 지연의 위험성을 고려해 만회대책을 준비해야 하는 상태이다.

[그림 6]의 ⓑ는 그린 Zone의 범위에서 오른쪽 어깨 상승으로 추이하는 그래프는, 순조롭게 프로젝트가 실행된 것을 보여준다. ⓒ는 버퍼를 소비하지 않고 프로젝트가 진행되는 그래프로, 각 Activity가 계획된 공기대로 진행되고 있음을 의미한다. 버퍼 상황에서 볼 때, 이 프로젝트는 더 느리게 진행되어 리드 타임을 줄일 수 있었을 가능성을 보여준다. ⓐ는 애로사슬 진척률 70% 근처에서 가로축에 대해 거의 수직선을 그리고 있다. 이것은 애로사슬 상에 있는 일부 Activity가 진행되지 않아 전체 프로젝트 진행이 거의 멈추어 있는 상황을 보여준다. 원인 파악을 통한 만회대책 수립이 시급한 것으로 파악된다.

조치(Action) 단계 : 만회대책 반영 CCPM 공정표 개정

마지막 단계인 조치 단계는 버퍼가 Red Zone에 들어간 경우에 수행된다. 작업순서 변경, 자원 추가 투입 등의 대책을 수립하고 이를 반영하여 CCPM 공정표를 개정한다.

CCPM도 문제가 확인되면 조치를 취할 수 없다면 실시하는 의미가 없다. 버퍼가 Red Zone인 경우, 그대로 방치해 두면 대부분의 프로젝트는 납기가 지연된다. 그러므로, 버퍼가 Red Zone에 있는 경우는 프로젝트 버퍼 소비율을 회복시키기 위한 대책을 실시할 필요가 있다. 일반적으로 자원(인력, 설비) 추가 또는 변경, 공법 변경, 작업순서(병행 작업) 조정, 품질 수준 조정, 업무 범위 재검토 등의 만회대책이 수립된다. 수립된 만회대책에 대하여 발주처 인가후 이를 반영하여 CCPM 공정표를 개정한다. 예를 들어 자원이 추가되면 연관 Activity들이 동시에 작업이 가능하게 되거나 Activity 공기가 줄어들어 프로젝트 버퍼 소비율 회복을 통한 프로젝트 납기 지연을 예방할 수 있다.

시사점

본 리포트에서는 TOC 분야의 CCPM 개념을 활용하여 현장에서 현실적으로 프로젝트 공정관리 가능한 업무 프로세스 모델을 제안하였고, 이의 효과적인 운용을 위하여 PDCA 사이클의 각 단계별 적용되는 CCPM의 개념과 관리방안을 제시하였다. .

프로젝트 산업에서 공정관리 용도로 전통적으로 사용하고 있는 PERT/CPM은 Activity간의 선/후 관계만을 고려해서 프로젝트 계획을 수립하는 반면 CCPM은 자원 제약과 Activity간 선/후 관계를 동시에 고려함으로써 프로젝트 공기 단축과 납기 준수에 대한 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 버퍼 관리를 통하여 전체 프로젝트에 대한 통제점을 제공함으로써 체계적이고 안정적인 프로젝트 운영을 가능하게 한다.

향후 CCPM이 프로젝트 산업에 널리 보급되기 위해서는 공종 별 작업 특성을 고려한 Activity의 안전 여유시간의 크기 산정과 적정 수준의 버퍼 크기에 관한 연구와 더불어 실제 현장에 적용을 통한 결과 분석으로 업종별 프로젝트 공정관리에 적합하도록 CCPM 적용 방법론을 보완해 나가야 할 것이다.