능력계획과 병목
이 쪽의 핵심 질문은 하나입니다. “이 계획을 실제로 만들 시간이 있는가, 없다면 어느 주에 몇 시간이 모자라는가?”
담당자가 이 질문을 만나는 때는 월 계획을 확정하기 직전과, 큰 주문이 새로 들어와 MPS가 바뀐 직후입니다. 월 합계로 보면 부하율 97%라 괜찮아 보이는데, 3주차에 일이 몰려 잔업이 터지고 납기를 놓치는 일이 흔합니다. 또 “설비를 한 대 더 사야 하느냐”는 질문을 받았을 때도 같은 계산이 필요합니다. 능력계획은 결국 쓸 수 있는 시간과 해야 할 일의 시간을 같은 단위로 놓고 비교하는 일입니다.
1. 능력은 이론값에서 두 번 깎입니다
섹션 제목: “1. 능력은 이론값에서 두 번 깎입니다”능력은 다음 순서로 구합니다.
- 이론능력 = 설비대수 × 1일 근무시간 × 근무일수
- 유효능력 = 이론능력 × 가동률 × 능률
- 부하 = 계획수량 × 단위 표준시간의 합 + 준비교체시간
- 능력 대비 부하율 = 부하 ÷ 유효능력 × 100
가동률은 고장·자재 대기·준비교체 같은 정지 때문에 실제로 설비가 돌아가는 시간 비율이고, 능률은 돌아가는 동안 표준시간대로 만드는 정도입니다. 두 값은 지난 3~6개월 생산일보에서 실제로 뽑아 씁니다. 처음이라 자료가 없으면 설비종합효율(OEE) 기록에서 시간가동률과 성능가동률을 가져옵니다. OEE 계산 도구와 OEE 기록 양식을 쓰면 됩니다.
예: CNC 가공 작업장, 설비 5대, 2교대(16시간), 월 22일 근무, 가동률 85%, 능률 95%
| 단계 | 계산 | 시간 |
|---|---|---|
| 이론능력 | 5대 × 16시간 × 22일 | 1,760 |
| 가동 손실 | 1,760 × 15% | −264 |
| 가동 후 | 1,760 × 0.85 | 1,496 |
| 능률 손실 | 1,496 × 5% | −74.8 |
| 유효능력 | 1,496 × 0.95 | 1,421.2 |
| 부하 | 제품 X 3,000개 × 0.25시간 + 제품 Y 2,000개 × 0.30시간 + 준비교체 30회 × 1시간 = 750 + 600 + 30 | 1,380 |
| 부하율 | 1,380 ÷ 1,421.2 | 97.1% |
이론능력 1,760시간을 그대로 쓰면 부하율이 78%로 나와 여유가 많아 보입니다. 이렇게 가동률과 능률을 100%로 놓는 것이 능력계획에서 가장 흔한 착각입니다. 사람이 설비를 지키는 공정이라면 사람 시간도 같은 방식으로 계산하고, 설비 능력과 사람 능력 가운데 작은 쪽을 씁니다. 사람 시간 계산은 공수 계산 도구를 씁니다.
2. 월 합계는 들어가도 주별로는 넘칩니다
섹션 제목: “2. 월 합계는 들어가도 주별로는 넘칩니다”월 부하율 97.1%는 “이번 달은 된다”는 뜻이 아닙니다. 일은 주마다 고르게 오지 않기 때문입니다. 아래는 같은 작업장에서 4주(20 근무일)를 따로 본 예시입니다. 주 유효능력은 5대 × 16시간 × 5일 × 0.85 × 0.95 = 323시간입니다.
| 주 | W1 | W2 | W3 | W4 | 합계 |
|---|---|---|---|---|---|
| 부하(시간) | 280 | 310 | 360 | 300 | 1,250 |
| 유효능력(시간) | 323 | 323 | 323 | 323 | 1,292 |
| 부하율 | 86.7% | 96.0% | 111.5% | 92.9% | 96.7% |
| 여유(+)·초과(−) | +43 | +13 | −37 | +23 | +42 |
4주 합계로는 42시간이 남는데 W3는 37시간이 모자랍니다. 부하표는 반드시 주 단위(납기가 촘촘하면 일 단위)로 봅니다. 막대를 제품별로 나눠 쌓으면 어떤 주문이 초과를 만드는지 보입니다. 그러면 영업과 “이 주문의 납기를 사흘 늦출 수 있는가”를 구체적으로 이야기할 수 있습니다. 능력 계획 도구에 주별 부하를 넣으면 같은 그래프를 바로 그릴 수 있습니다.
3. RCCP와 CRP — 언제 무엇을 보나
섹션 제목: “3. RCCP와 CRP — 언제 무엇을 보나”| 구분 | 대략능력계획(RCCP) | 능력소요계획(CRP) |
|---|---|---|
| 언제 | MPS를 정할 때(월·주) | MRP를 돌린 뒤, 작업지시 전(주·일) |
| 무엇을 근거로 | MPS 수량 × 제품 1개당 핵심 작업장 시간 | MRP 계획오더·작업지시 전부 × 공정 경로(라우팅) |
| 어느 작업장 | 병목·핵심 작업장 몇 곳 | 모든 작업장 |
| 정밀도 | 거침. 빨리 판정 | 세밀함. 계산량 많음 |
| 결과로 하는 일 | MPS를 줄이거나 미룸, 잔업·외주 예약 | 작업 순서·날짜 조정, 잔업 확정 |
RCCP를 하는 방법은 세 가지가 알려져 있습니다. 과거 비율로 작업장별로 나누는 총괄계수법이 가장 쉽고, 제품 1개가 작업장별로 쓰는 시간표(능력명세서)를 곱하는 방법이 그다음입니다. 리드타임까지 반영해 부하가 언제 생기는지 보는 자원 프로파일이 가장 정확합니다. 총괄계수법의 예를 들면, 다음 달 MPS가 1,000대이고 대당 총 표준시간이 0.5시간이면 500시간입니다. 과거 비율이 가공 60%, 조립 40%였다면 가공 300시간, 조립 200시간으로 봅니다. 쉽지만 제품 구성(믹스)이 바뀌면 틀립니다.
RCCP와 CRP 모두 무한능력 계산입니다. 부하를 쌓기만 하고 넘치는 부하를 자동으로 밀어내지 않습니다. 넘친 37시간을 어디로 옮길지는 사람이 정합니다. 이것을 자동으로 하는 방식이 유한능력 일정계획이며 일정계획 쪽에서 다룹니다.
4. 넘친 37시간을 어떻게 메우나
섹션 제목: “4. 넘친 37시간을 어떻게 메우나”| 방법 | 이 예에서 | 장점 | 따질 것 |
|---|---|---|---|
| 앞당김 | W1 여유 43시간으로 37시간 옮김 | 추가 비용 없음 | W1에 자재가 와 있는가. 재고가 일찍 생김 |
| 미룸 + 잔업 | W4로 23시간 미루고 14시간 잔업 | 비용 작음 | 미루는 주문의 납기가 W4까지 버티는가 |
| 잔업 | 37시간 전부 잔업 | 계획 변경 없음 | 연장근로 가산임금, 주 52시간 한도 |
| 토요 특근 | 1교대 1일 = 5대 × 8시간 × 0.85 × 0.95 ≈ 32.3시간 | 하루에 큰 시간 확보 | 32.3시간이라 4.7시간 모자람. 잔업이나 앞당김을 더해야 함 |
| 외주 | 일부 공정이나 제품을 외부로 | 사내 능력 그대로 | 품질·납기 관리, 단가, 도면 보안 |
| 분할 | 큰 로트를 둘로 나눠 W3·W4에 | 납기 급한 수량만 먼저 | 준비교체가 한 번 늘어남 |
고르는 순서는 보통 비용이 들지 않는 것부터 입니다. 앞당김과 미룸을 먼저 보고, 그래도 안 되면 잔업·특근, 마지막으로 외주를 봅니다. 앞당김이 가능하려면 W1에 그 주문의 자재가 있어야 하므로 MRP 결과를 같이 봅니다. 잔업과 특근은 연장근로 가산임금이 붙습니다. 근로자별 주간 연장근로 한도(주 52시간)도 지켜야 합니다. 시간 계산과 승인 절차는 잔업·특근 계획 쪽을 따르고, 비용은 연장근로 수당 도구로 미리 봅니다. 여러 주에 걸쳐 부하를 고르게 펴려면 자원 평준화 도구를 씁니다.
흔한 실수 첫째, 준비교체 시간을 부하에서 빼먹는 것입니다. 위 예에서 30시간이면 2%포인트가 넘습니다. 소량 다품종일수록 커집니다. 둘째, 월 합계만 보고 “된다”고 답하는 것입니다. 셋째, 능력이 모자라니 일단 다 잔업으로 메우고 원인을 보지 않는 것입니다. 같은 작업장이 석 달 연속 105%를 넘으면 그것은 일정 문제가 아니라 능력 문제입니다(6절 판단 기준 표). 설비·인원 증설이나 외주 고정화를 S&OP 회의에 올립니다. 넷째, 능력 대비 부하율과 TPM의 부하율(부하시간 ÷ 달력시간)을 섞어 쓰는 것입니다. 이름이 같아 회의에서 숫자가 엇갈리므로, 사내 문서에는 “능력 대비 부하율”이라고 구분해 적습니다.
5. 병목 — 라인은 가장 가는 파이프만큼만 흐릅니다
섹션 제목: “5. 병목 — 라인은 가장 가는 파이프만큼만 흐릅니다”여러 공정이 이어진 라인에서 전체 산출을 정하는 공정이 병목입니다. 절단 60개/시, 가공 45개/시, 조립 50개/시, 검사 70개/시인 라인은 시간당 45개 이상 나오지 않습니다.
| 공정 | 능력(개/시) | 라인이 45개/시로 흐를 때 가동 |
|---|---|---|
| 절단 | 60 | 45 ÷ 60 = 75% |
| 가공 | 45 | 100%(병목) |
| 조립 | 50 | 45 ÷ 50 = 90% |
| 검사 | 70 | 45 ÷ 70 = 64.3% |
여기서 두 가지가 나옵니다. 첫째, 검사를 개선해 80개/시로 만들어도 라인 산출은 45개 그대로입니다. 개선은 병목부터 합니다. 둘째, 병목이 아닌 공정의 가동률이 낮은 것은 정상입니다. 절단을 100% 돌리면 가공 앞에 재공만 쌓입니다. 비병목 공정의 가동률을 KPI로 압박하면 오히려 재공과 리드타임이 늘어납니다.
현장에서 병목을 찾는 신호는 세 가지입니다. 앞에 재공이 쌓이는 공정, 가동률이 늘 100% 가까운 공정, 잔업이 가장 많은 공정입니다. 세 신호가 한 공정을 가리키면 그곳이 병목입니다. 공정별 능력을 넣어 병목을 확인하려면 병목 분석 도구를 씁니다.
드럼-버퍼-로프(DBR)
섹션 제목: “드럼-버퍼-로프(DBR)”제약이론(TOC)을 만든 골드랫(Eliyahu Goldratt)은 병목을 중심으로 계획하는 방법을 드럼-버퍼-로프라고 불렀습니다.
- 드럼 병목 공정의 일정입니다. 라인 전체가 이 박자에 맞춥니다. 일정계획은 병목만 세밀하게 짜고 나머지는 거기에 맞춥니다.
- 버퍼 병목이 놀지 않도록 병목 앞에 두는 시간 여유(재공)입니다. 앞 공정이 잠깐 멈춰도 병목은 계속 돌아갑니다.
- 로프 병목이 소화하는 속도에 맞춰 첫 공정에 자재를 투입하는 신호입니다. 병목이 하나 끝내면 하나 투입하는 식으로 묶어, 앞 공정이 과잉 생산하지 않게 합니다.
위 라인이라면 가공의 하루 일정을 먼저 확정합니다. 가공 앞에는 몇 시간 분량의 재공을 늘 유지하고, 절단 투입은 가공 처리량인 시간당 45개에 맞춥니다. 절단이 75%만 가동하는 것은 의도된 결과입니다.
주의 DBR은 병목이 한 곳에 고정되어 있을 때 잘 맞습니다. 제품 구성이 주마다 바뀌어 병목이 가공에서 조립으로 옮겨 다니는 공장은 드럼을 정하기 어렵습니다. 그런 곳에서는 버퍼가 여러 곳에 생겨 재공이 오히려 늘 수 있다는 비판이 있습니다(AllAboutLean). 버퍼를 몇 시간으로 잡을지에 대해서도 널리 합의된 공식이 없습니다. 처음에는 경험값으로 잡고 버퍼 소진 기록을 보며 조정하는 방식이 일반적입니다. 도입 전에 지난 3개월 부하표에서 병목이 몇 번 바뀌었는지 먼저 세어 봅니다.
6. 현장에서 쓰는 법
섹션 제목: “6. 현장에서 쓰는 법”엑셀로 할 때 작업장을 행, 주를 열로 두고 부하·능력·부하율 세 줄씩 만듭니다. 부하율 셀에 조건부 서식을 걸어 95% 이상은 노랑, 100% 초과는 빨강으로 칠합니다. 능력 줄에는 공휴일·설비 점검일·하계휴가를 빼서 주마다 다른 값을 넣습니다. 모든 주를 323시간으로 두면 휴가 주에 반드시 넘칩니다.
ERP·MES로 할 때 라우팅에 표준시간과 작업장이 들어가 있어야 CRP가 돌아갑니다. 국내 중소기업 ERP는 라우팅이 비어 있는 경우가 많습니다. 처음에는 병목 작업장 한두 곳만 표준시간을 넣어 RCCP부터 시작합니다.
판단 기준(예시 — 회사 기준으로 바꿔 씁니다)
| 능력 대비 부하율 | 판단 |
|---|---|
| 85% 미만 | 여유. 앞당김 받을 수 있는 주로 표시 |
| 85~95% | 정상. 긴급오더는 협의 후 수용 |
| 95~100% | 경계. 고장 한 번이면 넘침. 잔업 예약 |
| 100% 초과 | 조정 필수. 위 표의 방법으로 메우고 확정 전 팀장 승인 |
| 3개월 연속 105% 초과 | 능력 문제로 보고 S&OP 안건 |
능력 확인을 마친 계획은 주간 생산계획 확정 절차로 넘기고, 주간 생산계획 양식에 부하율과 조정 내용을 남깁니다.
에피소드 가상의 장면입니다. 3월 둘째 주 목요일, 영업팀장이 “월 부하율 97%라면서 왜 납기가 안 되느냐”고 따졌습니다. 담당자는 월 합계 대신 주별 막대그래프를 띄웠습니다. 셋째 주에만 37시간이 넘치고, 그중 30시간이 지난주 받은 특급 주문 하나에서 나온다는 것이 한눈에 보였습니다. 대화는 “왜 안 되느냐”에서 “그 주문 절반을 첫째 주로 당길 자재가 있느냐”로 바뀌었습니다. 구매가 자재 입고를 사흘 당길 수 있다고 확인했고, 잔업 없이 정리됐습니다. 그 뒤로 이 회사 주간 회의 자료의 첫 장은 주별 부하 그래프가 됐습니다.
7. 툴킷과 양식
섹션 제목: “7. 툴킷과 양식”| 하려는 일 | 쓰는 도구·양식 |
|---|---|
| 주별 부하·능력 비교 | 능력 계획 |
| 병목 찾기 | 병목 분석 |
| 사람 시간 계산 | 공수 계산 |
| 가동률·능률 실적 | OEE 계산, OEE 기록 양식 |
| 부하 평준화 | 자원 평준화 |
| 잔업·특근 비용 | 연장근로 수당 |
참고 자료
섹션 제목: “참고 자료”- Smartsheet, Rough-Cut Capacity Planning: https://www.smartsheet.com/content/rough-cut-capacity-planning
- User Solutions, Rough-Cut Capacity Planning: https://usersolutions.com/blog/rough-cut-capacity-planning
- SoftwareConnect, Rough-Cut Capacity Planning: https://softwareconnect.com/learn/rough-cut-capacity-planning/
- 권오운(ATPM), 설비종합효율 산출방안(PDF): http://www.atpm.co.kr/5.mem.service/6.data.room/data/tpm/gaebyul/ii_oee_01.PDF
- FanRuan, 가동률 계산법: https://www.fanruan.com/ko-kr/blog/rate-of-operation
- Wikipedia, Bottleneck (production): https://en.wikipedia.org/wiki/Bottleneck_(production)
- Lisa Lang, Drum-Buffer-Rope Summary(PDF): https://www.velocityschedulingsystem.com/wp-content/uploads/2019/12/Drum-Buffer-Rope-DBR.pdf
- Forte Labs, Theory of Constraints 105: Drum-Buffer-Rope: https://fortelabs.com/blog/theory-of-constraints-105-drum-buffer-rope/
- AllAboutLean, A Critical Look at Drum-Buffer-Rope: https://www.allaboutlean.com/drum-buffer-rope/
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양식·도구·근거
- 내려받는 양식
- 주간 생산계획표, OEE 기록·집계표
- 계산 도구
- 생산능력 계획 (Capacity Planning), 병목 공정 분석 (TOC), 표준공수 · 능률 계산기, OEE 계산기, 자원 평준화 (Resource Leveling), 연장·야간·휴일수당 계산기
- 용어
- 생산능력, 부하율, CRP, 병목공정, TOC, 병목 스케줄링, 가동률, 표준시간, 셋업타임, 라우팅, 연장·야간·휴일근로, 외주·임가공, 주52시간제
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