TOC (Theory of Constraints) 제약이론

TOC (Theory of Constraints) 제약이론

 

제약이론은 1974년 이스라엘의 물리학자 Goldratt 박사가 개발한 경영이론이다. 이 이론은 시스템의 효율성을 저해하는 제약조건(Constraint)을 찾아내서 극복하기 위한 시스템 개선 방법이라고 할 수 있다.

 

경영학에서는 '제약이론' 이라는게 있다. 예를 들어 공장에 3개의 라인이 있다고 가정해보자.

첫 번째, 두 번째 라인에서는 시간당 100개의 부품을 생산할 수 있지만, 세 번째 라인은 50개 밖에 만들지 못한다. 결국, 시간당 전체 생산량은 50개에 그치게 된다. 세 번째 라인에서 발생한 병목현상이 제약으로 작용해 전체 효율을 결정하기 때문이다.

 

병목 지점을 파악하지 못하면 아무리 자원을 쏟아부어도 개선은 이루어지지 않는다. 반면, 병목 지점을 제대로 짚어내면 적은 자원을 투입해도 큰 성과를 거둘 수 있다.

 

 

제약이론에서 이익을 극대화하기 위해서는 다음과 같은 조건들이 있다.

(1)Throughput(처리량)을 증대시킬 것

(2)총 투자(설비, 재고 등)를 절감시킬 것

(3)총 경비(재고를 Throughput으로 변환하기 위해 지출된 금액)를 절감시킬 것

 

TOC는 이 세 가지 요소 모두를 개선하고자 하는 것이나 여기에 우선순위를 설정한다. "이익을 극대화한다."는 목적을 위한 우선순위로는 (1)의 Throughput의 증대가 가장 중요하며 그다음이 (2)의 총 투자 절감, 그리고 (3)의 총경비 절감으로 이어진다. 그 이유는 Throughput의 증가는 이론적으로 그 한계가 없지만 총 투자나 총경비는 이론적으로나 현실적으로 제로가 될 수 없기 때문이다. 또한 총 투자 절감이 총경비 절감보다 중요한 이유는 재고, 그중에서도 재공품(WIP, Work-In-Process)이 많으면 생산성이나 품질에도 악영향을 주기 때문이다. 이에 비해 고정비 삭감은 인원 감축을 통해 비교적 쉽게 할 수 있지만, 인원 감축을 한 번이라도 하고 나면 직원들은 개선에 대해 다시는 협력하지 않으려 하기 때문에, TOC에서는 고정비 삭감을 그다지 강조하지 않는다

 

TOC는 목적을 달성하기 위해서 부분적, 개별적 개선이 아닌 생산 시스템 전체 중 어디에 어떻게 주목하면 좋을지 알려주는 시스템 개선 도구이다. TOC는 기업의 목적과 개선 활동을 체인과 비유해서 설명한다. 수주로부터 원자재 구매, 생산, 납품, 대금 청구, 수금 입금에 이르기까지 고객의 주문에서 시작해서 최종적으로 돈이 기업에 들어올 때까지 각각의 활동이 체인을 구성하는 각각의 고리에 해당한다. 여기서 Throughput은 체인 전체의 강도를 의미한다. 체인 전체의 강도는 가장 약한 고리의 강도와 같다. 한 부분이 특별히 강하다고 해도 결국 가장 먼저 끊어지는 약한 부분이 체인 전체의 강도를 결정하기 때문이다. 마찬가지로 기업의 Throughput도 효율성이 가장 낮은 활동에 의해 제약받고 있다. Throughput을 증대 시키기 위해서는 가장 약한 고리를 찾아내서 그 고리를 강하기 만들면 된다. 가장 약한 고리 이외의 다른 고리들을 더 강하게 만든다 해도 체인 전체의 강도를 강화시키는데 전혀 도움이 되지 않는다. 생산 시스템의 비용은 체인의 무게에 해당한다. 각 활동에는 여러 가지 경비가 소요되고 전체 비용은 개별 활동 비용의 총합이다. 어느 고리든지 중량을 줄이기만 하면 체인 전체의 무게가 줄게 되므로 개별적인 경비 절감 활동의 결과는 전체 비용 감소에 직접적으로 기여한다. 이때문에 비용 감소에는 '개별 최적화'가 '전체 최적화'에 연결되지만, Throughput증가에는 '개별 최적화'가 '전체 최적화'에 연결되지 않는다. 이런 생각에 근거해서 TOC에서는 우선 '비용의 세계'로부터 'Throughput의 세계'로 시스템을 개혁할 뿐만 아니라 구성원들의 인식 변화가 필요하다고 주장한다.

 

 

TOC Process

 

TOC는 앞서 설명한 Throughput의 증대, 총 투자와 총비용의 절감을 실현하기 위해 다섯가지의 개선 단계를 제시한다.

 

(1)제약조건을 찾아낸다.

이 단계가 제일 중요하다. 제약조건이 Throughput의 크기를 결정하는 요인이며, 나아가서는 기업의 목적인 이익 증대의 결정적 요인이라는 TOC의 기본적인 원칙을 이해하는 것에서 시작하기 때문이다. 예를 들면 시작점에서는 수주가 어려운, 즉 시장이 제약조건이었으나 일단 수주를 해서 생산량이 늘어나면 병목공정(Bottleneck)이 발생할 수 있다. 그렇다면 이후에는 병목공정이 바로 제약조건이 된다.

 

(2)제약조건을 철저히 활용한다.

두 번째로 병목공정에 감춰져 있는 생산능력을 찾아내어 활용한다. TOC를 도입해온 미국의 여러 기업에서는 이 잠재되어 있는 능력을 찾는 활동만으로 30% 이상의 생산능력이 향상되었다고 보고하고 있다. 어쨌든 이 활동은 총경비의 증가나 추가적인 투자 없이 Throughput을 증대 시킬 수 있다.

 

(3)제약조건 이외의 것은 제약조건에 종속 시킨다.

이 활동은 재공품을 최소로 하기 위한 것이다. 그러므로 제약조건 이외의 활동은 '가동률을 100%에 가깝게 한다.'라는 사고방식을 버리고 '할 일이 생기면(앞 공정으로부터 재공품이 넘어오면) 일하고, 없으면 기다린다'라는 사고방식으로 전환해야 한다. TOC에서 이 단계는 비용 산출 세계의 패러다임과 TOC의 Throughput 세계의 패러다임이 충돌하는 곳이다. 즉 비용 세계의 패러다임은 '각 공정의 비용을 최소로 하면 전체 비용은 최소가 된다'는 것으로 공정마다 능률 측정지표를 설정하여 실적을 감시한다. 그러나 Throughput세계의 패러다임은 '만약 개별 공정이 각각의 능률에 따라 독립적으로 운영된다면, 그리고 각 개별 공정의 능률 차이가 많이 난다면 완제품이 아닌 재공품이 늘어나 전체의 Throughput에 더 악영향을 미칠 가능성이 있다'는 것이다.

 

(4)제약조건의 능력을 향상시킨다.

이 단계는 설비투자를 하여 비용이 들더라도, 제약조건의 능력을 강화하는 것을 말한다. 이 단계는 우선 Throughput향상에 기여하는 제약조건을 철저히 활용한 후, 필요하면 투자해서 그 능력을 강화하는 단계이다.

 

(5)타성에 젖지 않도록 주의하며 1단계로 다시 돌아간다.

이 단계는 1단계부터 반복하라는 것이 아닌, 제약조건이 다른 공정으로 바뀌는지 주의해가며 첫 단계부터 반복하는 것이다. 제약조건의 능력이 어떤 다른 공정보다 높아진다면, 다른 공정이 제약조건으로 될 가능성이 충분하기 때문이다. 제약조건이 바뀜에 따라 개선활동의 내용도 대폭 달라져야 한다. 그러므로 타성에 적어 태만해지지 않도록 주의하는 것이 매우 중요하다.

 

 

DBR (Drum, Buffer, Rope)

 

병목을 잘 활용하여 공장을 운영하면 생산능력의 낭비를 줄일 수 있다. 병목공정의 생산량이 공장 전체의 생산량을 결정하기 때문이다. DBR은 병목공정을 최대한 활용할 수 있는 스케줄링 방법과 buffer관리 방법을 제공한다. DBR은 납기 단축과 재고 감축을 동시에 획기적으로 달성케 한다. 병목공정에 초점을 맞추므로 시간이 적게 걸리고 비용도 적게 든다. DBR의 구성요소는 다음과 같다.

 

1)Drum

많은 사람들이 행진을 한다고 가정할 때 일정한 속도로 이동하는 것은 대열 유지에 매우 중요하다. 이때 일정한 박자로 드럼을 치는 기수가 그 대열을 유지시키는 역할을 하는데, 그렇다면 누가 기수의 역할을 하는 것이 적절한가? 가장 뒤처지는 사람이 드럼을 치는 것이 대열 유지에 가장 좋을 것이다. 이 가정을 생산 공정에 적용한다면 공정에서 드럼의 역할을 해야 하는 것은 병목이 생기는 지점일 것이다. 병목공정에 생산 스케줄을 맞추는 동시에 가동률을 높여야 한다.

 

2)Buffer

대열을 유지하기 위해서는 드럼을 치는 기수가 드럼을 계속 두드려야 한다. 그러기 위해선 드럼을 중단시킬 수 있는 요소들을 제거해야 하는데, 공정안에서는 드럼에 해당하는 병목공정의 작업이 끊기지 않도록 해야 한다. 병목 앞 공정에서의 문제로 병목공정의 작업이 끊어지지 않게 하기 위해서는 병목공정 앞에 완충제 역할을 하는 Buffer를 두는 방법이 있다. 즉, Buffer란 병목공정 앞까지 만들어진 재고를 말하며 다시 말해 재공품(WIP, Work-In-Process)을 말하며 완충재고라고 한다.

 

3)Rope

행진을 할 때 앞서가는 사람들은 뒤에 따라오는 사람들의 속도를 일일이 확인하며 갈 수 없다. 드럼의 박자에 발을 맞추고 있기는 하지만 경우에 따라서는 대열이 언제든지 흐트러질 수 있다. 이를 방지하기 위해서 가장 선두에 있는 사람과 후미에 있는 사람을 로프로 연결하는 방법이 있다. 그러면 선두 쪽과 중앙, 후미 쪽이 항상 서로의 페이스를 확인하면서 대열을 유지할 수 있기 때문이다. 공정안에서도 마찬가지로 병목공정과 다른 공정들을 로프로 연결해 놓은 것처럼 병목공정의 속도에 맞추어 흐름이 진행되도록 해야 한다.

 

DBR의 집중 개선 프로세스는 다음과 같다.

 

단계1 [병목공정을 찾는다]

병목은 작업량을 생산능력과 비교하여 판단된다. 병목은 생산능력 대비 작업량 비율이 가장 큰 곳이기도 하다. (available capacity < required capacity) 그리고 이곳은 재공품(WIP)가 가장 많이 쌓여 있고, 현장관리자가 가장 많이 독촉 받는 곳이기도 하다.

 

단계2 [병목공정을 최대한 활용한다]

많은 관리자들은 병목은 즉시 해소되어야 한다고 주장한다. 하지만 해소하기 이전에 이를 적극적으로 활용하는 과정이 필요하다. 그 핵심은 병목공정의 생산 스케줄을 작성하는 데 있다. 우리는 이 스케줄을 Drum이라고 부른다. 개선활동의 초점을 이곳에 맞추어, 병목공정의 가동률을 최대한 높인다. 병목의 생산량이 공장 전체의 공급능력을 경정한다는 사실을 잊지 말아야 한다.

 

단계3 [비 병목공정의 활동을 병목공정의 스케줄에 맞춘다]

첫 공정에서는 병목공정 스케줄의 수량과 시기에 맞추어 자재를 투입한다. 우리는 이것을 'Rope를 연결한다'고 표현한다. 비 병목공정은 병목공정이 100%효율로 가동될 수 있도록 공급에 차질이 없어야 한다. 이를 위해서 재공품이 병목공정 스케줄보다 일찍 도착하도록 작업한다. 우리는 이 여유시간을 Buffer라고 부른다. 또 불량 때문에 수량이 부족하지 않도록 주의한다.

 

단계4 [병목공정의 능력을 향상시킨다]

시장의 수요가 증가하여 생산량을 늘려야 할 상황이라면, 병목공정의 능력을 키우는 것으로 생산량이 늘어난다. 그래야만 비 병목공정 능력도 키울 필요가 생긴다. 이것은 병목공정을 보호하기 위해서 여유 능력이 추가로 필요한 경우이다. 많은 공장에서는 단계3까지만 적용하더라도 생산량이 늘어난다. 대부분의 공장은 생산능력이 실제 알고 있는 것보다 더 크며, 단지 능력이 허비되는 것이 잘 드러나지 않아 모르고 있을 뿐이다. 이와 같은 병목 활용법은 이런 사실을 알려주고 설비투자를 감소시킬 수 있다.