WHY FRIENDS APS
경험의 계획에서, 계산된 계획으로
- 생산계획을 엑셀로 작성 후 MES에 수작업 업로드
- 목표재고 역산·부족분 순차 분산 — 전체 최적 보장 없음
- 설비 정지월에도 생산량이 배정되는 오류 발생
- 조정 순서에 따라 결과가 달라져 설명 곤란
- 12개월 전체를 한 번에 동시 최적화 (수 초 내 계산)
- 주어진 조건 하 수학적 최적해 — CP-SAT 엔진
- 생산능력 초과 배정이 원천적으로 불가능
- "무엇을 먼저 지켰는가"를 단계별로 제시 — 설명 가능
OPTIMIZATION THEORY
APS를 움직이는 세 가지 최적화 이론
생산계획 문제는 하나의 알고리즘으로 모두 풀리지 않습니다.
문제의 성격에 따라 CP(제약 프로그래밍) · MILP(혼합정수 선형계획) · 유전 알고리즘을 선택하거나 조합합니다.
제약 프로그래밍
Constraint Programming
언제 쓰나 — "재고는 0 미만 금지", "오늘 물량은 고정", "납품 2일 전 재고 확보"처럼 규칙(제약)이 많고 복잡한 정수 배분 문제.
적용 예시 — Friends APS의 월별(12개월 동시)·일별(기준일시작일~기준일종료일) 생산량 배분. 하드 제약을 지키면서 페널티 합계가 최소인 계획을 수 초~수 분 내 탐색합니다.
- 논리 조건 · 순서 규칙 표현이 쉬움
- 정수 변수에 강함 (생산수량 · 라인 배정)
- Google OR-Tools CP-SAT 엔진 사용
혼합정수 선형계획
Mixed-Integer Linear Programming
언제 쓰나 — 비용 최소화 · 이익 최대화처럼 목적함수와 제약이 선형 수식으로 깔끔하게 표현되는 자원 할당 문제.
적용 예시 — 음료 병입 공장의 라인·라벨 동시 할당 생산계획. 수요예측(XGBoost·Prophet) 결과를 입력으로 라인별 생산량과 기종 교체를 함께 최적화합니다.
- 전역 최적해(Global Optimum) 보장 가능
- 비용 · 재고 · 수송 등 합계형 목적에 최적
- Gurobi · CBC 등 검증된 솔버 활용
유전 알고리즘
Genetic Algorithm
언제 쓰나 — 작업 순서(시퀀싱)처럼 경우의 수가 폭발적으로 커서 정확해 탐색이 어려운 조합 문제. 좋은 근사해를 빠르게 찾는 메타휴리스틱.
적용 예시 — 작업 순서(순열)와 라인 할당을 동시에 최적화하는 스케줄링. 적합도 = 납기지연 최소화 + 라인 부하 균등화 + 우선순위 준수로 평가합니다.
- 초기집단 50개체 → 100세대 진화 탐색
- PMX 순열 교차 · 토너먼트 선택 · 엘리트 보존
- Job-shop 등 순서 의존 문제에 유리
| 구분 | CP (제약 프로그래밍) | MILP | 유전 알고리즘 |
|---|---|---|---|
| 문제 성격 | 규칙·논리 제약이 복잡한 정수 배분 | 선형 목적·제약의 자원 할당 | 순서·조합 폭발 문제 |
| 해의 품질 | 실용적 최적해 (제한시간 내) | 전역 최적해 보장 가능 | 좋은 근사해 (최적 보장 없음) |
| 계산 속도 | 수 초 ~ 수 분 | 문제 크기에 민감 | 세대 수에 비례, 병렬화 유리 |
| Friends APS 적용 | 월별·일별 생산계획 (기본 엔진) | 라인·라벨 동시 할당 | 작업 순서 스케줄 최적화 |
PROCESS
APS 실행 파이프라인
수요주문에서 MES 작업지시까지 — 계획 수립의 전 과정이 하나의 파이프라인으로 이어집니다.
- 1수요주문 로딩ERP 연계 · CSV 업로드
우선순위 정책 적용 - 2소요량 산정BOM 기반
자재소요량 계산 - 3라우팅 해석품목별 공정 순서
셋팅·사이클타임 - 4AI 스케줄링CP-SAT 최적화
일일배치 계획 - 5자원 할당설비·작업장 배정
가동률 계산 - 6결과 시각화Gantt · KPI
AI 코멘터리 - 7확정 · MES 전송계획 확정
작업지시 배포
CORE FEATURES
핵심 기능
월별 생산계획 시뮬레이션
향후 12개월 생산계획을 CP-SAT 최적화 엔진으로 동시에 산출합니다. 재고 수지·생산능력 등 하드 제약을 지키면서, 우선순위 5단계에 따라 최적안을 선택합니다.
- 미납(결품) 최소화 — 고객 납기 최우선
- 재고일수(Coverage) 목표 달성 — 안전재고 확보
- 2교대 능력 초과 최소화
- 3교대 능력 초과 최소화
- 과잉재고 억제 · 생산량 급변 완화
일별 생산계획 시뮬레이션
품번×일자별 생산량을 일 범위로 최적 배분합니다. 어제 실적 미달분(긴급물량)은 오늘 생산 하한에 자동 반영되고, 서로 다른 시작조건으로 3회 계산해 벌점이 가장 낮은 계획을 채택합니다.
- 미납 0건 — 납품 수요 반드시 충족 (하드 제약)
- 출하 선행(D-day) — 납품 D-day 전 재고 확보
- 일별 생산능력(CAPA) 초과 금지
- 각종 페널티 가중치로 운영 중 우선순위 조정
What-if 시뮬레이션 · 확정 관리
근무시간 · 납품량 · 전일 재고 등 조건을 화면에서 직접 바꿔가며 계획 대안을 즉시 비교합니다. 확정 저장 시 리비전(Rev)이 생성되어 과거 계획 이력을 언제든 재조회할 수 있고, 확정 계획은 MES 업로드 · 자재 신청 등 후속 업무의 기준 데이터가 됩니다.
ERP · MES 실시간 연계
판매계획 · 재고 · 생산실적 · 품목별 Cycle Time · 설비종합효율(OEE)을 레거시 시스템에서 자동 수집하고, 확정된 생산계획은 MES로 배포합니다. 수작업 취합 없이 항상 최신 데이터로 계획을 수립합니다.
페널티 가중치 자동 최적화
페널티 가중치는 "무엇을 얼마나 싫어할 것인가"를 숫자로 적은 현장의 우선순위입니다. 항목이 많고 서로 얽혀 있어 사람이 맞추기 어렵고, 한 번 바꿔 볼 때마다 계획을 다시 계산해야 합니다. Friends APS는 베이지안 최적화(Bayesian Optimization)로 가중치 조합을 백그라운드에서 자동 탐색하고, 결과를 리더보드로 비교해 한 번의 클릭으로 적용합니다.
- 백그라운드 자동 실험 — 가중치 제안 → CP-SAT 계산 → KPI 측정 → 학습 반복
- 고정 키 / 탐색 키 분리 · 로그 스케일(1 ~ 10,000) 탐색
- Arena 리더보드 — 교체 ↔ 재고일수 트레이드오프를 보고 선택 · 즉시 적용
- 산포도 · 히스토그램으로 가중치별 효과 구간과 탐색 수렴 확인
HOW IT WORKS
계획 수립 5단계
- ① 기준정보 자동 조회판매계획 · 재고 · 실적 · 생산능력
- ② 담당자 확인 · 수정납품량 · 재고 등 조건 입력(What-if)
- ③ AI 최적화 계산CP-SAT 정수 최적화 (비동기 처리)
- ④ 결과 검토생산량 · 예상재고 · Coverage 확인
- ⑤ 확정 저장 · MES 배포리비전(Rev) 이력 관리
CONSTRAINT SYSTEM
실제 현장에 적용된 제약조건 체계
특정 제조사 조립라인에 실제 적용한 제약조건 예시입니다.
반드시 지키는 하드 제약은 위반이 원천적으로 불가능하고,
소프트 페널티는 가중치 합계가 최소가 되는 계획을 선택하게 합니다.
가중치는 운영 중 화면에서 조정할 수 있고, 베이지안 최적화로 자동 탐색할 수도 있습니다 (핵심 기능 05).
- 재고 수지 : 재고 = 전월재고 − 판매 + 생산
- 재고는 음수가 될 수 없음 (결품 금지)
- 월 생산량은 설비 생산능력 초과 불가 (ex: 풀가동 110%까지 허용)
- 당월은 기생산 실적 이상 · 잔여 능력 이하
- 미납 0건 — 납품 수요는 반드시 충족
- 일별 생산능력(CAPA) 초과 금지 — 품번별·라인 전체
- 출하 선행(D-day) — 납품 D-day 전까지 재고 확보
- 월 생산 상한 — 품번·라인별 월 목표 초과 금지
- 오늘 물량 고정 — 확정 계획·긴급물량 하한 준수
소프트 페널티 — 벌점 가중치 예시
계획 품질을 결정하는 페널티 제약조건
APS는 계획 후보마다 아래 항목의 벌점을 합산해 가장 낮은 계획을 선택합니다. 공통 항목은 어느 제조업에나 적용되고, 산업별 항목은 현장 특성에 맞게 추가·조정합니다.
| 구분 | 분류 / 산업 | 페널티 항목 | 의미 (이런 계획일수록 벌점 부과) | 중요도 |
|---|---|---|---|---|
| 공통 | 납기 | 납기 지연 (Tardiness) | 고객 납기일보다 늦게 완료되는 계획 | 상 |
| 공통 | 납기 | 긴급 오더 미이행 | 우선순위 최상위 오더가 요청 기한 내 배정되지 못함 | 상 |
| 공통 | 납기 | 고객 우선순위 역전 | 중요 고객/오더가 후순위 오더보다 늦게 처리됨 | 중 |
| 공통 | 납기 | 과도한 조기 생산 (Earliness) | 납기보다 너무 앞서 생산해 재고·현금 부담 발생 | 중 |
| 공통 | 재고 | 안전재고 미달 | 품목별 최소 보유 수준 아래로 떨어지는 계획 | 상 |
| 공통 | 재고 | 과잉 재고·WIP 과다 | 수요 대비 초과 생산, 공정 간 재공 적체 | 중 |
| 공통 | 재고 | 자재 가용성 위반 | 자재 입고 전에 작업을 편성한 경우 | 상 |
| 공통 | 효율 | 셋업/체인지오버 발생 | 품종 전환으로 인한 준비시간·비용 | 상 |
| 공통 | 효율 | 로트 분할·연속성 결여 | 동일 품종이 쪼개져 여러 시점에 흩어짐 | 중 |
| 공통 | 효율 | 최소/최대 로트 위반 | 경제적 생산 단위 미만 또는 초과 | 하 |
| 공통 | 자원 | 잔업·휴일 가동 | 정규 가동시간 초과 편성 | 중 |
| 공통 | 자원 | 설비 부하 불균형 | 특정 라인에 작업 편중, 타 라인 유휴 | 중 |
| 공통 | 자원 | 비선호 설비 배정 | 주설비 대신 대체(저효율) 설비 사용 | 하 |
| 공통 | 자원 | 부자원(인력·금형·공구) 초과 | 동시 사용 가능한 부자원 한도 초과 | 중 |
| 공통 | 안정성 | 확정 계획 변경 (Nervousness) | 확정된 단기 계획을 재수립 시 흔드는 정도 | 하 |
| 산업별 | 식품·음료 | 유통기한 잔여일 미달 | 출하 시점 기준 고객 요구 잔여 유통기한 미충족 | 상 |
| 산업별 | 식품·제약 | 알레르기·오염 순서 위반 | 알레르겐/고농도 품목 후 세척 없이 일반 품목 편성 | 상 |
| 산업별 | 화학·제약 | 배치 세척(CIP) 발생 | 품종 전환 시 탱크·배관 세척으로 인한 시간·용수 손실 | 중 |
| 산업별 | 화학·철강 | 캠페인 이탈 | 동일 등급(Grade) 캠페인 순서를 깨는 편성 | 중 |
| 산업별 | 반도체·디스플레이 | 마스크·레시피 변경 | 동일 설비에서 레시피 전환 시 발생하는 손실 시간 | 상 |
| 산업별 | 전자·SMT | 피더 교체(Feeder Change) | 기종 전환 시 부품 피더 재세팅 횟수 | 중 |
| 산업별 | 자동차 부품 | 서열(JIS) 순서 불일치 | 고객 라인 투입 순서와 생산 순서 불일치 | 상 |
| 산업별 | 사출·금형 | 금형 동시 사용 충돌 | 하나의 금형이 두 설비에 동시 배정되거나 예열 시간 미확보 | 중 |
| 산업별 | 섬유·염색 | 색상 전환 순서 위반 | 연한 색→진한 색 순서를 어겨 세척·재염 발생 | 중 |
| 산업별 | 조립·장치 | 라인 밸런스 붕괴 | 병목 앞 재공 적체, 후공정 대기 발생 | 하 |
SCREENS
주요 화면 구성
담당자가 매일 사용하는 화면입니다 — 대시보드부터 AI 분석까지 하나의 웹 시스템에서 제공됩니다.
메인 대시보드 — KPI 4종 · 설비 가동 현황 · 라인별 부하율 · AI 코멘터리
수요주문 로딩 — ERP 연계 일괄 로딩 · 고객등급(VIP/A/B/C) 우선순위 · 긴급주문 위험도 평가
APS 워크벤치 — Soft 제약 가중치 슬라이더 · 제약조건 On/Off · 시뮬레이션 실행/비교
시뮬레이션 결과 조회 — 라인별 작업배정 Gantt · 자원 가동률 · 확정 후 MES 전송
일별 시뮬레이션 — 품번×일자 최적 배분 · 재고/Coverage 연쇄 계산 · 리비전 이력 관리
AI 납기 지연 예측 — 주문별 지연 확률 · 영향 요인 분석 · AI 개선 제안
페널티 가중치 자동 최적화 — 가중치 값의 로그 구간별 시도 횟수 · 기하평균/중앙값/최빈 구간 · Arena 순위/선택 회차 위치
AI ANALYTICS
계획을 더 똑똑하게 만드는 AI 분석
수요 예측
과거 주문 패턴·계절성을 학습해 품목별 미래 수요량을 예측하고 계획 입력의 정확도를 높입니다.
납기 지연 예측
주문별 납기 준수/지연 확률을 예측하고, 영향 요인(Feature Importance)을 함께 제시합니다.
리소스 최적화
작업장·설비별 가동률을 예측하고 병목 공정을 진단해 부하 균형 방안을 제안합니다.
AI 코멘터리
시뮬레이션 결과의 KPI를 분석해 위험 요인과 개선 방안을 한국어 코멘트로 자동 생성합니다.
SPECIFICATIONS
기술 사양
| 최적화 엔진 | Google OR-Tools CP-SAT (정수 최적화)모델 |
|---|---|
| 계획 범위 | 월별 12개월 동시 최적화 · 일별 상세 계획 |
| 관리 KPI | Coverage(재고일수) 달성률 · 미납 · 부하율 · 재고 |
| 제약 체계 | 하드 제약(재고 수지 · 능력 초과 금지 · 출하 선행 D-day) + 소프트 페널티 (가중치 운영 조정) |
| 가중치 자동 최적화 | 베이지안 최적화 · 고정/탐색 키 분리 · 로그 스케일 탐색 · 목표 프리셋 · Arena 리더보드 · 분포 분석(산포도 · 히스토그램) · 백그라운드 자동 실행 |
| 시스템 연계 | ERP(판매계획·재고·실적) · MES(생산계획 배포) REST API 인터페이스 |
| 플랫폼 | 웹 기반(파이선) · 엑셀 다운로드 · 계획 리비전 이력 관리 |