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1 DSM 을이용한건설사업공정관리에관한연구 A Study on Schedule Management in Construction Project Using the Dependency Structure Matrix(DSM) 장세훈 * 박문서 ** 이현수 ** * J ang, Se-H oon Park, Moon- Seo Lee, H yun- Soo 요 약 건설사업은다양한시대적요구를충족시키기위해매우다변화되었고, 그에따라참여주체들이많아지고복잡성이증가하게되었으며, 사업의규모측면에있어서도날로대형화되어가고있는실정이다. 하지만현재의건설프로젝트공정관리수준은 1950 년대에만들어진 PERT 나 CPM 을반세기가지난지금까지그대로사용하고있을정도로후진성을면치못하고있다. 또한현재의공정관리는결과위주의방식으로건설사업과정에서나타나는작업간의정보의흐름과변이요소의발생을충분히고려하지못하고있다. 따라서본연구에서는기존의공정관리도구들의단점을개선하고공정관리기술의한계를극복하기위하여, 국내에는잘알려지지않은설계관리기법인 DSM(Dependency Structure Matrix) 를도입하여건설사업공정관리에대한적용성을고찰해보고자한다. 키워드 : DSM, CPM, PERT, 공정관리 1. 서론 1) 1.1 연구의배경및목적 건설사업은다양한시대적요구를충족시키기위해매우다변화되었고, 그에따라참여주체들이많아지고복잡성이증가하게되었으며, 사업의규모측면에있어서도날로대형화되어가고있는실정이다. 그러나현재의공정관리기술수준은 1950년대만들어진 PERT 나 CPM 을반세기가지난지금까지별다른개서없이그대로이용하고있으며, 그나마도여러제도적, 관행적여건으로인해제대로활용하지못하고있는실정이다 ( 박영민외, 2004). 또한현재의공정관리는결과위주의방식으로건설사업과정에서나타나는작업간의정보의흐름과변이요소의발생을충분히고려하지못하고있다. 널리사용되고있는 CPM 의경우는시공착수단계에서한번작성되고나면공사진행중에생기는변이요소를반영하여갱신, 수정이거의이루어지지않는경우가대다수이다 ( 김대영, 2007). 이에본연구에서는건설사업에서사용되고있는기존의공정관리도구들의단점을개선하고공정관리기술의한계를극복하기위하여, 국내에는잘알려지지않은설계프로세스 * 일반회원, 서울대학교대학원건축학과, 석사과정 ** 종신회원, 서울대학교건축학과부교수, 공학박사 *** 종신회원, 서울대학교건축학과정교수, 공학박사 관리기법인 DSM(Dependency Structure Matrix) 를도입하여건설사업공정관리에대한적용성을고찰해보고자한다. 1.2 연구의범위및방법본연구는먼저기존의공정관리도구를고찰하여이들의개념과장 단점을파악한다. 다음으로아직국내에는잘알려지지않는 DSM 에대한소개를하고, DSM 의특성에대한이해를바탕으로 DSM 의건설사업공정관리에대한적용성을검토하고자한다. 2. 기존공정관리도구에대한고찰 2.1 Gantt Chart(Bar Chart) Gantt Chart 는횡선식막대그래프를이용하여작업의특정한시점과기간을표시함으로써계획과진행을비교할수있도록되어있다. 시각적인명료성때문에각공정별공사의일정및전체공사의일정을파악하기가용이하고특별한지식이나경험없이사용할수있는장점이있다. 하지만, 작업들간의선후관계가명확하게표현되지않아, 공사진행중에발생할수있는특정작업의일정변경 ( 계획대비지연혹은빠른종결 ) 이발생할경우, 다른작업들과전체공사일정에대한 682

2 영향을 예측, 평가하기가 어려운 단점이 있다 ( 김경환 외, 2004). 2.2 CPM(Critical Path Method) 독을보다어렵게만들어프로젝트참여자상호간의의사전달에문제를발생시킬가능성이크다. 또한시공자가이들관계성을악용하여작업들의여유시간을숨기거나주공정선을조작하는경우가일어나기도한다 ( 김경환, 2007). CPM 은네트워크상에작업간의관계, 작업소요시간등을표현하여일정계획을하고전체공사기간을산정하며, 공사수행에서발생하는공정상의제문제를도해나수리적모델로해결하고관리하는것이다. 즉일정계산을통하여각작업의착수및완료시점을파악할수있으며, 각작업에서사용할수있는여유시간을알수있어작업계획을수립하는데편리하다. 그러나공정표의작성시간이비교적길고표현상의제약으로작업의세분화정도에한계가있으며, 한번작성된공정표의 Logic 을수정하기가어렵다는단점이있다. CPM 은연결점 (Node 또는 Event) 과연결선 (Arrow) 을이용하여작업 (Activity) 할당의방식에따라두가지방법으로표현할수있다. 즉연결선위에작업을표시하는방법 (AOA: Activity on Arrow) 과연결점에직접작업을표시하는방법 (AON: Activity on Node 또는 PDM: Precedence Diagraming Method) 이있다. 1) AOA 기법 AOA 기법은실제로수행되는작업이길이를가지는화살표로표현되어수행기간을가지는작업을네트워크상에서개념적으로이해하기편리하다는장점이있다. 또한각작업들의수행기간에비례하여화살표의길이를결정하고선 후행관계를형성하여, 전체작업들간의시간상의상호관계파악이용이한시간표기형네트워크에도손쉽게적용될수있다. 하지만, 네트워크의형태에따라부분적으로상당히난해한분석을필요로하는더미 1) 작업을적용해야하는단점이있다 ( 김경환, 2007). 그림 1. AOA 네트워크 2) AON 기법 AON 기법은더미작업이필요하지않으며, 다양한작업들간의관계 (SS, SF, FS, FF) 를화살표에부여하여보다정밀하게작업관계를표현할수있는장점이있다. 이에따라 Primavera Project Planner(P3 ) 와 MS Project 와같은주요공정관리시스템은현재 AON 은지원하지만, AOA 는제공하지않고있다. 하지만, AON 의장점으로인식되고있는다양한작업들간의관계형성은역설적으로네트워크의판 1) 더미 (dummy): 작업논리형성혹은독립적인작업 I D 를부여하기위한, 소요공기가 0 일이고요구자원이없으며실제일이수행되지않는가상의작업이다. 작업간선후관계를규명하는작업논리형성을위해요구되는더미를논리더미 (logical dummy activity), 작업간중복을피하기위해독립적인작업 ID 를부여하기위한더미를넘버링더미 (numbering dummy activity) 라한다. 그림2. AON 네트워크 2. 3 PERT(Program Evaluation and Review Technique) PERT 는 CPM 과함께발전되어온공정관리기법으로작업일정및공사의기간을결정하고주공정선을구하는방법이 CPM 과유사하다. 두공정관리기법의중요한차이점은 CPM 이네트워크상에표현된수행될작업에중점을두는반면, PERT 는이러한작업들이완료될수있는시간자료에역점을둔다는것이다. 또다른차이점으로는 CPM 이작업기간들이작은분산을갖는것으로가정하는데반해, PERT 는작업들이상대적으로큰분산을갖는시간분포로가정된다는것이다. PERT 도표에서작업의착수와완료시점을대표하는연결점들은번호와기호로규정되며, 이러한의미에서 PERT는연결점중심의공정관리기법이라할수있다. PERT의단점은네트워크상각작업과경로의기간분포에의존하여일정계산을하고전체공사기간을추정하기때문에한결합점에이르는경로가증가할수록실제소요시간과의오차가커진다는것과, 경험또는현장조사에의존하는작업의세가지소요시간산정이불확실할경우추정된공사기간의신뢰도가낮아진다는것이다. 2.4 LOB(Line of Balance) 만일 CPM 이반복작업이많은공사를관리하는데이용된다면, 공정표상에모든작업들의연결관계를포함해야하므로연결선과결합점이많아져서전체적으로복잡한형태를이루게될것이다. 이러한문제점을해결하고작업의연속성을도모하기위하여 LOB 기법이개발되었다. L OB는반복작업에서각작업조의생산성을유지시키면서그생산성을기울기로하는직선으로각반복작업의진행을표시하여전체공사를도식화하는기법이다. 여기서중요한가정은최초의단위작업에투입되는자원은후속단위의동일한작업에재투입된다는것이다. 즉세분된한작업에서필요한자원이뒤따르는다른작업에서도필요하다는가정을전제로한다. L OB 도표의세로축은단위작업의수를나타내고가로축은공사기간을나타낸다. 작업의진행은직선으로표현하며그기울기는단위작업생산성이된다. 한작업의생산성을나타내는기울기가선행작업의기울기보다작을때, 두직선은작업단위가증가함에따라발산하게되고, 역으로한작업의생산성기울기가선행작업의기울기보다클때, 두직선은작업단위가증가함에따라수렴하게되므로전체공 683

3 사의 주공정선은 생산성 기울기가 작은 작업에 의존하게 된다. LOB의 단점은 시각적 이해도를 높이기 위해 시간과 공 간 축으로 구성된 도표를 사용하다보니 각 작업간의 연결 방법에 대해 구체적으로 다루기 어렵다는 것이다. 또한 하 나의 공종을 하나의 작업조가 수행할 경우에 대해서만 다 루고 있으므로, 같은 공종에 대해 복수의 작업조가 구역을 나누어작업할경우에 대한고려가어렵다 ( 이규진, 2000). 3. DSM(Depe nde ncy St ruc tu re Mat ri x ) 3.1 개념앞에서살펴본기존공정관리도구의장 단점을통해알수있듯이 Gantt Chart(Bar Chart) 와 LOB의경우처럼시각적인명료성및이해도에중점을두게되면작업간의선 후행관계에대한이해가어려워지고, CPM 이나 PERT와같은네트워크형의경우처럼작업간의선 후행관계및일정계산에중점을두게되면작업의개수가많아지거나작업간의관계가복잡해질수록네트워크의판독이어려워지고공사기간추정이신뢰성을잃게된다. 위와같은크기와복잡성및시각적인이해의제한에구애받지않고네트워크를표현할수있는개념이 DSM 이라고할수있다. DSM 은 n x n 행렬로표현되는데, 2진법의표현으로 n개의작업간의복합적인정보의흐름을알수있게해주고, 독립적 순차적 상호의존적등의작업간의관계를시각화하여보여준다. 그림3. DSM 의상관관계 3.3 DSM 알고리즘 DSM 을 분석하는 과정은 크게 2단계로 이루어지는데, 1 단계를 분할 (Partitioning) 이라 하고, 2단계를 분해 (Tearing) 라고한다. 1) 분할 알고리즘 (Partitioning Algorithm) 분할 알고리즘은 DSM 의 3가지 상관관계 중에서 독립적 관계와 순차적 관계에 중점을 두고 전체 공정을 분석하는 과정이다. 그림4는분할 알고리즘을보여주는 간단한 예이다. 3.2 DSM 상관관계 1) 독립적관계 (Parallel) 두작업간에서로상호작용이없으며, 각작업의개별적인이해를통해전체공정을이해할수있다. 그림3의작업C와작업D 사이에는서로교환되는정보가없으므로서로독립적 (Independent) 이다. DSM 상에서는작업의관계를표현하는 X표시가없다. 2) 순차적관계 (Sequential) 두작업중한작업만이다른작업에영향을미치며, 연결된두작업의종합적인이해를통해전체공정을이해할수있다. 그림3의작업F에서작업C로한방향으로정보가전달되고있으므로의존적 (Dependent) 이다. DSM 상에서는작업F의후행작업이작업C라는것을 X표시로표현한다. 3) 상호의존적관계 (Coupled) 두작업간에서로상호작용이있으며, 두작업의종합적인이해를통해서만전체공정을이해할수있다. 그림3 의작업A와작업C는서로정보를교환하고있으므로상호의존적 (Interdependent) 이다. DSM 상에서는 (A,C) 와 (C,A) 에모두 X표시로표현한다. 그림4. 분할 ( P a r t i t i on i n g) 알고리즘 (a) 아직 분할되지않은, 처음 주어진 행렬이다. (b) 작업F는 행의 모든 칸이 비어 있으므로 다른 작업들 로부터의 정보에 대해 독립적이다. 따라서 작업F를 행 렬의 맨 처음에 위치할 수 있다. 이제 작업F는 제외시 킨다. (c) 작업E는 열의 모든 칸이 비어 있으므로 다른 작업들 로 전달하는 정보가 없다. 따라서 작업E는 행렬의 맨 뒤에 위치할 수있다. 이제 작업E는제외시킨다. (d) 이미 결정된 작업F와 작업E를제외하고 행렬을 분석 하면 더 이상 비어 있는 행이나 열은 존재하지 않는 다. 작업A와 작업C를 보면 서로 정보를 교환하고 있 으므로 상호의존적이다. 따라서 작업A와 작업C는 간 단한 표현을 위해 하나의 작업AC 로 묶을수 있다. 684

(e) 작업AC 는열의모든칸이비어있으므로다른작업들로전달하는정보가없다. 따라서작업AC 는행렬의맨뒤에위치할수있다. 이제작업AC 는제외시킨다. (f) 남은작업들을살펴보면, 작업B는작업D에게정보를전달하고, 작업D는작업G에게정보를전달하고, 작업 G는다시작업B에게정보를전달하여정보가순환하게된다. 따라서 B, D, G 세작업은상호의존적이다.

4 (e) 작업AC 는열의모든칸이비어있으므로다른작업들로전달하는정보가없다. 따라서작업AC 는행렬의맨뒤에위치할수있다. 이제작업AC 는제외시킨다. (f) 남은작업들을살펴보면, 작업B는작업D에게정보를전달하고, 작업D는작업G에게정보를전달하고, 작업 G는다시작업B에게정보를전달하여정보가순환하게된다. 따라서 B, D, G 세작업은상호의존적이다. (g) 분할과정이다끝난행렬이다. 2) 분해알고리즘 (Tearing Algorithm) 분해알고리즘은분할알고리즘에서분석된독립적관계와순차적관계를제외하고, 그림2의작업A- 작업C, 작업 B-작업D- 작업G와같은상호의존적관계에중점을두고세부공정을분석하는과정이다. 상호의존적관계사이에서상대적으로선행작업으로부터정보의의존성이작은작업을제일앞쪽으로, 후행작업으로의정보의전달이적은작업을제일뒤쪽으로배치하는과정이다. 3.4 N umerical DSM(NDSM) DSM 에서는작업간의정보의흐름이나선 후행관계를 2진법의표현으로나타내기때문에작업간의모든관계들이동등하게가정된다. 따라서 DSM 을분석하는과정에서분해알고리즘을적용하여상호의존적관계의작업들을분해하는데에는한계가있다. NDSM 에서는작업간의정보의흐름이나선 후행관계를 2진법이아닌소수나정수를이용하여표현하여작업간의관계를보다명확하게한다. 그림5에서보듯이 DSM 에서는작업I-작업A- 작업J의상호의존적인관계가동등하게표현되어내부의정보의흐름을파악하기가힘든데반해, NDSM 에서는관련성이상대적으로표현되어분해알고리즘을통하여작업들간의관계를보다명확하게파악할수있다. 후 후행작업의 시작을 전제하고 있다. 그러나 실제 건설사 업 공정에서는 많은 경우 선행 작업의 종료 이전에 후행작 업을시작하게 된다. 예를 들어대지정리가 어느정도 진행 되면 그것이 완료되지 않아도 기초공사를 시작하여 대지정 리와 병행하게 된다. 이때 두 작업 간에 중복관계 (overlapping relation) 가있다고 한다 ( 신동우, 1990). 또한 건설공사는 여러 공사참여자와 다양한 공종의 작업 이 상호 연관되어수행된다. 따라서실제 공사를수행할 때 네트워크 내에서 많은 작업들이 중복관계를 갖게 된다. 예 를 들어 단위시간에 비해 투입 공종과 인원이 많은 마감공 사에서는 각 공종별로 개별적인 작업이 상호 연관성을 가 지고 수행되게 되므로 다양한 작업들의 중복관계가 발생한 다 ( 안성훈외, 2006). 기존 공정관리도구의 기능과 더불어 이러한 건설사업 공 정의 특성을 반영하기 위해서 NDSM 의 입력값들을 다양하 게 해야 한다. 고려할 수 있는입력값들을 다음과 같다. (1) 작업시간 (2) 공정의 중요도 (3) 작업간의의존도 (4) 작업간에 교환되는 정보의 양 (5) 작업간에 교환되는 정보의 가변성 (6) 중복되는기간 (7) 중복이 미치는 정도 (8) 재작업이일어나는 정도 (9) 재작업이미치는 정도 그림6은 작업기간과 중복관계인 기간, 중복이 미치는 정 도 등의 입력값들이 실제 DSM 에서 어떻게 적용되는지를 보여준다. 작업시간 d 1 을 갖는 작업A와 작업시간 d 2 를 갖 는 작업B가 0. 2d 2 만큼 중복되면서 후행작업인 작업B의 전 체 작업기간이 0.1d2 만큼 늘어나게되는 예이다. 그림 6. 입력값의적용 그림 5. Nu me r i c a l DSM 4. 건설사업에의 DSM 적용 4.1 입력값의다양화본래네트워크상의작업간의관계는선행작업의종료 4.2 DSM 의계층화 (Multi- hierarchy DSM) 건설공사는크게여러개의공사로나누어지고, 다시하나의공사는여러개의공정으로, 하나의공정은여러개의하위공정과하위작업들로나누어진다. 따라서모든작업들간의관계를하나의 DSM 에표현하게되면행렬자체가너무복잡해지게된다. 그림7과같이 DSM 을계층화하게되면작업분류체계 (WBS) 에서와같이전체공사와이를구성하는하위작업들간의종속관계를표현할수있다. 685

는지에대한추가적인연구가필요하다고판단된다. 또한능률적인활용을위해작업들의데이터만으로 DSM 알고리즘을자동적으로실행하는컴퓨터프로그램의지원역시필요할것으로판단된다. 그림 7. DSM 의계층화 5. 결론 본 연구에서는 기존의 공정관리도구들의 단점을 개선하 고 공정관리기술의 한계를 극복하기 위하여 DSM 을 건설 사업에 적용하는 방안을 제시하였다.

5 는지에대한추가적인연구가필요하다고판단된다. 또한능률적인활용을위해작업들의데이터만으로 DSM 알고리즘을자동적으로실행하는컴퓨터프로그램의지원역시필요할것으로판단된다. 그림 7. DSM 의계층화 5. 결론 본 연구에서는 기존의 공정관리도구들의 단점을 개선하 고 공정관리기술의 한계를 극복하기 위하여 DSM 을 건설 사업에 적용하는 방안을 제시하였다. 본 연구의 결과를 요 약하면다음과같다. (1) 기존의 공정관리도구들의 개념과 장 단점을 파악하 여, 시각적인 명료성 및 이해도에 중점을 두게 되면 작업간의 선 후행관계에 대한 이해가 어려워지고, 작 업간의 선 후행관계 및 일정계산에 중점을 두게 되면 작업의 개수가 많아지거나 작업간의 관계가 복잡해질 수록 네트워크의 판독이 어려워지고 공사기간 추정이 신뢰성을 잃게된다는문제점을 도출하였다. (2) 이러한 문제점에 대한 대안으로 DSM 을 소개하면서 DSM의 개념과 분석알고리즘을 통한 DSM의 이해를 토대로 NDSM 이라는 진보된 형태의 DSM 기법을 제시 하였다. (3) 건설사업의 특성을 반영하기 위하여 다양한 입력값 의 고려와 DSM 의 계층화라는 방안을제시하였다. DSM 은 1990년대에 주목받게 된 새로운 이론으로 국내 에 소개가 아직 미비하여 이론에 대한 이해와 전문적인 연 구가 부족한 현실이다. DSM 은 크기와 복잡성 및 시각적인 이해의 제한에 구애받지 않고 네트워크를 표현할 수 있기 때문에공정관리에서의활용에 가치가 있으리라기대된다. 향후 실제 건설공사에서의 여러 작업들의 관계를 다양한 입력값들로 DSM 에 적용해보고, 분석 알고리즘을 통해서 그 결과가 얼마나 해당 공사의 특성을 잘 반영하고 나타내 참고문헌 1. David A. Gebala and Steven D. Eppinger, "Methods for Analyz ing Design Procedures", ASME, V ol. 31, 1991, pp Nadar Sab b aghian and Stev en E ppinger, " Product Dev elopment Process Capture and Display Using Web-Based Technologies", IEEE, Soo-H aeng Cho and Stev en D. Eppinger, "Product Dev elopment Process Modeling Using Advanced Simulation", ASME, T yson R. Browning, "Applying the Design Structure Matrix to System Decomposition and I ntegration Problems: A Review and New Directions", IEEE, Vol. 48, 2001, pp 김경환, 김수유, 김재준, CPM Bar Chart 기법을활용한일정계획, 한국건설관리학회논문집, 제5권제5호, 2004, pp 김경환, 논리더미파악을위한휴리스틱기법, 대한건축학회논문집구조계, 제23권제2호, 2007, pp 김대영, 효율적설계프로세스관리를위한린기반의개념적모델제시, 대한건축학회논문집구조계, 제23권제4호, 2007, pp 박영민, 김수용, 김기영, CCPM 을이용한건설사업일정관리에관한연구, 한국건설관리학회논문집, 제5권제 5호, 2004, pp 신동우, 건설공정계획에있어서종속네트워크개념의적용, 대한건축학회지, 34권 3호, 1990, pp 안성훈, 김준호, 강경인, 공동주택공사의작업간간섭감소방안에관한연구, 한국건축시공학회논문집, 제5권제1호, 2006, pp 이규진, 작업공간과자원의여유시간최소화를통한반복작업공정계획기법, 한국건설관리학회논문집, 제1권제3호, 2000, pp Abstract Construction project has b een more complex and b igger as various demands of the times. B ut current schedule management method in construction project uses only PERT or CPM made in 1950s without innovation. Also current schedule management focuses on not information f low b etw een activ ities and v ariability of inf ormation exchanged but result. This paper suggest using the DSM(Dependency Structure Matrix) in schedule management of construction project to ov ercome limitations of current scheduling tools. DSM has been introduced as a new theory in construction industry in 1990s at the United States, b ut its application is still insufficient in domestic field due to the ab sence of systematic study. Keywords : DSM, CPM, PERT, Schedule Management 표 2 686

07.pert.cpm

07.pert.cpm 제7장 PRT CPM 일정계획 /7-01 제7장 PRT CPM 일정계획 1. 단독사업 PRT/CPM 일정계획 / 7-0. PRT/CPM 기타문제 / 7-17 3. 기출 예상 문제 및 착안점 / 7-0 7-0 / [최신]기술지도사-생산계획편 1. 단독사업 PRT/CPM 일정계획 [경지 008] [공기 198, 010] * 네트워크 계획 및 통제 기법을 이용하여