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MRP 부품전개의 성능향상을 위한 연구

MRP 부품전개의 성능향상을 위한 연구. Hyoung-Gon Lee MAI Lab. Seminar 2005.6.10. 목차. 서론 접근방법 2.1 기존방법 2.2 단일 테이블 스키마 2.3 메인메모리상의 가상 DB 모델 실험설계 및 결과 결론 및 추후연구. 1. 서론. 연구배경. 기업의 다양한 인적 , 물적 , 시간적 자원들을 전사적으로 관리하게 해주는 전사적 자원관리 (ERP) 가 필수적인 요소가 됨 .

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MRP 부품전개의 성능향상을 위한 연구

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  1. MRP부품전개의 성능향상을 위한 연구 Hyoung-Gon Lee MAI Lab. Seminar 2005.6.10

  2. 목차 • 서론 • 접근방법 2.1 기존방법 2.2 단일 테이블 스키마 2.3 메인메모리상의 가상 DB모델 • 실험설계 및 결과 • 결론 및 추후연구 MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  3. 1. 서론 연구배경 • 기업의 다양한 인적, 물적, 시간적 자원들을 전사적으로 관리하게 해주는 전사적 자원관리(ERP)가 필수적인 요소가 됨. • ERP의 시초는 제조업이며, 제조업에서의 전사적 자원관리는 기준생산계획(MPS)의 수립과 이를 근거로 자재소요계획(MRP)전개과정을 거쳐 생성되는 생산 및 구매주문의 산출이 핵심. • 제조품목이 수천개가 넘는 글로벌 제조기업들의 경우 MRP전개과정을 수행하는 데에 많은 시간과 전산 자원이 소요되어 작업 현장에 실시간으로 적용될 수 있는 생산계획을 수립하기가 어려운 실정. • MRP결과는 상위부품의 계획변경으로 인해 하위 부품의 계획이 변경됨. 그 효과는 하위 단계로 내려갈수록 증가하게 되며, 이러한 MRP nervousness는 MRP자체에 대한 신뢰도를 감소시켜왔음. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  4. 1. 서론 자재소요계획 관련 연구 MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  5. 1. 서론 MRP 전개방식의 개선에 관한 연구 • 크게 부품전개방식과 MRP nervousness를 줄이기 위한 방법으로 나뉘며, 이 둘은 불가분의 관계가 있음. • 특히, MRP nervousness는 MRP가 해결해야 할 우선 과제이나, 이에 대한 접근들은 대부분이 lot-sizing기법으로 해결하려 하였음. • 그러나, 최적의 lot-size방법이란 있을 수 없으며 대부분의 모형들은 재고유지비용이나 가동준비비용을 고려한 방법들로서 근시안적이라 할 수 있음. • 이에 비해 MRP전개 과정을 컴퓨터상에서 처리하는 절차나 방법론에 대한 연구는 미비한 실정. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  6. 1. 서론 부품전개과정의 DB 작동 측면 특성 • 질의(query) 패턴이 일정. • 지속적인 반복이 발생. • mater data와 transaction data의 이원화. => 이용빈도에 따른 DB 접근 방식의 개선 여지가 있음. => DB스키마 변경, DB의 물리적 구조 변경, 메인메모리 활용 시도. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  7. 2. 접근방법 2.1 기존방법(1) 관계형 DB모델, 3-tier형 ERP(1/2) • 품목정보(ITEM), 자재명세서(BOM), 기준계획이나 주문의 입력(ORDER), 부품전개결과의 저장(EXPLOSION), 계획결과의 버전관리(PRODUCTION- PLAN). • 부품전개 단계 별로 ITEM-BOM-PRODUCTIONPLAN-EXPLOSION테이블 간 Join연산 발생. 자식품목 검색. EXPLOSION테이블에 결과 저장. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  8. 2. 접근방법 2.1 기존방법(1) 관계형 DB모델, 3-tier형 ERP(2/2) Application Server Oracle DB 현재 단계 데이터셑 구성 계획주문량 산출 Child품목 검색 모든 sub item에 대하여 반복. 현재 단계 데이터셑 구성 MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  9. 2. 접근방법 2.1 기존방법(2) 여러시도들. • Materialized view, Data Partitioning. • DB의 일부분에 대한 검색 질의 및 수정 질의에 대하여 보다 빠른 수단을 제공. • 연속적으로 발생하는 DB 전체의 갱신 및 수정 작업에 대해서는 오히려 계산의 복잡성을 야기할 수 있음. • Goldstein J., “Optimizing Queries Using Materialized Views,” ACM SIGMOD, 30(2), pp.331-342, 2001. • Bellatreche L., “Algorithms and Support for Horizontal Class Partitioning in Object-Oriented Databases”, Distributed and Parallel Databases, 8, pp.155-179, 2000. • 질의 패턴에 따라 DB 테이블 구조를 구성하는 연구. (ref) • 관계형 DB에서 관계의 구조 설정을 통해 속도향상 꾀함. • MRP상황에서는 데이터가 방대하여 DB테이블 구조를 쉽게 변경할 수 없으며, 뚜렷한 성능 향상을 기대하기 어려움. • Andrew N., “Database design in the modern organization – identifying robust structures under changing query patterns and arrival rate conditions”, Decision Support Systems, 37, , pp. 435-447, 2004. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  10. Chen A., Decision Support Systems, 37, pp. 435-447, 2004. “Database design in the modern organization-identifying robust structures under changing query patterns and arrival rate conditions” • 질의패턴(query pattern)과 도착율(arrival rate)에 따라 robust한 data structure를 선택하는 지침 제공. • 발생하는 모든 질의문을 몇가지의 패턴으로 분류하는 작업이 선행되어야 함.

  11. 2. 접근방법 2.2 단일 테이블 스키마 • 모든 테이블을 ULTIMATE라는 테이블에 통합. • JOIN연산을 제거한 극단적인 형태. • 중복적인 데이터 입력이 수반됨. • 연산속도와 데이터중복성의 trade-off • Normalization이론 • “빈번하게 발생하는 다양한 쿼리에 대하여 잘 정규화된 DB는 오히려 좋은 성능을 보이기 힘들다.” (ref) MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  12. Sanders G., Proc. of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences, pp. 930-938, 2001. “Denormalization Effects on Performance of RDBMS” • 아노말리 현상을 최소화하고 DB접근성을 최대화시키는 정규화(normalization)이 DB성능면에서는 오히려 역효과가 있다는 여러 연구결과들 인용. • application 요구사항에 대한 이해를 바탕으로 denormalization을 적용하면 성능향상을 보일 수 있음을 논증.

  13. 2. 접근방법 2.3 메인메모리상의 가상 DB 모델(1/3) • 부품전개 초기에 최종제품의 생산계획 초기값과 master data만 DB Server에서 load. 나머지 부품전개 과정은 메모리상에서 완료. • 부품전개과정과 DB저장 과정을 분리시킴. • BOM정보의 계층성 착안 -> EXPLOSION테이블을 계층적으로 분리시킴. (Microsoft .Net에서 제공하는 DataTable 클래스의 배열 활용) MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  14. Jagadish H., ACM SIGMOD 18(2), pp. 78-87, 1989. “Incorporating Hierarchy in a Relational Model of Data” • 관계형 DB가 구조의 단순성과 수학적 엄밀성에 의하여 널리 사용되게 되었으나, 데이터의 계층성(Hierarchy)을 효율적으로 표현하지 못하고 있는 것에 착안. • 관계형 DB가 클래스 객체를 속성값으로 갖도록 함. (a) A Class Hierarchy, (b) A Hierarchical Relation

  15. 2. 접근방법 2.3 메인메모리상의 가상 DB 모델(2/3) • MMDB를 이용하는 방식 • SAP나 Oracle, Informix와 같은 ERP나 데이터베이스 벤더들이 MMDBMS기술을 보유한 업체들과의 기술제휴를 모색하는 추세. • 메인메모리의 확장에 큰 제약이 따르기 때문에 대용량의 데이터를 처리하는 데에 한계가 있음. • DB연산 측면에서는 속도가 증가하겠으나, DB접근의 측면에서는 개선의 여지가 없음. • 제안된 방식의 차별성 • DB Server가 아닌 Application Server상의 메모리를 활용. • DB Server에 대한 접근은 초기 한번, 마지막 archiving과정 한번으로 제한. • 부품전개 과정에서 단계별로 요구되는 핵심 데이터만을 추출하여 메인메모리상에 보관한다는 아이디어 적용. • EXPLOSION테이블의 부품별 정보들을 분리시켜 반복형 함수의 인자로 삼음으로써 속도를 획기적으로 향상시킴. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  16. 2. 접근방법 2.3 메인메모리상의 가상 DB 모델(3/3) • 부품전개 프로세스와 DB Archiving 프로세스의 분리가 갖는 현실적 의의 • 부품전개결과만 전달될 수 있다면 DB Archiving과정은 정보 이용자에게 중요하지 않다. 즉, DB Archiving과정은 컴퓨터가 유휴중인 밤시간에 이뤄지더라도 늦지 않다. • MRP는 최종제품의 계획이 먼저 결정되고 하위부품들의 계획이 차례로 결정되는 방식. 그러나, 제조과정을 감안할 때 가장 먼저 생산계획을 전달받아야 할 대상은 부품벤더. • DB Archiving까지의 소요시간이 심각하게 길 경우, 회사의 정책에 따라 중요부품에 대해서만 DB Server에 저장할 수 있다. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  17. 3. 실험설계 및 결과 실험데이터 modifyrow (DataTable) updateplan (DataTable, ChildSet){ DataTable = DataTable’; modifyrow(DataTable); updateplan (DataTable, ChildSet’); } a00001 b00001 b00002 c00001 c00002 c00003 c0004 d00001 d00002 • 이진트리 형태의 BOM사용. • lot sizing : 고정 주문량 방식 • 주문량, 리드타임, 초기재고 값들은 ITEM테이블에서 지정. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  18. 3. 실험설계 및 결과 실험환경 Client DB Server (Oracle 10g) Application Server (Microsoft .Net Virtual Memory) MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  19. 3. 실험설계 및 결과 실험결과 • 통합형: 단일 테이블 스키마. • MMW : 단계별로 계획결과 저장과정을 메인메모리상에서만 수행. • MMR&W : 단계별로 계획결과 저장뿐만 아니라, master정보도 초기에 한번만 메인메모리상에 loading. • MMW(DB) : MMW이후 archiving 프로세스 경과시간까지 포함. • MMRW(DB) : MMR&W이후 archiving 프로세스 경과시간까지 포함. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  20. 3. 실험설계 및 결과 실험결과 분석 • 메인메모리상에서만 부품전개를 수행하는 MMW이나 MMR&W는 기존방식에 비해서 BOM depth에 따라 50배에 가까운 성능향상을 보였음. • DB archiving을 고려한다 해도 두배 이상 빠랄졌음. • 단일 테이블을 가정한 통합형의 경우도 기존방식에 비해 우수한 성능을 보임. 그러나, BOM Depth가 커질수록 속도차가 크지 않음. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  21. 4. 결론 및 추후연구 결론 • 단일 테이블 스키마와 메인메모리 가상 DB 구현아이디어를 적용하여 부품전개 속도를 향상시켰음. • 특히, DB Archiving 프로세스를 부수적인 요소로 간주할 경우 메인메모리 방식은 10배 이상의 획기적인 시간감소 가능. • 메인메모리 방식이 갖는 이론상의 의의 • DB 접근 횟수의 획기적 감소. • 정보의 계층성을 관계형 DB상에서 구현. • 부품전개 프로세스와 DB Archiving 프로세스의 분리. MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

  22. 4. 결론 및 추후연구 추후연구과제 • GRID컴퓨팅의 적용 • 부품전개 프로세스는 BOM에서 각 가지 별로는 독립적인 프로세스 이므로, 분할이 가능함. • 기능 확장적인 측면 • ATP, 페깅, CRP, 원가정보 결합, … MAI Lab. Seminar at 2005 Spring

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