산업공학적 시스템 접근과 모델

Chapter 2. 산업공학과 시스템 접근

1. 시스템과 모델 

 

 1) 시스템의 정의

 산업공학은 시스템이라는 용어와 밀접하게 연결되어 있다. 산업공학을 제대로 이해하려면 시스템 마인드를 제대로 갖추어야 하고, 산업공학을 효과적으로 활용하려면 시스템 접근을 잘해야 하는 것이다. 그렇다면 시스템 마인드와 시스템 접근은 과연 무엇인가? 산업공학과 시스템 간의 관계를 좀 더 자세히 알아보도록 한다.

 시스템(system)은 통합이나 전체를 의미하는 그리스어 'systema'에서 유래한 용어로, 다양한 '구성요소'들이 서로 '상호 관계'를 가지면서 연결되는 '전체'를 뜻한다. 우리 주위에는 여러 요소가 모여 만들어진 집합이 무수히 존재한다. 그러나 이 모든 집합들이 모두 시스템이 되는 것은 아니다. 산업공학에서 말하는 시스템이 되려면 몇 가지 요건을 만족시켜야 한다. 먼저, '목표'가 있어야 한다. 여러 요소가 모여 있지만 아무 목표도 없이 그냥 모여만 있다면 그것은 시스템이 아니다. 그다음에는 그 목표를 달성하기 위한 '기능'을 해야 한다. 기능은 '투입'을 받아들여 '산출'로 변환하는 것을 말한다. 이 활동이 체계적으로 이루어져야 하는 것이다. 또한 이 과정에서 많은 요소들이 따로따로 움직이는 것이 아니라 서로 유기적인 '상호작용'을 해야 한다. 따라서 시스템은 '주어진 목표를 달성하기 위해, 투입을 받아들여 체계적인 변환을 통해 산출을 생산하는 과정에서 구성 요소들이 유기적으로 상호작용을 하는 집합체'라고 정의할 수 있다.

 예를 들어보자. 따뜻한 봄날에 공원에 많은 사람들이 나와 산책하고 있다고 하자. 하나의 공간 안에 많은 사람들이 모여 있는 하나의 집합이다. 그러나 이것은 시스템이 아니다. 사람들이 어떤 공동의 목표를 가지고 모인 것이 아니기 때문이다. 또한 사람들이 조직적인 활동, 즉 기능하지 않기 때문이다. 그렇다면 자동차를 조립하는 큰 공장의 경우는 어떨까? 여기에도 많은 작업자들이 모여 하나의 집합을 이루고 있다. 이들에게는 생산성과 품질을 올린다는 목표가 주어져 있다. 또 부품을 가공하여 완제품을 생산하는 기능을 수행하고 있다. 그러기 위해서 정해진 매뉴얼대로 각자의 역할을 수행하면서 동시에 다른 사람들의 작업과도 보조를 맞추어야 한다. 즉, 상호작용을 한 것이다. 따라서 이것은 하나의 시스템이 된다.

 

2) 모델의 의미

 이제 시스템과 밀접하게 관련된 개념들을 살펴보자. 시스템이라는 개념은 '사실' 또는 '관측'에서 출발한다. 즉, 현실에서 발견되는 현상들 또 현실에서 많은 사람들이 사실로 믿고 있는 것들이 기반이 되는 것이다. 이러한 사실이나 관측이 모여 있는 것이 시스템이다. 한마디로 시스템은 사실과 관측의 집합이다. 시스템은 크게 사업이나 경영조직 전반에 존재하고 작게는 작업 현장이나 사무공간에도 존재한다.

 문제는 이 시스템이 너무 크고 복잡할 때 생겨난다. 우리는 시스템에 대해 자세하게 그리고 정확하게 알고 싶어 한다. 그러나 그러기에는 시스템이 너무 크고 복잡하다. 그러면 어떻게 할 것인가? 시스템을 작고 단순하게 바꾸는 수밖에 없다. 여기서 모델이라는 개념이 도입된다. 크고 복잡한 시스템을 단순화된 표현으로 전환해 분석이 가능하게 만든 것이 바로 '모델'이다. 그리고 시스템을 모델로 바꾸는 작업을 '모델 수립'이라고 한다. 

 모델은 물리적 형태로 만들 수도 있고 상징적 형태로 만들 수도 있다. 예를 들어, 생산공장이라는 시스템을 모델로 바꾸는 문제를 생각해 보자. 한 가지 방법은 큰 규모의 실제 공장을 작은 규모의 가상 공장으로 바꾸는 것이다. 원래의 공장이 지니고 있는 물리적 특성, 즉 전제적 구조나 내부 설비 등은 그대로 두고 규모만 축소하는 식이다. 말하자면 미니어처 공장을 만드는 셈이다. 이것은 물리적 형태의 모델이다. 다른 방법은 공장이 지니는 여러 가지 속성을 수리적 상징으로 표현하는 것이다. 이를테면 제품 하나의 생산량을 X1, X2 하는 식의 변수로 표시하고 각 제품의 이익을 a1, a2 하는 식의 계수로 표시하는 식이다. 그러면 이 공장에서 만들어지는 총이익은 a1X1+a2X2의 함수로 나타낼 수 있다. 이것은 상징적 모델, 특히 수학적 모델이다. 

 산업공학에서는 때에 따라 물리적 형태의 모델을 사용하기도 하지만, 대부분의 경우에는 수학적 모델을 사용한다. 물론 두 가지 모델이 서로 배타적인 것은 아니다. 다시 말해, 두 가지 중 반드시 하나만을 선택할 필요는 없다는 것이다. 비용과 시간의 제약이 없다면, 물리적 모델과 수학적 모델을 모두 사용하는 것이 가장 바람직한 접근이 될 수도 있다.

 우리가 모델을 수립하는 이유와 목적은 크게 세 가지 정도로 요약할 수 있다. 첫째, 앞에서 언급한 대로 시스템이 너무 크고 복잡한 경우이다. 이 경우, 시스템을 축소하거나 단순화하기 위해서는 시스템의 주요 요인만 추출하여 모델링을 해야 한다. 둘째, 아직 시스템이 존재하지 않는 경우이다. 이럴 때, 새로운 시스템을 설계하기 위해서는 시스템의 형태와 기능을 표현하는 모델링이 필요하다. 셋째, 민감도 분석과 반복이 필요한 경우이다. 민간도 분석은 다른 조건이 일정할 때 하나의 구성요소 값이 바뀌면 전체 시스템이 얼마나 변화하는지를 살펴보는 일종의 실험이다. 상황의 변화에 따른 영향을 미리 알아보고자 하는 것이다. 모델링을 하면 조건을 바꾸어가면서 실험을 반복할 수 있기 때문에 민감도 분석이 가능해진다.

 

다음 글에는 시스템의 구조와 형태에 대해 작성하겠습니다.