



Ewha School of Business
Management Research Center
이화여대 경영연구소
이 달의 논문_Inventory rationing, admission control, and production capacity allocation in a make-to-stock/make-to-order manufacturing system. International Transactions in Operational Research, 2025, 32(3): 1593-1619(김은갑 교수(경영과학))
최근 글로벌 제조기업들은 최대한 비용 효율적으로 동시에 신속하게 맞춤형 제품을 시장에 공급해야 하는 도전에 직면해 있습니다. 이러한 도전에 효과적으로 대응하기 위해 많은 제조 시스템들이 주문생산방식(MTO)과 계획생산방식(MTS)을 함께 진행하는 하이브리드 생산 환경으로 전환하고 있습니다. MTS생산에서는 시장 수요가 발생하기 전에 한정된 종류의 제품을 미리 대량 생산하여 재고로 보관하여 수요를 충족시키는 반면, MTO생산에서는 고객이 제품 사양을 제시한 후에 제품을 생산하여 고객에게 공급합니다. 하이브리드 생산 환경에서 가장 주목할 만한 이점은 재고 수준이 낮아지게 되고 납품 시간이 단축된다는 것입니다.
이 연구는 전해동박(Electrolytic copper foil)을 생산하는 국내 제조업체에서 동기를 부여받았습니다. ECF는 인쇄회로기판(PCB)의 핵심 부품인데 해당 기업은 국내와 해외 PCB업체들과 거래를 하고 있습니다. 그런데 최근에 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 테블릿 컴퓨터에 대한 수요 증가는 ECF시장의 급격한 성장을 촉발시켰습니다. 또한, 전기차용 리튬이온배터리 수요 증가도 ECF시장의 성장을 가속화하고 있습니다. 이러한 ECF시장의 급격한 성장은 이 업체로 하여금 제한된 생산용량을 가지고 확대된 수요를 관리해야 하는 도전에 직면하게 하였습니다. 전략적 수요관리와 주문통제는 이 논문에서 제시한 하이브리드 생산 시스템에 필수적입니다. 예를 들어, 서로 다른 클래스의 MTS수요는 발생 시간이 다르기 때문에 상대적으로 중요도가 낮은 클래스의 수요를 거절하고 중요도가 높은 후속 수요 클래스를 위해 재고를 확보해 두는 것이 바람직할 수 있습니다. 또한 제조업체는 다중 클래스 MTS수요 프로세스와 MTO고객주문도착 프로세스 모두에서 불확실성에 직면하여 MTO제품에 대한 신규 고객주문을 수락할지 거절할지 여부를 결정해야 합니다. 마지막으로, 제조업체는 MTS와 MTO 생산 중에서 어떤 유형의 생산을 선택해야 하는 가도 결정해야 합니다.
저는 MTS재고 할당, MTO 수용 통제, 생산용량 할당을 통제하는 최적 정책을 수립하는 문제를 확률모형 통제에서 보편화되어 있는 연구 방법인 마코프 의사결정(MDP) 모형으로 접근하였습니다. 이번 연구에서 가장 큰 난관은 연구 모형의 현실성을 높이기 위해 Batch 생산과 Non-preemptive 생산을 전제하기 때문에 기존에 MDP 문헌에서 최적 정책을 수리적으로 증명하기 위해 일반적으로 사용하는 concavity, convexity, submodularity, supermodulaity 개념을 사용할 수 없다는 것입니다. 이를 해결하기 위해 저는 Q-concavity, Q-convexity, Q-submodularity, Q-supermodulaity 개념을 새롭게 도입하여 최적 정책의 구조를 수리적으로 증명할 수 있었습니다. 이 개념의 핵심은 n차원의 상태 공간에서 concavity, convexity, submodularity, supermodulaity 성질은 특정 패턴을 갖는 좌표들에서만 예외적으로 성립한다는 것입니다. 또한 본 연구에서는 수치 실험을 통해 여러 MTS 수요 계층에 대한 재고 할당(inventory rationing)의 경제적 효과를 분석하였고, 수요 계층 수에 따라 재고 할당의 긍정적 효과가 어느 정도 영향을 받을 수 있는지도 분석하였습니다. 마지막으로, 본 연구에서 규명된 최적 정책의 구조적 복잡성으로 인해 제조 현장에서 구현이 어려울 수 있기 때문에, 이 문제를 해결하기 위해 휴리스틱을 개발하였고, 수치 실험을 통해 이 휴리스틱이 매우 효과적임을 입증하였습니다.
본 논문이 실린 International Transactions in Operational Research는 JCR의 Operations Research & Management Science 분야에서 Q2(상위 32%, 34/106)인 학술지입니다. 저는 본 논문 투고와 관련해서 치명적인 실수를 범한 적이 있습니다. 1차 수정논문을 업로드할 때였습니다. 해당 학술지의 논문투고시스템에 들어가 관련 파일들을 업로드 하는데 pdf로 컴파일이 안 되는 오류가 발생했습니다. 논문의 성격상 수학 기호에 특화된 에디터를 사용했고, 그림 파일들이 많기 때문인가 싶어서 여러 버튼들을 누르다가 실수로 투고철회 버튼을 누르고 말았습니다. 바로 Editor에게 연락을 했지만 논문을 다시 투고하는 것 이외에는 다른 방도가 없다고 해서 논문을 재투고 했고, 추가된 1명의 심사위원이 새로운 수정 사항들을 제시하는 바람에 논문 통과가 1년이 지연되는 일이 있었습니다. 본 연구는 2개의 파트로 구성되어 있는데, 두 번째 파트는 첫 번째 파트 연구에서 수익관리(Revenue management) 개념이 추가된 연구인데 현재 SCI 학술지인 IISE Transactions에서 2nd Revision을 진행 중입니다.