경영과학 입문/개요

목원대학교 경영학과

정 철 호

경영과학(MS 또는 OR)란

• 경영과학

– 계량경영학(Operations Research), 의사결정 과학(Decision Science), 시

스템 접근법(Systems Approach) ⇒ 계량적 분석을 통한 의사결정

• 일반적인 의사결정의 과정

현실 파악

문제점 인식

가능한 대안 제시

의사결정 기준설정

계량적 정보수집

대안 평가

비계량적 정보수집

최선의 대안선택

선택된 대안에 따른 조치

발달과정

• 과학적 관리법

– 테일러(F. Taylor, 1911)

– 현재의 작업방법 관찰 → 과학적 측정과 분석을 통한 개선된 방법 발견 → 새로운 방법에 대

한 작업자 훈련 → 작업과정에 대한 계속적인 피드백 및 관리

– 작업에 대한 최상의 방법을 발견하는 것이 목적

• 이동조립라인

– 포드(H. Ford, 1913)

– 자동차의 대량생산을 가능케 한 획기적인 기술혁신인 이동조립라인 도입

– 3S 개념 : 제품 구조의 단순화(Simplification), 규격의 표준화(Standardization), 제품공정의

전문화(Specialization)

– 조립 제품의 신속한 대량생산 가능, 분업, 종업원 보상, 생산성 향상

• 의사결정모형

– 생산시스템을 수학적인 형태로 표현

– 제약조건 하에서 생산시스템의 성과를 최대화하는 결정변수의 값 도출

– 해리스 : 경제적 주문량(EOQ) 모형

– 슈워트, 닷지, 로믹 : 통계적 품질관리(관리도와 표본검사법)

– 단치히 : 선형계획모형의 심플렉스 해법

– 컴퓨터 시뮬레이션 모형 등

발달과정

• 컴퓨터와 자재소요계획(MRP)

– 1970년대 경영관리에 컴퓨터가 본격적으로 사용되기 시작

– 오릭키와 와이트 : 종속수요품목의 재고관리를 위한 MRP 프로그램 개발

– 최종제품의 수요변화에 대응할 수 있는 생산일정계획 수립, 재고 및 구매관리 수행

• 적시생산시스템(JIT)

– 토요타(Toyota)에서 개발

– 낭비 제거, 종업원 참여 극대화

– 적시에 부품 조달 → 재고 최소화, 대량생산 가능

• 총체적 품질관리(TQC)

– 제품의 불량원인을 전사적인 활동을 통해 적극적으로 제거하는 품질관리기법

– 생산관리의 최종 목표가 품질에 있음(일본기업)

• 총체적 품질경영(TQM)

– 국제적으로 경쟁력을 갖춘 품질의 확보 목표, 고객지향적 제품개발 및 품질보증 체계 구축

– ISO 9000, 14000 시리즈, 말콤 볼드리지 품질대상 등

• 비즈니스 프로세스 리엔지니어링(BPR)

– 해머에 의해 제안

– 비즈니스 프로세스에 대한 근본적인(Fundamental) 재사고, 급진적(Radical) 변화 추구

– 정보기술의 발전과 밀접한 관련

발달과정

• 전자기업(VC or VE)

– 인터넷의 급속한 확산과 활용으로 인해 등장한 새로운 기업형태

– 인터넷을 핵심적인 기업활동에 활용(e-비즈니스, 전자상거래)

• 전사적 자원관리(ERP)

– 기업 내에 산재한 자원들에 대한 통합적 관리

– 기업 내부 업무 및 자원관리 최적화 추구

• 공급사슬관리(SCM)

– 원자재의 공급자로부터 공장, 창고, 최종고객에 이르기까지의 정보, 자재 및 서비스의 흐름

을 전체 시스템 관점에서 관리

– 공급사슬 전체의 최적화 추구

선형계획모형

• 선형계획법(linear programming)

– 현재까지 알려진 의사결정분석 기법 중 가장 중요하며, 널리 활용되는 기법

– 유한한 자원을 여러 가지 사업에 가장 효율적으로 분배하여 투입시키는 문제에

적용

– 경영상의 문제를 수식에 의한 모형으로 변환시켜 최적해(optimal solution)를 구

하는 방법

– 비용을 최소화시키면서 성과를 극대화할 수 있는 의사결정 유도 또는 성과를 극

대화하면서 비용을 최소화할 수 있는 의사결정 유도

– 선형계획모형의 예(최대화 문제).

• Maximize Z=17X1+10X2 [목적함수]

• Subject to 2X1+X2≤1,500 [제약식/조건]

X1+X2≤1,200

X1 ≤500

X1,X2≥0

※ 목적함수, 제약식 및 조건 포함

사후적 분석과 민감도 분석

• 사후적 분석

– 선형계획모형을 통해 도출한 최적해에 대하여 추가적으로 수행하는 향후 변화방

향에 대한 분석

– 사후적 분석의 예.

• Maximize Z=17X1+10X2

• Subject to 2X1+X2≤1,500

X1+X2≤1,200

X1 ≤500

X1,X2≥0

• Maximize Z=17X1+10X2+21X3

• Subject to 2X1+X2+3X3≤1,500

X1+X2+X3≤1,200

X1+X3≤500

X1,X2,X3≥0

자원 한 단위 추가

투입 시 목적함수

의 변화량 검토

사후적 분석과 민감도 분석

• 민감도 분석

– 목적함수의 계수 및 우변항의 예상변화를 반영한 사후적 분석의 대표적 기법

– 제약조건 등의 변화에 따른 최적해의 변화방향에 대한 분석 기법

– 잠재가격(shadow price) 혹은 쌍대변수(dual variable)를 이용한 분석

– 잠재가격(쌍대변수) : 자원의 공급능력이 한 단위 추가됨으로써 발생하는 목적함

수의 증가액

– 컴퓨터 프로그램에 의한 분석 실행

네트워크 모형과 수송모형

• 네트워크 모형

– 설비들간의 연결에 있어 거리 또는 비용이 최소화되는 경로 탐색

– 기존 설비들을 효과적으로 연결시킬 수 있는 최단경로 혹은 최소비용경로 결정

– 네트워크 상의 한 지점에서 다른 지점까지 수송하는 물량 결정(최대 흐름양, 흐

름단위당 비용 최소화)

– 설비배치문제, 경로선택문제, 흐름분석문제 등

• 수송모형

– 상품의 공급지 및 수요지가 여러 곳에 퍼져있을 경우, 어느 공급지에서 어느 수

요지로 얼마만큼씩 수송하는 것이 총 수송비를 최소화할 수 있는가에 관한 의사

결정 모형

– 비용최소화를 위해 종업원들을 작업에 할당시키는 문제

– 수송문제, 경유수송문제, 할당문제 등

정수계획모형

• 선형계획모형의 가정

– 가분성(divisibility)의 가정 : 변수가 분수 혹은 소수의 값을 가질 수 있음

– 실제 문제에서는 이러한 가분성의 가정이 불가능한 경우가 있음(예. 비행기 생산대수, 생산

제품의 숫자 등)

• 정수계획법

– 모형에 투입되는 변수가 실제로 생산된 제품의 숫자를 나타내는 경우

– 가부간의 결정 : 설계된 공장의 건설 여부, 규모가 확정된 사업계획의 추진여부 등

– 작업순서 결정, 판매원의 배치 등

• 정수계획법의 유형

– 고정비 문제

• 선형계획법에서는 생산비용 중 변동비만 가정함, 실제 생산에는 변동비 외에 고정비가 필수적으로 투

자됨

– 공장신설문제

• 기업에서 공장 신설을 위한 후보지 결정(비용 및 경제성을 종합적으로 고려)

다기준 의사결정모형

• 선형계획법

– 목표함수가 하나의 선형식으로 표현될 수 있음을 가정

– 실제 경영문제에서는 목표가 다수임(이익 극대화, 시장점유율 유지, 제품 다양화를 통한 위험 분산, 판매가

격 유지 등)

• 스코어링 모형

– 대안들에 대한 평가속성별 가중치를 부여, 각 대안들에 대한 평가속성별 점수화 후 가중치를 곱하여 총 점

수 산정

– 총 점수가 높은 순서대로 대안 선택

• 계층화 모델(AHP)

– 계층적 구조를 가지는 주관적인 평가내용을 재정리하여 객관적이고 체계적인 결과 도출 방법

– 의사결정 대안들에 대하여 수직적으로 계층화된 모형을 수립

– 모형의 대안들에 대한 쌍대비교를 통하여 상대적 우선순위 도출 후 의사결정 선호도 산정

– 예. 자동차 구매 의사결정, 신제품 개발 시 설계속성 결정 등

• 자료포락분석(DEA)

– 동일한 목적을 가지고 운영되는 여러 조직들의 상대적인 효율성을 다양한 기준을 고려하여 체계적으로 평

가할 수 있는 평가모형

– 기업 내 판매지점 평가, 프랜차이즈의 성과분석 등

• 목표계획법

– 의사결정 기준에 대해 의사결정자가 목표치를 설정하고, 이에 근접한 해를 구하는 것

– 의사결정자에 의해 의사결정 대안의 목표치와 우선순위를 미리 설정 후 대안 평가

의사결정분석

• 불확실한 상황하에서 의사결정 기법(확률에 입각)

– 기업의 기술개발 투자

– 신제품 시장 출시 여부

– 원유탐사문제

• 의사결정문제의 구조

– 선택가능한 대안, 대안평가를 위한 선호도

• 영향 분석도

수요 실제상황

상, 중, 하

이익 결 과

이익 정도 공장 크기

의사결정 대안

소형, 중형, 대형, 초대형

Decision node

Chance

node

Payoffs

의사결정 분석

• 의사결정 환경

– 불확실성 하의 의사결정 : 실제상황이 무엇인지 알지 못하며, 각 상황 별 확률분포도 알 수

없는 경우

– 위험 하의 의사결정 : 실제상황은 알지 못하지만, 각 상황 별 확률분포는 알고 있는 경우

– 확정적 의사결정 : 실제상황이 무엇인지 확실히 알고 있는 경우

• 불확실성 하의 의사결정

– 낙관적 의사결정 : 의사결정자가 낙관주의자(optimist)일 경우, 실제상황을 낙관적으로 예상

하고 의사결정(대학지원 시 상향지원)

– 비관적 의사결정 : 의사결정자가 비관주의자(pessimist)일 경우, 최악의 시나리오를 예상하고

의사결정(대학지원 시 하향지원)

– 후르비쯔 기준 : 낙관적으로 예상되는 결과와 비관적으로 예상되는 결과를 적당한 가중치를

적용하여 가중평균 후 의사결정

– 기회손실비용기준 : 각 상황에서의 기회손실 비용을 구한 후, 기회손실이 적어지는 방향으로

의사결정

– 평균값 이용 : 각 대안선택에 따른 모든 가능한 성과들의 평균값을 의사결정 기준으로 활용

(라플라스 기준), 각 상황 별 발생확률이 동일하다는 가정

α(낙관적 예상성과)+(1- α)(비관적 예상성과) ⇒ α는 낙관주의계수

게임이론

• 단일 의사결정자가 아닌 다수의 의사결정자가 존재하는 상황 하에서 의사결정 모형

– 경쟁상황(대부분의 경영 의사결정은 경쟁자가 존재하는 상황임)

• Zero-sum 게임

– 노조와 경영자간의 노사협상(단순전략) : 경영진이 이익을 볼 경우, 노조가 손해를 봐야 함,

즉 총 이익의 합계는 0이 되는 상황

– 경선에서의 승리를 위한 선거운동 전략(순수전략, 열등한 전략이 없음) : 상대방의 전략에 대

한 예측은 불가능하지만, 득표율 변화는 어느 정도 예상이 가능한 상황. 상대방 전략에 대한

다수의 상황을 정의하고, 각 상황에 따른 대응전략 실행. 상대방이 득표할 경우, 나의 득표수

는 하락, 즉 총 가능 득표수는 동일함

– 경선에서의 승리를 위한 선거운동 전략(혼합전략, 열등한 전략이 있음) : 내가 선택한 전략이

상대방의 전략에 비해 열등하다고 판단할 경우에는 해당 전략을 배제, 포커에서 상대방의 허

세전략에 항상 포기하는 등의 동일한 패턴으로 대응하지 않음. 각 전략에 일정한 확률분포를

주고, 이 확률에 따라 전략을 선택

• Non-zero sum 게임

– 공범자 문제 : 자백 혹은 묵비권 행사, 공범 상대방의 성격, 심리적 상황, 협상능력 등 감안을

포함 다양한 상황에 대한 분석이 필요. 따라서 정확한 해가 존재하지 않음

예측이론(수요예측)

• 시계열

– 추세, 계절변동, 순환변동, 우연변동(불규칙변동)

• 시계열자료 평활화 기법

– 이동평균법 : 단순이동평균법, 가중이동평균법

– 지수평활법 : 평활계수(α) 이용

– 시계열 분해법 : 해당 예측의 시계열을 추세와 계절변동으로 분해. 이를 통해 가법 및 승법적

시계열 분해법 실행

• 추세분석법

– 최소자승법에 의한 추세방정식 도출

– 추세방정식에 의한 예측치 산출

• 회귀분석법

– 원인변수 및 결과변수에 의한 인과형 회귀방정식 도출

– 원인변수에 의한 결과변수 예측

• 정성적 예측기법

– 델파이방법, 시장조사법, 패널동의법, 역사적유추법

일정관리시스템

• 일정계획 기법

– 간트도표

– 흐름공정도표

– 단순한 프로젝트의 계획수립 및 통제에 유용, 복잡한 대형 프로젝트에 적용하기에는 무리

• PERT/CPM

– 프로젝트의 일정계획 및 동제를 위한 대표적인 기법

– 활동(activity)과 선후관계(precedence relation) 포함

• PERT/CPM 단계

– 프로젝트 내 활동 파악

– 활동간의 선행관계 결정, 활동간의 선행관계를 네트워크로 표현

– 각 활동 별 소요시간 추정

– 프로젝트의 최단완료시간 및 주공정 산출

재고관리시스템

• 재고

– 원자재, 중간제품 및 완제품 등의 물품을 비축해 놓은 것

– 목적 : 안전재고, 예비재고, 경제적 재고, 운송재고(파이프라인 재고)

– 유형 : 독립수요품목, 종속수요품목

• EOQ, EPQ, 수량할인이 있는 EOQ 모형

– 재고관련 비용을 최소화하는 1회 주문량 산출

• MRP와 ERP

– MRP : 완제품의 생산이 원활하게 이루어질 수 있도록 원자재/부품 등의 효과적

인 관리, 종속수요품목 재고에 대한 재고관리시스템

– ERP : 기업 내에 존재하는 모든 자원들에 대한 통합적인 관리

• JIT

– 필요한 시간에 필요한 양만큼 생산(무재고 시스템, 도요타 시스템 등)

– 낭비의 제거, 인력 최대 활용

– 칸반 시스템 활용