프로세스 시뮬레이션이란? 정의, 방법, 한계

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정의

프로세스 시뮬레이션은 모델에서 흐름을 인위적으로 실행하는 것입니다. 무엇을 하기로 했는지를 기술하는 대신 실제로 사건을 모델에 통과시킵니다: 시계, 대기열, 무작위로 뽑는 소요시간을 사용합니다. 결과로 무엇이 나오는지를 측정합니다.

테이블 계산과의 차이는 한 가지 용어에 있습니다: 대기시간. 표는 처리시간을 더합니다. 시뮬레이션은 다음 단계가 점유되어 있으면 작업이 기다린다는 것을 반영합니다. 행정 및 서비스 프로세스에서는 대기시간이 일반적으로 처리시간의 90에서 99 퍼센트입니다. 따라서 표는 중요하지 않은 것을 정확히 계산하고 중요한 것을 빼먹습니다.

세 가지 기법

단계, 역할, 승인 절차가 있는 비즈니스 프로세스에는 이벤트 불연속이 거의 항상 적절한 기법입니다. 참여자가 자체 결정을 내려 흐름을 바꾸는 경우(예: 이탈하는 고객)에는 에이전트 기반이 흥미로워집니다. 시스템 다이내믹스는 개별 작업이 아니라 장기간의 재고 변화를 묻는 질문에 답합니다.

시뮬레이션 모델에 필요한 것

단계마다 다섯 가지 정보만, 그 이상은 필요 없습니다:

1. 도착: 얼마나 많은 작업이 들어오며 변동 폭은 어느 정도인가? 평균값만으로는 충분하지 않습니다; 피해는 피크일에 생깁니다.
2. 처리시간을 범위로: ‘10분’이 아니라 ‘5에서 15’. 범위가 핵심 정보입니다: 이것이 대기열을 만듭니다.
3. 용량: 인원 × 생산시간 또는 설비가 한계를 정하는 고정 주기.
4. 분기: 작업의 어느 비율이 어느 경로를 택하는가, 그리고 무엇이 프로세스를 떠나는가(거절, 철회, 소멸)?
5. 캘린더와 비용: 언제 근무하는가, 이 역할의 시간당 비용은 얼마인가(총비용, 급여 원급이 아닌 2 080으로 나눈 값이 아님을 의미).

시뮬레이션 모델에 필요하지 않은 것: 이벤트 로그, 시스템 연계, 완전한 데이터. 가정으로 추정한 값도 허용되며 그 가정이 명확히 보이면 됩니다. 가정이 공개된 모델은 숨겨진 수식을 가진 표보다 낫습니다.

한 실행이 진행되는 방식

1. 시계를 0으로 설정합니다. 첫 도착 시점을 뽑습니다.
2. 다음 사건으로 점프합니다(도착, 처리 완료, 교대 변경).
3. 상태를 갱신합니다: 대기열, 점유된 용량, 카운터.
4. 다음 사건을 계획하고 소요시간을 분포에서 뽑습니다.
5. 2로 돌아가 시간 범위에 도달할 때까지 반복합니다.
6. 전체 실행을 수백 번 반복하되 매번 새로운 난수를 사용합니다.

6단계가 Monte Carlo 반복입니다. 여기서 실제 결과가 나옵니다: 단일 값이 아니라 분포입니다. 여기서 P10, P50, P90을 읽습니다: 좋은 경우, 중간 경우, 그리고 약속을 잡을 때 기준이 되는 경우입니다.

최종 산출물

• 처리량: 프로세스가 하루에 처리하는 작업 수는 얼마인가?
• 처리시간: 평균이 아니라 구간으로 제공합니다. P50과 P90.
• 단계별 사용률: 병목이 걸려 있는 지표입니다. 약 85% 이상이면 ρ/(1−ρ)로 대기시간이 급증하므로 비용이 커집니다.
• 대기열: 어디에 얼마나 많은 작업이 쌓이는가?
• 비용: 작업당 인건비, 연간 환산값.

그리고 이전/이후 비교에서, 노력이 정당화되는 질문에 대한 답: 병목을 해소하면 병목이 어디로 이동하고 그 가치는 얼마인가?

언제 시뮬레이션이 가치가 있고 언제 아닌가

가치가 있다:

• 프로세스에 대기열이 있고 대기시간이 처리시간의 큰 부분을 차지합니다.
• 양이나 소요시간이 크게 변동합니다.
• 변경을 도입하기 전에 결과를 계산하고 싶습니다.
• 누군가 수치를 서명해야 하고 질문을 할 것입니다.

가치가 없다:

• 프로세스가 용량 한계보다 훨씬 낮게 운영되어 정체가 없습니다. 이 경우 처리시간이 곧 처리완료시간이고 단순 합산으로 충분합니다.
• 문서화가 목적이고 계산이 목적이 아닙니다. 그럴 때는 도면 도구가 적합합니다.
• 어제 실제로 무슨 일이 있었는지 알고 싶습니다. 그럴 때는 Process Mining이 적합합니다. 시뮬레이션은 가정에 따른 계산이지 기록이 아닙니다.

흔한 오해

“시뮬레이션은 완벽한 데이터가 필요하다.” 아닙니다. 정직한 범위가 필요합니다. 5에서 15분 범위를 가진 모델은 유용한 구간을 제공합니다; 임의의 10분 하나만 넣은 모델은 가짜 정밀도를 낳습니다.

“시뮬레이션은 미래를 예측한다.” 아닙니다. 특정 가정에서 무엇이 도출되는지를 보여줍니다. 가치는 동일한 가정 아래 두 상태를 비교하는 데 있습니다, 절대값에 있지 않습니다.

“상세할수록 좋다.” 아닙니다. 보통 5에서 10단계면 충분합니다. 병목은 가장 높은 사용률을 보이는 곳에 생기며, 거기는 조잡한 모델링에서도 정교한 모델링과 마찬가지로 보입니다. 불필요한 활동을 추가하면 입력 필드만 늘어나고 결과는 거의 움직이지 않습니다.

요약

• 프로세스 시뮬레이션은 흐름을 기술하는 대신 인위적으로 실행합니다. 차이는 대기열입니다.
• 비즈니스 프로세스에는 이벤트 불연속 시뮬레이션이 적합합니다.
• 단계당 다섯 가지 정보면 충분하며 추정치는 가시적으로 남겨두면 허용됩니다.
• 결과는 값이 아니라 분포입니다: P10, P50, P90.
• 핵심 이득은 이전/이후 비교와 병목의 이동에 있습니다.