자원배당

왜 배우는가: 자원배당은 공정표대로 공사를 진행할 수 있는지를 자원 측면에서 검증하는 과정이다. 인력과 장비가 특정 기간에 몰리면 공기와 원가가 함께 흔들리므로 실무 공정관리의 핵심이다. 1교시 용어 문제와 3교시 논술 문제에서 자원평준화와 함께 반복해 출제되는 이유이기도 하다.

출제 이력: 제109회 3교시 6번, 제102회 1교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

자원배당은 한정된 인력·장비·자재를 작업별·시기별로 배정해 가용량을 넘지 않게 하고 공기와 원가를 합리화하는 공정관리 작업이다.

핵심 키워드

• 자원배당
• 자원평준화
• 자원 과다배정
• 자원 피크
• 일별 투입량
• 여유시간
• 임계경로

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 공정표에 따라 작업을 하려면 사람과 장비가 필요하다. 같은 날 여러 작업이 같은 자원을 원하면 현장에서는 부족이 생긴다. 자원배당은 이 충돌을 공정표 위에서 미리 정리하는 일이다.

정식으로는 자원배당(Resource Allocation)을 다음과 같이 정의한다. 공정계획에서 각 작업의 자원 소요량을 산정하고, 기간별 자원 수요가 보유 자원량을 넘지 않도록 작업의 시작 시점과 기간, 자원 투입량을 정하는 과정이다.

자원배당은 목적에 따라 두 방향으로 나뉜다. 하나는 공기를 고정하고 자원 사용량의 기복을 줄이는 방향이고, 다른 하나는 자원 가용량을 고정하고 공기를 최소화하는 방향이다. 앞의 방법을 자원평준화(Resource Leveling)라 하고, 뒤의 방법을 자원 제약 하의 공기 계획이라 부른다.

자원평준화는 작업이 가진 여유시간 안에서 비임계 작업을 앞이나 뒤로 옮겨 일별 투입량의 피크를 깎는 방법이다. 여유시간이 남은 작업만 이동하므로 공기가 늘지 않는 것이 원칙이다. 반면 임계경로에 있는 작업을 옮기면 공기가 늘어난다. 같은 자원이라도 어느 작업에 배정하느냐에 따라 공기 영향이 달라지는 이유가 여기에 있다.

자원 과다배정(Over-allocation)은 특정 기간의 요구량이 보유량을 넘는 상태를 말한다. 이 상태가 그대로 남으면 공정표는 실행할 수 없는 계획이 된다. 자원배당의 1차 목표는 이 과다배정을 없애는 것이다.

자원배당을 설명할 때는 자원을 세 가지로 구분하면 쉽다. 노무(직종별 인원), 장비(크레인·펌프카 등 가동 대수), 자재(반입 수량과 시기)다. 자재는 저장 공간과 반입 시기가 제약이 되고, 장비는 임대 기간이 비용을 좌우한다. 노무는 투입과 감축이 반복되면 채용·해고 비용과 숙련도 손실이 생긴다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 공정표는 작업 사이의 논리적 선후 관계만 다뤘다. 간트 도표나 CPM 네트워크는 작업이 언제 끝날 수 있는지는 보여 주지만, 그 작업을 할 사람과 장비가 있는지는 보여 주지 못한다. 공정표를 자원과 결합하면서 자원배당이 공정관리의 독립된 단계가 되었다.

현장에서 자원배당이 필요해진 배경은 다음과 같다.

• 작업이 일정 기간에 몰리면 인력과 장비가 부족해져 공기가 실제로 늘어난다.
• 작업이 끊겼다 다시 몰리면 같은 인력을 반복해 투입·감축하게 되어 노무 관리 비용이 커진다.
• 장비는 가동 여부와 무관하게 임대 기간만큼 비용이 발생하므로 피크 기간을 줄이는 것이 원가에 직접 영향을 준다.
• 자재는 반입이 몰리면 적치 공간이 부족하고 현장 안전과 품질 관리에도 부담이 된다.

다수의 공사를 동시에 수행하는 기업에서는 자원이 여러 현장에 걸쳐 쓰인다. 이 경우 현장 단위의 자원배당만으로는 충돌을 해결할 수 없으므로 본사 차원의 자원 조정이 필요하다. 자원배당이 기업 수준의 자원관리와 이어지는 이유다.

자원배당을 하지 않으면 두 가지 위험이 남는다. 첫째, 공정표상 공기는 맞지만 실행 단계에서 자원 부족으로 공기가 밀린다. 둘째, 자원을 무리하게 맞추려다 임계경로 작业이 지연되어 전체 공기가 늘어난다. 자원배당은 이 두 위험을 공정표 단계에서 미리 드러내는 장치다.

따라서 자원배당의 필요성은 공기 준수와 원가 절감, 현장 관리의 안정이라는 세 목적으로 정리된다. 답안에서는 이 세 목적을 먼저 밝히고 이후 방법을 설명하는 순서가 자연스럽다.

4. 구성요소·원리·절차

자원배당은 공정표의 각 작업에 필요한 인력·장비·자재를 배정하고, 그 결과 특정 기간에 자원 사용량이 몰리거나 비는 문제를 조정하는 과정이다. 공기 계획과 자원 계획을 하나의 일정으로 맞추는 작업이라고 이해하면 된다.

구성요소는 다음과 같다.

이 표의 항목은 서로 연결된다. 작업별 소요량을 날짜에 배치하면 히스토그램이 생기고, 상한을 넘는 구간이 피크다. 피크를 줄이려면 여유시간이 있는 작업을 옮긴다. 작업을 옮겨도 공기가 늘지 않는 것은 여유시간이 남아 있는 작업뿐이다.

자원배당의 원리는 두 방향으로 나뉜다. 자원평준화(Resource Leveling)는 공기를 가능한 한 유지한 채 일별 사용량의 기복을 줄이는 방법이다. 자원제약 공기산정(Resource-Constrained Scheduling)은 자원 상한을 지키는 것을 우선하고, 그 결과로 공기가 늘어나는 것을 허용한다. 평준화에서 주공정(Critical Path) 작업을 옮기면 공기가 늘어난다. 따라서 주공정 작업은 옮기지 않고 여유시간이 있는 작업만 조정하는 것이 원칙이다.

평준화의 목적은 일별 소요량의 편차를 줄이는 것이다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

$R(t)=\sum_{i\in A(t)} r_i$

$\min \sum_{t} \left(R(t)-\bar{R}\right)^2$

여기서 R(t)는 시점 t의 총 자원 소요량, A(t)는 시점 t에 진행 중인 작업의 집합, r_i는 작업 i의 일일 자원 소요량, \bar{R}는 전체 기간의 평균 소요량이다. 제곱 편차의 합이 작을수록 히스토그램이 평탄하다.

실무에서 평준화는 휴리스틱(Heuristic) 방법으로 푼다. 작업 우선순위 규칙을 정해 자원을 차례로 배정하는 방식이며, Burgess, Harris, Ahuja 등이 제안한 규칙이 대표적이다. 최적해를 보장하지 않지만 현장에서 빠르게 적용할 수 있다.

자원배당의 절차는 다음과 같다.

• 작업 목록과 작업별 일일 자원 소요량을 정리한다.
• 네트워크 공정표에서 작업의 TF와 FF를 계산한다.
• 초기 일정으로 자원 히스토그램을 그린다.
• 자원 상한을 넘는 구간과 골이 큰 구간을 찾는다.
• 여유시간이 있는 작업을 우선순위 규칙에 따라 옮긴다. 주공정 작업은 옮기지 않는다.
• 히스토그램을 다시 그리고, 공기 변화와 자원 편차를 함께 검토한다.

자원평준화는 여유시간 안에서 작업을 옮겨 일별 소요량의 기복을 줄이는 것이다

5. 관련 법령·기준·표준

자원배당 자체를 정한 법령 조항은 없다. 다만 공기 산정과 설계·시공 계획은 건설기술 진흥법 체계에서 관리된다. 공사 규모가 크면 공기 산정이 공식 심의 대상이 된다. 자원배당으로 공기가 바뀌면 이 심의 기준과 연결된다.