ES(Earned Schedule) 알고리즘 기반 공기 지연 예측 및 지체 보상금 완화 모델: EPC 프로젝트 사례 연구

Abstract

본 연구는, 한정된 자원(Resource)을 바탕으로 공사 기간 단축 시뮬레이션을 수행한 결과와 지체 보상금(Delay Liquidated Damages, DLDs)간의 관계를 분석하여, 단축 수행 여부 등에 대한 의사 결정을 지원할 수 있는 모델을 개발한 것이다. 해당 모델의 유효성 기준은 공기(Schedule) 단축 시뮬레이션을 한 결과가 단축을 하지 않음에 따라 발생한 지체 보상금(Full DLDs)을 초과하지 않는 것이다. 공기 단축 시뮬레이션의 결과는 비용으로, 단축에 따른 소요 예산과 한정된 자원으로 인해 단축하지 못하여, 남게 된 지연일(Behind of Schedule) 만큼의 지체 보상금과의 합이다. 유효성 검증의 기준을 상술한 것과 같이 설정한 이유는 공사 기간을 지키기 위하여, 무리한 돌관 공사 등을 수행하게 되었을 때, 발생한 단축 비용이 지체 보상금을 초과하여, 프로젝트 손실을 주었던 사례들이 존재하였기 때문이다. 이를 해결하기 위하여, 3가지 단계로 모델을 개발하였다. 첫 째, 정확도 높은 공기(Schedule) 예측이다. 기존 EPC 회사들은 EVMS(Earned Value Management System)를 활용하여, 계획 대비 실적을 파악하여 왔다. 즉, 이를 통해 공사 지연 여부를 분석하였다. 하지만, 비용 단위인 EVMS로 시간 단위인 일정을 예측한다는 것은 정확도 측면에서 한계가 존재한다. 이를 극복하기 위하여, 2003년 Lipke에 의해 개발된 ES(Earned Schedule) 알고리즘을 적용하여, 지체 보상금 분석 시, 첫 단계가 되는 공기 예측의 정확도를 높이고자 하였다. 둘 째, 시공 단계의 주공정(Critical Path)의 수의 따라, 적합한 Option Model을 두어, 한정된 자원을 기반으로 단축 시뮬레이션 결과를 도출한다. 셋 째, 공기(Schedule) 단축 결과와 전체 지체 보상금(Full DLDs) 간의 관계 분석을 통해, 의사 결정 지원 정보를 제공한다. 두 번째 단계에서, Option Model 선택은 주공정(CP)이 1개와 n개(≥2)인 경우에 따라, 1번과 2번으로 나눠서 할 수 있다. 두 Option Model 간 대분류의 기준은 주공정의 수이며, 상세한 차이는 단축 알고리즘을 적용하는 과정에서 나타난다. 본 연구에서는 개발된 모델의 검증을 위하여, P 건설사의 베트남 건설 프로젝트와 H사에서 제공한 EPC 발전 프로젝트 자료를 바탕으로 시나리오를 구성하였다. 시나리오는 ▲공사 기간 72일 지연, ▲지체 보상금(USD 50,000/Day), ▲지연 유예 기간(Grace Period), 동시 지연 발생(Concurrent Period) 없음, ▲사용 가능한 예산(USD 250,000)으로 구성하였으며, 분석 결과, Option Model 1은 12일을 단축하면서, 전체 지체 보상금(USD 3,600,000) 대비 USD 450,137을 아낄 수 있었다. Option Model 2의 경우, 10일을 단축하면서, 전체 지체 보상금 대비 USD 746,398을 줄일 수 있었다. 두 Option Model 모두 모델 유효성 기준을 만족한다. 두 Option Model간 직접 비교는, 시나리오 조건이 같다고 하지만, 주공정의 수에 따라 적용 시점 등에 차이가 존재하기 때문에, 불가하다. 해당 모델을 통해, EPC 프로젝트에서, ▲정확도 높은 공사 지연을 예측하고, 지연 발생 시, ▲단축할 Activity에 대한 정보, ▲단축 여부, ▲완공 예정일, ▲지체 보상금 결과에 대한 정보를 공사 수행 중에 미리 확인함으로써, 프로젝트 관리자에게 적시성 높은 정보를 제공할 수 있다.

This study analyzes the relationship between the results of the catch-up of construction period and the delay liquidated damages (DLDs) based on limited resources and develops a model that can support the decision on whether to perform catch-up. The validity criterion of the model is that the results of the simulation of schedule shortening do not exceed the full DLDs incurred due to no catch-up plan. The result of the schedule catch-up simulation is the cost, which is the sum of the additional budget for catch-up and the remaining DLDs. The reason for the validation criteria mentioned above is that the costs incurred for acceleration when excessive construction was performed to comply with the construction period can exceed the full DLDs. To solve this, the model was developed in three stages. First, the model was developed to predict the delay of construction schedule with high accuracy. Existing EPC companies have used EVMS (Earned Value Management System) to determine their performance against plans. In other words, it analyzed whether construction was delayed. However, there is a limit in terms of accuracy in predicting time schedules in EVMS, which is a cost unit. To overcome this problem, the author applied the Earned Schedule (ES) algorithm, developed by Lipke in 2003 to improve the accuracy of the construction delay prediction when analyzing DLDs. Second, according to the number of critical paths in the construction stage, an appropriate option model is provided to derive shortened simulation results based on limited resources. Third, decision support information is provided through analysis of the relationship between schedule shortening results and full DLDs. In the second step, the Option Model selection can be divided into <Option 1> and <Option 2>, depending on the case of 1 and n (≥2) critical paths. The criterion for the major classification between the two option models is the number of critical paths, and the detailed differences appear in the process of applying the shortening algorithm. In this case study, to verify the developed model, a scenario was constructed based on the data from the Vietnam Construction Project of P Company and the EPC Power Project provided by H Company (Construction Management). The scenario consisted of a 72-day delay in construction, ▲ DLDs (50,000/Day), ▲No Grace Period & Concurrent Period, and ▲an available budget (USD 250,000). As a result, Option Model 1 accelerated 12 days in construction delay and saved USD 450,137 of its Full DLDs (USD 3,600,000). In the case of Option Model 2, the scenario saved 10 days and reduced USD 746,398 of the Full DLDs. Both Option Models meet the model validity criteria. In an EPC project, project managers (user) can predict delays in construction and check the information on activities to catch-up, whether to shorten it in order to meet the completion due date or more economically to pay the full amount of DLDs during construction. Thus, timely information can be provided to the project managers.