(프로세스선택과설비배치)09_1 - 디지털정보통신과

Report
제6장, 프로세스 선택과 설비 배치
(Chapter6. Process Selection And
Facility Layout)
2014.04.08
안산대학교 디지털 정보통신학과
생산관리 교 수: 조 중 상
1
학습목표
• 이 장을 학습한 후 다음과 같은 능력을 가져야 한다.
1.
프로세스 선택의 전략적 중요성을 설명할 수 있다.
2.
프로세스 선택이 조직에 미치는 영향을 설명할 수 있다.
3.
기본적인 프로세스 유형을 설명할 수 있다.
4.
프로세스 자동화에 대하여 토론할 수 있다.
5.
기술관리의 필요성을 설명할 수 있다.
6.
배치 변경의 이유를 설명할 수 있다.
7.
기본적인 배치 유형을 설명할 수 있다.
8.
제품별 배치와 공정별 배치의 주요 장단점을 설명할 수 있다.
9.
간단한 라인밸런싱 문제를 해결할 수 있다.
10. 간단한 공정별 배치 계획을 수립할 수 있다.
2
시설배치의 문제
• 불필요한 운반이나 이동
• 혼잡한 창고/ 작업현장/ 통로
• 많은 운반(이동)거리/시간
• 긴 생산지연/고객대기시간
• 작업능율(고객의 만족도) 저조
• 생산/서비스 공정의 불균형
• 높은 운반코스트
3
시설배치의 목표
• 운반량/ 운반거리/ 운반시간의 최소화
• 생산공정의 균형유지
• 시설공간의 효과적 활용
• 배치변경에 대한 유연성
• 인력 및 설비의 이용율 증대
• 안전한 환경의 유지
• 생산의 경제성 추구
4
설비배치의 기본형
• 제품(라인)별 배치(product layout)
• 공정(기능)별 배치(process layout)
• 위치고정형(프로젝트) 배치
(fixed position or project layout)
5
제품별 배치(product or line layout)
연속/ 대량생산에서 전용설비를 제품의 생산과정순으로 라인배치
L
M
D
G
갑제품
L
D
G
D
을제품
M
M
G
G
병제품
6
공정별/기능별 배치
(process or functional layout)
다품종소량생산에서 범용설비를 기능별/ 기계종류별로 배치
주조
드릴
1
연삭
검사
2
6
4
원
4
완
6
성
자
5
3
재
2
1
프레스
열처리
3
5
밀링
도장
품
7
배치유형별 특성
특 성 제품별배치
생산형태 연속생산
생산흐름 연속흐름
운반비용
낮다
시설이용율 높다
생산설비 전용설비
배치변경비 매우높다
배치중점 라인밸런싱
공정별배치 위치고정형
개별생산
프로젝트
단속흐름 생산물고정
매우 높다
높다
낮다
낮다
범용설비
범용설비
비교적낮다
낮다
운반거리 작업/일정관리
8
혼합형 배치
• 셀형 배치(cellular or group layout)
공정별배치의 유연성과 제품별배치의 효율성을
절충 혼합한 그룹별 배치방식
• U자형 배치(U-shaped layout)
융통성있게 작업할수 있도록 조립/가공라인을 U
자형으로 배치한 방식
이점 : 운반거리 짧고 공간 적게 소요됨
9
공정별배치의 분석
• 목표 : 전체 운반비(운반거리)의 최소화
TC = Dij Cij Nij
• 기법 :
도시해법(graphical approach) : 양적분석
SLP(System Layout Planning) : 질적분석
컴퓨터 분석 :
CRAFT(Computerized Relative
aloocation of Facicilty Technique)
CORELAP , ALDEP
10
SLP에 의한 병원시설의 배치
활
동
관
련
표
부
서
별
활
동
관
련
도
부문별 2.진찰실 3.검사실 4.수술실 5.간호원실 소요면적
1.접수실 E \ 1, 5
U\6
X\
A \ 5, 6
100
2.진찰실
I \ 3, 5, 6
O \ 3, 5 A \ 2, 5, 6
300
3.검사실
O\6
O \ 5, 6
100
4.수술실
E \ 3, 5
200
5.간호원실
100
1
2
1
5
4
5
4
3
2
3
11
제품별배치의 분석
• 목표: 각 공정의 능력발휘와 원할한 진행
• 라인밸런싱(line balancing) : 각공정의 소요시간
이 균형되게 작업장/공정을 배열
• 라인능율(E) = ti / n c
• 불균형율(d) = 1 – E = IT / n c
• 라인 유휴시간(IT) = n c - ti
12
가공 / 조립라인 밸런싱 과정
• 선후공정도로 작업의 선후관계 규명
• 목표 사이클타임(Ct) 결정: Ct = T / Q
• Ct 충족시키는 최소 작업장수(Nt) 결정
• 과업을 작업장에 할당할 배정규칙 결정
• 과업을 작업장에 할당
• 라인의 밸런싱 능율(E) 평가
13
탐색법(heuristic method)에 의한 라인밸런싱분석
1 일 가용시간 (T) = 480 – 40 = 440 분
1일 목표 생산량 : 367단위 / 일
단위당 목표 사이클 타임 : Ct = T / Q = 440 / 367 = 1.2 분
Ct 1.2분을 충족시키는 장업장수 : Nt = ti / Ct = 6.8 / 1.2 = 5.7
조립공정의 밸런싱 능율 : E = ti / Nt = 6.8 / (6) (1.2) = 94.4%
2
0.4
1.1
0.5
1
3
1.2
A
B
4
C
0.3
1.1
5
7
0.4
0.8
6
8
D
E
0.7
0.3
9
10
F
14
셀 형 배치의 분석과 배열
• 부품을 유사한 부류 별로 그룹핑
• 유사 부품부류의 흐름을 파악
GT의 생산흐름분석(PFA) 적용
• 기계와 공정을 셀단위로 분류
• 물자의 이동이 최소가 되도록 제조(가공) 셀 배열
15
부품-기계 매트릭스
부품 1 2 3 4 5 6 7 8
A
x
x
B
x
x
C
x
x
D
x
x
x
E
x
x
F x
x
G
x
x
x
H x
x x
x
#3
#4
완성
#7
4 1 6 3 8 2 5 7
x
x
x x
x x x x
x x
x x
x x x
x x
x x x
셀형 배치
산출 C F H B E
기존의 공정별 배치
가공
부품
C
F
H
E
B
D
A
G
#6
#8
#8
ADG
#7
#4
#1
#2
부품
#5
투입
#6
#5
#1
투입 C F H
#3
BE
#2
A D16 G
유연성 지향 배치
• 수요자 요구에 따라 다양하게 생산하는 pull system에서
는 생산라인 유연성 강조
• 따라서 저렴하고 유연성이 높은 소형설비가 선호되고,
모델변경 용이하게 설비개선과 작업자 숙련도 향상에 주
력
• 배치유형: 셀형/ 그룹별 배치
• 적용: U형 배치와 자동화설비(자동운반설비, AGV
17
서비스시설의 배치
• 다양한 서비스제공시설 – 공정/기능별 배치
• 표준화된 서비스제공시설 – 라인/제품별 배치
• 배치유형의 혼합적용 예
시스템 라인배치 기능별배치
대학
수강신청 실험실강의
병원
식사/수속 검사 시험
위치고정형
졸업식
입원환자치료
자동차 조립라인
수리
검사 시험
18
운반시스템의 설계와 운영
• 운반(material handling): picking up(들
어올리고), putting down(내리고),
moving
• 운반시스템의 효율성 향상대책
1) 운반이 적도록 시설/설비 배치
2) 경제적인 운반시스템의 선정
3) 운반시스템의 효율적인 운용
19
20
Smit –group 사옥
21
Smit –group 2층
22
Smit –group 3층
23
결혼이라는 프로세스와
설계를
한다면 !!!
도
전
24
서 론
 기업에서
-.
-.
-.
-.
생산량산정 :매출액 영향
기술수준: Road-map중요
물류/환경
조직운영
-. 제품 및 서비스의 선택(설계)과 생산용량 계획,
-. (생산)프로세스 선택,
-. 설비배치(facility layout)는 장기적으로 영향을 미치므로 가장
기본적인 의사결정 사항
•
프로세스 선택(process selection)
– 생산 방식의 구성에 관한 결정(라인생산 : 연속적인 제품생산 철강,약품, 개별생산:
주문자생산 ,배를 건조,제조제품, lot방식생산: 반도체, 부품 제조 같은 다품종 생산)
– 프로세스 선택은 생산용량과 배치, 장비 그리고 작업시스템 설계에 크게 영향을
미침
– 제품이나 서비스를 개발할 때 당연히 수행되어야 함
– 제품기술이나 장비기술의 변화와 경쟁 압력 때문에 정기적으로 수행되기도 함
25
•
•
•
•
수요예측, 제품 및 서비스 개발, 기술적 사항들 모두 생산용량 계획과 프로세스 선택
에 영향을 미침
생산용량 계획과 프로세스 선택은 상호 연관되어 있으며 흔히 동시에 수행 됨
(설비=생산량과의 연계성***>경영)
생산용량 계획과 프로세스 선택은 설비 및 장비의 선택과 배치 그리고 작업시스템 설
계에 영향을 미침
프로세스 선택 방식은 조직의 프로세스 전략(process strategy)에 의하여 결정
– 프로세스 전략의 핵심 사항
• 자본집약도(capital intensity): 기업에서 사용되어질 장비와 노동력의 믹스
(장비에 대규모 자본 투자***>자동화)
(노동집약도***>후진국 형 생산 프로세스 )
• 프로세스 유연성(process flexibility): 제품이나 서비스의 설계변경과 생산
량의 변동 그리고 기술변화와 같은 변화가 발생하면 이를 수용하기 위하여
프로세스를 조정할 필요가 생기는데 이때 프로세스를 조정하기 쉬우면 그렇
지 못한 경우보다 더 유연하다고 볼 수 있으며 즉, 프로세스 유연성이란 프로
세스 조정 가능 폭과 조정의 용이성을 말함
(프로세스 재배치는 신규가 오히려 용이)
프로세스 (INPUT-OUTUP) : 공정의 개념
설비의 개념
라인의 개념
feed-back(고객)
작업방법의 순서와 절차
26
기술
•
기술(technology): 제품과 서비스 그리고 생산 프로세스의 개발과 개선을 위한 과
학적 발견의 응용
•
기술 혁신(technology innovation): 신규 또는 개선된 제품이나 서비스의 발견과 개
발, 또는 이들을 생산하거나 제공하기 위한 프로세스의 발견이나 개발
(혁신: 성공적인 프로세스를 제공)
– 생산운영관리 분야에 영향을 미치는 기술
• 제품기술과 서비스 기술(product and service technology): 신규 제품이나
서비스의 발견과 개발 - 주로 연구원들과 엔지니어들이 수행하며, 과학적
방법을 사용하여 새로운 지식을 개발하고 상업적 응용으로 변경
• 프로세스 기술(process technology): 제품과 서비스의 생산에 사용하는 방
법(methods)과 절차(procedures) 그리고 장비(equipment)를 포함 - 기업
조직의 내부 프로세스 뿐만 아니라 공급사슬 프로세스로까지 확장
• 정보기술(information technology): 정보의 저장처리전송을 위한 컴퓨터
와 전자장비에 관련된 기술과 사용 - 전자자료처리(electronic data
processing), 제품의 식별과 추적을 위한 바코드(bar code)와 무선 태그
(radio frequency tag), 판매시점(POS; point-of-sale) 정보 수집을 위한
장비, 자료 전송, 인터넷, 전자상거래, e-mail 등
27
•
기술의 경쟁우위 역할(Technology as a Competitive Advantage)
– 신제품을 신속하게 출시하는 기업은 제품기술의 발전을 이용하여 경쟁우위를 창
출할 수 있으며, 시장점유율과 이익을 늘릴 수 있음
– 프로세스기술의 진보도 품질향상, 원가 절감, 생산성 향상, 프로세스 역량 향상을
통하여 기업의 경쟁우위 창출에 기여
(차별화=경쟁력=경쟁우위전략***>기업의 지속적인 발전)
•
기술획득(Technology Acquisition)
– 특히 프로세스 기술의 도입 시 도입하려는 프로세스 기술의 장단점을 충분히 검
토해야 함
– 초기 비용, 공간 소요, 현금 흐름, 유지보수, 자문 등과 같은 경제적 사항과 비용,
시간, 자원과 같은 통합과 관련한 사항 그리고 새로운 프로세스 기술에 대한 종업
원 훈련, 안전, 일자리 축소와 같은 인적 사항들도 검토해야 함
-. 전체적으로 설비 변경이 불가피
-. 신규로 모든 부분을 재설계
-. 비용이 문제
28
프로세스 선택
• 프로세스 선택 시 고려사항
– 다양성(variety): 생산 시스템은 얼마나 다양한 제품이나
서비스를 처리할 것인가?
– 유연성(flexibility): 어느 정도의 장비 유연성이 요구되는가?
– 산출량(volume): 산출량은 얼마나 될 것인가?
-. 경영운영 측면
-. 이익 산출 력
-. 비용고려
29
프로세스 선택: 프로세스 유형
•
잡샵(Job Shop): 주문 생산 공정(make to order)
– 대상 제품이나 서비스가 매우 다양하고 개별 제품이나 서비스의 양이 적을 때 사용
– 처리과정은 단속적(intermittent)이고, 처리대상은 여러 가지 소규모 일감들로 각기
처리 요구사항이 다름
(단속적 :가다,서다를 반복: 병원 )
– 범용(general-purpose) 장비와 숙련공들에 의한 높은 유연성이 특징
• 인쇄소, 기계공작소(철공소), 동물병원 등
•
뱃치프로세스(Batch Process): 묶음생산공정
– 처리대상의 다양성과 각 대상 별 산출량이 아주 크지도 않고 적지도 않은 중간 정도
일때
– 장비들은 잡샵만큼 유연할 필요는 없지만 처리과정은 역시 단속적(intermittent)
– 잡샵에 비하여 처리대상의 다양성이 상대적으로 낮으므로 인력의 숙련도 요구는 상
대적으로 낮음
• Bakery, 멀티플렉스 영화관, 항공사, 페인트, 화장품, 아이스크림, 맥주, 잡지,
서적, 중장비, 전자부품, 특수화학제품 등
30
프로세스 선택: 프로세스 유형
•
반복프로세스(Repetitive Process): 조립생산공정(assembly line)
– 산출량이 많은 표준제품이나 서비스 생산에 적합
– 산출이 표준화되어 있으므로 장비의 유연성 요구는 매우 제한적이고 인력의 숙
련도도 일반적으로 낮음
– 생산이 고정 경로를 따라 순차적으로 이루어지며 제품이 완성될 때 까지 한 작업
장에서 다른 작업장으로 통제된 생산속도에 맞추어 이동하는 것이 가장 큰 특징
• 자동차, TV, 연필, 컴퓨터, 전자제품 조립, 자동 세차장 등
•
연속프로세스(Continuous Process)
– 표준화된 연속적 산출물을 대량으로 생산하는 경우
– 산출물의 다양성이 거의 없기 때문에 장비의 유연성이 그다지 요구되지 않음
• 철강, 제당, 제분, 화학, 정유, 제지, 음료, 전력, 인터넷 등
31
32
프로세스 선택: 프로세스 유형
•
프로세스 유형은 제조업과 서비스업에서 확인할 수 있으며, 프로세스의 능력이 제품
이나 서비스의 처리 요구와 일치하는 것이 이상적
•
프로세스 능력과 제품이나 서비스의 처리요구가 일치하지 않으면 효율이 낮아서 원
가가 높아지고 경쟁에서 불리하게 됨
•
프로세스 선택 시 또 한가지 고려해야 할 점은 제품과 서비스의 수명주기
•
경영자는 자신의 제품이나 서비스를 평가하여 시간의 경과에 따라 언제 프로세스의
유형을 바꾸어야 할지 판단해야 함
•
네 가지 프로세스 유형(잡샵, 뱃치, 반복, 연속)은 생산운영 활동이 꾸준한 경우에 적
합한 형태
•
일정기간만 수행되는 경우는 프로젝트(project)의 형태로 수행
(산과 품질안정, 연구개발,신상품개발,신 장비 프로젝트, 신규공장 설립.
인사, 프로그램 <*****경영자의 의지)
33
프로세스 선택: 프로세스 유형별 분석
34
프로세스 선택: 프로세스 유형
제품 및 서비스의 많고
적냐에 따라서 분석
35
프로세스 선택: 프로세스 유형
병원
36
항공기
자동차
철강
자체
프로세스 선택: 제품과 서비스 프로필 분석
•
프로세스 선택은 상당한 장비 투자를 수반하며 투자 소요와 설비배치에 직
접적으로 영향을 미침
•
프로세스 선택에 앞서 여러 가지 프로세스와 시장 조건들 사이의 상관관계
를 평가하여 이들 사이에 조화를 이루도록 해야 함
•
제품·서비스 프로필(profile) 분석을 사용하면 제품·서비스의 주요 차원들을
파악하고 적절한 프로세스를 선택함으로써 부조화를 피할 수 있게 함
– 주요 차원(key dimensions): 제품·서비스들의 범위, 예상 주문 크기, 가격 전
략, 스케줄 변경 예상 빈도, 주문획득(order-winning) 요구사항 등
-.
-.
-.
-.
37
생산량이 매출액 영향을 준다
물류/환경요소 관계
협력 관계
시장 구조 분석
프로세스 선택: 제품과 서비스의 지속가능 생산
•
지속가능 생산:
오염물질을 배출하지 않고, 에너지와 천연자원을 절약하며, 경제적으로 효율적이고
작업자와 지역사회, 고객에게 안전하고 건강하며, 모든 작업자들을 사회적·창조적으
로 보상하는 프로세스와 시스템을 사용하여 제품과 서비스를 산출하는 것
•
지속가능 생산을 위한 프로세스 설계
–
–
–
–
•
폐기물과 반생태계적인 부산물은 줄이고, 제거하거나 아니면 현장에서 재활용
인간의 건강과 환경에 해로운 화학 물질, 물리적 성분, 조건은 제거
에너지와 물자는 절약하고 사용하는 물자의 형태는 원하는 결과에 적합해야 함
작업 공간은 화학적, 인간공학적, 물리적 위험을 최소화 하도록 설계
위 목표를 달성하기 위해 기업들은 에너지 사용과 효율, 이산화탄소와 독극물 배출,
쓰레기 발생, 조명, 난방, 냉방, 환기, 소음과 진동, 작업자의 건강과 안전 등 여러 요
인들에 주의를 기울여야 함.
신규 공장 건설 시
환경/대기/수질 인허가 어렵고
절차가 복잡
38
프로세스 선택: 린 프로세스 설계
•
린 프로세스 설계의 한 가지 원칙은 낭비 절감으로 지속가능성 목표 와 관련
이 있음
•
균일한 부하로 생산하고 그에 따라 프로세스의 흐름을 개선하기 위해 전체 프
로세스에 걸친 작업부하의 변동성 감축(variance reduction in workload
over the entire process )을 매우 중요시 함
•
성공적인 린 설계
–
–
–
–
•
재고와 공장 면적의 감축
신속한 반응과 짧은 납기
불량·재작업·폐기의 감축
생산성 향상
린 프로세스 설계는 의료 및 보건 서비스 시스템, 제조업, 건설 프로젝트, 프
로세스 리엔지니어링 등 매우 다양한 영역에 적용
린 생산과 도요다 생산방식
JIT 연결
39
프로세스 선택: 자동화
•
자동화(Automation): 감지기능과 제어기능이 있어서 스스로 작동할 수 있는 기계
– 자동화의 조건: 업무의 표준화, 시스템의 낭비 제거, 비용/유연성/기업의 전반적
전략과의 적합, 충분한 수요(많은 산출량이 경제적 타당성을 지니기 위해)
– 자동화의 고려사항: 초기 투자비용, 유연성(인간에 비해 유연성이 떨어짐), 작업
자의 거부감 등
(자동화란 기계적, 전기적 그리고 컴퓨터형 system을 응용하여 생산을 운영하고 관리하는
기술)
•
자동화의 유형
– 고정자동화(fixed automation)
• 디트로이트형(detroit-type) 자동화, (연속) 자동차 생산라인 - 저원가와 대량생산
– 프로그램 가능 자동화(programmable automation)
• 컴퓨터 프로그램을 사용하여 작업의 순서와 개별 작업의 내용까지 제어할 수 있는 고가
(高價)의 범용 장비 사용 – 다양한 제품을 소(小) 뱃치(batch)로 소량 생산하더라도 경
제성이 있음
• Robot, CAM(Computer-Aided Manufacturing), N/C(Numerically Controlled)
machine, CNC(Computerized numerical control)
– 유연자동화(flexible automation)
• 프로그램 가능 자동화에서 진화. 프로그램 가능 자동화보다 더 맞춤화된 장비 사용. 장
비의 준비/교체 시간이 훨씬 짧음. (자동화를 하는 이유)
40
1.생산성 향상 2.노무비의 증가
3.노동력의 부족 4.노동력이 서비스 분야를 선호하는 경향
5.안전성 6.원자재 비용의 상승
7.제품 품질의 개선
8.생산 lead time의 감소
9.재공품 재고의 감소 10.그다지 크지 않은 자동화 비용
프로세스 전략
•
유연성(flexibility)과 프로세스 결정의 관계
– 유연한 시스템과 장비는 덜 유연한 대안에 비해 더 고가이고 효율성이 낮은 경우가
많음
– 제품이 성숙기에 있으면 설계 변경이 별로 필요 없고 수요가 안정적이므로 유연성
이 필요하지 않을 수 있음 – 이런 상황에서는 일반적으로 유연성이 없는 전용 장비
가 필요
– 유연성 채택 결정은 매우 신중하게 이루어져야 하고, 유연성이 분명히 필요한 상황
에 적절한 유형의 유연성 결정을 적용해야 함
– 실무적으로는, 수요가 변동하거나 수요가 불확실한 경우에 유연한 시스템을 채택
– 수요의 다양성과 불확실성은 예측 향상으로 극복할 수 있음
-.투자비용이 많이 소요 되며 고부가 가치 생산이
아니면 설계하기가 어렵다,
-. 신축성 있게 제품이나 서비스의 생산량 조절이
가능한 생산시스템
-..기업마다 고부가 실험장비,분석장비,핵심기계
보유 등의 사례
41
설비 배치(Lay-out) 목적과 원칙 및 개선효과
42
개선의 4원칙 - ECRS는 Eliminate(생략,배제)
combine(결합,분리) rearrange(재편성,재배열)
simplify(단순한)
설비 배치
•
배치(Lay-out):
-. 부서, 작업장, 장비의 공간적 구성. 배치계획을 수립할 때에는 작업대상(물자나
고객)의 흐름을 특히 강조.
(주안점: 원부자재의 이동이나 제품 및 작업자 및 고객의 이동경로를 제공)
(부서:공정보다 큰 현장, 제조팀, 영업팀,구매팀,시술팀 등의 개념도 있다)
•
배치 결정의 중요성
1. 상당한 투자와 노력이 필요
2. 한번 결정되면 변경하기 어려우므로 회복하기 어려움
3. 생산운영의 비용과 효율성에 크게 영향을 미침
•
배치계획은 신규 시설을 설계할 때나 기존 시설의 설계를 변경할 때 필요
(비용이 높거나, 낭비요소로 생산이 비효율적,사고나 산업재해, 제품이나 서비스의
설계변경, 환경규제 등 법규위반사항일 때,작업자 사기문제 등)
43
설비 배치
•
배치의 기본적 목표: 작업(work), 물자, 정보의 원활한 흐름
1. 제품·서비스 품질의 확보가 쉽도록
2. 작업자와 공간을 효율적으로 사용하도록
3. 병목을 피하도록
4. 물자 이동 비용을 최소화 하도록
5. 작업자와 물자의 불필요한 이동을 피하도록
6. 생산시간이나 서비스 시간을 최소화 하도록
7. 안전하게
44
반복프로세스: 제품별 배치
•
제품별 배치(product layout): 대량의 제품이나 고객을 시설 내부에서 신속
하고 원활하게 흐르도록 하고자 할 때 사용
– 고도로 표준화된 프로세스를 반복적으로 사용
– 장비의 전문화나 노동의 분업이 가능
– 산출량이 매우 크므로 상당한 자금을 장비와 직무 설계에 투자하더라도 경제적으로
타당
– 처리 대상 제품이나 서비스가 한 가지이거나 매우 유사한 몇 가지에 불과하므로 장
비나 작업장을, 대상 제품·서비스를 처리하기 위하여 필요한 요소 업무들의 기술적
순서에 맞추어 배치하는 것이 경제적으로 합리적
• 생산라인(production line), 조립라인(assembly line)
– 제품별 배치에서는 인력과 장비의 가동률이 높아서 높은 장비 투자비용을 상쇄할 수
있음
– 작업물이 한 공정에서 다음 공정으로 빠르게 옮겨 가므로 공정재고(WIP; work-inprocess)가 매우 적은 경우가 흔함
– 공정들이 긴밀하게 연결되어 있으므로 장비의 고장이나 작업자의 결근이 발생하면
전체 프로세스가 정지될 취약성이 높음 - 예방보전(preventive maintenance)의 중
요성
– 반복프로세스에서 흐름의 속도는 설비나 기계(자동차 조립), 작업자(패스트푸드점),
고객(카페테리어)에 의해 결정
45
반복프로세스: 제품별 배치
46
반복프로세스: 제품별 배치
• 제품별 배치(product layout)의 장점
1. 산출률이 높음
2. 산출량이 많으므로 단위당 원가가 낮음
3. 한 작업자가 담당하는 업무의 폭이 매우 좁으므로 훈련 시간과 비용이 적게 들고,
작업을 감독하기 쉬움
4. 물자 운반 비용이 적음. 작업 대상이 동일한 작업 순서를 따라 흐르므로 자재 운
반이 단순. 물자 이동이 흔히 자동화
5. 인력과 장비의 가동률이 높음
6. 프로세스 경로(routing)나 일정계획(scheduling)이 시스템 설계 단계에서 수립
되며, 이것은 일단 운영에 들어가면 크게 신경 쓰지 않아도 됨
7. 회계, 경리, 구매, 재고 관리가 상당한 정도로 일상적인 반복 업무가 됨
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반복프로세스: 제품별 배치
•
제품별 배치(product layout)의 단점
1.
2.
3.
4.
작업의 단순화 – 작업자 사기 저하, 반복성 스트레스
비숙련 작업자 – 장비유지, 품질에 무관심
물량의 변화나 설계 변경에 유연하게 반응할 수 없음
워크스테이션(workstation, 작업장)들이 고도로 상호 의존적이므로 시스템
이 장비 고장이나 무단결근에 매우 취약
5. 예방보전, 긴급수리 능력, 예비부품 재고가 필요하며 이를 유지하는데 비용
이 소요
6. 개별 작업자를 상대로 한 인센티브 제도는 현실적이지 못하며, 그런 제도를
도입하면 작업자간 생산량 불균형이 발생하여 작업의 원활한 흐름을 막게 됨
•
48
U자형 배치
비반복프로세스: 공정별 배치
•
공정별 배치(process layout): 처리 대상 제품이나 서비스마다 처리 요구
사항이 다를 때 적합
– 단속처리(intermittent processing): 대상 제품이나 서비스가 다양하면 대상에
따라서 장비를 바꾼다든지 작동 조건을 재설계해야 하므로 처리 대상이 지속적
으로 흐르지 않고 끊기게 됨
– 부서 또는 기능 집단(functional group)으로 이루어지며, 부서별로 유사한 활동
들을 수행
– 작업물은 보통 로트 또는 뱃치(lot or batch) 단위로 부서들을 옮겨 다니며 처리
– 장비들은 작업의 기술적 순서보다 유형별로 집단을 이루므로 고장이나 작업자
결근으로 작업이 중단될 취약성이 적음
– 경로(routing)와 일정계획(scheduling)이 일감이 바뀔때마다 수립: 일감 별로 처
리 요구사항이 다르므로
– 물자 운반이 비효율적이며, 단위당 운반비용이 일반적으로 제품별 배치에 비해
높음
– 뱃치(batch)로 처리하므로 공정재고(WIP; work-in-process)가 상당히 많을 수
있음.
– 다양한 처리 요구로 인하여 경로와 일정계획이 복잡하기 때문에 장비의 가동률
이 50%를 밑도는 일이 드물지 않음
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비반복프로세스: 공정별 배치
•
공정별 배치(process layout)의 장점
1. 다양한 처리 요구를 다룰 수 있음
2. 장비 고장에 크게 취약하지 않음
3. 제품별 배치에서 사용하는 전용 장비(specialized equipment)에 비하여 공정별
배치에서 사용하는 범용 장비(general-purpose equipment)는 흔히 전용 장비
에 비해 값이 싸며 유지보수도 쉽고 비용도 적게 소요
4. 개인별 인센티브 제도를 사용할 수 있음
•
공정별 배치(process layout)의 단점
1.
2.
3.
4.
5.
6.
공정재고 비용이 높을 수 있음
경로계획과 일정계획을 자주 수립해야 함
장비 가동률이 낮음
물자운반이 비효율적, 단위당 운반비용이 높음
일감이 복잡하므로 흔히 감독 범위가 좁고, 감독비용이 제품별 배치에 비해 높음
제품이나 고객별로 특별히 취급해야 하고 산출량이 적으므로 제품별 배치에 비
해 단위당 원가가 높음
7. 회계, 경리, 재고관리, 구매 관련 업무가 제품별 배치에 비하여 훨씬 복잡
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위치 고정형 배치
 작업 대상은 한 자리에 있고
작업자와 물자 그리고 장비들이
필요에 따라 이동
 작업대상의 특성(무게, 크기 등)
때문에 선택
 대형 건설 프로젝트, 조선, 대형
항공기 등
51
혼합형 배치
•
기본배치 유형이 섞여 있는 상태: 슈퍼마켓, 병원 등
•
공정별 배치와 제품별 배치의 장점을 모두 취하려는 노력: 혼합형 배치 - 셀 생산방식(cellular
manufacturing), 그룹테크놀로지(GT; group technology), 유연생산시스템(FMS; flexible
manufacturing system)
•
셀 배치(Cellular Layouts)
–
–
–
–
–
셀 생산방식(cellular manufacturing): 워크스테이션들을 셀이라는 하나의 집단으로 묶어서
구성하는 배치.
비슷한 처리가 필요한 일단의 부품들을 묶어서 하나의 부품군으로 분류하고, 그 부품군에 속하
는 부품들을 만들기 위하여 필요한 공정들을 수행할 워크스테이션들로 하나의 셀을 구성
결과적으로 셀은 소규모 제품별 배치
SMED(single-minute exchange of die): 새로운 부품에 대하여 작업을 하려면 해당 금형(die)
을 기계에 장착해야 하는데 10분 이내에 이런 교체와 본격적인 생산을 준비하는 것
- TPS(Toyota Production System)의 주요 요건 중 하나***>낭비제거
적정규모 장비(right-sized equipment): 셀 생산방식에 사용하는 장비들은 흔히 전통적인 공
정별 배치에서 사용하는 장비에 비하여 작고 이동할 수 있어서 필요하면 신속하게 다른 셀 구
성에 투입할 수 있음
셀 생산방식:
대량분업생산의 상징물로 여겨지고있는 컨베이어라인이 없이
처음공정부터 최종공정까지를 작업자가 책임을지고 업무를 수행하는 자기완결형 생산 방식이다.
이러한 특징을 지니고있는 셀 생산방식은 작업의 형태에따라 1인방식, 순회방식, 분할방식등 세가지
로구분된다.
-. 1인방식은 작업자1인이 한셀에서 처음공정부터 최종공정까지의 모든공정을 책임지고 완수한다.
-. 순회방식은 몇명의 작업자가 한셀을 공유하되 돌아가면서 자기책임하에 공정을 완수하는 방식
-. 분할방식은 전체작업공정을 몇명의 작업자가 분담하여 완수하는 방식이다
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혼합형 배치
• GT(group technology)
– 셀 생산방식이 효과적으로 수행되려면 반드시 대상 부품을 필요 작
업의 특성이 유사한 것끼리 군(group)으로 분류 하여야 함
– GT의 핵심 아이디어는 부품을 설계특성이나 제조특성에 따라 부
품군(part family)으로 분류하는 것
• 설계특성(design characteristics): 크기, 형상, 기능 등
• 제조특성(manufacturing characteristics): 필요한 처리·작업의 종류
와 순서
– 셀 생산방식으로 전환하려면 기존의 장비 배열을 변경해야 하고 이
때 비용이 많이 소요될 수 있음
– 따라서 전환에 따르는 이득과 부품군 분류와 장비 배열 변경에 따
르는 비용을 비교하여 결정해야 함
-. 부품제조업은 어렵고 완제품생산은
가능하다
-. 제품기능별 특성화 생산 사례
(LCD,LED, 반도체,선박, HHP 산업등)
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혼합형 배치
•
유연생산시스템(FMS; Flexible Manufacturing System)
– 수치제어기계, 운반장치, 로봇 등을 컴퓨터를 이용하여 제어하는 고도의 통
합생산 시스템
– 기계의 프로그램을 바꾸어 가면서 여러 가지 유사한 부품을 생산할 수 있음
– 잡샵의 유연성과 반복프로세스의 생산성을 원하는 경영자에게 매우 매력적
(병원이나 자동차생산라인)
*. 컴퓨터 통합생산(CIM; computer-integrated manufacturing)
• 컴퓨터를 사용하여 공학설계, FMS, 구매, 주문처리, 생산계획 및 통제
등 광범위한 생산 활동을 연결하는 생산 시스템
• 궁극적 목적은 조직의 여러 부문을 연결하여 고객의 주문과 제품의 변화
에 신속하게 반응하고 생산하고 간접 인건비를 줄이는 것
(FMS: flexible manufacturing system : 컴퓨터 중앙관리 시스템을 구사
해 다품종 소량 생산 시스템을 수작업으로 하지 않고 효율적으로 행하는
유연한 생산 시스템)
고객&협력사: 생산성향상,품질 균일성,
인건비절감
FULL 생산시스템 처계
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서비스 배치
•
서비스는 고객에 따라 처리 요구사항이 다르므로 서비스 조직은 공정별 배
치를 많이 채택
(공정 별: 제품생산 공장 별)
•
창고 및 저장시설 배치(warehouse and storage layouts): 주문 빈도와 품목별 상
관관계를 고려해 배치
•
소매점 배치(retail layouts): 고객과 매출 및 고객의 태도에 미칠 영향 및 고객의
통행량과 흐름을 고려해 배치 - 소매체인의 경우 일정 규모 이상의 면적에 표준
배치를 적용
•
사무실 배치(office layouts): 통신에 의한 서류작업의 대체, 구성원간 의사소통을
위한 개방적 이미지 고려
•
서비스 자동화: 서비스의 표준화가 증가하고 고객이 서비스 제공과정에 직접적으
로 참여해야 할 필요성의 감소
고객이 찾고 사용하기 편리한 장소에
배치하는 것
55
제품별 배치 설계: 라인밸런싱
•
라인밸런싱(line balancing): 모든 워크스테이션들의 작업시간들이 비슷하도
록 요소작업들을 워크스테이션에 할당하는 절차***>관리자의 지도록 중요
– 전체 라인 상에서 작업자나 기계의 유휴시간을 최소화하여 이용률(utilization)을
높게 유지
– Bottleneck 또는 Starving이 발생하지 않도록
– 완벽한 균형 라인 구성을 어렵게 하는 요인
① 어떤 요소 작업들은 필요한 장비나 기계가 다르거나 작업 활동들의 특성상 동
일 장소에서 수행할 수 없는 경우
② 요소작업들의 소요시간 차이 때문에 요소작업들을 여러 묶음(lot)으로 나눌
때 어떻게 하더라도 모든 묶음의 총 소요시간을 같게 할 수 없을 가능성
③ 기술적 이유에 의한 요소작업들의 순서
– 사이클타임(cycle time): 라인밸런싱 과정에서 주된 결정 사항. 하나의
작업물에 대하여 각 워크스테이션에서 수행해야 하는 모든 요소작업들의
총 소요시간의 상한. 해당 라인의 산출률을 결정.
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제품이나 서비스등으로 인한 공정
정체가 없이 물흐르듯이 생산되는
운영시스템
제품별 배치 설계: 라인밸런싱
•
•
최단 사이클타임: 가장 긴 요소작업의 소요시간 1.0분
최장 사이클타임: 모든 요소작업의 소요시간의 합 2.5분
•
•
다섯 개의 워크스테이션을 채택하면 최단 사이클 타임이 라인의 사이클타임(1.0분)
모든 요소작업시간을 하나의 워크스테이션에 할당하면 최장 사이클타임이 라인의
사이클타임(2.5분)***> 그 제품의 리드타임
57
제품별 배치 설계: 라인밸런싱
•
기타 요인(Other Factors): 실무에서 라인배런싱 수행 시 고려해야 할 기타 요소들
– 기술과 기능의 숙련도 차이
– 작업 속성의 차이(휘발성 물질을 사용하는 작업과 불을 사용하는 작업)
– 인간적 요소와 장비 그리고 공간적 제약
•
기타 방법(Other Approaches)
– 병렬 워크스테이션(parallel workstation): bottleneck에 workstation 추가
– 다기능 작업자(multi-functional worker): 작업자들을 다기능 훈련시켜 한 가지
이상의 업무를 할 수 있도록 하는 것 - 동적 라인밸런싱(dynamic line
balancing): 린생산 시스템(Lean Production System)에서 가장 흔하게 사용
– 혼류모델생산라인(mixed model line): 두 가지 이상의 제품을 동시에 생산할 수
있도록 라인을 설계
58
제품별 배치 설계: 라인밸런싱
•
59
병렬 워크스테이션(Parallel Workstation)
공정별 배치 설계
• 배치 성과 척도(Measures of Effectiveness)
– 공정별 배치의 장점은 다양한 처리 요구를 충족할 수 있는 능력
– 처리하는 고객이나 일감은 각기 필요한 작업들과 그것들의 순서가 다르므
로 시설 내에서 거치는 경로도 다름
– 물자의 운반과 고객의 이동을 고려
– 따라서 공정별 매치의 중요한 목표는 이동에 따르는 비용, 거리, 시간의 최
소화: 고객이나 일감의 흐름량이 상대적으로 많은 작업장이나 부서들을
가능한 가까이 위치시킴
– 또 다른 기준에는 초기 배치비용, 예상 운영비용, 유효생산용량, 변경 용이
성등
– 기존 시설의 배치를 변경하고자 할 때에는 재배치에 따르는 비용과 혜택
을 비교
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