과목 : 생산관리론 주제 : 프로세스설계 및 배치 결정 -1-

서강대학교 경영학부•경영전문대학원교수 서창적

프로세스 설계 및 배치 결정

생산관리론

과목 : 생산관리론 주제 : 프로세스설계 및 배치 결정 2

• 공정설계의 의의

• 공정전략

• 배치설계의 내용과 방법

프로세스(공정)설계란 무엇인가?

배치설계란 무엇인가?

학습내용

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1. 공정설계

•제품을 생산하고 서비스를 제공하는 방법을 결정하는 것

•투입물, 운영작업, 작업흐름, 투입물을 산출물로 변환시키는 방법을

선정하는 것

공정설계(process design)란?

1) 공정설계의 의의

공정설계의 의사결정이 필요한 경우

제품과 서비스를 개량하여 제공하고자 할 때1

기업의 경쟁우순순위가 변경되었을 때2

제품 및 서비스의 수요가 변화할 때3

투입물의 원가나 획득가능성이 변화되었을 때4

신기술을 활용할 수 있거나 품질을 향상시키고자 할 때5

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1) 공정의 유형

2. 공정전략

공정유형

공정중심(프로젝트, 잡삽)

반복중심

제품중심

대량고객화

소량 반복과정 대량

생산량

높은 다양성

모듈변화

속성변화

다양성

고정비와 변동비가높아 나쁜 전략

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• 다양한 제품을 소량 생산하는 공정형태공정중심생산

(Process Focus)이란?

“시설은 장비, 배치, 감독 면에서 공정중심으로 되어 있다. 이러한시설들은 높은 변동비용을 가지고 있으며 아주 낮은 시설

사용률을 가지고 있다.”많은 레스토랑, 병원, 공작소가 여기에 해당한다.

공정중심생산은 제품이 공정을 오갈 때 제품의 다양성을 제공한다.

각 공정은 다양한 활동을 하며 빈번한 변화에 대처 할 수 있게 설계되어있기 때문에 단속적 공정(intermittent processes)라고도 한다.

1) 공정의 유형

2. 공정전략

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• 대규모시장을 대상으로 표준화된 제품을

대량으로 생산하는 공정의 형태

• 모듈이 사용됨

• 라인공정

반복중심생산(Repetitive Focus)이란?

효율성, 단위당 원가의 절감, 제품통제의 용이성 및 속도 등

“제품이 표준화,규정된 순서에 따라 진행, 수요는 안정적, 생산량은 많고,전문화된 장비와 제한적인 노동숙련도를 갖춘 자본집약적인 경향”

장점

단점 높은 장비비용, 인적자원의 과소이용, 수요변화에 대한 대응의어려움 및 개별고객의 요구에 대한 대응력의 부족 등

1) 공정의 유형

2. 공정전략

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• 고도로 표준화된 적은 종류의 제품을 대량으로

생산하기 위해서 사용되는 공정형태

• 연속생산

제품중심생산(Product Focus)이란?

“완전한 자동화, 24시간 동안 연속적인 작업, 고도로 표준화된 제품 ” 장치산업

연속생산공정은 시설 가동률이 높아 매우 효율적이지만, 시스템의 유연성은매우 떨어진다.

효율성을 제고시키기 위해서는 대량생산 유지, 일정한 기준과 품질을 유지할수 있다.

1) 공정의 유형

2. 공정전략

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• 다양한 제품을 대량으로 생산하기 위해서

사용되는 공정형태

• 점점 세분화되는 소비자의 욕구를 충족시켜주는

신속하고 저렴한 제품 및 서비스의 생산방식

대량고객화(Mass Customization

Focus)란?

“질 좋고 저렴하며 개별화된 제품과 서비스”

대량고객화는 다양화뿐만 아니라 고객이 원하는 것을원하는 때에 정확하게 제공하는 것이다.

대량고객화는 향상된 운영능력을 필요로 한다.

창의적인 구성, 효과적인 계획 및 빠른 생각 적용이 필요하다.

1) 공정의 유형

2. 공정전략

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2) 생산공정의 선택 비교

2. 공정전략

공정선택의 의사결정 시 고려사항

시장여건을 고려해야 한다.1

자본을 고려해야 한다.2

노동력의 이용가능성과 비용을 고려해야 한다.3

각 공정에 요구되는 관리기술을 고려해야 한다.4

원자재의 이용가능성과 가격을 고려해야 한다.5

공정 및 제품에 관련된 기술의 상태를 고려해야 한다. 6

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헤이즈와 휠라이트(Hayes and Wheelwright)의 제품-공정행렬

• 제품과 공정 간의 관계를 행렬의 두 측면에 표시하여

제품구조와 공정형태를 동시에 고려하는 전략

제품-공정행렬(product-process

matrix)이란?

3) 제품-공정전략

2. 공정전략

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• 공정계획수립의 결과로써 얻어지는 산출물은 제품 및 구성품을

생산하는 방법을 명시하는 일련의 문서들

• 문서는 전형적으로 청사진 혹은 부품설계도면, 조립도표 혹은

자재명세서, 공정계획표, 작업표 및 기타 제조명세서들로 구성

공정계획(process

plan) 이란?

최근에는 컴퓨터지원공정계획(computer-aided process planning; CAPP)을이용함으로써 공정계획을 수작업으로 준비하는 것과 관련된 어려움을 덜어준다. CAPP는 공정계획을 자동화하는 전문 소프트웨어시스템이다.

공정계획의 수립은..

공장의 생산능력, 기계와 공정의 특성, 도구, 자재, 표준실무 및 비용의 상쇄관계

등에 관해서 숙련도를 갖춘 사람을 필요로 한다.

3. 공정계획

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• 시설구성요소들의 기능적 관계를 고려하여 장소적

위치를 결정하는 것설비배치

(facility layout)란?

4. 배치설계의 내용과 방법

배치결정의 목표

작업장의 효율적 연계1

생산설비의 효율적 이용2

자재취급비용과 운반비용의 감소3

기계·인원·공간의 이용률 향상4

물리적·심리적 작업환경의 개선5

장래 배치변경의 용이성6

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설비배치의 방식

공정별 배치 제품별 배치

고정형 배치 셀룰러 배치

4. 배치설계의 내용과 방법

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1) 공정별 배치

• 작업기능의 종류에 따라 공정(기계·인원)들을

분류하고, 같은 종류의 작업기능을 갖는 공정들을 한

곳에 모아 배치하는 형태

공정별 배치(process layout)란?

공정별 배치에 의하여 작업하는 전형적인 생산시스템

공정별 배치의 주요한 목적은 작업장 사이의 부하량(load)

의 이동거리를 최소화하고자 하는 것이다.

잡샵 시스템

단속적인 수요가 있는 제품의 공정별 배치시스템은 탄력적 운영이 요구된다.

공정별 배치에서같은 기능을

수행하는작업장사이의인적·물적

이동량

작업순서를 결정하는 것과 작업일정을 결정하는 것이 가장 어려운 의사결정문제

4. 배치설계의 내용과 방법

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운반총괄표의 작성 배치안의 평가

제품별 공정순서와작업장 사이의 거리, 작업장간 운반요구량의자료를 이용하여이동되는 자재의수량·거리를 표로나타낸 것

① 배치 가능한 몇 가지의 배치안을시행착오적으로 찾아내어평가하고 그 중 제일 나은 것을선택하는 방법

② 체계적인 방법으로 배치안을 찾고이러한 배치안을 평가해 나가는방법. (주로 컴퓨터 프로그램을이용하는 경우가 대부분임)

도해법이란?

도해법 작성 단계

1단계 2단계

1) 공정별 배치

• 공장별 배치 방법• 작업장 사이의 부하량과 운반거리를 도표로 이용하여 나타내고

이를 이용하여 바람직한 배치안을 찾는 방법

4. 배치설계의 내용과 방법

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장점 단점

공정별 배치의 장·단점

•범용기계로 설비되어 있는경우, 기계의 이용도가 높고적은 수의 기계가 필요함

•제품설계나 작업순서변경에유연성이 큼

•기계고장, 작업자결근, 재고부족에도 설비가동률이높으며, 생산시스템의 유지가용이함

•자재이동의 거리가 길고, 대기시간이 길어자재취급비용이 증가함

•재공품재고가 늘어나서비용이 증가함

•총생산시간이 늘어남

1) 공정별 배치

4. 배치설계의 내용과 방법

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2) 제품별 배치

• 제품의 공정순서에 따라 작업장을 배치하는 방법제품별 배치(product layout)란?

자동차공장의 조립라인(assembly line)

단일품종의 대량생산, 연속적 생산에서와 같이 제품의 표준화가 이루어져있는 경우에 많이 이용된다. 컨베이어를 이용하여 제품별 배치가 되어 있는경우 작업이 연속적으로 동시에 이루어지기 때문에 직무설계에서 유연성을확보하기가 어렵다. 그러므로 이를 고려한 시스템을 만드는 것이 매우중요하다.

4. 배치설계의 내용과 방법

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조립라인균형 사례

4. 배치설계의 내용과 방법4. 배치설계의 내용과 방법

2) 제품별 배치

어떤 제품을 생산하는 데에는 다섯 가지의 작업이 필요하며 작업시간과 작업순서는아래 그림과 같이 이루어져야 한다고 하자.

이 경우에 혼자서 작업을 한다면 제품생산에 17분이 걸린다. 그러므로 제품 한 개가생산되는 데 소요되는 생산주기는 17분이다.

만약 두 사람이 작업을 하는 경우, 한 사람이 작업 1, 2, 3을 묶어서 10분 동안작업하고 다른 사람은 작업 4, 5를 하여 제품을 완성하는 경우 총 작업시간은17분으로 같지만 10분마다 제품 하나가 생산되므로 생산주기는 10분이 된다.

이와 같이 작업자의 수가 늘어날수록 생산주기는 줄어들게 되며 생산주기는 최소한개별작업시간보다는 같거나 커야 하므로 이 사례의 경우 5분까지 생산주기가줄어들 수 있다.

작업순서

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LG전자 사례

4. 배치설계의 내용과 방법4. 배치설계의 내용과 방법

2) 제품별 배치

창원에 있는 LG전자 에어컨공장은 단일공장으로는 세계최대의 규모이다.

이 공장에서는 3년동안 채산성 혁신작업을 수행하여 372m이던 생산라인을 170m

로 단축하고 1개 라인에 22초당 한 대씩 만들던 것을 16초당 1대로 만들고 있다.

이 공장은 세계 여러 유수기업으로부터 벤치마킹의 대상이 되고 있다.

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• 각 작업장에 작업을 배분할 때 생산주기를 넘지않는 범위에서 작업장의 유효율을 최대한 높일 수있도록 배분하는 것

조립라인균형문제(assembly line

balancing problem)란?

•조립라인의 경우 각 작업의 소요시간이 서로 다르고 각 작업장의 생산능력도 다르기 때문에공정흐름의 불균형이 발생하고 이에 따라 작업장에는 유휴시간(idle time)이 발생한다.

•공정균형화의 가장 중요한 목적은 유휴시간이 최소화되도록 하는 것이며 그 다음은 작업장의숫자를 최소화하는 것이다.

•작업장 사이의 업무가 균형화되면 노동과 설비의 이용이 최대화되며, 생산라인에서의흐름이 원활하게 되어 작업의 동시화(synchronization)가 가능하여진다.

2) 제품별 배치

4. 배치설계의 내용과 방법

n = 작업장의 수

C = 생산주기(생산률의 역수이며, 이 값은 가장 느린 작업공정의 작업시간보다 적어서는 안된다.)

T = 1개 생산하는 데 소요되는 실제 총 작업시간

공정불균형률 =nC – T

nC

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Pop quiz !

생산주기가 7분이며 공정불균형은 (3x7-17)/3x7 = 0.19이다. 해답

다음 문제를 풀어볼까요?

Q. 다음 사례에서 작업장을 3개로 나누는 경우, 작업 1, 2 작업 3 그리고 작업 4, 5로 작업장을 나누면 생산주기는 얼마인가? 또한 공정불균형률은 얼마인가?

어떤 제품을 생산하는 데에는 다섯 가지의 작업이 필요하며 작업시간과작업순서는 아래 그림과 같이 이루어져야 한다고 하자.

이 경우에 혼자서 작업을 한다면 제품생산에 17분이 걸린다. 그러므로제품 한 개가 생산되는 데 소요되는 생산주기는 17분이다.

만약 두 사람이 작업을 하는 경우, 한 사람이 작업 1, 2, 3을 묶어서 10분 동안 작업하고 다른 사람은 작업 4, 5를 하여 제품을 완성하는 경우총 작업시간은 17분으로 같지만 10분마다 제품 하나가 생산되므로 생산주기는 10분이 된다.

작업순서

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3) 고정형 배치

4. 배치설계의 내용과 방법

• 생산하는 제품은 고정되어 있고 설비 및 도구를

이동시키는 배치고정형 배치

(fixed position layout)란?

상품은 특정장소에보관되어 있고 작업자 또는고객이 이동하여 작업

고정형 배치는 저장장소 또는 설비에 작업자가 빠르게 접근할 수 있고,

통제가 용이하며 미래의 확장이 가능하도록 배치결정을 하고 있다.

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4) 셀룰러 배치

4. 배치설계의 내용과 방법

• 유사한 형태를 가지고 있거나 유사한 가공을 요하는

부품을 한 작업장에서 생산할 수 있도록 배치

• 혼합배치(hybrid layouts)의 한 유형

• 그룹테크놀러지(group technology; GT)방법을 이용

셀룰러 배치(cellular layouts) 란?

셀룰러 배치 단계

유사한 공정흐름을 가지는 부품의 군을 찾는다.1단계

부품군에 맞추어 기계들을 그룹화한다. 2단계

부품군의 이동이 최소화되도록 셀을 배열하고 이용의 측면에서 기계를 물리적으로 배치한다.

3단계

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초기의 공정별 배치 완성된 셀룰러 배치

• 준비시간, 자재처리 및 가공대기시간, 재공품 재고를 줄일 수 있음• 인력자원을 효과적으로 이용할 수 있음• 통제와 자동화하기가 쉽고, 흐름작업의 형태를 가능하게 함

장점

단점• 부적절한 부품군을 만들 수 있음• 셀간의 균형을 맞추기가 어려움• 작업자의 훈련에 비용이 많이 들고 일정계획을 세우기가 어려움• 투자비용이 증가할 수 있음

4) 셀룰러 배치

4. 배치설계의 내용과 방법