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CHO6. 설비배치

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◆ 제품별 배치, 공정별 배치, 위치고정형 배치

◆ 혼합배치(hybrid layout)

◆ 셀배치 (cellular layout)

◆ 흐름공정도표(flow process chart)활동관련도(activity relationship diagram)

◆ 도시해법(graphical approach), SLP(systematic layout planning)

◆ CRAFT, COPAD, / CORELAP, ALDEP

◆ LOB(line of balancing) = 라인밸런싱

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설비배치□ KEY WORDS

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목 차

□ 설비배치의 의의

□ 공정의 흐름분석

□ 설비배치유형- 공정별배치- 제품별배치- 위치 고정형 배치- 혼합배치

□ 설비배치 분석과 배열

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06. 설비배치

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01 설비배치의 개요

● 설비배치(facility layout)란?공장 내 불필요한 운반 지양 및 최적 공간 활용과 빠른 시간에 제품을

경제적으로 생산할 수 있도록 설비를 배치하는 것.

“공장 및 서비스 시설, 인적 요소와 물적 요소, 물리적 배치, 공간적 배열”

대 상 : 건물, 시설, 기계설비, 통로, 창고, 작업장, 사무실, 점포 등기본 목적 : 작업과 사람, 자재 흐름의 원활, 이동거리 단축

설비배치

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<6-1> 기본적 설비배치 형태의 특징

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설비배치

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● 설비배치 목적 ● 설비배치의 효과

① 운반 최적화

② 생산공정의 균형 유지

③ 시설공간의 효과적 활용

④ 배치 변경에 대한 유연성

⑤ 인력 및 설비 이용률 증대

⑥ 안전하고 쾌적한 환경 유지

⑦ 생산의 경제적 효과 성

① 자재취급 비용 ↓(C)② 설비투자 자금 ↓(C)③ 생산기간 ↓단축 = Lead Time ↓(D)④ 생산공정 원활.⑤ 병목(정체)현상(bottle neck) 제거⑥ 재공품 회전율↑=공정재고 ↓

⑦ 인력자원의 효과적 사용(Man)⑧ 직무의 탄력성 ↑(F)⑨ 종업원 직무효율 용이.⑩ 조직원들간의 의사소통 원활⑪ 종업원과 고객의 이동 능률적

⑫ 공간 효과적 이용⑬ 제품과 서비스의 품질 ↑(Q)⑭ 안전사고↓ (S) ⑮ 작업환경 ↑(E)

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설비배치

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● 설비배치에 영향을 미치는 요소 ★

① 공정의 유형 ⑨ 바닥표면의 높이② 생산하는 제품과 서비스 유형 ⑩ 기계와 설비의 수량과 크기③ 제품과 서비스의 품질 수준 ⑪ 자동화의 정도④ 생산량 ⑫ 유틸리티(utility) 위치

⑤ 자재취급 계획 ⑬ 조직의 목표⑥ 투입물의 양과 크기 ⑭ 종업원의 직무⑦ 건물 크기와 형태 ⑮ 고객과의 접촉 정도⑧ 공장부지의 크기와 형태

● 설비배치 시 고려 원칙 ★

① 자재를 가급적 가장 가깝게 이동하도록② 자재취급 적게 하도록③ 자재를 다시 거꾸로 이동하지 않도록

④ 미래의 변화를 감안하여 최대의 탄력성 유지⑤ 공간 경제적 활용 ex) 단위면적당 생산금액, 부가가치

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● 설비배치의 중요성

① 종업원과 고객에게 새로운 환경 제공 => 종업원사기, 고객만족 영향

② 결정된 설비는 변경이 어려움

③ 막대한 자금과 시간

④ 기업의 비용구조에 상당한 영향

⑤ 종업원의 작업과 사무능률에 막대한 영향

⑥ 제품이나 서비스 창출하는 시간에 막대한 영향

⑦ 주위환경 적응에 탄력성에 영향

설비배치

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02 공정의 분석설비배치

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● 흐름공정 도표 = 제조공정도

“흐름공정도표는 자재의 흐름을 공정기호를 이용하여 구체적으로

표시한 도표” 공정절차, 작업내용, 이동거리 및 설비이력 등에 활용

[공정기호]

① 작업(operation) : ○ (작업 혹은 활동)

② 검사(inspection) : □ , ◇(제품의 수량 혹은 품질의 검사)

③ 보관(Storage) : ▽ (다음 단계로 가기 위한 자재의 고상태)

④ 운반(Transportation) : (한 지점에서 다른 지점으로 자재의 이동)

⑤ 지연(Delay) : D (운영과정에서의 지연)

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□ 공정의 분석

● 활동관련 도표

“관계기호, 이유코드를 정의, 설비(공정)간의 중요도를 매트릭스 상에 표시한 도표” * 정성적 배치 방법으로 활용

설비배치

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기 호 근접도 비 고A 절대 필요함 Absolutely NecessaryE 대단히 중요함 EspeciallyI 중요함 ImportantO 보통임 Ordinary ClosenessU 중요하지 않음 Unimportant× 절대 불가함 Undesirable

이유코드 설 명1 안전상의 이유2 관리의 편의성3 소음 및 공해의 이유4 자재, 재공의 운반 용이5 작업자의 공동이용가능6 설비수리/보전이 용이

v REL(relation)도표에서 사용하는 문자

※ 체계적 배치 계획(systematic layout planning, SLP) 등 에 사용

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※참고 : KS A 3002 공정도시기호

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설비배치

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03 설비배치의 유형

● 설비배치의 유형 요약

① 제품별 배치 = 라인별 배치

: 반복생산, 연속생산시스템, 높은 수준 표준화,

생산성 효율↑, 유연성 ↓

② 공정별 배치 = 기능별배치

: 단속공정(묶음생산), 다품종소량생산, 생산효율 ↓, 유연성↑ ,

③ 위치 고정형 배치 = 프로젝트 배치

: 제품의 무게 및 부피가 크고 복잡하여 이동 곤란 “제품 고정”

장비나 작업자가 이동작업. 유연성↑, 설비이용률 ↓

④ 혼합형 배치 : 제품별배치 + 공정 별 배치 (+ 위치 고정형 배치)

설비배치

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1) 제품별 배치(product layout)

· 각 제품별로 제품이 만들어지는 작업순서에 따라 설비나 작업장을 배치하는 방법

· 즉, 작업자의 손작업을 최소한으로 줄이기 위하여 컨베이어나 자동화된 기계를

사용하는 공장에서 적용하는 배치형태로서, 라인별 배치라고도 함.

공정1 공정2 공정3 공정4라인A :

공정1 공정2 공정3 공정4라인B :

완제품A

완제품B

-대량생산 제품으로 특수화된 공구또는 전용장비 사용(TV, 자동차, 음료 및 식품가공 등)

설비배치

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v 제품별 배치의 장, 단점

▶ 장점

① 생산 효율이 높다

② 단위당 생산 비용이 낮다

③ 자재 취급비용이 낮다.

④ 종업원 교육훈련이 용이

⑤ 종업원 감독이 용이

⑥ 인적자원의 이용률이 높다

⑦ 설비 이용률이 높다

⑧ 스케줄링이 쉽다

⑨ 구매계획이 쉽다

⑩ 회계업무가 단순하다

▶ 단점

① 유연성 및 다양성이 낮다

② 설비의 투자비용 및 유지비용이 높다

③ 단순한 작업으로 직원 만족도가 떨어진다

④ 종업원의 기술수준이 낮아 품질에 대한 인식이 낮다

⑤ 기계고장, 재료부족, 작업자 결근 등에 따른 전체공정에 영향을 미친다

설비배치

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2) 공정 별 배치(process layout)

· 유사한 기계설비나 비슷한 기능을 수행하는 공정을 한 곳에 모아서 배 치하는 것.

· 즉, 배치의 구성요소인 사람과 기계를 그룹별로 일정한 장소에 기능별로 배치하는

형태로서, 기능별 배치라고도 함.

-범용설비를 종류별로 배치(부품가공 공장 , 병원)

설비배치

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▶ 장점

① 다양한 제품 을 생산할 수 있어 유연성이 높다

② 종업원의 기술 수준이 높아 품질에 대한 의식 수준이 높다

③ 재료품절, 기계고장 및 작업자 결근에도 생산량 유지가 가능함

④ 완제품 재고가 적다 ⑤장비 가동률이 높다

⑥ 범용장비 활용에 따른 설비 투자비가 적음

▶ 단점

① 생산효율이 낮다 ② 단위당 생산 비율이 높다.

③ 자재취급 비용이 높다 ④ 제공 품 재고가 많다

⑤ 작업속도가 느리다 ⑥ 생산계획 통제가 어려워 진다

⑦ 구매계획이 복잡하다 ⑧ 회계가 복잡하다

v 공정별 배치의 장, 단점

설비배치

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3) 위치 고정형 배치(fixed-position layout) = 프로젝트 배치

· 제품의 크기, 무게 및 기타 특성 때문에 제품의 이동이 곤란한 경우에 생기는 배치형태.

· 즉, 제품은 한 장소에 고정되어 있고, 자재, 공구, 장비 및 작업자가 제품이 있는 장소로

이동하여 작업을 수행

· 일반적으로 제품이 크고, 중량이 무거운 것을 생산할 때 적용되는 배치방법

주: 현대 미포조선 홈페이지 사진

<그림 > 위치 고정형 배치의 예

설비배치

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v 위치 고정형 배치

▶ 장점

① 고정 작업에 따른 물류이동이 없어 훼손 및 불량이 발생하지 않음

② 설비 활용에 따른 유연성이 높다

③ 다양한 제품을 신축성 있게 제조 가능

④ 복잡하고 대형 제품생산에 유리하다

▶ 단점

① 동일 작업자가 많은 작업을 수행해야 하므로 전문기술의 숙련공이 필요.

② 고 임금 작업자가 많다

③ 자재 및 설비 이동에 따른 시간, 노력 등 비용이 많이 든다

④ 특수설비 사용에 따른 (대기) 이용률이 낮다

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4) 혼합형 배치(hybrid layout)

· 3가지 기본 유형이 혼합된 형태를 말함.· 즉, 모든 배치가 반드시 공정별, 제품별 또는 위치별로 분류되어 어느 1가지

유형을 갖는 것은 아님. <그림 > 서비스업의 혼합형 배치의 예

◆ 그룹테크놀로지(group technology GT)

“설계 또는 가공상의 형태나 공정경로가 비슷한 부품이나 제품들을그룹화, 그 집단의 유사성과 장점을 취하는 생산기술 및 철학(or 전략)”

- 제품의 설계부문과 생산부문의 통합- 로트 크기를 대량화, 공정설계 합리화, 각 그룹내 기기 및 공구의 공동사용

=>기계작동 준비시간, 공정간 운반시간, 가공대기 감소, 직무 간소

설비배치

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설비배치

◆ 셀배치(cellular layout)

“공정별 배치의 유연성 + 효율성 => 혼합형 배치 형태- 잡숍의 공정 별 배치를 제품별 또는 흐름별 배치로 전환한 형태- 셀 배치는 유사한 형태 또는 공정경로의 제품을 생산하기 위하여 여러 종류의 기계들

을 하나의 장소에 배치하는 것, GT(유사 부품가공법) 배치 라고도 함.

- 팀제로 운영, 셀의 산출물, 품질, 스케줄링에 대해 팀이 책임.

(장점) : ① 다양한 품목을 저렴하게 생산 ② 팀제로 팀웍 증진 ③ 재공품 재고 감소④ 자재 취급비용 및 취급시간 감소 ⑤ 자동화 용이 ⑥ 생산시간 단축⑦ 작업자 교대작업 용이 ⑧ 관리서류 감소⑥ 단속공정과 라인공정의 장점 – 비교적 다양한 제품을 싸게 생산

(단점) : ① 1대의 장비고장이 셀의 가동중단 ② 각 셀의 작업균형을 맞추기가 난해③ 각 제품군에 대한 수요가 변하면 각 셀의 균형을 맞추어야 함.

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작업장소

↓작업자

● ● ●● ● ●(A Shop)

▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲(B Shop)

◆ ◆ ◆◆ ◆ ◆(C Shop)

■ ■ ■■ ■ ■(D Shop)

<셀 방식>

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◎ 공정별 배치의 분석

공정별 배치에서 각 공정(작업장)을 가장 경제적인 장소에 배열하는 것이 핵심.

즉, 공정(작업장)의 최적배열 변수인 운반(동선)코스트를 최소로 배열

운반코스트 = 물품의 단위당 운반비용×운반 량(또는 운반회수)× 운반거리TC = ∑∑ Cij Nij Dij => 최소화

단, TC : 전체 운반코스트Cij : i에서 j까지 단위당 운반코스트Nij : i에서 j까지 운반량(또는 운반회수) Dij : i에서 j까지 운반거리

(1) 도시해법

- 공정간 운반거리를 최소화 하는 공정배열 방법, 가장 쉬운 방법.

- 대표적인 기법으로 마일 차트(mileage chart or from to chart) 분석기법

*마일 차트를 이용한 분석기법

: 작업순서에 따라 운반 량과 운반거리를 마일 차트에 나타내어 공정간의 배열을

분석 검토하는 방법

04 배치의 분석과 배열-공정별 배치설비배치

최소화 : Z = (운반 량×운반거리)

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(2) 시스템적 배치계획(SLP; Systematic Layout Planning)

설비배치의 효율적인 질적 요인을 분석하기 위하여 머더(R. Muther)가

소개한 기법으로 널리 사용하며 SLP 절차는 다음과 같다

<그림 > SLP 분석 절차

① 물자 흐름 및 상호관계 검토 후 활동내용 작성② 필요한 면적에 따른 이용가능 면적 작성③ 제약조건과 시설 등 설비 공간을 고려하여 최종 배치안 작성

설비배치

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(3)컴퓨터에 의한 설비배치

“배치하고자 하는 설비와 작업장소가 많은 경우 컴퓨터를 이용한 탐색기법”- 휴리스틱(Heuristic) 방법을 이용하여 다양한 배치 안 제시

① CRAFT(Computerized Relative Allocation of Facilities) => 개선방식

- 물자의 흐름을 중심으로 총 운반비용을 최소화하는 배치 결정방법

② COFAD(Computerized Facility Design) => 개선방식

- 자재취급시스템에 대한 선택을 추가적으로 고려 모든 설비의 이용률을 계산,

이용률에 따라 설비 교환과 운반비용 계산 및 설비 향상여부 조사 배치

③ ALDEP(Automated Layout Design Program) => 구축방식(constructive type)

- 각 배치 안에 따라 총 점수를 계산하여 그 중 최대 점수를 선정 대안 제시.

=>질적 요인 중심의 배치방식, IBM사 1967년 개발 프로그램

- 주요입력 자료 : 부서간 활동관련 도표, 부서 위치, 건물의 크기 와 층수 등

④ CORELAP(Computerized Relationship Layout Planning) =>구축방식(=구성방식)

- 각 부서의 TCR(총 근접도 Total Closeness Rating)를 산출하고 TCR이 큰 부서를

중심으로 배치 => 질적 요인 중심의 배치방식,

- 주요입력자료 : 부서간 활동관련 표, 건물 및 각 부서의 면적 등

설비배치

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◎ 제품별 배치 분석

연속생산 및 조립라인 등 공정간 생산능력과 흐름이 불균형 할 때 공정 간정체 및 유휴현상 발생 => 라인밸런싱이 핵심

(1) 라인 밸런싱(Line of Balancing , LOB) “생산라인에서 각 작업장의 부하를 적절히 할당하여 작업시간의 균형을 이루는 것”“즉, 주어진 사이클타임 내에서 최소의 작업장수나 작업자 또는 주어진 작업장 내에서사이클타임을 최소화시키는 것”

(라인 밸런싱 절차)

① 작업을 독립적으로 행할 수 있는 최소단위의 요소작업을 정함 .② 각 요소작업에 대한 작업표준시간을 정함.③ 각 요소작업을 수행하는 선행관계와 원하는 생산 율을 정함.④ 선행관계에 의거 선행도표를 그린다.⑤ 사이클타임을 정한다.⑥ 이론적으로 가능한 최소 작업장수를 정함

*최소작업장수(n) = 한 단위 생산 총 작업시간(∑ti)/사이클타임(c) ⑦ 최소작업장 수 만큼 작업장을 확보.⑧ 유휴시간과 작업장 이용률 그리고 밸런스지체를 구한다.

*유휴시간(idle time) = nc – ∑ti*작업장 이용률(efficiency) = ∑ti/nc × 100%*밸런스지체 = 100% - 작업장 이용률

설비배치

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설비배치

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A B C D E

작업시간 : (3분) (2분) (2분) (4분) (5분)=>

하루 100개 생산 가능한가? 1일 작업시간은 8시간 기준

(예제) 라인 밸런싱

① 생산량 달성을 위한 사이클 타임 : C=1/r=(8× 60분)/100 = 4.8분100제품 생산을 위한 사이클타임은 4,8 ＜ E공정작업시간 5분 ☞ 생산불가

② 하루생산 최대량 ? 1일작업시간/최대공정시간 = (8×60분)/5분 = 96개③ 이론적으로 가능한 최소작업장수? N=∑ti/c = 16분/5분 = 3.2개 =>4개작업장

④ 작업장수를 최소작업장수로 그룹화 : A, B+C, D, E의 4개 작업장으로 그룹

⑤ 작업장이용율( = LOB효율), 밸런스지체는?작업장이용율 = ∑ti / (max ti × n) × 100%

= {16 / (5 × 4)}×100% = 80% 답 80%밸런스지체 = 100-80 = 20% 답 20%

A B C D E

작업시간 : (3분) ( 2+2분) (4분) (5분)

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•1일 생산 가능량 = 8(시간)x60(분)/사이클타임(5분) = 96개• 작업장수 = 작업장시간의 합/사이클타임 = (3+2+2+4+5)/5 = 3.2 => 4공정

• LOB효율 = 작업장시간의 합/(사이클타임 × 작업장수) = 16/(5×4) = 0.8 => 80%• 밸런스지체 = 1-LOB효율 = 1-0.8 = 0.2 => 20%

0

1

2

3

4

5

6

A공정 B공정 C공정 D공정 E공정

※라인밸런싱(LOB) 참조

Cycle Time

(분)

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※ 사무실 배치

근접성과 사생활 두 가지 요소 고려

① 전통적 방법- 폐쇄된 사무실과 개방된 사무실을 적절히 배치- 지위가 높을 사람에게는 사생활을, 나머지는 근접성을 보장

② 사무실 개방방법- 모든 조직원이 개방된 사무실에서 일하도록 배치- 고정된 벽 또는 칸막이가 아닌 화분들에 의해 분리- 모든 계층 의사소통 원활

③ 활동설정 방법- 업무성과 위주의 사무실을 배치하는 기법- 사람의 위치가 고정되어 있지 않고 업무에 따라 이동

④ 재택 근무- 컴퓨터와 네트워크를 이용하여 가정에서 근무- 업무시간 단축 및 작업 일정의 탄력성

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CONTINUAL IMPROVEMENT

감 사 합 니 다