공정설계와 혁신

공학박사 윤 천 한

chyoon@empal comchyoon@empal.com

공정설계와 혁신

1. 공정설계

공정설계(process design)제품을 생산하는 방법을 결정하는 것

제품설계를 제조가능한 지시로 전환

구성품의 제조 혹은 구매 의사결정

구체적인 공정유형의 선택

제조명세서의 개발 및 문서화 과정

공정선택: 전략적, 가장 중요한 의사결정

공정선택 의사결정:공정선택 의사결정:

원가, 품질, 납기 및 유연성에 영향

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1. 공정설계세부설계도 및

공정설계의 과정 설계명세서

제품분석조립도표

작업공정도표공정흐름도표

제조 or 구매

구매

제조

공정선택

구매

투자결정기존설비

공정계획

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1. 공정설계

제품분석공정설계의 첫번째 단계

제품설계명세서를 분석하고, 제품의 생산 방법을결정하기 위한 문서(그림이나 도표)를 만드는 단계

제품분석을 위해서 널리 사용되는 문서:- 조립도표

- 작업공정도표

- 공정흐름도표 등

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1. 공정설계

제품분석

(1) 조립도표(Assembly Chart)(1) 조립도표(Assembly Chart)

제품구성도표(product structure diagram)

- 상위품목과 각 구성품간의 관계 중간 조립품을상위품목과 각 구성품간의 관계, 중간 조립품을구성하는 부품군 및 전반적인 조립순서를 보여주는 모형도

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조립도표(product structure diagram)예: 세발자전거

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1. 공정설계

제품분석(2) 공정흐름도표(Process Flow Chart)

다섯 가지의 표준 공정분석기호를 이용하여 작업대상물의 흐름이나 움직임을 상세하게 나타낼 수 있는 도표

비생산적 활동(검사,운반,지연,저장)의 강조

- 공정효율성 분석, 개선 제안

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공정흐름도표(process flow chart)예:

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1. 공정설계

제조-구매 의사결정 (make-or-buy decision): - 어떤 품목을 구매하고, 어떤 품목을 생산할 것인가에관한 의사결정

- 고려 요인:

비용, 생산능력, 품질, 납기, 신뢰성, 전문성

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1. 공정설계

공정선택

모든 상황에 가장 적합한 공정은 존재하지 않음

제품의 특성에 적합한 공정선택

공정선택 시 고려되는 두가지 제품특성공정선택 시 려되는 두가지 제품특성

- 표준화정도 → 신축정 공정, 전용공정

- 수요량

제품특성과 공정선택 간의 결합

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1. 공정설계

공정선택

연속생산대량 연속생산공정

대량생산공정

묶음생산공정

생산량공정

프로젝트공정공정

소량낮음 표준화 높음

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1. 공정설계

공정선택

표준화의 정도표준화의 정도- 낮은 제품: 유연성있는 공정

- 높은 제품: 전용의 공정높은 제품 전용의 공정

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1. 공정설계

공정선택

(1) 공정의 유형(1) 공정의 유형

1) 프로젝트공정 (Project Process)

- 완성하는데 오랜 시간이 소요되고, 대규모의 자본과 자원완성하는데 오랜 시간이 소요되고, 대규모의 자본과 자원이 투자되며, 고객의 주문에 따라 일정기간 동안에 단일품목만을 생산

예) 건축, 선박제조, 신제품개발, 항공기제조 등

- 프로젝트 관리의 주요 문제:

1 전체 프로젝트의 완성과 관련된 개별작업의 분석 및 계획1. 전체 프로젝트의 완성과 관련된 개별작업의 분석 및 계획

2. 개별작업의 순서 결정 및 통제

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1. 공정설계

공정선택2) 묶음생산공정 (Batch Production Process)

- 제품을 단속적인 시간간격에 따라 그룹 혹은 묶음(batch) 단위로 생산

단속공정 혹은 Job Shop공정이라고도 함- 단속공정 혹은 Job Shop공정이라고도 함

- 고객의 주문에 따라서 제품을 생산(주문생산)

- 고객의 주문량에 따라 소량생산객의 주 량에 따라 량생

예) 인쇄업, 제과점, 기계제작소 등

범용장비와 고도로 숙련된 노동력 이용, 제품/수량의 변화에 매우 유연

성 있게 대응 낮은 효율성 혼류적 흐름형태와 제품다양성성 있게 대응, 낮은 효율성, 혼류적 흐름형태와 제품다양성

재고, 일정 및 품질 등의 통제에 어려움, 낮은 제품표준화, 소량생산에 유용한 공정형태

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1. 공정설계

공정선택3) 대량생산공정 (Mass Production Process)

- 대규모 시장을 대상으로 표준화된 제품을 대량으로 생산하는 공정의 형태

- 특징: 제품 혹은 서비스를 생산하기 위하여 사용되는 운영활동이선형(linear)의 순서

예) 자동차산업 등의 조립라인, 카페테리어예) 자동차산업 등의 조립라인, 카페테리어

- 라인의 균형화: 개별적인 과업은 밀접하게 연결되며 균형이 이루어져서 한 과업이 다음 과업을 지연시키지 않아야 함

제품의 수요는 안정적이고 생산량은 많음 전용설비 흐름라인- 제품의 수요는 안정적이고 생산량은 많음, 전용설비, 흐름라인혹은 조립라인과 관련된 공정형태

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1. 공정설계

공정선택3) 대량생산공정 (Mass Production Process)

- 장점: 효율성, 단위당 원가의 절감, 제품통제의 용이성, 납기속도 등

단점: 높은 장비비용 인적자원 과소이용- 단점: 높은 장비비용, 인적자원 과소이용,수요변화에 대한 대응의 어려움, 개별고객의 요구에 대한 대응력의 부족

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1. 공정설계

공정선택4) 연속생산공정 (Continuous Production Process)

- 고도로 표준화된 일용품을 대량으로 생산하기 위해서 사용되는 공정형태

작업자의 역할: 장비의 감시- 작업자의 역할: 장비의 감시

- 연속적 산출

예) 화학, 제지, 맥주, 철강, 전자, 전화산업 등예) 화학, 제지, 맥주, 철강, 자, 화 등

- 장치산업이라고도 함, 높은 자동화, 고도로 표준화된 제품생산

장점 효율성- 장점: 효율성

- 단점: 시스템의 낮은 유연성

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1. 공정설계

공정형태에 따른 특징별 비교공정형태에 따른 특징별 비교

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1. 공정설계

공정선택공정선택의 또 다른 중요한 기준

- 재고생산, 주문생산

1) 주문생산공정 (Make-to-order Process)

- 생산활동이 고객의 요구에 대응해서 이루어짐

특정한 고객주문의 확인이 가능해야함- 특정한 고객주문의 확인이 가능해야함

- 공정활동: 개별적인 고객주문에 초점

- 납기: 가장 중요한 생산성과척도납기 가장 중요한 생산성과척도

- 납기와 주문흐름의 통제에 초점

- 공정: 고객의 주문을 충족시킬 수 있도록 유연성이 있어야 함

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1. 공정설계

공정선택공정선택의 또 다른 중요한 기준

- 재고생산, 주문생산

2) 재고생산공정 (Make-to-stock Process)2) 재고생산공정 (Make to stock Process)

- 표준화된 제품계열 생산

- 재고: 수요의 불확실성에 대응, 생산능력의 소요량 조정에 사용

- 필수적 요소: 예측, 재고관리, 생산능력계획

- 생산활동의 초점: 실질적인 고객주문이 아니라 재고의 보충

중 한 성과척 생산자산( 재 와 생산능력)의 이용률- 중요한 성과척도: 생산자산(eg, 재고와 생산능력)의 이용률, 고객 서비스수준

- 재고보충과 생산활동의 효율성이 강조됨재 보충과 생산활동의 효율성이 강조됨

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1. 공정설계

공정선택공정선택의 또 다른 중요한 기준

- 재고생산, 주문생산

3) 조립생산공정 (Make-to-assembly Process)3) 조립생산공정 (Make to assembly Process)

- 수요예측을 토대로 중간조립품과 구성품을 생산하고, 고객의 주문에 따라 최종제품을 생산하는 공정형태

- 소수의 중간조립품에 대한 예측이 가능하도록 제품이 설계됨

- 고객의 주문이 알려지는 최종순간에 많은 최종제품의 선택이 추가될 수 있음가될 수 있음

- 제한된 중간조립품의 재고를 가지고 다양한 고객주문에 대처

- 재고생산과 주문생산의 결합형태

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1. 공정설계

공정선택공정선택 의사결정

- 공정선택 의사결정의 일반적 고려 요인1) 시장여건

라인공정: 저가품의 대량시장

단속공정: 중가품의 소량시장

프로젝트공정: 고가품의 단일시장을 요구프로젝트공정: 고가품의 단일시장을 요구

시장여건은 경쟁의 관점에서 고려

2) 자본2) 자본

라인공정: 프로젝트공정이나 단속공정보다 훨씬 더 많은 자본요

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1. 공정설계

공정선택공정선택 의사결정

- 공정선택 의사결정의 일반적 고려 요인3) 노동력의 이용가능성과 비용

프로젝트공정, 단속공정: 값비싼 숙련노동자

라인공정: 상대적으로 값싼 덜숙련된 노동자

4) 관리기술4) 관리기술

5) 원자재의 이용가능성과 가격

6) 공정 및 제품에 관련된 기술 상태6) 공정 및 제품에 관련된 기술 상태

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1. 공정설계

공정선택공정선택을 위한 비용의 비교

1) 프로젝트공정:

낮은 고정비, 높은 변동비, 생산량이 적을 때 유리

) 묶음생산공정2) 묶음생산공정:

생산량이 중간정도일 때 유리

3) 연속생산공정:3) 연속생산공정:

높은 고정비, 낮은 변동비, 생산량이 많을 때 유리

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1. 공정설계

공정선택공정별 비용선

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1. 공정설계

공정선택

제품-공정전략제품 공정전략- 공정선택: 정태적 의사결정문제로 취급

본질적으로 동태적인 문제

시간이 흐름에 따라 한 단계에서 다른 단계로 계속해서 변화

- 공정의 변화: 제품의 변화와 밀접한 관계

제품 공정행렬 ( d t t i )- 제품-공정행렬 (product-process matrix)

by 헤이즈와 휠라이트

: 공정과 제품간의 관계를 행렬의 두 측면으로 표현 공정과 제품간의 관계를 행렬의 두 측면으로 표현

행렬상의 제품측면: 좌측에서 우측으로 제품수명주기가 전개

제품구조: 개별제품의 소량생산으로부터 표준제품의 대량생산으로 이동

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1. 공정설계

공정선택

제품-공정전략제품 공정전략- 행렬상의 공정측면: 공정의 형태가 Job Shop으로부터 연속공정

으로 전개

공정: 행렬 상단의 유동적이고 신축적인 공정으로부터 하단의효율적이고 표준화된 공정으로 이동효율적이고 표준화된 공정으로 이동

제품수명주기와 공정수명주기의 단계에 따라 제품-공정행렬의대각선 상에 위치대각선 상에 위치

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1. 공정설계

공정선택그림 10-3 264p. (제품-공정행렬)

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1. 공정설계

공정계획공정계획수립의 결과로써 얻어지는 산출물:

제품 및 구성품을 생산하는 방법을 명시하는 일련의 문서들

- 청사진

부품설계도면- 부품설계도면

- 조립도표 혹은 자재명세서

- 공정계획표공정계획

- 작업표

- 기타 제조명세서들로 구성

이들 문서들을 공정계획이라 함

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1. 공정설계

공정계획대량생산 및 연속생산의 경우:

- 조립라인 혹은 공정설비가 설치된 후에 공정계획이 개발되기도 함

묶음생산의 경우:묶음생산의 경우:

- 생산현장에서 수행되는 모든 작업 혹은 생산될 부품에 대해서공정계획이 수립되어야 함

프로젝트의 경우:

- 공정계획이 프로젝트의 네트워크상에 제시된 각각의 활동과관련됨관련됨

컴퓨터지원 공정계획(Computer-Aided Process Planning)

- 공정계획을 자동화하는 전문 소프트웨어 시스템