1

설비배치설비배치

1. 설비배치의 유형2. 공정별 배치기법3. 제품별 배치기법4. 서비스시스템의 설비배치

2

1. 1. 설비배치의 유형설비배치의 유형■ 설비배치의 정의 - 설비배치란 공장 또는 서비스 시설내에서 부서의 위치와 설비의 배열 결정■ 설비배치의 유형 ( 기준：작업흐름의 패턴 ) - 공정별 배치 - 제품별 배치 3 가지 기본 유형 - 고정위치배치 - 혼합형 배치 - 셀룰러 배치■ 공정유형과의 관계 - 라인공정 ↔ 제품별 배치 - 단속공정 ↔ 공정별 배치 - 프로젝트공정 ↔ 고정위치배치

3

■ 공정별 배치의 특징 - 유사한 기계설비나 기능을 한 곳에 모아 배치 - 각 주문작업은 가공요건에 따라 필요한 작업장이나 부서를 찾아 이동하므로 작업흐름이 서로 다르고 혼잡 - 공정별 배치는 단속생산이나 개별주문생산과 같이 다양한 제품이 소량으로 생산되고 각 제품의 작업흐름이 서로 다른 경우에 적합

■ 공정별 배치의 예 - 기계의 주문 제작 - 병원 - 대학 등

(1) 공정별 배치 (process layout)

4

■ 제조업에 있어서의 공정별 설비배치의 예

드릴프레스 I

드릴프레스 II

선반 I

선반 II

선반 III

선반 IV

페인팅 기계

포장기계 I

포장기계 II

제품생산 시작

완제품

5

■ 제품별 배치의 특징

- 각 제품별로 제품이 만들어지는 작업순서에 따라 기계 설비나 작업장을 배치 - 작업흐름은 직선적이거나 미리 정해진 패턴을 따라가며 , 각 작업장은 고도로 전문화된 하나의 작업만을 수행 - 제품별 배치는 하나 또는 소수의 표준화된 제품을 대량으로 반복생산하는 라인공정에 적합

■ 제품별 배치의 예

- 자동차 조립라인 - 전자제품 생산라인 - 카페테리아 라인 등

(2) 제품별 배치 (product layout)

6

■ 제품별 배치의 여러 가지 작업흐름선

직선형

L 자형

U 자형

미로형빗

(comb)모양

7

■ 고정위치배치의 특징

- 고정위치배치는 제품의 크기 , 무게 및 기타 특성 때문에 제품 이동이 곤란한 경우에 생기는 배치 형태 - 고정위치배치에서는 제품은 한 장소에 고정되어 있고 ,

자재 , 공구 , 장비 및 작업자가 제품이 있는 장소로 이동해 와서 작업을 수행

■ 고정위치배치의 예 - 조선소 - 비행기 제작 등 대형 제품의 생산 - 각종 건설공사

(3) 고정위치배치 (fixed-position layout)

8

■ 혼합형 배치

- 설비배치의 세 가지 기본 유형이 혼합된 형태

■ 혼합형 배치의 예

- 공장 전체로는 제작→중간조립→최종조립의 순으로 제품별 배치를 취하더라도 제작공정은 공정별 배치를 ,

조립공정은 제품별 배치를 각각 취할 수 있음 .

- 전자제품공장의 경우 , 최종조립라인 - 제품별 배치 ,

금형공정 - 공정별 배치

(4) 혼합형 배치 (hybrid layout)

9

■ 제조셀 (manufacturing cell)

- 다수의 유사 부품이나 부품군의 생산에 필요한 서로 다른 기계들을 가공진행순서에 따라 모아놓은 것

■ 셀룰러 배치

- 제조셀을 이용한 제조를 셀룰러 제조라 하고 , 제조셀에 의한 설비배치를 셀룰러 배치라 함 . - 셀룰러 배치에서는 기계간에 부품의 이동거리와 대기 시간이 짧기 때문에 생산소요시간이 단축되고 재공품 재고가 줄어듬 . - 셀룰러 배치는 다양한 부품을 중 · 소량으로 생산하는 기업에 제품별 배치의 혜택을 제공

(5) 셀룰러배치 (cellular layout)

10

■ GT 배치

- 그룹 테크놀로지 (GT ： group technology) 란 비슷한 특성을

가진 부품끼리 모아 부품군으로 분류하고 , 이러한 유사성을

부품의 생산이나 설계에 이용하는 기법

- GT 배치란 GT 를 이용하여 다양한 부품들을 몇개의 부품군

으로 분류한 다음 , 각 부품군의 생산에 필요한 서로 다른

기계장비들을 모아 제조셀로 구성하는 설비배치 형태

- GT 배치는 순수한 공정별 배치와 순수한 제품별 배치의

일종의 혼합 형태

- GT 배치를 이용하면 다양한 부품을 소규모 로트로 생산하는

기업도 제품의 표준화 없이 제품별 배치의 경제적 이점을

취할 수 있음 .

11

2. 2. 공정별 배치기법공정별 배치기법

■ 부서간의 물량이동에 따르는 총자재취급비용이 최소가 되도록 각 부서나 작업장의 배치를 결정

(1) 물량 - 거리모형

n

j

n

i

ijijij DCL11

총비용

여기서 Lij ＝부서 i 에서 j 로의 이동물량 Cij ＝부서 i 에서 j 로의 단위 물량당 단위거리당 운반비용 Dij ＝부서 i 에서 j 까지의 거리 n ＝부서의 수

12

■ 부서간 연간 이동물량

부서활동 부서 1 2 3 4 5 6 7 8

원자재 수납 및 제품 출하 1 175 50 0 30 200 20 25

플라스틱 주형 2 0 100 75 90 80 90

금속 주형 3 17 88 125 9918

0

재 봉 4 20 5 0 25

작은 장난감 조립 5 0 18018

7

큰 장난감 조립 6 80 70

도색 ( 페인팅 ) 7 7

기계장치 조립 8

13

■ 최초의 배치

20m

1 3 5 7

2 4 6 8

40m

부서 1 2 3 4 5 6 7 8

1 175

50 0 60400

60 75

2 0100

150

180

240

270

3 17 88125

198

360

4 20 5 0 50

5 0180

187

6 80 70

7 7

8

( 단위 ; 천원 )

■ 최초 배치의 총비용표 →

총비용 =3,147,000 원

14

■ 두 번째 배치 ( 부서 4 와 6 을 맞바꿈 )( 단위 ; 천원 )

■ 두 번째 배치의 총비용표 →

1 3 5 7

2 6 4 8

■ 개선된 배치 계속 탐색 ; 물량 - 거리 모형은 부서의 수가 많아지면 사실상 최적해를 구하기가 불가능

부서 1 2 3 4 5 6 7 8비용증감

1 175

50 0 60200

60 75 -200

2 0200

150

90240

270

+10

3 17 88125

198

360

4 20 5 0 25 -25

5 0180

187

6 160

140

+150

7 7

8

총비용 =3,147,000-65,000=3,082,000 원 계 :-65

15

■ 체계적 배치계획 - 체계적 배치계획 (SLP) 이란 부서간의 관계의 밀접도와 같은 질적 기준을 사용하는 배치기법■ 체계적 배치계획의 예 (1) 관계도표

(2) 체계적 배치계획 (SLP ： systematic layout planning)

매 장 1

매 장 2

매 장 3

매 장 4

매 장 5

I6

U-

A2,3

X1

E1

I1

U- E

1,6

A1,6

U-

문자숫자

← 근접등급

← 근접이유

A. 근접이유

코 드 이 유

1 고객의 유형

2 감독의 용이성

3 종업원 공동 이용

4 접촉 필요

5 같은 공간 사용

6 심리적 이유

B. 근접등급

등급 근접도 라인코드 색코드

A 절대 필요 적색

E 특히 중요 오렌지

I 중요 녹색

O 보통 청색

U 중요하지 않음 없음

X 바람직하지 않음 갈색

16

(2) 활동관계도

1

2

4

3

5

(3) 인접패턴

1

2 4

3

5

↑ 활동관계도에 근거한 최초의 배치

(4) 최종배치

1

2 4

35

25m

10m 건물크기와 각 매장의 필요면적에의해 조정된 최종배치

17

■ CRAFT(computerized relative allocation of

facilities)

- 물량 - 거리모형을 컴퓨터화한 기법 - CRAFT 출력의 예 : [ 그림 7-6](page 131) 참조

■ ALDEP(automated layout design program)

- 질적인 기준을 사용하는 컴퓨터에 의한 배치기법

(3) 컴퓨터에 의한 배치계획

18

3. 3. 제품별 배치기법제품별 배치기법■ 조립라인

- 조립라인은 제품별 배치의 가장 전형적인 형태

- 조립라인의 특징을 결정짓는 요소

· 자재취급장치 ( 벨트 , 롤러 컨베이어 등 )

· 조립라인의 형태 (U 자형 , 직선형 )

· 조립라인의 이동방법 ( 수동 , 자동 )

· 제품믹스 ( 단일제품 , 복수제품 )

· 작업장의 특성 ( 작업자가 앉아서 작업하느냐 ,

서서 작업하느냐 등 )

19

■ 주기시간 (cycle time)

- 조립라인이 이동하는 시간간격 - 각 작업장의 작업가능시간 - 완성된 제품이 생산되어 나오는 시간간격

■ 과업 (task)

- 과업이란 더 이상 나눌 수 없는 작업의 기본단위 - 각 작업장에서 수행되는 작업은 여러 개의 과업으로 구성됨 .

(1) 조립라인균형문제의 성격

20

■ 조립라인 균형문제

- 조립라인 균형문제란 한 제품의 완성에 필요한 모든

과업을 과업간의 선후관계를 고려하면서 일련의 작업장에

다음과 같은 조건을 만족시키도록 할당하는 문제

· 각 작업장마다 할당된 과업의 총수행시간은 주기시간을

넘지 않아야 함 .

· 모든 작업장에 걸친 총유휴시간은 최소가 되어야 함

( 각 작업장의 유휴시간은 주기시간에서 각 작업장에

할당된 과업의 총수행시간을 뺀 값 ).

- 각 작업장마다 실제작업시간이 모두 주기시간과 같으면

유휴시간은 발생하지 않으며 , 이 때 조립라인은 완전

균형을 이룸 .

21

■ 조립라인 균형문제의 예(a) 과업 및 선행관계

(b) 주기시간을 30 초로 할 때의 최적할당 : 작업장의 수 =3 개 , 총유휴시간 =30 초

A B C D 총과업시간 =60 초

10 초 10 초 10 초30 초

A B C, D

작업장 1( 유휴시간 =20 초 )

작업장 2( 유휴시간 =0)

작업장 3( 유휴시간 =10 초 )

(C) 주기시간을 40 초로 할 때의 최적 할당 : 작업장의 수 =2 개 , 총유휴시간 =20 초

A, B C, D

작업장 1( 유휴시간 =0 초 )

작업장 2( 유휴시간 =20 초 )

22

- 최소주기시간≤주기시간≤최대주기시간

- 최소주기시간 =최대과업시간 =30 초

- 최대주기시간 =총과업시간 =60 초

- 주기시간은 조립라인의 효율성과 생산량을 동시에 고려

하여 최소주기시간과 최대주기시간 사이에서 결정됨

■ 주기시간이 30 초인 경우

· 효율성 =총과업시간

작업장의수 X주기시간X 100%

603 X 30

= X 100%

= 66.7%

23

· 1 일 유휴시간 = 주기당 유휴시간 X 1 일 작업시간

주기시간8X60X60( 초 )

30( 초 )=30 초 X

= 30 초 X 960

= 28,800 초= 8 시간

· 1 일 생산량 =1 일 작업시간

주기시간8X60X60( 초 )

30( 초 )=

= 960 개

24

■ 주기시간이 40 초인 경우

· 효율성 =60

2 X 40X 100%

· 1 일 유휴시간 = 20 초 X8 X 60 X 60( 초 )

40( 초 )= 4 시간

· 1 일 생산량 =8 X 60 X60

40= 720 개

25

■ 주기시간이 주어지는 경우의 조립라인균형문제

- 주기시간이 주어지면 작업장 전체에 걸친 총유휴시간은

다음과 같이 계산됨

총유휴시간＝ ( 필요한 작업장의 수 ×주기시간 )－총과업시간

∴ 총유휴시간의 최소화 =필요한 작업장 수의 최소화

- 주기시간이 주어지는 경우 조립라인균형문제의 정의

· 각 작업장마다 할당된 과업의 총수행시간이 주어진

주기시간을 넘지 않게 하면서

· 필요한 작업장의 수가 최소가 되도록

· 한 제품의 생산에 필요한 모든 과업을 과업간의 선행

관계를 고려하여 일련의 작업장에 할당하는 문제

26

■ 예： - 조립시간및 조립단계

- 하루 목표생산량 =400 개 , 하루 작업시간 =8 시간

(2) 조립라인균형의 절차

과 업 과업시간 ( 초 ) 직전 선행과업ABCDEFG

50204520251035

-ABBCD

E, F

총과업시간 205 초

27

■ 단계 1 ：선행도표 작성

■ 단계 2 ：주기시간 (C) 의 결정 - 최소주기시간은 50 초 (A과업의 50 초 ) 이고 최대주기시간은 205 초 ( 총과업시간 )임 .

8 X 60 X 60( 초 )400

· 주기시간 (C) =일간 작업시간

일간 목표생산량

= = 72 초

A B

D F

C E

G

50 20 35

20 10

45 25

28

■ 단계 3 ：이론적 최소작업장의 수 (Nmin) 결정

· Nmin= = = 2.85 =3 총과업시간주기시간

20572

■ 단계 4 ：할당규칙 선정

- 제 1 규칙：최대후속과업수규칙

- 제 2 규칙：최장과업시간규칙

- 할당 우선순위：

과 업 후속과업의 수 과 업 후속과업의 수

A

B

C1, D2

6

5

2

E1, F2

G

1

0

29

■ 단계 5 ：과업을 작업장에 할당 - 과업의 할당과정

작업장 과 업과업시간

( 초 )

잔여시간( 초 )

할당가능과 업

후속과업수가 많은 과업

1A

B

50

20

22

2 ( 유휴시간 )

B

없음

2C

D

45

20

27

7 ( 유휴시간 )

D, E

없음D

3

E

F

G

25

10

35

47

37

2 ( 유휴시간 )

F

G

없음

총유휴시간 11

30

- 과업의 할당결과

■ 단계 6 ：설계된 조립라인 균형의 효율성 평가

· 효율성 = X 100%총과업시간

작업장의수 X 주기시간 = X 100(%)

2053 X 72

≒ 95%

A B

D F

C E

G

50 20 35

20 10

45 25

작업장 1 작업장 2 작업장 3

31

■ 단계 7 ：재균형

- 만약 설계된 조립라인균형의 효율성이 만족스럽지 못하면

단계 4 로 돌아가서 다른 할당규칙들을 적용하여 재균형을

취함 .

- 다른 할당규칙

· 최소선행과업수법

· 위치가중치순위법

32

4. 4. 서비스시스템의 설비배치서비스시스템의 설비배치■ 고객이 빠른 서비스를 원하는 서비스시스템

- 설비배치의 목적은 서비스 산출량의 최대화

- 고객이 빨리 서비스를 받고 시스템을 나갈 수 있도록

제품별 배치를 취함 .

- 예：맥도널드와 같은 패스트푸드점 , 징병신체검사 ,

카페테리아 라인 등

■ 판매기회의 최대화

- 판매기회를 최대화하기 위해 고객을 목표시간 동안

시스템내에 붙잡아 두기 위해서는 공정별 배치가 적합

( 예：백화점 )