생산프로세스 설계와 배치 (operations process design and layout)

오중산

2010년 10월 1·6·8일

2010년 2학기생산및운영관리

생산프로세스설계와배치(Operations process design and layout)

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2010년 2학기생산및운영관리

도입(1)

생산프로세스와 관련된 두 가지 의사결정내용생산프로세스설계와배치(layout)

생산프로세스의 다섯 가지 유형프로젝트/job shop/batch/라인/연속

프로세스 배치(layout)의 의미와 네 가지 유형위치고정형/기능별/상품별/셀(cell)

기능별 배치 3단계 실행방안

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도입(2)

생산프로세스와 관련된 의사결정설계: 어떤유형의프로세스를선택할것인가?배치: 선택된프로세스유형에따라설비/인력을어떻게배치할것인가?

생산프로세스와 관련된 의사결정을 위한 세 가지 고려사항양적고려: 전체생산능력고려

목표로하는생산능력을고려하여프로세스를설계

질적고려: 지향하는성과목표를고려

품질: 불량이발생하지않도록프로세스를설계

원가: 생산성이높아지도록프로세스를설계

속도: 공수를줄이도록(작업통합정도를높이도록) 프로세스를설계

유연성: 범용성이높고작업전환이빠르도록프로세스를설계

납입: 납품이정확히이루어질수있도록프로세스를설계

기술적고려: 프로세스기술고려

프로세스관련기술의수명주기나특성을고려하여프로세스를설계

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도입(3)

생산프로세스를 표현하기 위한 도형

Activity

(an activity that does not add value)

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프로세스유형구분(1)

프로젝트 프로세스특징

고객의요구사항이복잡하고다양한상품, 즉고객화(customization) 정도가매우높은상품생산에적합

다기능공이요구되며, 반복생산은극히드묾

예) 대형건물, 토목프로젝트, 조선, 플랜트

프로세스의단속성(斷續性)이심하며, 매우다양한활동이진행됨전체프로세스는여러개의하부프로세스들로구성됨

상품의표준화가이루어지지않아원가가높음고정비는낮고, 변동비가높은편

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프로세스유형구분(2)

개별작업(job shop) 프로세스특징

프로젝트프로세스에상대적으로덜하지만여전히단속성이심하고고객화정도가높음

양자의차이는단속성과고객화정도및반복생산정도차이에서비롯됨프로젝트프로세스가개별작업프로세스에비해단속성과고객화정도는높고, 반복생산정도는낮음

주문생산(BTO) 방식에근거하여상품을생산다품종소량생산을목적으로함

예) 맞춤형공작기계제작, 맞춤형가구제작, 의료서비스

프로젝트프로세스에비해고정비는조금높아지고, 변동비는낮아짐

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프로세스유형구분(3)

배치(batch) 프로세스특징

BTO 방식이던 MTS 방식이던물량을모아서생산물량단위의크기(batch size)에따라연속성혹은단속성정도가변함

Batch size가커지면연속성이커지고, 작아지면단속성이커짐

Batch size가작아질수록개별작업프로세스와유사해짐

프로젝트프로세스나개별작업프로세스와차이를보임단속성이줄어들고고객화정도도감소하여품목다양성이줄어듦

상품표준화정도가높으므로상품에특화된기술이요구됨

예) 가전상품생산, 의류생산, 대형음식점동일한상품을모아서작업하고생산함

라인이계속흐르지않고, 앞작업자가단추를눌러야뒤로흘러감

대형음식점에서같은종류의음식을모아서미리준비함

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프로세스유형구분(4)

라인(line) 프로세스특징

이전유형들에비해연속성이증가함소품종대량생산을지향하므로, 배치프로세스보다 batch size 및상품표준화정도가증가함

작업자들에게특별하거나광범위한기술이필요하지않음

자본집약적성격이커짐변동비가줄고, 고정비(설비투자비)가증가하며, 설비자동화율이높아짐

생산량이증가하면규모의경제효과를누릴수있음

예) 자동차생산생산라인이멈추지않고계속흐르므로배치프로세스에비해대기나재공(work in process: WIP)재고가줄어듦

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프로세스유형구분(5)

연속 프로세스특징

연속성이가장높은반면고객화정도는가장낮음라인프로세스에비해프로세스연속성이더욱커짐

소품종대량생산방식에의해표준화된상품을생산함

한번투입되면프로세스중간에정체되거나중단되는일없이연속적으로작업이수행됨

규모의경제효과를지향함고정비를높이고, 변동비를낮춰생산물량이증가하면단가가떨어지도록프로세스를설계함

예) 철강, 정유, 맥주자동화비율이매우높고, 작업계획변경에시간과비용이많이듬

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프로세스유형정리(1)

상품-프로세스행렬

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프로세스유형정리(2)

프로세스 유형별 비교왼편상단(프로젝트혹은 job shop 프로세스인경우)

유연성이나납입과같은성과목표(고객대응)가중요함

인력에의존하므로자동화수준이낮음

다양한작업을위해범용적인프로세스기술과다기능공이요구됨

생산계획이나작업변경이용이해야함

통제보다는권한위임을통한자율적이고분권화된조직문화지향

오른편하단(라인혹은연속프로세스)속도나원가와같은성과목표가중요함

자동화된대형설비에의존함

동일한작업을반복하여규모의경제를실현하기위해전용적인프로세스기술과숙련된단순기능공이요구됨

상품품목다양성이낮으므로생산계획이나작업변경이용이하지않고가급적지양해야함

중앙에서통제하고관리하는중앙집권적인조직문화지향

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프로세스배치소개

프로세스 배치(排置, layout)란?프로세스유형에맞게변환시키는자원인인력과기계등을구축

배치유형에는네가지가있으며, 각각은프로세스유형에따라선택되어야함

프로세스배치는한번실행하면바꾸기쉽지않으므로신중하게해야함

프로세스유형 프로세스배치유형

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프로세스배치유형(1)

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프로세스배치유형(2)

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프로세스배치유형(3)

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프로세스배치유형(4)

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프로세스배치유형(5)

셀 배치(cell layout) (계속)장점

공장내부의공간활용을효율적으로할수있음

재공재고를줄이고납기를단축시킬수있음

다품종소량생산방식으로전환할수있음

작업자들의직무만족도를제고함으로써혁신을활성화할수있음

셀의유형Group Technology (GT)

다품종소량생산방식에부합하는배치

상품유사도에따라셀을구분하고하나의셀안에서몇 명의작업자가함께작업함

셀내에서모든작업이다완료되지않을수있지만서로다른작업들이 진행됨

기능별배치와비교하여두개이상의이질적인작업이수행되며, 공장내에서의물류흐름을원활하게할수있음

1인복수기계셀(one-worker, multiple machines cell: OWMMC)한명의작업자가여러개의기계를활용하여여러 기능을수행하는셀

작업자의숙련도뿐만아니라높은기능유연성이요구됨

다른배치방식에비해작업속도가빨라지고노동강도가높아짐

인건비를 절감할수 있으며, WIP재고수준을낮출수있음

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프로세스배치유형(6)천공D D

D D

연마

G G

G G

G G

절삭

M M

M M

M M

조립A A

A A

선반

입고및출하

L

L L

L L

L L

L

기존의기능별배치에

GT 적용

Cell 3

L M G G

Cell 1 Cell 2Assembly area

A A

L M DL

L M출하

D입고

G

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프로세스배치유형(7)

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기능별배치실행(1)

예제를 통한 기능별 배치 실행 3단계기능별배치의의미

어떤작업기능(관련설비와인력)을어디에배치할것인가?부서간물류흐름을단순화(이동거리단축)를목표로배치

1단계: 정보수집여섯개의부서혹은기능별로필요한작업공간(면적) 확인

공장부지를똑같이여섯개로나눔개별면적은 900m2로일부기능부서의소요면적보다작지만최종할당후에면적을조정할수있으므로일단무시하고할당함

60m

90m

A B C

D E F

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기능별배치실행(2)

기능별 배치 실행 3단계1단계: 정보수집 (계속)

이동행렬(trip matrix) 만들기일별부서간이동물량을행렬형태로표현함

상호관계도표(relationship chart) 만들기일별이동물량및인접이유등을고려하여인접필요정도를나타냄A (absolute)-E (extraordinary)-I (important)-O (ordinary)-U (unimportant)-X (undesirable)

기타고려사항선반및천공작업장(4)은 B, 입고및출하작업장(3)은 C에할당하기로사전에정함

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기능별배치실행(3)

기능별 배치 실행 3단계 (계속)2단계: 블록계획수립

최적화된방법이라기보다시행착오(trial & error)를통한계획수립상호관계도표를보면작업장3 부근에작업장6을배치해야하므로, 작업장6을 F에할당함

작업장6과작업장1 역시인접해야하므로, 작업장1을 E에할당함

작업장2와작업장5의할당은작업장1과작업장4 입장에서고려해야함작업장1은작업장2와, 작업장4는작업장5와인접하는것이중요한(E)작업장1과작업장5의인접및작업장4와작업장2의인접은무의미함(U)따라서작업장5를 A에, 작업장2를 D에할당함

부서간거리및총거리계산이동행렬을보면부서간이동경로개수는 8부서의중심부터중심까지를 ‘부서간거리(dij)’라고가정함

부서간거리에해당부서간이동물량을(qij)을곱해서 ‘이동거리’를구함

모든이동거리를더하면 ‘총거리’가나옴

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기능별배치실행(4)

기능별 배치 실행 3단계2단계: 블록계획수립

부서간거리및총거리계산 (계속)총거리는대략 11,771이며, 프로세스재배치를통해줄일수있음

다만프로세스를재배치할때에시간/비용이발생하므로신중해야함

3단계: 상세설계할당면적이부족한경우재조정하고, 통로나계단등을배치함

부서간 거리 이동물량 이동거리(=거리×이동물량)

1-2 30 20 600

1-4 30 20 600

1-6 30 80 2400

2-3 30√5 10 300 √5

2-5 30 75 2250

3-4 30 15 450

3-6 30 90 2700

4-5 30 70 2100

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프로세스배치사례

슈퍼마켓의 기능별 배치(layout)슈퍼마켓배치와관련된몇가지질문

왜, 슈퍼마켓의입구는항상왼쪽에있을까?왜, 과일과야채는입구가까이에있을까?왜, 생선과육류는입구멀리에있을까?선반에진열된상품중눈높이에맞추어진상품의특징은무엇일까?선반의끝에는무엇이진열되어있을까?

‘학교 교직원 식당’과 ‘학교 앞 식당’의 배치 차이는 무엇일까?셀프서비스는어떤배치방식을도입한것일까?

야마하(Yamaha)의 배치 사례그랜드피아노생산을위한프로세스배치

과거에는숙련공의직접제작및감독하에진행되는 Job shop 혹은batch 유형에따른기능별배치현재는자동차조립과유사한라인유형에따른상품별배치이런변화가가능했던이유는무엇일까?