[논문]게이트 도장 품질 개선을 위한 6시그마 프로젝트 사례 연구

홍성훈; 최익준

문제 정의

이렇게 XY 메트릭스를 통해 주요입력변수가 선정되면 이를 바탕으로 FMEA(고장유형 및 영향분석 : Failure Modes and Effects Analysis)를 수행한다. FMEA는 각 요인들이 현재 공정에 어떠한 영향을 미치고 있고, 관리 상태는 어떠한지를 파악하기 위해 실시하였다. 특히 FMEA를 통해 파악한 문제점들 중즉 개선이 가능한 항목들에 대해서는 빠른 조치를 취하였다.
이러한 작업자의 부재상황을 없애 주었고, 숙련자와 비숙련자를 한 팀으로 구성하여 효율적인 작업이 이루어지게 하였다. 또한 상도수동공정에서 발생하는 불량 제품의 샘플을 비치하여 작업자를 대상으로 작업방법에 대하여 지속적인 교육을 실시하기로 하였다. 또한 대기시간과 작업 종료후 작업자들 간의 토의를 통해 현재의 작업상태와미비점을 파악하게 하였다.
로딩 공정에서 게이트를 로트 단위로 투입할 때 검사자가 있을 때와 없을 때 최종 제품의 불량이 어떻게 변하는지를 알아보았다. 분석 방법으로 Boxplots 를 사용한 결과는 <그림 5>와 같았다.
단계가 분석단계이다. 본 논문에서는 주요입력변수들 중 핵심입력 변수로 선정된 요인들의 분석 결과만을 소개하기로 한다.
이 과제는 상용트럭의 적재함인 RR DECK 게이트의 도장 불량을 줄이기 위한 것이다. 먼저 고객의 요구사항을 파악하기 위해서 외부고객인 현대상용차의 품질담당자, 내부 고객인 H사 내부 관리자 각각 50명을 대상으로 1차 및 2차 고객 설문조사를 통해 VOC(Voice Of Customers) 분석을 하였다.
이 논문에서는 6시 그마를 도입한 한 중소기업의프로젝트 진행 사례를 소개하고자 한다. 대상 기업은상용트럭 적재함을 현대상용차에 납품하는 회사로규모는 종업원 160여명, 연간 매출액 300억원이다.
이 논문에서는 한 중소기업에서 6시 그마 개선 활동의 로드맵인 DMAIC 절차를 따라 수행한 프로젝트 과정을 소개하였다. 대상 기업은 도장 품질의 저하로 인해 많은 손실비용이 발생하고 있었으며, 내.
2%, 0%로 작업자 1이 비교적 높은 수치를 보였다. 이에 작업자 1에 대해 추가적인 교육을 실시하여 불량 부품에 대한 판정기준을 숙지하도록 하였다. 마지막으로 작업자 간 일치율도 기준치에 가까운 89.

가설 설정

첫째, 게이트의 이동 장치에 의한 실수요소의 제거이다. 작업자들이 도장 전후 게이트를 다른 공정으로 옮길 때, 자체적으로 제작한 이동도구인 팔렛을이용한다.

제안 방법

위와 같은 입력변수를 바탕으로 XY 매트릭스를 통해 주요입 력 변수를 도출하였다. XY 매트릭스에서는 출력 변수 Y와 각 공정별 입력 변수들을 나열하고, 입력변수에 대한중요도를 기입하여 가장 높은 점수를 갖는변수를 주요 입력 변수로 선정하였다. 주요입력 변수는칠 흐름, 누락의 도장불량이 가장 많이 발생하는상도공정에서 대부분 선정되었다.
개선 조건을 도장 공정에 적용한 후 도장 품질에 대한 공정능력 분석을 실시하였다. 그 결과 게이트 도장 공정의 불량률은 1.
공정능력분석은 불량품 데이터를 이용하는 계수형 공정능력분석을 실시하였다. 분석을 위하여 5톤 상용차의 적재함 게이트를 대상으로 열흘 동안 주.
못하는 것으로 나타났다. 그러나 개선단계에서 최적 조건을 설정하기 위하여 도료량을 포함한 세 요인에 대하여 요인실험을 하였다. 실험 대상의 각 요인을 <표7>과 같이 세수준으로 구분하여 33 요인실험을 실시하였다.
그러나 이 회사에서는 6시 그마에 대하여 전문적인 교육을 받은 인원들로 팀을 구성하여 장기간의 준비를 통해 프로세스 전체를 정확하게 파악한 후 프로젝트를 진행하였다. 그리고 부서별 책임자들이 수시로 진행되는 회의를 통해 프로젝트 진행사항과보완사항에 대한정보를 공유하도록 하였다.
또한 작업 방법과 사람의 실수로 발생할 수 있는 불량을 방지하기 위해 실수 방지 시스템을 구축하였다. 그리고 몇 가지 항목에 대하여 표준화를 실시하여 작업 관계자의 편리성과 생산의 효율성을 도모하였다. 이러한 일련의 활동을 통해서 게이트의 도장 공정은 2.
진행하였다. 그리고 부서별 책임자들이 수시로 진행되는 회의를 통해 프로젝트 진행사항과보완사항에 대한정보를 공유하도록 하였다. 무엇보다도 중요한 것은 경영자를 비롯한 회사 구성원 모두의 품질 개선에 대한 확고한 의지가 프로젝트의 성과를 이룰 수 있게 하였다.
또한 각각의 조건에 대한 공차를 설정하였다. 다음으로 분사기의 도료분사량과 이동시간을 제어하는 제어기의 스위치와 주파수를 표준화 하였다. 도료를 분사하는 건의 경우 37~40Hz, 건의 이동 장치인 벨의 경우 35~37Hz를 유지하도록 하였다.
대상 기업의 프로젝트 수행 전 도장 작업의 공정능력을 알아보기 위한 분석을 실시하였다. 공정능력분석은 불량품 데이터를 이용하는 계수형 공정능력분석을 실시하였다.
도료 온도, 도료량, 그리고 도료점도가 도막 형성은 물론 불량 발생에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 이 세 가지 요인에 대한 분석을 위한 데이터는<표 6>과 같다.
핵심 입력 변수로 규명된 인자들이 도장 품질에 미치는 영향을 분석하였고, 요인 실험을 통해 최적 조건을 도출하였다. 도출된 인자들의 최적 조건을 현장에 적용한 후 관리도를 통해 공정의 관리상태를 체크하였다. 또한 작업 방법과 사람의 실수로 발생할 수 있는 불량을 방지하기 위해 실수 방지 시스템을 구축하였다.
둘째, 건조로 내부에 발생하는 이물질을 제거하기 위해서 청소주기를 기존 3개월에서 1개월로 단축시켰다. 그리고 부품의 이동 중 컨베이어 레일에서 발생하는 이물질의 부품 유입을 막기 위해 <그림 11> 과 같이 자동 브러시 장치를 설치하였다.
둘째, 제품의 재고적재 시, 팔렛의 적재하중을 고려하여 3단 이상 적재하지 못하도록 하였다. 3단 이상으로 적재하면 가해지는 적재 하중에 의해 팔렛이 휘는 현상이 발생하게 되므로 게이트의 도장 품질에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
외부 고객으로부터 개선되어야 할 가장 시급한 문제로 지적되었다. 따라서 게이트의 도장 품질을 CTQ 로 선정하였다. 프로세스맵을 통해 입력 변수를 선정하였고, 이를 대상으로 여러 가지 통계 기법을 활용하여 핵심 입력 변수를 도출하였다.
또한 상도수동공정에서 발생하는 불량 제품의 샘플을 비치하여 작업자를 대상으로 작업방법에 대하여 지속적인 교육을 실시하기로 하였다. 또한 대기시간과 작업 종료후 작업자들 간의 토의를 통해 현재의 작업상태와미비점을 파악하게 하였다.
도출된 인자들의 최적 조건을 현장에 적용한 후 관리도를 통해 공정의 관리상태를 체크하였다. 또한 작업 방법과 사람의 실수로 발생할 수 있는 불량을 방지하기 위해 실수 방지 시스템을 구축하였다. 그리고 몇 가지 항목에 대하여 표준화를 실시하여 작업 관계자의 편리성과 생산의 효율성을 도모하였다.
이 기업에서는 그린벨트 교육을이수한 제조부서, 품질관리부서, 생산관리 부서의책임자로 팀을 구성하였다. 또한 전 종업원에게 6시그마 경영에 대한 교육을 여러 차례 실시하였고, 6 개월 이상의 준비기간을 통해 문제정의부터 개선안도출까지의 전반전인 활동과정을 수행하였다.
마지막으로 공정 흐름도를 작성하여 도장 공정의 확실한 업무 분담과 작업의 효율성을 높이도록 하였다.
도장 불량을 줄이기 위한 것이다. 먼저 고객의 요구사항을 파악하기 위해서 외부고객인 현대상용차의 품질담당자, 내부 고객인 H사 내부 관리자 각각 50명을 대상으로 1차 및 2차 고객 설문조사를 통해 VOC(Voice Of Customers) 분석을 하였다. 전체공정 중개선이 요구되는 주요 항목으로 도장, 외관, 조립에 관한 항목을 설정하여 설문을 실시하였다.
먼저 수입검사에서 시행할 수 없는 부품의 검사는 로딩 공정 중 검사요원을 투입하여 해결하기로 하였다. 이 단계에서는 외관 전수검사가 용이하여 입고검사장에서 판단할 수 없는 부품의 부적합 상태를 파악할 수 있다.
<표5>는 이 기업에서 FMEA 를 통해 실시한 주요 개선사항이다. 물론 즉시 개선이 어려운 항목들에 대해서는 지속적인 분석을 병행하였다. FMEA 수행 결과 검사 인원 부족으로 인해납품된 부품들의 수입검사가 제대로 이루어지지 않아 불량 제품 이후 공정으로 투입되고 있음을 알았다.
실험 대상의 각 요인을 과 같이 세수준으로 구분하여 33 요인실험을 실시하였다.
입력변수는 도장불량에 직접적인 영향을 미치는 상도자동및 상도수동 공정에서 대부분 선택되었다. 위와 같은 입력변수를 바탕으로 XY 매트릭스를 통해 주요입 력 변수를 도출하였다. XY 매트릭스에서는 출력 변수 Y와 각 공정별 입력 변수들을 나열하고, 입력변수에 대한중요도를 기입하여 가장 높은 점수를 갖는변수를 주요 입력 변수로 선정하였다.
또한 작업자들이 불량판단에 대한중요성을 인식하지 못하고, 불량은 후 공정에서도 발견할 수 있다는 잘못된 생각 때문에 발생하는 것으로 보여진다. 이 문제를 해결하기 위해 유형별 불량 제품의 샘플을 수집하여 검사자들에 대한교육을 실시, 불량에 대한 정확한 판단기준과 측정 방법을 동일하게 하였다. 이러한 개선 작업 후의 측정시스템 분석 결과 유효성E는 검사자 모두 90%이상이며, FRe 모두 0%이었다.
이러한 실수를 방지하기 위하여 과 같이 팔렛의 모서리와 연결 부위를 고무 호스로 처리한 안전장치를 만들었다.
그런데 공조장치에서 나오는 공기의 흐름에 직접적으로 영향을 받는 3단 행거의 게이트는 도막 형성이 잘 되지 못하고 있다. 이러한 이유로 3단행거 상단에 차단막을 설치하여 공기 흐름에 영향을 받지 않도록 하고 차단막이 없을 경우와 도막형성에 차이가 있는지를 분석하였다.
3개월의 주기로 실시하고 있다. 이를 바탕으로 청소 후 생산량에 대한 불량률은 어떤 추이를 보이는지 분석하였다.<그림6>과 같은 산점도를 통해 분석한 결과 청소 후 시간 경과에 따라 이물질과 흐름으로 인한 불량률이 미세하게나마 높아지고 있음을 알 수 있었다.
먼저 고객의 요구사항을 파악하기 위해서 외부고객인 현대상용차의 품질담당자, 내부 고객인 H사 내부 관리자 각각 50명을 대상으로 1차 및 2차 고객 설문조사를 통해 VOC(Voice Of Customers) 분석을 하였다. 전체공정 중개선이 요구되는 주요 항목으로 도장, 외관, 조립에 관한 항목을 설정하여 설문을 실시하였다. VOC 분석 결과 내부 고객은 85%, 외부 고객은 54% 가 도장 프로세스를 가장 시급한 개선과제로 지목하였다.
전형적인 6시 그마의 로드맵인 정의, 측정, 분석, 개선, 관리의 5단계로 구분해 과제를 진행하였으며, 각 단계별 주요 진행사항을 요약한 결과는 다음과 같다.
주요입력변수를 선정하기 위해 먼저 프로세스를파악하고 프로세스맵을 통해 출력 변수에 영향을 주는 입력변수를 조사하였다.<표4>는 그 결과를 정리한 것이다.
분석 방법은 작업자 2명이 각 로트에서 랜덤하게추출한 100개의 샘플을 각각 2회 반복 측정한 데이터를 이용하였다. 품질검사는 단순히 도장의 양, 불량만을 판단하는 것이므로 계수형 측정시스템분석을실시하였다. 분석을 실시한 결과는 <표 2>와 같다.
따라서 게이트의 도장 품질을 CTQ 로 선정하였다. 프로세스맵을 통해 입력 변수를 선정하였고, 이를 대상으로 여러 가지 통계 기법을 활용하여 핵심 입력 변수를 도출하였다. 핵심 입력 변수로 규명된 인자들이 도장 품질에 미치는 영향을 분석하였고, 요인 실험을 통해 최적 조건을 도출하였다.
프로세스맵을 통해 입력 변수를 선정하였고, 이를 대상으로 여러 가지 통계 기법을 활용하여 핵심 입력 변수를 도출하였다. 핵심 입력 변수로 규명된 인자들이 도장 품질에 미치는 영향을 분석하였고, 요인 실험을 통해 최적 조건을 도출하였다. 도출된 인자들의 최적 조건을 현장에 적용한 후 관리도를 통해 공정의 관리상태를 체크하였다.

대상 데이터

진행 사례를 소개하고자 한다. 대상 기업은상용트럭 적재함을 현대상용차에 납품하는 회사로규모는 종업원 160여명, 연간 매출액 300억원이다. 프로젝트 대상 공정은 적재함의 게이트 및 부품을도장하는 공정이다.
그러므로 검사자의정확성을 검증하기 위하여 측정 시스템 분석이 필요하다. 분석 방법은 작업자 2명이 각 로트에서 랜덤하게추출한 100개의 샘플을 각각 2회 반복 측정한 데이터를 이용하였다. 품질검사는 단순히 도장의 양, 불량만을 판단하는 것이므로 계수형 측정시스템분석을실시하였다.
공정능력분석은 불량품 데이터를 이용하는 계수형 공정능력분석을 실시하였다. 분석을 위하여 5톤 상용차의 적재함 게이트를 대상으로 열흘 동안 주. 야간에 로트 40개, 각 로트에서 샘플 20개씩 총 800개의 제품에 대해 불량 검사를 실시하여 <표 3>과 같은 데이터를 얻었다.
야간에 로트 40개, 각 로트에서 샘플 20개씩 총 800개의 제품에 대해 불량 검사를 실시하여 과 같은 데이터를 얻었다.
대상 기업은상용트럭 적재함을 현대상용차에 납품하는 회사로규모는 종업원 160여명, 연간 매출액 300억원이다. 프로젝트 대상 공정은 적재함의 게이트 및 부품을도장하는 공정이다. 이 기업에서는 그린벨트 교육을이수한 제조부서, 품질관리부서, 생산관리 부서의책임자로 팀을 구성하였다.

이론/모형

선정된 주요입력변수는<표 4>에서 밑줄 친 12개의 변수들이 되겠다. 이렇게 XY 메트릭스를 통해 주요입력변수가 선정되면 이를 바탕으로 FMEA(고장유형 및 영향분석 : Failure Modes and Effects Analysis)를 수행한다. FMEA는 각 요인들이 현재 공정에 어떠한 영향을 미치고 있고, 관리 상태는 어떠한지를 파악하기 위해 실시하였다.

성능/효과

전체공정 중개선이 요구되는 주요 항목으로 도장, 외관, 조립에 관한 항목을 설정하여 설문을 실시하였다. VOC 분석 결과 내부 고객은 85%, 외부 고객은 54% 가 도장 프로세스를 가장 시급한 개선과제로 지목하였다. 실제로 전체 공정 중도장 공정이 가장 많은 투자를 필요로 하는 부분으로 불량으로 인한 재도장 비용 또한 많이 발생하고 있다.
이를 바탕으로 청소 후 생산량에 대한 불량률은 어떤 추이를 보이는지 분석하였다.<그림6>과 같은 산점도를 통해 분석한 결과 청소 후 시간 경과에 따라 이물질과 흐름으로 인한 불량률이 미세하게나마 높아지고 있음을 알 수 있었다. 또한 동일한 데이터에 대해 선형 회귀분석을 한 결과
공정능력 분석을 실시하였다. 그 결과 게이트 도장 공정의 불량률은 1.53%로 시그마 수준으로 환산하였을 경우, 3.66시그마 수준이었다. 또한 재도장 비용이 6천1백만 원으로 절감됨과 함께 불량률의 감소로 고객만족을 기대할 수 있게 되었다.
또한 우량 부품을 불합격시킬 가능성인 FR(Probability of False Reject : 오류불합격확률) 은 모두 54%였다. 그리고 불량 부품을 합격시킬 가능성인 FA(Probability of False Acceptance : 오류합격확률)은 각각 1.4%, 1.1%로 작업자 1이 약간 높은 수치를 보였다. 마지막으로 작업자 간 일치율이 78%로 기준치인 90% 이하 이므로 이 측정시스템에는 문제가 있는 것으로 판단되었다.
넷째, 상도수동 공정에서는 타 공정에서 요청 시작업자가 다른 공정으로 이동하는 일이 빈번히 발생하고 있었다. 이러한 작업자의 부재상황을 없애 주었고, 숙련자와 비숙련자를 한 팀으로 구성하여 효율적인 작업이 이루어지게 하였다.
005와 0으로 게이트의 도장공정에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.<그림 10>등을 활용한 전체적인 분석 결과 도료 온도 25°, 도료량 2.0Kg/m·s, 도료점도 23㎛/초를 최적 조건으로 얻었다.
또한 우량 부품을 불합격시킬 가능성인 FR(Probability of False Reject : 오류불합격확률) 은 모두 54%였다. 그리고 불량 부품을 합격시킬 가능성인 FA(Probability of False Acceptance : 오류합격확률)은 각각 1.
이에 작업자 1에 대해 추가적인 교육을 실시하여 불량 부품에 대한 판정기준을 숙지하도록 하였다. 마지막으로 작업자 간 일치율도 기준치에 가까운 89.5%를 갖게 되므로 표준화된 측정시스템은 비교적 양호한 것으로 판단되었다.
1%로 작업자 1이 약간 높은 수치를 보였다. 마지막으로 작업자 간 일치율이 78%로 기준치인 90% 이하 이므로 이 측정시스템에는 문제가 있는 것으로 판단되었다. 이러한 문제는 측정규격의 결여, 검사자의 측정 방법 차이 등으로 인해 발생한 것으로 여겨진다.
분석 결과 개선 전 양품/불량품을 제대로 평가한 비율인 E(Effectiveness : 유효성)는 각각 79%, 80%이었다. 또한 우량 부품을 불합격시킬 가능성인 FR(Probability of False Reject : 오류불합격확률) 은 모두 54%였다.
분석 결과는 분석단계의 결과와 같이 교호작용은 없고, 주효과만 있다는 것을 확인할 수 있었다.<그림 9>는 효과가 없는 교호작용들을 오차항에 풀링하여 구한 분산 분석 결과이다.
분석단계에서 도료 온도, 도료점도는 도장 불량에 큰 영향을 미치고 있으나 도료량은 별다른 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 개선단계에서 최적 조건을 설정하기 위하여 도료량을 포함한 세 요인에 대하여 요인실험을 하였다.
셋째, 상도 자동공정 중 제품이 공기의 흐름에 노출되는 것을 막기 위해서 차단막을 설치하여 기준치 이상의 도막을 형성하였고, 흐름 및 누락을 방지하였다.
이 데이터에 기초하여 공정능력 분석을 시행한 결과 불량률이 7.62%로 시그마 수준은 2.93이었다.
이 문제를 해결하기 위해 유형별 불량 제품의 샘플을 수집하여 검사자들에 대한교육을 실시, 불량에 대한 정확한 판단기준과 측정 방법을 동일하게 하였다. 이러한 개선 작업 후의 측정시스템 분석 결과 유효성E는 검사자 모두 90%이상이며, FRe 모두 0%이었다. 그리고 FA는 각각 1.
그리고 몇 가지 항목에 대하여 표준화를 실시하여 작업 관계자의 편리성과 생산의 효율성을 도모하였다. 이러한 일련의 활동을 통해서 게이트의 도장 공정은 2.93시그마 수준에서 3.66시그마 수준으로 향상되었다. 이를 통해 2억2천 4백만 원의 재도장 비용이 절감 되었다.
중소기업들이 6시그마를 통해 혁신적인 성과를 얻지 못하는 이면에는 대기업과 달리 다음과 같은 특성을갖고 있기 때문이다. 첫째, 중소기업들은 조직구조및 운영시스템이 상당히 열악하다. 6시그마 경영을추진하기 위한 인적자원이 부족하여 진행 도중 포기하는 경우가 종종 발생한다.

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