[논문]자동차 부품 제조업체의 조립라인 개선을 위한 6시그마 프로젝트 사례 연구

정민영; 이영남; 홍성훈

문제 정의

이 논문에서는 6시그마를 도입한 한 중소기업의 프로젝트 진행 사례를 소개하고자 한다. 대상 기업은 자동차용 부품 제조업체로 국내 모든 상용차 업체에 제품을 납품하고 있는 기업이다.
이 과제는 자동차용 조향장치의 부품을 조립하는 라인의 제품 당 생산시간이 많이 걸리고, 매년 공정누락이 발생하는 문제에 대한 것이다. 이로 인해 생산성 저하와 과다한 품질비용의 발생으로 원가상승이 유발되고 있기에 이에 대한 개선을 목표로 과제를 진행하였 다. 관계자들의 회의를 통해 프로젝트의 대상라인 선정 매트릭스를 작성하였고 재무성과, 시급성, 성공가능성, 측정가능한가 라는 기준으로 분석한 결과 소형 END 및 D/LINK END 조립라인이 대상라인으로 선정되었다.
측정단위는 작업의 특성상 1/100초와 같은 정밀한 측정을 필요치 않기 때문에 초 단위로 하였고, 두 사람의 측정시험 결과 초 단위까지는 모두 일치하였다. 그리고 연속되는 공정을 작업별로 나누어 측정할 필요가 있기 때문에 작업별로 시작과 끝을 정의 하여 측정 가능토록 하였다. 또한 조립라인 공정누락 발생건수는 최종검사에서 공정누락 발생으로 통보되는 부적합 부품의 건수를 공정누락 발생건수로 정의하였다.
대상기업의 프로젝트 수행 전 조립라인의 공정능력을 알아보기 위한 분석을 실시하였다. 공정능력분석은 제품 당 평균 생산시간을 이용하였고, 분석을 위하여 <표 3>과 같이 현장관리자가 작성한 작업일보에서 각조립라인에 대한 20일간의 제품 당 평균 생산시간 데이터를 얻었다.
측정단계를 통해 선정된 주요입력변수들에 대해 분석을 하고, 이를 통해 핵심입력변수를 도출하는 단계가 분석단계이다. 본 논문에서는 D/LINK END 조립라인의 주요입력변수들 중 핵심입력변수로 선정된 요인들의 분석 결과만을 소개하기로 한다.
그렇기 때문에 다른 라인에서 작업하던 공정을 개선대상라인에 배치하여 CELL 라인을 구축하는 것에 중점을 두고 개선을 진행하였다. 이 논문에서는 D/LINK END 조립라인의 개선과정에 대해서만 소개하기로 한다.
이 논문에서는 한 기업에서 6시그마 개선활동의 로드맵인 DMAIC 절차를 따라 수행한 프로젝트 과정을 소개하였다. 프로젝트 대상기업은 자동차용 조향장치의 부품을 생산하는 조립라인의 제품 당 생산시간이 많이 걸리는 문제와 매년 공정누락이 발행하는 문제가 있었다.
이를 통해 유형적으로는 연간 3천 6백만 원 가량의 이익이 발생하고, 무형적으로는 고객만족을 기대할 수 있었다. 또한 프로젝트 과정 중 수시로 진행된 회의와 교육으로 인해 작업자들에게 내부 및 외부 고객의 품질에 대한 요구사항을 효율적으로 대처할 수 있는 방법을 제시하였다.

제안 방법

전형적인 6시그마 로드맵인 DMAIC를 이용하여 프로젝트를 진행하였으며, 각 단계별 주요 진행 사항을 요약한 결과는 다음과 같다.
프로젝트 Y의 소형 END 및 D/LINK END 조립라인의 생산시간은 부품이 조립라인에 도착하여 SEAT 그리스 도포작업을 시작으로 최종검사 후 제품이 적재될 때까지의 시간을 측정하였다. 이 때 다른 라인에서 이뤄지는 작업은 현재 로트 단위로 생산하고 있기 때문에 개당 생산시간을 측정하여 전체 생산시간에 추가하였다.
따라서 조립라인의 제품 당 평균 생산시간을 약 20%가량 단축함으로써 생산성 및 공정능력을 향상시키고, 또한 공정누락 발생이 자주는 아니지만 발생하였을 경우 리스크가 크기 때문에 공정누락 ‘ZERO’를 목표로 하여 프로젝트를 진행하도록 하였다.
프로젝트 Y의 소형 END 및 D/LINK END 조립라인의 생산시간은 부품이 조립라인에 도착하여 SEAT 그리스 도포작업을 시작으로 최종검사 후 제품이 적재될 때까지의 시간을 측정하였다. 이 때 다른 라인에서 이뤄지는 작업은 현재 로트 단위로 생산하고 있기 때문에 개당 생산시간을 측정하여 전체 생산시간에 추가하였다. 측정단위는 작업의 특성상 1/100초와 같은 정밀한 측정을 필요치 않기 때문에 초 단위로 하였고, 두 사람의 측정시험 결과 초 단위까지는 모두 일치하였다.
주요입력변수를 선정하기 위해 먼저 프로세스를 파악하고 프로세스 맵을 통해 출력변수에 영향을 주는 입력변수를 조사하였다. 입력변수는 제품 당 생산시간에 직접적인 영향을 미치는 이동시간, 준비시간, 수작업 시간 등이 각 공정별로 골고루 분포되어 있었다.
입력변수는 제품 당 생산시간에 직접적인 영향을 미치는 이동시간, 준비시간, 수작업 시간 등이 각 공정별로 골고루 분포되어 있었다. 이와 같은 입력변수를 바탕으로 XY 매트릭스를 통해 주요입력 변수를 도출하였다. XY 매트릭스에서는 출력변수 Y와각 공정별 입력변수들을 나열하고, 입력변수에 대한 중요도를 기입하여 가장 높은 점수를 갖는 변수를 주요입 력변수로 선정하였다.
이와 같은 입력변수를 바탕으로 XY 매트릭스를 통해 주요입력 변수를 도출하였다. XY 매트릭스에서는 출력변수 Y와각 공정별 입력변수들을 나열하고, 입력변수에 대한 중요도를 기입하여 가장 높은 점수를 갖는 변수를 주요입 력변수로 선정하였다. <표 4>와 같이 주요입력변수는 전체의 51.
다른 라인에서 작업한 부품들은 각각 로트 단위로 한꺼번에 생산하고 있기 때문에 각각의 라인에 재공이 쌓여있어 작업자들의 작업능률을 저하시키고, 재고 비용의 상승이 있을 것으로 판단 된다. 그렇기 때문에 다른 라인에서 작업하던 공정을 개선대상라인에 배치하여 CELL 라인을 구축하는 것에 중점을 두고 개선을 진행하였다. 이 논문에서는 D/LINK END 조립라인의 개선과정에 대해서만 소개하기로 한다.
D/LINK END 조립라인의 1차 개선은 PLUG 타각공 정, D/COVER 그리스 도포공정 및 공정누락방지, 그리고 TOUCH-UP 공정에 대하여 우선 실시 하였다. 먼저 PLUG 타각공정의 경우 수동 타각기 대신에 호퍼로부터 PLUG를 공급받아 자동으로 타각해주는 자동 타각 기로 교체하였고, 자동 타각기로 교체함으로써 PLUG 타각시간을 전체 생산시간에서 완전히 제외시킬 수 있었다.
먼저 PLUG 타각공정의 경우 수동 타각기 대신에 호퍼로부터 PLUG를 공급받아 자동으로 타각해주는 자동 타각 기로 교체하였고, 자동 타각기로 교체함으로써 PLUG 타각시간을 전체 생산시간에서 완전히 제외시킬 수 있었다. 다음으로 D/COVER 그리스 도포공정의 경우 기존에 압입프레스 옆에 그리스 토출 노즐을 설치하여 따로 작업하던 것을 그리스 도포작업과 압입작업을 통합 하여 압입프레스 자체에서 그리스 도포작업을 자동으로 할 수 있도록 기계를 새로 설계하였다. 이로써 수작 업으로 그리스 도포공정에 소요되던 시간을 전체생산 시간에서 배제시킬 수 있었다.
이러한 개선작업과 더불어 앞에서도 말했듯이 공정누락 건수가 많지는 않으나 발생하였을 때 리스크가 크기 때문에 공정누락을 방지하기 위해 D/COVER 조립공정에 작업카운터를 설치하여 바로 앞 공정인 코킹머신에 설치된 작업카운터와 비교하여 공정누락을 확인 가능하게 되었다. 마지막으로 TOUCH-UP 공정은 D/COVER 조립공정과 같은 작업 테이블에서 작업하던 것을 옆에 따로 작업공간을 만들어 기존의 D/COVER 조립공정과 분리 하였다. 1차 개선을 통해 평균 80초였던 공정평균이 73초로 7초가 단축되었고, 공정배치는 <그림 5>와 같이 바뀌었다.
D/LINK END 조립라인의 2차 개선으로는 앞서 1차 개선한 PLUG 타각공정 및 D/COVER 그리스 도포 공정의 2차 개선작업과 프레스 코킹머신 및 SEAT 조립 공정의 개선이다. 먼저 자동타각기로 교체한 PLUG 타각공정에서 타각지그를 원터치 방식으로 교체함으로써 타각기 셋팅 시간을 단축하였다. 다음으로 D/COVER 그리스 도포공정의 2차 개선 작업으로 D/COVER 9종에 대한 지그 및 노즐을 규격화 하고, 노즐의 교체 방식을 원터치 교체 방식으로 바꾸어 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있었다.
다음으로 D/COVER 그리스 도포공정의 2차 개선 작업으로 D/COVER 9종에 대한 지그 및 노즐을 규격화 하고, 노즐의 교체 방식을 원터치 교체 방식으로 바꾸어 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있었다. 다음은 프레스 코킹머신에 대한 개선으로 프레스 코킹머신의 부품인 PILOT-CHECK 밸브 및 유압밸브를 교체하고 가압회로를 변경함으로써 일시적 멈춤 현상을 제거 하였다. 마지막으로 SEAT 조립공정은 기존의 SEAT 압착기의 문제점이 많아 장비를 새로 설계하여 교체하였다.
다음은 프레스 코킹머신에 대한 개선으로 프레스 코킹머신의 부품인 PILOT-CHECK 밸브 및 유압밸브를 교체하고 가압회로를 변경함으로써 일시적 멈춤 현상을 제거 하였다. 마지막으로 SEAT 조립공정은 기존의 SEAT 압착기의 문제점이 많아 장비를 새로 설계하여 교체하였다. 교체한 장비는 우선 불필요한 작업테이블을 제거해 CELL라인 구축을 원활 하게 하였고, 기존 상하 지그의 불일치로 인해 작업지 연이 되었던 부분을 개선하였고, 또한 하부 지그의 온도가 일정치 않았던 문제는 온도 컨트롤러를 설치하여 해결하였다.
먼저 SEAT 조립공정은 작업자들의 요청으로 프레 스의 가압력이 균일하게 전달되도록 앞줄 압착지그를 2mm가량 높였다. 다음으로 TOUCH-UP 공정의 경우 따로 분리한 테이블의 높이를 D/COVER 조립공정의 작업테이블과 같은 높이로 맞추고, 테이블 색상도 검정 색으로 바꾸었다. 또한 유기용제의 냄새를 제거하기 위해 반 밀폐식 DUCT를 설치한 후 전용집진기를 설치하 였다.
다음으로 TOUCH-UP 공정의 경우 따로 분리한 테이블의 높이를 D/COVER 조립공정의 작업테이블과 같은 높이로 맞추고, 테이블 색상도 검정 색으로 바꾸었다. 또한 유기용제의 냄새를 제거하기 위해 반 밀폐식 DUCT를 설치한 후 전용집진기를 설치하 였다. 마지막으로 SEAT 그리스 도포공정은 CELL 라인 구축을 위해 기계의 크기를 최소로 하고 반자동화된 기계로 바꾸었다.
자주 행하여지는 일, 오차를 줄이기 위한 일들을 기본으로 작업의 표준화를 실시하였다. 표준화를 함으로써 작업에 관계되는 모든 사람들의 편리를 도모하며, 특정 작업을 바르고 효율적으로 접근하기 위한 규칙을 작성하고 적용하기 위해서 표준화 과정이 필요하다.
개선 조건들을 공장에 적용시킨 후 공정능력분석을 시행하였다. 그 결과 소형 END 및 D/LINK END 조립 라인의 공정평균이 각각 55초, 64초 수준이었다.
프로젝트 대상기업은 자동차용 조향장치의 부품을 생산하는 조립라인의 제품 당 생산시간이 많이 걸리는 문제와 매년 공정누락이 발행하는 문제가 있었다. 따라서 조립라인에 대한 생산시간 단축 및 공정 누락 방지를 기업과 고객이 원하는 CTQ로 정하여 프로세스 맵을 통해 주요입력 변수를 선정하였고, 이를 대상으로 분석과정을 거쳐 핵심입력변수를 도출하였다. 핵심입력변수로 규명된 인자들이 생산시간 및 공정누락에 미치는 영향을 분석한 후, 이를 통해 최적의 개선안을 도출하였다.
따라서 조립라인에 대한 생산시간 단축 및 공정 누락 방지를 기업과 고객이 원하는 CTQ로 정하여 프로세스 맵을 통해 주요입력 변수를 선정하였고, 이를 대상으로 분석과정을 거쳐 핵심입력변수를 도출하였다. 핵심입력변수로 규명된 인자들이 생산시간 및 공정누락에 미치는 영향을 분석한 후, 이를 통해 최적의 개선안을 도출하였다. 도출된 개선안을 조립라인에 적용한 후 공정의 관리 상태를 체크하였다.
핵심입력변수로 규명된 인자들이 생산시간 및 공정누락에 미치는 영향을 분석한 후, 이를 통해 최적의 개선안을 도출하였다. 도출된 개선안을 조립라인에 적용한 후 공정의 관리 상태를 체크하였다. 또한 작업방법과 사람의 실수로 발생하는 불량을 제거하기 위해 실수방지 시스템을 구축하였다.
도출된 개선안을 조립라인에 적용한 후 공정의 관리 상태를 체크하였다. 또한 작업방법과 사람의 실수로 발생하는 불량을 제거하기 위해 실수방지 시스템을 구축하였다. 그리고 새로 바뀐 설비 및 공정에 대하여 표준화를 실시하여 작업 관계자들의 편리성과 생산의 효율성을 도모하였다.

대상 데이터

이 논문에서는 6시그마를 도입한 한 중소기업의 프로젝트 진행 사례를 소개하고자 한다. 대상 기업은 자동차용 부품 제조업체로 국내 모든 상용차 업체에 제품을 납품하고 있는 기업이다. 규모는 상시 종업원 150여 명, 연간 매출액 약 5백억 원이다.
규모는 상시 종업원 150여 명, 연간 매출액 약 5백억 원이다. 프로젝트 대상은 소형 END 및 D/LINK END 조립라인으로 상용트럭 조향 장치의 부품을 생산한다. 이 기업에서는 6시그마 전문 가를 비롯하여 제품 생산과 관련 있는 제조, 품질, 생산 관리 부서의 책임자와 전체적으로 업무를 총괄할 챔피언 등으로 팀을 구성하였다.
이로 인해 생산성 저하와 과다한 품질비용의 발생으로 원가상승이 유발되고 있기에 이에 대한 개선을 목표로 과제를 진행하였 다. 관계자들의 회의를 통해 프로젝트의 대상라인 선정 매트릭스를 작성하였고 재무성과, 시급성, 성공가능성, 측정가능한가 라는 기준으로 분석한 결과 소형 END 및 D/LINK END 조립라인이 대상라인으로 선정되었다. 미 선정라인은 다음 개선 테마과제로 인계하여 수평 전개하기로 하였다.
공정능력분석은 제품 당 평균 생산시간을 이용하였고, 분석을 위하여 과 같이 현장관리자가 작성한 작업일보에서 각조립라인에 대한 20일간의 제품 당 평균 생산시간 데이터를 얻었다.
일반적으로 조립 공정에 수작업이 많을수록 전체 생산시간이 늘어난다. SEAT 조립작업은 다른 라인에 설치되어 있는 두 대의 SEAT 압착기를 사용하는데 프레스의 상하 지그 불일치로 작업지연 현상이 자주 발생하며, 불필요하게 작업 테이블이 넓어 개선 대상으로 선정하였다.
2008년부터 현재까지 조사한 결과 D/COVER 조립 공정에서 1건, BUSH 조립공정에서 2건의 공정누락이 발생하였다. 단지 3건 밖에는 안 되지만 발생하였을 때 회사에 미치는 영향이 크기 때문에 관계자들이 회의를 거쳐 개선대상으로 선정하였다.
공정의 대부분이 수작업으로 이루어져 있고, 평균 5초의 시간이 걸린다. 공정에 수작업이 많을 수록 전체 생산시간이 증가하기 때문에 대부분 수작업 으로 이루어지는 D/COVER 그리스 도포작업을 개선 대상으로 선정하였다.
하지만 TOUCH-UP 작업은 유기 용제를 사용함으로 냄새가 심하고, 검은색이라 작업대 위에 떨어지게 되면 작업공간이 금방 지저분해진다. 그렇기 때문에 작업자들의 요청에 의해 개선대상으로 선정하였다.

성능/효과

공정능력분석은 제품 당 평균 생산시간을 이용하였고, 분석을 위하여 <표 3>과 같이 현장관리자가 작성한 작업일보에서 각조립라인에 대한 20일간의 제품 당 평균 생산시간 데이터를 얻었다. 이 데이터에 기초하여 공정능력분석을 시행한 결과 현 공정의 경우 소형 END 및 D/LINK END 조립라인의 평균 생산시간이 각각 64초, 83초로 측정 되었다. 공정누락은 2009년 1월부터 8월까지 8개월간 데이터를 수집한 결과 두 조립라인에서 3건이 보고되었다.
D/LINK END 조립라인의 1차 개선은 PLUG 타각공 정, D/COVER 그리스 도포공정 및 공정누락방지, 그리고 TOUCH-UP 공정에 대하여 우선 실시 하였다. 먼저 PLUG 타각공정의 경우 수동 타각기 대신에 호퍼로부터 PLUG를 공급받아 자동으로 타각해주는 자동 타각 기로 교체하였고, 자동 타각기로 교체함으로써 PLUG 타각시간을 전체 생산시간에서 완전히 제외시킬 수 있었다. 다음으로 D/COVER 그리스 도포공정의 경우 기존에 압입프레스 옆에 그리스 토출 노즐을 설치하여 따로 작업하던 것을 그리스 도포작업과 압입작업을 통합 하여 압입프레스 자체에서 그리스 도포작업을 자동으로 할 수 있도록 기계를 새로 설계하였다.
먼저 자동타각기로 교체한 PLUG 타각공정에서 타각지그를 원터치 방식으로 교체함으로써 타각기 셋팅 시간을 단축하였다. 다음으로 D/COVER 그리스 도포공정의 2차 개선 작업으로 D/COVER 9종에 대한 지그 및 노즐을 규격화 하고, 노즐의 교체 방식을 원터치 교체 방식으로 바꾸어 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있었다. 다음은 프레스 코킹머신에 대한 개선으로 프레스 코킹머신의 부품인 PILOT-CHECK 밸브 및 유압밸브를 교체하고 가압회로를 변경함으로써 일시적 멈춤 현상을 제거 하였다.
그러므로 작업자들에게 장비 사용법에 대한 충분한 교육을 실시하였다. 둘째, CELL 라인 구축에 따른 공정에 많은 변화가 있었다. 때문에 지속적인 품질개선활동에 대한 교육을 통해 작업자들의 의식수준을 고취시키고, 효율적인 작업배치를 통해 작업 효율을 높였다.
둘째, CELL 라인 구축에 따른 공정에 많은 변화가 있었다. 때문에 지속적인 품질개선활동에 대한 교육을 통해 작업자들의 의식수준을 고취시키고, 효율적인 작업배치를 통해 작업 효율을 높였다.
개선 조건들을 공장에 적용시킨 후 공정능력분석을 시행하였다. 그 결과 소형 END 및 D/LINK END 조립 라인의 공정평균이 각각 55초, 64초 수준이었다. 이는 목표수준인 53초, 65초에 거의 근접한 수준에 도달한 것이다.
이는 목표수준인 53초, 65초에 거의 근접한 수준에 도달한 것이다. 또한 공정누락의 경우 개선 후 9개월간 단 한건도 보고되지 않아 목표수준을 달성하였다. 이러한 개선효과는 <표 6>과 같이 유형적으로 연간 3천 6백만원 가량의 이익이 발생하고, 무형적으로는 고객만족을 기대할 수 있었다.
또한 작업방법과 사람의 실수로 발생하는 불량을 제거하기 위해 실수방지 시스템을 구축하였다. 그리고 새로 바뀐 설비 및 공정에 대하여 표준화를 실시하여 작업 관계자들의 편리성과 생산의 효율성을 도모하였다. 이러한 일련의 활동을 통해서 소형 END 및 D/LINK END 조립라인의 제품당 평균 생산시간이 각각 64초, 83초에서 55초, 64초로 약 20%가량 단축되었고, 공정누락도 연평균 3회에서 ZERO화 하였다.
그리고 새로 바뀐 설비 및 공정에 대하여 표준화를 실시하여 작업 관계자들의 편리성과 생산의 효율성을 도모하였다. 이러한 일련의 활동을 통해서 소형 END 및 D/LINK END 조립라인의 제품당 평균 생산시간이 각각 64초, 83초에서 55초, 64초로 약 20%가량 단축되었고, 공정누락도 연평균 3회에서 ZERO화 하였다. 이를 통해 유형적으로는 연간 3천 6백만 원 가량의 이익이 발생하고, 무형적으로는 고객만족을 기대할 수 있었다.
3차 개선으로 인해 공정평균이 2초가량 단축되어 69초가 되었고, 공정배치는 최종적으로 과 같이 바뀌어 CELL 라인을 완성하였다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	6시그마 개선활동의 로드맵인 DMAIC 절차를 따라 수행한 프로젝트를 수행하며 여러가지 어려움이 있었는데 그 이유는?	이 프로젝트를 진행하면서 여러 가지 요인으로 인해 프로젝트의 진행이 수월하지 못했으며, 개선사항을 현장에 적용하는데 어려움이 있었다. 작업자들이 6시그마 활동에 대한 지식의 미흡과 기존의 방식만을 고집하려는 성향이 있었다. 또한 설비를 새로 설계하여 제작하는 과정에서 입고가 늦어지는 문제가 발생하였고, 설비 교체는 비용 지출과 연관된 문제이기 때문에 쉽게 접근할 수 없는 어려운 문제였다. 그러나 이 회사에서는 경영자를 비롯한 프로젝트 진행자의 개선활동에 대한 확고한 의지와 수시로 진행되는 회의를 통해 이를 극복해 나갔다.
	6시그마 활동의 목적은?	6시그마 활동은 1980년대 말 미국의 모토롤라사에서 혁신적인 품질개선을 목적으로 개발되었으며[15, 16, 17], 2000년을 전후하여 전 세계로 확산되어 현재 세계적 기업의 40% 이상이 6시그마 경영을 추진하고 있다. 특히, 2005년 포츈지 선정 글로벌 500대 기업 중 6시그마 추진을 공식화한 기업이 200개 이상이라고 조사된 바 있다[4].
	프로젝트의 대상라인을 어떤 기준으로 분석하였는가?	이로 인해 생산성 저하와 과다한 품질비용의 발생으로 원가상승이 유발되고 있기에 이에 대한 개선을 목표로 과제를 진행하였 다. 관계자들의 회의를 통해 프로젝트의 대상라인 선정 매트릭스를 작성하였고 재무성과, 시급성, 성공가능성, 측정가능한가 라는 기준으로 분석한 결과 소형 END 및 D/LINK END 조립라인이 대상라인으로 선정되었다. 미 선정라인은 다음 개선 테마과제로 인계하여 수평 전개하기로 하였다.

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