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품질 변동성이 존재하는 제조공정을 위한 작업투입 방안
A Dispatching Method for Manufacturing Process with Quality Volatilities 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.4, 2012년, pp.1648 - 1653  

신현준 (상명대학교 경영공학과) ,  유재필 (상명대학교 경영공학과) ,  손민 (상명대학교 경영공학과)

초록
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일반적으로 후반부 공정에서의 불량은 전 제조공정에서 누적되어 온 부가가치의 손실로써 거의 완성품 가격에 해당하는 품질비용을 유발하게 되고 제조공정의 효율성에 악영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 품질 변동성이 존재하는 후반부 제조공정을 대상으로 고객이 요구한 납기와 품질수준을 동시에 반영하는 작업투입 알고리즘을 제안한다. 본 연구에서 제안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 평균납기지연을 최소화하는 것을 목적으로 기존에 널리 사용되고 있는 대안들과의 성능 비교를 실시하여 그 우수성을 확인한다. 또한 고객이 요구한 품질요구수준에 따른 공정능력 관점에서도 본 연구에서 제시한 알고리즘이 뛰어난 성능을 보이는 것을 입증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In general, fault of a virtually finished product that is value-added one, since it has gone throughout the most of processes, may give rise to quality cost nearly amount to its selling price and can be a main cause that decreases the efficiency of manufacturing process. This paper proposes a dispat...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 제안하는 작업투입 규칙의 이름을 CRQ(Critical Ratio with Quality level)라고 정의하고, 그 개요를 설명하면 다음과 같다. CRQ는 앞 절에서 기술한 표준화된 품질수준과 재가공시간 및 셋업시간을 통해 얻어지는 가중치를 CR(critical ratio) 규칙에 반영함으로써 대기행렬(queue)의 부하감소와 워크센터의 산출량(throughput) 증가를 통해 고객 납기만족을 목표로 함과 동시에 일정 규격의 품질수준을 만족함으로써 품질비용을 최소로 하는 것을 목표로 한다. CRQ는 t시점에 Queue에서 대기하고 있는 모든 작업들을 대상으로 흐름 라인 상의 임의의 첫 라인(m)이 유휴상태(idle)가 되면, 다음의 우선순위 함수(CRQj (t,i))의 값을 구하고 가장 작은 값을 갖는 작업을 해당 라인(m)에 투입하는 작동원리를 갖는다.
  • 본 연구의 가공 품질수준도 변동성과 목표점에서의 치우침이 존재하므로 공정능력지수를 이용하면 품질수준에 대한 표준화된 계수를 계산할 수 있다는 점을 착안하였다. 따라서 본 연구에서는 공정능력지수를 표준품질수준 지표로 사용할 수 있도록 품질인덱스를 정의하도록 한다. 공정능력지수 값은 목표점으로부터 공정 품질수준의 평균이 근접해있으면서 변동이 작으면 높은 값을 갖게 되고, 반면 공정 품질수준의 평균이 떨어져있으면서 변동이 크면 작은 값을 갖게 된다.
  • 이상의 기존연구를 고찰하여 보면 제조공정에 작업을 투입하는 dispatching 알고리즘에 납기와 과거 공정데이터에 기반을 둔 작업과 기계간의 rework 확률 그리고 품질을 동시에 반영한 연구는 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 주문의 납기, rework 확률 그리고 품질수준을 동시에 고려하는 작업투입 방법론을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 Ko & Baek [2]의 연구를 토대로 공정 전체를 대표하는 표준화된 품질수준 지표로 공정의 안정성을 측정하기 위해 개발된 공정능력지수(CPK : process capability index) 프레임워크를 이용하려고 한다.
  • 본 연구에서는 품질의 변동성이 존재하는 제조공정에서 고객이 요구하는 납기와 품질수준을 만족하기 위한 CRQ 작업투입 알고리즘을 제안하였다. 다양한 실험계획에 기반을 두어 실험을 시행하였고 그 결과 다른 비교대안 알고리즘인 EDD, ATCS, CR 보다 본 연구에서 제안한 CRQ 알고리즘이 평균납기지연 및 공정능력의 측면에서 매우 좋은 결과를 산출한다는 것을 입증하였다.
  • 공정능력지수가 개별 작업의 품질수준을 나타내지는 않지만 공정전반에 걸쳐 제품 타입이 c인 작업들의 목표 품질수준에 대한 달성정도를 나타낸다. 본 연구의 가공 품질수준도 변동성과 목표점에서의 치우침이 존재하므로 공정능력지수를 이용하면 품질수준에 대한 표준화된 계수를 계산할 수 있다는 점을 착안하였다. 따라서 본 연구에서는 공정능력지수를 표준품질수준 지표로 사용할 수 있도록 품질인덱스를 정의하도록 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 불안정한 수율이 존재하는 워크센터는 무엇으로 구성되어있는가? 본 연구에서 다룰 제조 공정의 상황은 다음과 같다. 불안정한 수율이 존재하는 워크센터(work center)는 병렬기계(parallel machines)로 구성되어 있고 다양한 종류의 제품 타입을 갖는 작업들이 각 라인에서 가공되며 특정 라인에 작업이 할당되면 공정 중 다른 라인으로의 이동은 불가능하다. 이때 특정 라인의 설비와 특정 제품 타입 간에는 서로 다른 수율 패턴이 존재한다.
수율향상을 통한 생산성 중심의 생산목표에서 벗어나 품질보증 및 납기만족으로의 변화된 관리방법을 시도하는 이유는 무엇인가? 고객 만족을 통한 시장경쟁력 확보를 위해 기업은 과거의 수율향상을 통한 생산성 중심의 생산목표에서 벗어나 품질보증 및 납기만족으로의 변화된 관리방법을 시도하고 있다. 이러한 생산목표의 변화는 수율에 의한 가격경쟁보다는 고객이 느끼는 품질차이에 따른 가격전략을 구사함으로써 얻는 효용이 훨씬 더 크기 때문인 것으로 해석된다[5]. 실례로 현재 반도체와 TFT-LCD 제품은 제조공정에서 생산되어 얻는 품질수준에 따라 고객들에게 차별화된 가격으로 판매되고 있다.
제조업체가 도입한 통계적 기법으로는 무엇이 있는가? 최근에 품질의 중요성을 반영하여 일반적인 제조 산업에서도 품질 향상에 대한 연구와 노력이 활발히 이루어지고 있다. 특히 제조업체들은 SPC (statistical process control), APC (advanced process control), FDC (fault detection and classification) 등의 통계적 기법들을 도입하여 제조과정에서 정밀한 제어와 관리를 통해 품질을 높이려는 노력을 다각적으로 수행하고 있다[5]. 그러나 제조과정은 품질에 영향을 주는 원인들이 무수히 많고 제어할 수 없는 환경요인을 내재하고 있다.
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참고문헌 (5)

  1. Flapper, S.D.P., J.C. Fransoo, R.A.C.M. Broekmeulen and K. Inderfurth, "Planning and control of rework in the process industries : review", Production Planning & Control, Vol.13, No.1, pp.26-34, 2002. 

  2. Ko, H.H. and J.K. Baek, "Study on Dispatching for Quality and Productivity with Estimated Completion Time", Journal of The Korea Academic-Industrial Cooperation Society, Vol.11, No.3, pp.1095-1100, 2010. 

  3. Lee, Y.H. and M. Pinedo, "Scheduling jobs on parallel machines with sequence-dependent setup times", European Journal of Operational Research, Vol.100, pp.464-474, 1997. 

  4. Shin, H.J., "A Real-Time Dispatching Algorithm for a Semiconductor Manufacture Process with Rework", Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol.10, No.1, pp.1-5, 2011. 

  5. So, K.C. and Tang, C.S., "Optimal operating policy for a bottleneck with random rework," Management Science", Vol. 41, pp. 620-636, 1995. 

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