[논문]생산혁신 기법을 활용한 생산성향상 사례연구

김광수; 서천범; 정순석

doi:10.16972/apjbve.8.3.201309.147

문제 정의

다 기종 생산 및 랜덤방식으로 운영되다 보니 가동률 저해요인이 많이 발생하게 된다. 그러므로 공정개선 및 신기술 적용 등을 통해 가동률 저해요인을 해소하여 라인 안정화 및 생산성 향상을 목표로 개선된 제조시스템의 개발 하였다.
마지막으로 작업자의 정규작업요소를 파악하여 시간분석을 실시하는데, 이는 10회 이상 충분히 측정하여 평균작업 시간과 편차를 파악하여 작업 편성표를 작성한다. 또한 정규작업요소 표를 근거로 선행 작업 우선 순위표를 작성하여 라인편성효율 향상을 위한 작업 재편성에 이용하기 위함이다. 조립 라인 인 경우는 정규작업요소에 대하여 동작분석을 실시하는데, 이는 정미시간을 파악하기 위한 기초자료로 활용, 작업자의 정규작업, 즉 사이클 타임을 개선하여 공정 편성표를 작성하여 공정편성효율을 개선하기 위함이다.
본 연구에서는 생산혁신 방법을 고전 IE와 응용 IE의 기법 등을 체계적으로 정리하여 단계별로 로드 맵(Road Map)을 제시하여, 생산혁신의 추진 기업들의 추진상의 애로와 부분 낭비보다는 전체적 관점에서의 낭비를 파악하고, 이를 개선하는데 기여하고자 하였다.
본 연구에서는 생산현장에 기업의 전체적 관점에서 낭비를 파악하고, 이를 개선하여 생산성 향상에 연구목적을 두고 있다. 생산성의 성과를 높이기 위해 생산혁신 기법의 활용을 통한 산업공학(Industrial Engineering) 기법을 적용하고 아이디어를 창출하여 생산성 향상과 낭비 감소의 성과향상을 얻게된 K사의 생산혁신 기법을 활용한 사례에 대해 연구한다.
본 연구에서는 생산현장에 기업의 전체적 관점에서 낭비를 파악하고, 이를 개선하여 생산성 향상에 연구목적을 두고 있다. 생산성의 성과를 높이기 위해 생산혁신 기법의 활용을 통한 산업공학(Industrial Engineering) 기법을 적용하고 아이디어를 창출하여 생산성 향상과 낭비 감소의 성과향상을 얻게된 K사의 생산혁신 기법을 활용한 사례에 대해 연구한다.
일정계획대로 실시된 개선사항에 대하여 개선 시트를 활용하여 상세하게 작성하여 그 성과를 생산량, 작업인원 감소, 생산성 향상, 품질 향상 파악, 집계하여 내용을 정리하며 좋은 사례는 수평전개하고 종합효율 향상에 대하여 경영진과 관리자에게 보고한다.

제안 방법

개선목표를 달성하기 위한 개선방향은 집진설비의 완벽한보완 및 혼합시간을 표준화하여 일정시간으로 유지하고, 작업장 내에 화장실과 세면실을 보완, 진동체를 밀폐시켜 청소를 하지 않아도 되게 설비 보안을 실시하며 작업자 1명을 감소시켜 작업량을 공평하게 재배치하였다.
공정별 또는 종합 낭비 명세별 개선시책을 구상하여 삭감 가능성에 대하여 목표를 명확히 설정하고, 이에 따른 생산성 향상 분을 구체적으로 예측한다.
두 번째는 물류흐름을 파악하고 작업동선을 파악하기 위해 현장의 레이아웃(Lay-Out)을 입수 또는 작성하며, 공정별 재공현황, 작업자위치, 부품 및 자재위치, 작업흐름도등을 파악하며, 세 번째는 대상제품의 상세 공정분석을 실시하는데조립라인인 경우, 조립 공정분석, 가공라인인 경우는 가공 공정분석을 실시한다. 네 번째 대상 라인의 미래 투자계획, 즉 생산량 증대 계획, 개선계획 또는 자동화 계획 등을 파악한다.
대상 라인의 생산량 증대 필요성, 임원감소, 탄력적운영의 필요성 및 애로공정(Bottle Neck) 해소 등의 개요를 이해하고 개선의 방향을 설정하기 위해서는 비가동요인, 즉 비 사이클 요인 및 명세를 조사 분석하기 위해 가동분석인 워크샘플링을 실시한다.
분석대상 제품이 선정되면 4가지의 분석방향을 수립하는데 첫 번째는 기초자료, 즉 생산실적 자료 수집, 인원 및 공수, 실적 사이클 타임(Cycle Time), 가동률, 근무시간 등을 파악한다. 두 번째는 물류흐름을 파악하고 작업동선을 파악하기 위해 현장의 레이아웃(Lay-Out)을 입수 또는 작성하며, 공정별 재공현황, 작업자위치, 부품 및 자재위치, 작업흐름도등을 파악하며, 세 번째는 대상제품의 상세 공정분석을 실시하는데조립라인인 경우, 조립 공정분석, 가공라인인 경우는 가공 공정분석을 실시한다. 네 번째 대상 라인의 미래 투자계획, 즉 생산량 증대 계획, 개선계획 또는 자동화 계획 등을 파악한다.
이와 같이 관측회수와 작업요소를 확정하면 관측계획을 수립하여 비 사이클 요인의 라인 내에 손실영향 및 크기(비율)를 파악하여 개선방향을 제시한다. 또한 연속가동분석을 실시하여 라인 내에 정지요인 및 손실영향을 파악하고 이에 대한 개선 방향을 제시한다.
마지막으로 작업자의 정규작업요소를 파악하여 시간분석을 실시하는데, 이는 10회 이상 충분히 측정하여 평균작업 시간과 편차를 파악하여 작업 편성표를 작성한다. 또한 정규작업요소 표를 근거로 선행 작업 우선 순위표를 작성하여 라인편성효율 향상을 위한 작업 재편성에 이용하기 위함이다.
분석대상 제품이 선정되면 4가지의 분석방향을 수립하는데 첫 번째는 기초자료, 즉 생산실적 자료 수집, 인원 및 공수, 실적 사이클 타임(Cycle Time), 가동률, 근무시간 등을 파악한다. 두 번째는 물류흐름을 파악하고 작업동선을 파악하기 위해 현장의 레이아웃(Lay-Out)을 입수 또는 작성하며, 공정별 재공현황, 작업자위치, 부품 및 자재위치, 작업흐름도등을 파악하며, 세 번째는 대상제품의 상세 공정분석을 실시하는데조립라인인 경우, 조립 공정분석, 가공라인인 경우는 가공 공정분석을 실시한다.
생산 공정에서 발생하는 낭비들을 구체적으로 구분하여 가동 낭비(Loss), 편성낭비, 능률낭비, 방법낭비를 파악하여 이를 각각 산업 공학적 실천 프로세스인 Plan(개선안 실행 위한 실행준비), Do(최적방법으로써 개선안 실행), Check(최적방법으로써 실현 가능성 검증), Action(최적 방법으로써 현장적용/운영) 사이클(Cycle)에 따라 해결하는 방법을 제시하였다.
생산현장의 낭비를 종합적으로 분석하기 위하여 본 연구에서 새롭게 제안하는 로드 맵은 에서 와 같이 경영환경 및 라인 요구를 파악하고 기초자료를 조사하는 사전준비를으로 하며, 파악된 자료와 구성원과의 회합을 통한 라인을 이해하며 개선방향을 포착하는 으로 하여, 고전 IE기법인 공정분석, 가동분석(Work Sampling 과 연속가동분석), 작업분석을 실시하여 낭비분석(Loss Analysis)을 하는을 실시한다.
셋째, 벤처기업 등 생산자동화 공장에서 생산 혁신 기법을 활용한 프로젝트 활동으로 기존의 프로세스를 개선하여 인적 생산성과 낭비 비용 감소, 성과 향상을 이룩한 K사의 사례를 구체적으로 제시하여 성공요인을 도출한다.
아울러 파악된 라인 정보를 활용하여 후 공정 또는 고객의 요구, 공정의 기능 및 능력, 정상 가동시간, 일일 생산량, 택타임 등을 고려하여 공정능력표를 작성하고, 이를 근거로 표준 작업 표를 작성한다.
이상과 같이 세 가지 분석을 완료 되면 이를 근거로 공정별, 종합 낭비(Loss)분석을 실시하는데, 이는 낭비별로 분류하면 크게 네 가지 낭비를 파악한다.
이상과 같이 수립된 개선목표를 달성하기 위해서는 라인 효율 자료를 정리하는데, 여기에는 실적 사이클 타임 , 애로공정 및 애로 사이클 타임, 평균 작업시간, 가동률, 능률, 편성효율, 작업 공수 및 작업인원 등을 정리한다.
이에 원가절감과 공장운영의 효율화를 이루기 위해 고전 IE 및 응용 IE의 활용방법을 좀 더 쉽게, 그리고 그 성과를 극대화하기 위해 각각의 기법을 체계적으로 정리하고 그 연계성을 확립함으로써 관리자 및 실무자들에게 생산혁신을 신속하게 진행하여 기업의 혁신성과를 극대화하기 쉽게 기존의 연구방법을 보완하고 각각의 추진단계별로 상세하게 로드 맵으로 진행하였다.
이와 같은 목표를 달성하기 위한 개선방향으로는 자동충전기의 메거진부의 구조개선과 일부인 날인기의 신규 도입 및 주입방법을 개선하고, 봉투 성형공정의 신규 설비를 도입하여 자동화를 기하며, 편성효율 향상을 위하여 작업자의 숙련도를 고려하여 재배치 및 공정 자동화로 작업인원을 7명을 감소시키는 방안을 시행하였다.

대상 데이터

또한 경영자 및 관리자와의 상담을 통하여 현장의 요구를 파악함과 더불어 대상 라인의 P-Q(Products & Quantity)분석을 통하여 해당 라인에서의 가장 많이 생산하는 분석대상의 제품을 선정한다.
본 연구 대상의 공정은 도말식 제품을 생산하는 공정으로크게 배합부와 포장부로 구성되어 있으며 작업인원은 16명으로 구성되어 생산하고, 먼저 생산혁신을 위한 T. F. Team을 구성하여 분석대상이 되는 제품을 선정하기 위해 P-Q 분석을 실시하고 P2 제품을 선정하였다.

성능/효과

P2 제품을 선정한 배경에는 이 제품 생산 시에 생산성이 타 제품보다는 저조하고 제품의 원가절감이 시급하다고 판단하여 선정하였으며, 이를 대상으로 공정분석을 실시하여 종합해 보면 와 같이 부가가치를 창출하는 가공의 기호로는 전체 49 공정에서 15 공정이며, 운반의 낭비가 거리에서의 가장 많이 차지하고 있음을 알 수 있다.
개선효과 종합해 보면 먼저 생산량 측면에서는 배합공정은 일 생산량 증가는 개선 전 3,190개에서 4,253개로 33% 증가하였고, 포장공정은 911개에서 1823개로 100.1 % 향상을 가져왔으며, 작업인원은 배합공정은 4명에서 1명 감소된 3명으로 운영하게 되었으며, 포장공정은 14명의 작업자에서 7명의 작업자로 운영 전체 인원의 44% 감소시켰다.
공정상의 비 가동 요인을 파악하기 위해 워크 샘플링 법을 활용한 분석 결과 비정규(비 Cycle) 작업비율(45.8%)에서 휴식 및 대기가 30.8% 으로 가장 높은 점유율을 보이고 있다.
두 번째, 작업 편성 낭비는 44.6 %로서 작업자의 일이 매우 불합리하게 분배되어 있으며, 생산성 측면에서 배합공정은 23%로서 개선의 여지가 충분히 존재함을 알 수 있었다.
둘째, 제조현장의 생산 자동화 등의 발전과 더불어 생산성향상을 위한 생산혁신 기법도 단위공정의 혁신보다는 공정 전체의 낭비를 객관적으로 파악, 개선하는 접근방식이 필요하다. K 사의 사례를 통하여 효과적인 접근방식과 개선 포인트를 정리한다.
배합공정과 포장공정의 라인편성표를 작성하여 먼저 배합공정의 실적을 보면, 생산량대비 근무시간을 기준으로 피치타임(Pitch Time) = 3600 초, 애로 사이클 타임(Neck Cycle Time) = 2433.9초, 평균 사이클 타임 = 826초 라인편성효율을 보면 배합공정은 33.9%으로서 매우 작업자 편성이 불합리함을 알 수 있으며, 또한 포장공정 또한 피치타임 = 3276초, 애로 사이클 타임 = 1716초, 평균 사이클 타임 = 823초 라인 편성효율이 48%로서 매우 불합리하게 편성이 되어 있다.
이상과 같이 매우 도전적이고 혁신적인 목표를 수립하여 생산혁신을 목표를 달성하겠다는 결의 대회를 가져 그 의지를 모든 직원들에게 공감하고 경영진의 적극적 지원을 약속 받았다.
종합해 보면 포장공정의 생산성은 25.5%로서 매우 저조하며 개선의 여지가 충분히 있음을 파악하였다.
첫 번째 배합공정은 종합 낭비 분석 결과를 근거로 각각의 낭비요인에 대한 개선 시책과 방향을 수립하여 가동 낭비는 30 ~50 % 삭감 목표를 수립하고, 편성 낭비는 작업자의 재배치 및 인원 감소 (4명 -> 3명)를 통하여 50% 삭감목표를 수립하였으며 전체 생산성 향상 목표를 25 % 로 설정하였다.

후속연구

본 연구에서는 기업의 환경변화가 다품종 소량 생산 체제로 변화하면서 고객의 요구 또한 다양화되어 가고 있지만 이에 적응하면서 원가절감을 실현하기에는 한계에 부딪히고 있다.
기업의 경영환경이 장기적으로 침체기에 접어들었다고 많은 전문가들이 예측하지만 제조업뿐만 아니라 서비스업에서도 원가절감은 영원한 과제이다. 생산성 향상을 달성하고자하는 기업에서 본 연구에서 제시한 로드 맵을 많이 이용되길 바란다.
첫째, 생산혁신 기법의 활용을 통한 생산성 향상에 있어서 고전 IE와 응용 IE를 비교하고, 응용 IE의 중요성과 문제점을 파악하여 향후 발전 진화시켜야 하는 필요성을 제시한다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생산혁신은 무엇인가?	생산혁신이란 기업이 궁극적으로 고객만족과 이익확보를 위하여 낭비와 로스를 배제하여 고객이 원할 때 원하는 제품을 빠른 리드타임으로 생산하여 제공하는 생산체계를 말한다.
	기업 내의 여건 변화에는 무엇들이 있는가?	김병진·유인선(1994)은 오늘날의 생상 현장은 기업내외의 여건 변화로 크게 변하고 있다. 기업 내의 여건 변화는 다품종 소량생산, 조달기간(lead time)의 단축, 저 원가 고품질, 제품의 수명 주기 단축 등이 있고 외부 환경 변화로는 구조적인 노동력의 부족, 고임금 등의 사회적 변화를 둘 수 있다. 이에 효율적으로 대처 해 나가기 위해 기존의 생산 방식에서 새로운 전환을 모색하고 있다.
	가치흐름도는 무엇인가?	하지만 VSM은 관리업무 및 생산현장의 공정을 부가가치 활동, 피할 수 없는 낭비, 제거 대상 낭비 등 3가지 형태로 구분하여 Mapping을 실시하여 낭비부분을 제거하는 기법으로 이는 고전 IE의 가공 또는 조립( ○ )은 부가가치 활동, 검사(◇)와 저장(▽) 같은 피할수 없는 낭비, 대기(D)와 운반(→) 등과 같은 제거 대상의 낭비로 분석하는 공정분석과 유사하며, 이를 구체화하기 위해서는 운반분석, 가동분석, 작업분석, 동작분석 등을 활용해야 한다.

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