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문제 정의
- 이로부터 단순히 라인 밸런싱을 고려한 1-라인 공정도 현행 공정의 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 현행 폐냉장고 전처리 공정을 개선하기 위한 방향을 1-라인에 기반한 효율적인 공정 흐름을 설계하는 것으로 결정하였다.
- 본 연구에서는 (주)엠알씨 폐냉장고 전처리 공정의 성능 개선 방안에 관하여 연구하였다. 이를 위해 먼저 2-라인으로 되어 있는 현행 공정의 3가지 문제점을 도출하고 이를 개선하기 위해 1-라인 공정의 타당성을 검증하였다.
- 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서는 현행 공정 라인을 개선시킬 수 있는 방안 및 현장에서의 고려 사항을 도출하고자 하였다. 그러나 2.
- 그러나 공정 3과 4의 경우에는 한 작업자가 담당하며, 공정 5는 두 라인의 작업을 한 작업자가 담당하는 등, 폐냉장고 전처리 작업의 특성 상 소요 시간 측정만으로는 공정을 정확하게 파악하기에 부족하다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 작업자의 작업률(Utilization)을 고려하였다. 작업률은 측정 시간 동안에 작업자가 실제로 일한시간이 얼마나 되는지에 따라 결정된다.
- 현행 (주)엠알씨 폐냉장고 전처리 공정의 작업 시간과 작업률을 측정하고 파악한 결과 본 연구에서는 다음과 같은 3가지 문제점을 도출함으로서 공정 개선의 필요성을 제시하였다.
제안 방법
- 시뮬레이션 모델에서 사용된 여러 가지 ARENA 모듈들에 대한 설명은 Table 4와 같다. ARENA 의 대표적인 모듈인 Create, Assign, Decide, Process, Record, Dispose 등의 모듈을 활용하여 전처리 공정 내에 있는 폐냉장고를 나타내는 개체 생성, 각 공정 단계의 처리 시간에 대한 삼각 분포 발생, 주요 의사 결정 로직 표현, WIP의 개수 및 주요 성능 파라메타들에 대한 정보 저장 등을 구현하였다.
- 3의 흐름도를 따라 진행되는 대공정별 소요 시간을 측정하였다. 각 작업자의 작업 시간은 영상 장비를 이용하여 3-5회 촬영한 뒤 평균값으로 산출하였다. 이 때 정확한 시간 산출을 위해 영상 재생 프로그램의 화면 캡쳐 기능을 이용하여 0.
- 2절에서 제안된 현행 라인의 문제점 중에서 불필요한 지연 시간과 작업자 간 작업률 불균형을 해결하기 위한 방향을 제시했다고 할 수 있다. 그러나 현장의 다른 요구 사항인 공간 활용률 제고를 위해서는 다른 방법이 필요하며, 본 연구에서는 이를 위해 냉장고의 입식 투입(세워서 투입)을 고려하였다. 입식 상태의 냉장고는 와식 상태의 냉장고에 비해 절반 가량의 공간 밖에 차지하지 않기 때문에 공간 활용률의 개선에 큰 도움을 줄 수 있기 때문이다.
- 따라서 본 연구에서는 먼저 2-라인 구조를 1-라인으로 변경하는 것에 대한 타당성을 검토하고자 하였으며, 이를 위해 다음과 같은 2가지 1-라인 모델을 고려하였다.
- 이를 위해 본 연구에서는 먼저 현행 (주)엠알씨 폐냉장고 전처리 공정에 대한 ARENA(Kelton, 2007) 모델링 및 시뮬레이션을 통해 현 공정을 분석하고 문제점을 도출 하였다. 또한 이를 개선하기 위해서 현장의 요구 사항에 기반한 여러 가지 공정 개선 모델을 수립한 후 시뮬레이션을 통해 성능을 비교 및 검증하였다. 본 연구를 통해 최종적으로 제안된 새로운 폐냉장고 전처리 공정 모델은 현재 (주)엠알씨에 설치되어 운영되고 있으며, 이러한 결과는 향후 (주)엠알씨 내 타 폐가전 및 국내 타 폐가전제품센터로 기술 이전될 수 있을 것으로 기대된다.
- 이를 위해 먼저 2-라인으로 되어 있는 현행 공정의 3가지 문제점을 도출하고 이를 개선하기 위해 1-라인 공정의 타당성을 검증하였다. 또한 이를 기반으로 3가지 개선안을 생성하였으며, 시뮬레이션과 경제성, 도입성, 확장성 등을 고려하여 최종적인 개선안을 제안하였다. 선택된 개선안은 폐냉장고를 입식으로 반입 후 적당한 해체 작업을 수행 한 다음 와식으로 전환하여 진행하며, 냉매 회수를 위한 별도의 셀 라인을 갖는 특징을 갖는다.
- 다음 단계로서 이를 이용한 현행 폐냉장고 전처리 공정의 성능 분석을 다음과 같은 실험 조건을 정하여 수행 하였다. 먼저 폐냉장고가 라인에 쌓이게 되는 시간을 반영하여 4시간의 warm-up 기간을 두었으며, 1일(8시간) 가동을 기준으로 30회 반복 실행하였다. 이러한 조건은 전처리 공정 개선을 위한 대안들의 시뮬레이션에서도 동일하게 적용되었다.
- 5와 같이 수립하였다. 먼저 현행 공정의 처리량에 대한 정확한 성능 분석을 위해 현 상황을 반영하는 시뮬레이션 모델을 만든다. 이를 기반으로 2.
- 본 연구에서는 시뮬레이션 성능 지표와 더불어 경제성, 도입성, 확장성 등을 고려하는 전문가 회의 평가 결과로서 와식 전환 및 셀 라인 도입을 절충하는 (모델 5)를 최종 대안으로 선정하였다. 선정된 대안은 먼저, 경제성 측면에서 생산성의 향상을 보장하면서도 공간 활용률의 증가를 기대할 수 있다.
- 본 연구에서는 지금까지의 실험 결과와 4.1절에서의 개선 고려 사항 등을 종합하여 다음과 같은 3가지의 1-라인 전처리 공정 흐름 방식을 생성하였다. 이러한 방식들은 일본·독일 등의 선진국에서 많이 도입된 방식들이다.
- 본 연구에서는 현행 (주)엠알씨 폐냉장고 전처리 공정에 대한 성능을 평가하기 위해서 Fig. 3의 흐름도를 따라 진행되는 대공정별 소요 시간을 측정하였다. 각 작업자의 작업 시간은 영상 장비를 이용하여 3-5회 촬영한 뒤 평균값으로 산출하였다.
- 이러한 방식들은 일본·독일 등의 선진국에서 많이 도입된 방식들이다. 생성된 모델들의 공정 구성은 (모델 2)에서 라인 밸런싱을 고려하여 새롭게 정의한 전/후면 4개씩의 공정 구성을 그대로 활용하였으며 필요시 새로운 공정을 추가하였다.
- 각 작업자의 작업 시간은 영상 장비를 이용하여 3-5회 촬영한 뒤 평균값으로 산출하였다. 이 때 정확한 시간 산출을 위해 영상 재생 프로그램의 화면 캡쳐 기능을 이용하여 0.1초 간격으로 정지 화면을 저장하고, 저장된 화면의 개수를 측정 하는 방법을 사용하였다. 이를 통해 얻어진 각 공정 별 평균 소요시간은 Table 3과 같다.
- 이것은 폐가전제품 재활용의 주요한 목적과 상충하기 때문에 별도의 처리가 필요하다. 이 문제를 해결하기 위한 방법으로 본 연구에서는 폐냉장고를 전처리 공정에 입식으로 투입 후 냉매 회수 바로 전 공정에서 와식으로 전환하는 방식과 냉매 회수를 위한 별도의 셀 라인을 설치하는 방식 등을 고려하였다.
- (모델 2)의 경우, 라인 밸런싱을 고려하여 전/후면 4개씩의 공정을 새롭게 정의하였다. 이들의 성능 분석을 위해서 Fig. 6에서 사용된 ARENA 모듈들을 활용하여 ARENA 시뮬레이션 모델을 구현하였다. 이 때 (모델 2)의 공정 별 작업 시간은 기존에 측정된 단위 세부 작업 별 시간을 이용하여 계산하였다.
- 또한 공정 분석 및 작업 분석을 통한 공정 효율 향상, 유용 자원 회수율의 향상과 처리량 증가 역시 주요한 개선의 과제로 삼아야 한다(Jan, 2008; Park, 2008). 이러한 이슈들에 대한 해결책을 제안하기 위한 방안으로서, 본 연구에서는 먼저 수도권 리사이클 센터(이하 (주)엠알씨))의 폐냉장고 전처리 공정에 대한 개선을 고려하였다. 이는 (주)엠알씨가 수도권에서 발생하는 방대한 양의 폐가전을 처리하는 주요한 시설임에도 불구하고, 설비 도입 미진 및 공정의 비효율화 등으로 인해 적은 처리량과 낮은 효율성 등의 심각한 문제점을 가지고 있기 때문이다.
- 먼저 현행 공정의 처리량에 대한 정확한 성능 분석을 위해 현 상황을 반영하는 시뮬레이션 모델을 만든다. 이를 기반으로 2.2절에서 제안된 문제점들을 개선시키기 위해 필요한 요구 사항들을 도출하고, 이를 반영하는 새로운 전처리 공정 라인 시뮬레이션 모델을 설계한 후 실험을 통해 성능을 검증한다. 최종적으로 가장 좋은 성능을 갖는 전처리 공정 모델을 제안한다.
- 본 연구에서는 (주)엠알씨 폐냉장고 전처리 공정의 성능 개선 방안에 관하여 연구하였다. 이를 위해 먼저 2-라인으로 되어 있는 현행 공정의 3가지 문제점을 도출하고 이를 개선하기 위해 1-라인 공정의 타당성을 검증하였다. 또한 이를 기반으로 3가지 개선안을 생성하였으며, 시뮬레이션과 경제성, 도입성, 확장성 등을 고려하여 최종적인 개선안을 제안하였다.
- 이를 위해 본 연구에서는 먼저 현행 (주)엠알씨 폐냉장고 전처리 공정에 대한 ARENA(Kelton, 2007) 모델링 및 시뮬레이션을 통해 현 공정을 분석하고 문제점을 도출 하였다. 또한 이를 개선하기 위해서 현장의 요구 사항에 기반한 여러 가지 공정 개선 모델을 수립한 후 시뮬레이션을 통해 성능을 비교 및 검증하였다.
- 2절에서 제안된 문제점들을 개선시키기 위해 필요한 요구 사항들을 도출하고, 이를 반영하는 새로운 전처리 공정 라인 시뮬레이션 모델을 설계한 후 실험을 통해 성능을 검증한다. 최종적으로 가장 좋은 성능을 갖는 전처리 공정 모델을 제안한다.
- 현행 공정의 폐냉장고 처리량에 대한 정확한 성능 분석을 위해 Table 3에서 명시된 공정별 평균 소요시간 자료를 활용하여 공정별 작업시간을 삼각분포로 모델링 한후 ARENA 소프트웨어를 통한 폐냉장고 전처리 공정 모델을 Fig. 6과 같이 설계하였다. ARENA 시뮬레이션 모델은 상단과 하단에 있는 6개의 공정과 후처리 공정으로 투입되기 위해서 컨베이어 벨트에서 기다리는 단계를 표현하고 있다.
이론/모형
- 이를 위한 모델링 및 시뮬레이션은 가상 환경에서 공정을 시뮬레이션하여 상황에 대한 접근법을 분석하기 용이하게 보여주는 rockwell ARENA(Kelton, 2007)을 사용하였다. ARENA 소프트웨어는 신공정이나 기술의 도입에 앞서 가상 환경에서 시뮬레이션을 진행하여 적은 비용과 시간으로 변화의 방향이나 폭을 예측하기에 용이한 장점이 있다(Kim et al.
성능/효과
- 6의 모듈들을 사용하여 모델링 하였고, 앞서 적용 하였던 시뮬레이션과 동일한 조건 하에서 실험을 수행하여 Table 6과 같은 결과를 얻었다. 3가지 모델 모두 처리량과 택타임은 (모델 2)와 동일하지만, 사이클 타임과 WIP은 증가하였다. 일반적으로, WIP의 상승은 프로세스가 비효율적인 것으로 여겨지지만(Kim et al.
- 선정된 대안은 먼저, 경제성 측면에서 생산성의 향상을 보장하면서도 공간 활용률의 증가를 기대할 수 있다. 냉매 회수율도 별도의 셀 공간에서의 작업을 통해 집중적으로 수행함으로서 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 단순히 공간 활용률만을 본다면 셀 라인을 도입한 대안이 최적이 되겠으나, 폐가전제품 재활용 공정의 취지를 고려할 때 냉매 회수율이 더 중요한 요소이기 때문에 이와 같은 결정을 내렸다.
- 본 연구 결과를 기반으로 (주)엠알씨는 기존 2-라인 폐냉장고 전처리 공정을 (모델 5)를 적용한 1-라인 공정으로 전환 설치하였으며, 새로운 설비 도입기를 거쳐 현재본 연구에서 수행된 시뮬레이션 결과에 준하는 성능 수준으로 전처리 공정 설비를 효율적으로 운영하고 있다.
- 이러한 조건은 전처리 공정 개선을 위한 대안들의 시뮬레이션에서도 동일하게 적용되었다. 시뮬레이션 결과 현행 폐냉장고 전처리 공정인 Fig. 6 모델은 처리량 = 524대/1일, 사이클 타임(반입부터 후처리 투입까지 시간) = 37.2분, 택타임(전처리 완료부터 후처리 투입까지 시간) = 55초, WIP =39.6대를 보였다. 현장 전문가들과의 검토 회의 결과 이러한 값들은 현재 (주)엠알씨의 공정 상황과 유사한 수준이며, 따라서 Fig.
- 현행 2-라인에 비해 (모델 1)은 현저하게 낮은 처리량, 적은 WIP 수준 및 길어진 택타임을 보였으나, (모델 2)는 높은 처리량과 줄어든 택타임을 보였다. 이로부터 단순히 라인 밸런싱을 고려한 1-라인 공정도 현행 공정의 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 현행 폐냉장고 전처리 공정을 개선하기 위한 방향을 1-라인에 기반한 효율적인 공정 흐름을 설계하는 것으로 결정하였다.
- 6대를 보였다. 현장 전문가들과의 검토 회의 결과 이러한 값들은 현재 (주)엠알씨의 공정 상황과 유사한 수준이며, 따라서 Fig. 6의 ARENA 모델에서의 각각의 모듈 들은 현행 공정의 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 판단되었다. 즉 향후 이 모듈들을 활용하여 공정의 재배치 및 분류 등을 수행할 수 있는 기본 환경이 확보되었다고 할수 있다.
- 이전과 동일한 조건에서 실험한 결과 Table 5와 같은 성능을 확인하였다. 현행 2-라인에 비해 (모델 1)은 현저하게 낮은 처리량, 적은 WIP 수준 및 길어진 택타임을 보였으나, (모델 2)는 높은 처리량과 줄어든 택타임을 보였다. 이로부터 단순히 라인 밸런싱을 고려한 1-라인 공정도 현행 공정의 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 확인하였다.
후속연구
- 본 연구에 대한 후속 조치로서 (주)엠알씨에서는 개선된 폐냉장고 전처리 공정 중의 일부에 대한 공정 분석 및 타당성 검토를 통해 선택된 공정을 완전 자동화하는 계획을 가지고 있으며, 이를 통해 작업의 안전성 및 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 적용된 시뮬레이션 모델링 및 개선 절차를 현재 운영 중인 세탁기, 에어콘 등의 전처리 공정 라인에 확대 적용할 것이며, 더나아가서는 국내 다른 지역에 있는 폐가전제품 센터에도 적용될 수 있도록 제안할 계획이다.
- 또한 이를 개선하기 위해서 현장의 요구 사항에 기반한 여러 가지 공정 개선 모델을 수립한 후 시뮬레이션을 통해 성능을 비교 및 검증하였다. 본 연구를 통해 최종적으로 제안된 새로운 폐냉장고 전처리 공정 모델은 현재 (주)엠알씨에 설치되어 운영되고 있으며, 이러한 결과는 향후 (주)엠알씨 내 타 폐가전 및 국내 타 폐가전제품센터로 기술 이전될 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구에 대한 후속 조치로서 (주)엠알씨에서는 개선된 폐냉장고 전처리 공정 중의 일부에 대한 공정 분석 및 타당성 검토를 통해 선택된 공정을 완전 자동화하는 계획을 가지고 있으며, 이를 통해 작업의 안전성 및 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 적용된 시뮬레이션 모델링 및 개선 절차를 현재 운영 중인 세탁기, 에어콘 등의 전처리 공정 라인에 확대 적용할 것이며, 더나아가서는 국내 다른 지역에 있는 폐가전제품 센터에도 적용될 수 있도록 제안할 계획이다.
- 본 연구에서는 시뮬레이션 성능 지표와 더불어 경제성, 도입성, 확장성 등을 고려하는 전문가 회의 평가 결과로서 와식 전환 및 셀 라인 도입을 절충하는 (모델 5)를 최종 대안으로 선정하였다. 선정된 대안은 먼저, 경제성 측면에서 생산성의 향상을 보장하면서도 공간 활용률의 증가를 기대할 수 있다. 냉매 회수율도 별도의 셀 공간에서의 작업을 통해 집중적으로 수행함으로서 향상시킬 수 있을 것으로 보인다.
- 6의 ARENA 모델에서의 각각의 모듈 들은 현행 공정의 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 판단되었다. 즉 향후 이 모듈들을 활용하여 공정의 재배치 및 분류 등을 수행할 수 있는 기본 환경이 확보되었다고 할수 있다.
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