[논문]중소 제조 기업의 LAYOUT 개선 사례 연구

정대권; 윤원영

doi:10.7232/jkiie.2015.41.4.368

문제 정의

그리고 각 공정별로 관리 단위를 명확히 하고 관리 항목을 설정하여 관리함으로써 개선 결과를 표준화하고 유지 관리가 가능하도록 하였다. 생산 방식은 [Figure 12]와 같이 Lot 카드와 간판(Pull Card)을 이용하는 후 공정 인수 방식으로 개선하여 공정 재공을 6.
본 논문에서는 설비 배치에 관한 기존의 연구 내용들과 검토 항목들을 참조하여 중소 제조 기업에서의 Layout 개선 활동을 수행한 사례를 통해 설비 배치나 Layout 설계의 목적을 물류비용이나 이동 거리 단축에 제한되지 않고 생산성 향상, 리드 타임 단축, 관리 체계 개선을 통한 제조 경쟁력을 향상시킨 절차를 보여준다. 또한 여러 중소기업에서의 Layout 개선 활동 경험을 정리하여 중소 제조 현장에서 효율적으로 활용할 수 있는 설비 배치와 Layout 설계 및 개선의 가이드라인을 제시하고자 한다.
그리고 전체의 목표를 각 블록별로 세분화하기 위해 설비의 기계 경비율, 작업자의 임율 등을 전수 조사하여 보다 정확한 원가를 산출하였다. 리드 타임 분석도 재고의 양과 운반, 정체 등에 대해 실제 측정 자료를 활용하였으며 생산 방식도 전 공정에서 후 공정으로 밀어내는 방식에서 후 공정으로부터 전 공정을 끌어당기는(Pull) 방식으로 변경하는 것을 목표로 설정하였다.
본 논문에서는 Layout 개선 활동을 실시하면서 여러 중소 제조 기업에서 실제 적용을 통해 그 실용성과 효과성이 확인되고 공통적으로 적용이 가능한 검토 항목을 도출한 후 기존의 관련 연구 내용을 참고하여 Layout 설계와 개선 활동을 실시할 때 중요하게 고려해야 할 항목을 가이드라인으로 제시하고자 한다. 가이드라인의 각 항목에서 제시되는 그림은 다른 중소 제조 기업의 Layout 개선 활동 중 가이드라인에서 제시한 항목을 잘 설명할 수 있는 사례이다.
본 논문에서는 설비 배치에 관한 기존의 연구 내용들과 검토 항목들을 참조하여 중소 제조 기업에서의 Layout 개선 활동을 수행한 사례를 통해 설비 배치나 Layout 설계의 목적을 물류비용이나 이동 거리 단축에 제한되지 않고 생산성 향상, 리드 타임 단축, 관리 체계 개선을 통한 제조 경쟁력을 향상시킨 절차를 보여준다. 또한 여러 중소기업에서의 Layout 개선 활동 경험을 정리하여 중소 제조 현장에서 효율적으로 활용할 수 있는 설비 배치와 Layout 설계 및 개선의 가이드라인을 제시하고자 한다.

제안 방법

Layout 개선 활동 수행 절차로는 6시그마 개선 활동 절차로 이용되는 DMAIC의 개념을 활용하여 [Figure 1]과 같이 6단계로 활동하였다. 1단계에서 개선 활동 대상을 선정하고 활동 조직을 구성하였고, 2단계에서는 각 생산 공정 및 생산 방식을 분석하고 공정의 현재 모습을 도식화하여 블록(Block)을 구분 하고 블록별 가공비를 산출하였다. 그리고 리드 타임과 재공량, 운반 주기와 운반 도구 등 생산 현장의 현상 조사를 실시하였으며, 블록별 사람, 설비, 자재, 방법의 4M 분석을 통해 문제점을 도출하고 4M 문제를 정량화하였다.
Layout 개선의 목표를 전체 목표와 각 블록의 세부 목표로 나누어 [Figure 4]와 같이 수립하였으며, 경쟁사 및 세계적 수준 회사의 수준을 비교하여 가공비를 30% 감소시키고 리드 타임을 50% 단축하는 것을 목표로 설정하였다. 그리고 전체의 목표를 각 블록별로 세분화하기 위해 설비의 기계 경비율, 작업자의 임율 등을 전수 조사하여 보다 정확한 원가를 산출하였다.
효과적인 개선 활동을 추진하기 위해 담당 임원과 팀장, 팀원으로 구성된 Project 추진팀을 구성하여 주간 단위로 개선 실행 계획을 수립하고 실행하였다. [Table 2]와 같이 제품의 이동 방식과 물류 흐름, 생산 Lot의 운용, 작업 정보의 제공 방식, 운반 방식, 표준 재공 등 현재의 모습을 분석한 후 개선을 위한 보다 효과적인 생산 방식을 도출하였으며 각 공정별로 생산성 향상을 위한 공정 개선 아이디어를 도출하여 개선을 실행하였다. 이때 개선 후의 Layout을 설계할 때 시뮬레이션 보드를 활용하여 수차례에 걸쳐 다양한 대안을 탐색하고 팀원들과의 토의를 통해 [Figure 5]와 같이 개선안을 확정하였다.
1단계에서 개선 활동 대상을 선정하고 활동 조직을 구성하였고, 2단계에서는 각 생산 공정 및 생산 방식을 분석하고 공정의 현재 모습을 도식화하여 블록(Block)을 구분 하고 블록별 가공비를 산출하였다. 그리고 리드 타임과 재공량, 운반 주기와 운반 도구 등 생산 현장의 현상 조사를 실시하였으며, 블록별 사람, 설비, 자재, 방법의 4M 분석을 통해 문제점을 도출하고 4M 문제를 정량화하였다. 3단계에서는 활동의 전체 목표와 각 공정별 세부 목표를 설정하였으며, 4단계에서는 바람직한 Layout을 도출하였다.
본 연구에서는 설비 배치나 Layout 개선을 통해 기존의 많은 연구에서 제시된 이동 거리의 단축이나 물류비용의 절감을 뛰어넘어 제조 경쟁력의 향상을 유도 할 수 있는 생산성, 리드 타임, 관리 방식 등을 개선할 수 있음을 보여 주었다. 그리고 여러 중소 제조 기업에서 실제로 Layout 개선 활동을 수행하면서 경험한 결과 비교적 실행이 용이하면서 효과가 큰 항목들을 중소 제조 기업의 Layout 설계 및 개선의 가이드라인으로 제시 하였다.
Layout 개선의 목표를 전체 목표와 각 블록의 세부 목표로 나누어 [Figure 4]와 같이 수립하였으며, 경쟁사 및 세계적 수준 회사의 수준을 비교하여 가공비를 30% 감소시키고 리드 타임을 50% 단축하는 것을 목표로 설정하였다. 그리고 전체의 목표를 각 블록별로 세분화하기 위해 설비의 기계 경비율, 작업자의 임율 등을 전수 조사하여 보다 정확한 원가를 산출하였다. 리드 타임 분석도 재고의 양과 운반, 정체 등에 대해 실제 측정 자료를 활용하였으며 생산 방식도 전 공정에서 후 공정으로 밀어내는 방식에서 후 공정으로부터 전 공정을 끌어당기는(Pull) 방식으로 변경하는 것을 목표로 설정하였다.
리드 타임을 분석할 때는 각 공정의 가공 시간과 재공의 보관 및 이동 등 실제 대기시간을 1개월 동안 측정하여 산출하였으며, 각 공정의 단위 당 가공비는 단위 시간 당 투입 비용을 단위 시간당 생산량으로 나누어서 산출하였다. 단위 시간당 투입 비용은 설비의 구입 금액과 잔존 가치가 반영된 시간당 기계 경비율, 작업자의 임금과 상여금, 퇴직금등이 반영된 시간당 임율을 합하여 계산하였고, 단위 시간당 생산량은 실측 자료를 활용 하였다. 일반적으로 기업에서는 년간 단위로 생산 라인별, 설비별로 단위 시간당 기계 경비율과 임율을 산출하여 생산 원가 분석, 영업 활동 등에 활용하고 있다.
또한 Billet 열처리 공정은 [Figure 9](L)과 같이 직전 공정에서 4 Lot에 생산한 제품(32개 Billet)을 정지되어 있는 열처리로에서 동시에 열처리하는 방식에서 [Figure 9](R)과 같이 열처리 Lot를 소형화하여 1 Lot의 Billet(8개) 단위로 묶음 (Batch)형 컨베이어 방식으로 개선하였다. 이때 직전 공정의 부품 공급 속도, 열처리로의 제작비용, 운전비용, 작업 조건을 고려하였으며 그 결과 Lot당 평균 240분이던 대기 시간을 제로화시켰다.
먼저 [Figure 6](L)과 같이 대형 열처리로에 넣어 4개 Roll씩 Lot 단위로 열처리하는 방식에서 정류화, 흐름화 생산이 가능하고 리드 타임을 최소화 할 수 있도록 [Figure 6](R)과 같이 Wire를 소형의 흐름형 열처리로를 통과하는 방식으로 개선하였다. 또한 열처리 후의 냉각 방식을 Spray 냉각을 실시하는 방법으로 개선하였다. 그 결과 신선 공정의 생산 능력 증대에 따른 제조 경비 절감, 재공 감소, 면적 감소 등 연간 약 2.
48억 원의 경영 성과를 도출하였다. 또한 와이어(Wire) 절단 방법을 [Figure 8]과 같이 1열 절단에서 2열 절단으로 개선하여 절단 시간을 50% 단축하였다.
7일)으로 리드 타임의 약 26%를 차지하고 있어 리드 타임 단축을 위해서는 가동 시간의 단축 뿐 아니라 정체 시간과 대기 시간 단축이 필요함을 알 수 있었다. 리드 타임을 분석할 때는 각 공정의 가공 시간과 재공의 보관 및 이동 등 실제 대기시간을 1개월 동안 측정하여 산출하였으며, 각 공정의 단위 당 가공비는 단위 시간 당 투입 비용을 단위 시간당 생산량으로 나누어서 산출하였다. 단위 시간당 투입 비용은 설비의 구입 금액과 잔존 가치가 반영된 시간당 기계 경비율, 작업자의 임금과 상여금, 퇴직금등이 반영된 시간당 임율을 합하여 계산하였고, 단위 시간당 생산량은 실측 자료를 활용 하였다.
Wire 열처리 공정은 기존의 작업 방식 개선을 통해 리드 타임의 단축과 가공비를 절감하였다. 먼저 [Figure 6](L)과 같이 대형 열처리로에 넣어 4개 Roll씩 Lot 단위로 열처리하는 방식에서 정류화, 흐름화 생산이 가능하고 리드 타임을 최소화 할 수 있도록 [Figure 6](R)과 같이 Wire를 소형의 흐름형 열처리로를 통과하는 방식으로 개선하였다. 또한 열처리 후의 냉각 방식을 Spray 냉각을 실시하는 방법으로 개선하였다.
통로 확보와 블록화를 통한 관리 명확화는 Layout 배치 이후의 현장 관리를 효율적으로 실시하기 위해 Layout 설계 단계에서 검토해야 하는 항목이다. 블록을 명확히 구분하고 각 블록의 특성에 맞는 관리 항목을 설정하며 관리 항목별로 관리 양식과 관리 주기(Interval) 를 설정하고 관리 담당자를 선임한다. 여기서 블록(Block)이란 관리의 용이성을 높이기 위해 생산 현장을 공정이나 업무의 유사성을 기준으로 나눈 작은 관리 단위를 말한다.
또한 Billet 열처리 공정은 [Figure 9](L)과 같이 직전 공정에서 4 Lot에 생산한 제품(32개 Billet)을 정지되어 있는 열처리로에서 동시에 열처리하는 방식에서 [Figure 9](R)과 같이 열처리 Lot를 소형화하여 1 Lot의 Billet(8개) 단위로 묶음 (Batch)형 컨베이어 방식으로 개선하였다. 이때 직전 공정의 부품 공급 속도, 열처리로의 제작비용, 운전비용, 작업 조건을 고려하였으며 그 결과 Lot당 평균 240분이던 대기 시간을 제로화시켰다.
이전에도 공정 개선 활동 및 부분적인 개선 활동을 통하여 생산 현장의 문제를 개선하고 생산성 및 관리력 향상 활동을 실시하였지만 비효율적인 Layout 배치와 공정 및 생산 방식의 불합리로 인한 불필요한 낭비가 반복적으로 발생되고 있었다. 이러한 낭비를 줄이고 생산성 및 경쟁력을 향상하기 위해 공정 개선과 함께 Layout 개선 활동을 추진하였다.
효과적인 개선 활동을 추진하기 위해 담당 임원과 팀장, 팀원으로 구성된 Project 추진팀을 구성하여 주간 단위로 개선 실행 계획을 수립하고 실행하였다. [Table 2]와 같이 제품의 이동 방식과 물류 흐름, 생산 Lot의 운용, 작업 정보의 제공 방식, 운반 방식, 표준 재공 등 현재의 모습을 분석한 후 개선을 위한 보다 효과적인 생산 방식을 도출하였으며 각 공정별로 생산성 향상을 위한 공정 개선 아이디어를 도출하여 개선을 실행하였다.

대상 데이터

개선 활동의 대상 공정은 전기전자 제품에 사용되는 접점 소재의 생산 공정으로 접점 소재의 공통적인 공정 흐름인 용해(Dissolution) 공정부터 압출(Extrusion), 신선(Drawing), 산화(Oxidation), 압축(Compression), 2차 압출(Extrusion) 및 신선(Drawing) 공정으로 선정하였다.

이론/모형

Layout 개선 활동 수행 절차로는 6시그마 개선 활동 절차로 이용되는 DMAIC의 개념을 활용하여 [Figure 1]과 같이 6단계로 활동하였다. 1단계에서 개선 활동 대상을 선정하고 활동 조직을 구성하였고, 2단계에서는 각 생산 공정 및 생산 방식을 분석하고 공정의 현재 모습을 도식화하여 블록(Block)을 구분 하고 블록별 가공비를 산출하였다.

성능/효과

또한 열처리 후의 냉각 방식을 Spray 냉각을 실시하는 방법으로 개선하였다. 그 결과 신선 공정의 생산 능력 증대에 따른 제조 경비 절감, 재공 감소, 면적 감소 등 연간 약 2.6억의 개선 성과가 있었으며, 신선 및 열처리 시간과 냉각 시간을 132분에서 42분으로 단축하였다.
이상과 같은 공정 개선, Layout 개선, 생산 방식 개선 활동을 실시한 후 1개월이 경과한 시점에서 개선 효과를 분석한 결과 [Table 3]에서와 같이 제품 단위당 가공비는 17% 개선되었고, 리드 타임은 45% 단축 되었다. 그리고 제품 단위당 가공비 개선 금액과 개선 후의 생산 방식을 적용하여 산출한 결과 연간 5.2억 원의 경영 성과가 도출되었다.
8일, 가공비는 kg당 18,751원이었다. 그리고 총 가공 시간 (Cycle Time)은 161시간(6.7일)으로 리드 타임의 약 26%를 차지하고 있어 리드 타임 단축을 위해서는 가동 시간의 단축 뿐 아니라 정체 시간과 대기 시간 단축이 필요함을 알 수 있었다. 리드 타임을 분석할 때는 각 공정의 가공 시간과 재공의 보관 및 이동 등 실제 대기시간을 1개월 동안 측정하여 산출하였으며, 각 공정의 단위 당 가공비는 단위 시간 당 투입 비용을 단위 시간당 생산량으로 나누어서 산출하였다.
본 사례 연구에서는 Layout 배치를 단순히 이동 거리나 물류비용의 절감을 위한 설비의 배치나 물류의 흐름 문제에서 벗어나 생산성 향상을 통한 제품 단위당 가공비 개선으로 원가 경쟁력을 높이고 리드 타임을 단축하였으며, 경영 성과를 창출하고 생산 방식을 후 공정 인수 방식으로 변경하여 현장 관리 체계를 개선한 사례를 보여주었다. 그리고 이러한 활동의 성공 배경에는 개선 전 모습의 정확한 분석, 도전적이고 명확한 목표의 설정, 바람직한 모습의 구체화, 전체 목표 달성을 위한 세부 목표의 공정별 전개, 주간 단위의 철저한 실행, 강력한 추진 조직의 구성 등이 있었다.
본 연구에서는 설비 배치나 Layout 개선을 통해 기존의 많은 연구에서 제시된 이동 거리의 단축이나 물류비용의 절감을 뛰어넘어 제조 경쟁력의 향상을 유도 할 수 있는 생산성, 리드 타임, 관리 방식 등을 개선할 수 있음을 보여 주었다. 그리고 여러 중소 제조 기업에서 실제로 Layout 개선 활동을 수행하면서 경험한 결과 비교적 실행이 용이하면서 효과가 큰 항목들을 중소 제조 기업의 Layout 설계 및 개선의 가이드라인으로 제시 하였다.
새롭게 Layout을 구상하거나 기존의 Layout을 개선하고자 할 때에는 생산성 향상 목표를 세워야 한다. 생산 현장의 Layout 변경을 통한 개선 활동을 실시할 때 기존의 방법을 조금 개선하여 달성하기 쉬운 낮은 목표를 세우는 것이 아니라 생산 방식과 관리 방식의 개선을 유도하는 도전적인 생산성 향상 목표를 세우는 것이 좋으며 목표 항목으로는 재고 절감, 생산성 향상, 제품 단위당 가공비 감소, 리드 타임 단축 등으로 설정할 수 있다. 이는 Layout 개선 활동이 설비의 배치나 물류의 이동 거리 단축을 뛰어넘어 제조 기업의 경쟁력 향상에 연계 될 수 있도록 가공 공법 개선, 관리 방식 및 생산 방식 개선, 고객에 대한 대응력 향상 활동과 연계되어 추진되어야함을 의미한다.
신선 공정과 고속 절단 공정의 물류 운반 낭비를 줄이기 위해 고속 절단기의 Layout을 [Figure 7]과 같이 변경하여 물류 이동 거리를 108m에서 30m로 단축시켰다. 이를 통해 흐름 생산이 가능하도록 하였으며, 신선 작업장과 고속 절단 작업장의 관리 방법의 체계화로 인해 연간 0.48억 원의 경영 성과를 도출하였다. 또한 와이어(Wire) 절단 방법을 [Figure 8]과 같이 1열 절단에서 2열 절단으로 개선하여 절단 시간을 50% 단축하였다.
이상과 같은 공정 개선, Layout 개선, 생산 방식 개선 활동을 실시한 후 1개월이 경과한 시점에서 개선 효과를 분석한 결과 [Table 3]에서와 같이 제품 단위당 가공비는 17% 개선되었고, 리드 타임은 45% 단축 되었다. 그리고 제품 단위당 가공비 개선 금액과 개선 후의 생산 방식을 적용하여 산출한 결과 연간 5.

후속연구

많은 중소기업들은 고객 회사의 신속한 납입 요구, 생산 제품의 잦은 변경, 다품종 소량 생산, 납품 가격 경쟁이나 인하에 따른 생산성 향상 필요 등의 사유로 인해 생산 현장의 Layout은 신속하게 개선이 가능하고 생산 현장을 잘 관리할 수 있도록 설계하는 것이 중요하다. 따라서 설비 배치 및 Layout 설계는 제조 현장을 초기에 가동할 때 제기되는 해결 과제이기도 하지만 그 이후에 생산성 향상이나 관리의 효율화를 위해 끊임없이 개선해야 하기 때문에 중소기업에서 사용하기가 쉬운 Layout 설계 및 개선의 가이드라인이 제시된다면 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
제 2장에서의 사례 연구 내용과 중소 제조 기업의 특징을 참고하여 Layout 개선 활동을 추진하기 위해서는 Layout 개선 목표의 설정과 개선 목표의 하부 전개, 공정 개선 활동, 관리 방식 개선 활동 등을 종합적인 관점에서 추진하여야 한다. 따라서 이를 반영한 중소 제조 기업의 Layout 설계 및 개선의 가이드라인이 제시된다면 유용하게 활용할 수 있을 것이다.
이러한 낭비 발생을 줄이기 위해서는 제조 현장의 Layout 변경 필요성이 제기 될 때 신속하게 효율적으로 Layout을 개선해야 한다. 따라서 중소 제조 기업에서 Layout을 개선할 때 활용할 수 있는 검토 항목을 제시하면 유용하게 활용할 수 있을 것이다.
많은 중소기업에서는 생산 제품, 설비, 사람 그리고 자재와 같은 요소들이 끊임없이 변화하기 때문에 생산 현장은 지속적으로 개선 활동을 추진할 수 있도록 그 체계를 갖추는 것이 중요하다. 본 연구에서 설정된 블록 단위로 생산, 품질, 자재, 재공, 출하, 설비 등에 대해 일일 단위로 결산을 실시하는 일일 결산 체계의 구축에 대한 연구가 뒤따른다면 더욱 효율적이고 체계적인 현장 관리가 이루어져 제조 기업의 경쟁력 향상에 기여하게 될 것이다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	중소기업의 제조 현장은 어떤 공정들로 이루어져있는가?	중소기업의 제조 현장은 선반, 프레스, 사출 등의 1차 가공 공정, 열처리, 도장, 세척 등과 같은 2차 가공 공정 그리고 부품들을 조립하는 공정 등으로 다양하게 이루어져 있으며 이런 공정들을 모두 가진 기업도 있지만 단일 공정을 가진 기업도 많다. 일반적으로 생산 현장의 Layout을 설계할 때 생산 제품의 종류나 양, 설비의 배치나 자재의 흐름 등을 고려하여 설비를 배치하지만 중소기업에서는 체계적이고 이론적인 과정을 거쳐 검토하기 보다는 과거의 경험이나 유사한 회사의 사례를 참조하는 경우가 많다.
	생산 현장의 Layout 설계 시 중소기업은 어떻게 대처하는가?	중소기업의 제조 현장은 선반, 프레스, 사출 등의 1차 가공 공정, 열처리, 도장, 세척 등과 같은 2차 가공 공정 그리고 부품들을 조립하는 공정 등으로 다양하게 이루어져 있으며 이런 공정들을 모두 가진 기업도 있지만 단일 공정을 가진 기업도 많다. 일반적으로 생산 현장의 Layout을 설계할 때 생산 제품의 종류나 양, 설비의 배치나 자재의 흐름 등을 고려하여 설비를 배치하지만 중소기업에서는 체계적이고 이론적인 과정을 거쳐 검토하기 보다는 과거의 경험이나 유사한 회사의 사례를 참조하는 경우가 많다.
	공정간 효율적인 흐름화를 위해 경사진 롤러 컨베이어나 슈트, 또는 바퀴 달린 대차를 이용하는 까닭은?	공정간의 효율적인 흐름화를 위해서 대형 운반 기구를 사용하지 않고 경사진 롤러 컨베이어나 슈트(Chute)를 이용하거나 바퀴가 달린 대차를 활용하는 것이 바람직하다. 대형 운반 기구로 한꺼번에 많이 운반하는 것은 운반 효율을 높일 수는 있지만 이로 인해 재공이 늘어나고 운반 도구가 대형화 되어 비용이 증가할 수 있기 때문이다. 그리고 운반의 전통적인 방식인 지게차를 이용하거나 천정 크레인을 이용하는 것은 또 다른 낭비의 발생 가능성이 크므로 가급적 피하는 것이 바람직하다.

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