본 논문에서는 공정분석, 작업분석 및 동작분석을 핵심으로 하는 고전적 IE기법들을 응용하여 자동차 부품 제조현장의 운영효율성 향상을 추구하는 절차를 제안하고 구체적 적용 사례를 보인다. 제안한 운영효율성 향상 절차는 사례기업인 L사의 차량전장부품 제조 사업부에서 공정개선팀을 구성하여 개발한 고유의 절차이며, 운영효율성의 척도로는 라인밸런스효율(Balance Efficiency)과 생산능력(Production Capacity)을 사용하였다. 개발한 절차는 제조 현장의 현상을 분석하고, 문제점을 해결하는 개선안을 도출하며, 도출된 각 대안을 평가하고 최종안을 선정하여 현장에 구현함으로써 생산성 향상을 달성하는 일반적 절차를 따르고 있다. 각 단계에 사용한 방법 중 낭비요소를 찾아내는 단계에 사용되는 기능분석과 대안 평가에 적용되는 R&R(Risk & Return)평가 기법은 사례기업인 L사에서 개발한 고유의 방법인데, 특히 R&R평가 기법은 응용성과 확장가능성이 큰 기법이므로 상세히 기술한다. 개발한 절차는 여러 공정에 적용하여 개선효과를 보았는데, 본 논문에서는 구체적 사례로서 개발한 절차를 전자식 조향시스템(EPS)의 핵심 부품인 EPS모터 제조 공정에 적용한 과정과 결과를 보인다. 개선절차를 적용하여 EPS모터 제조 공정을 개선한 결과 라인밸런스효율을 7.06% 높이고 생산능력을 15.5% 증대시킴으로써 운영효율성 향상을 달성하였다.
본 논문에서는 공정분석, 작업분석 및 동작분석을 핵심으로 하는 고전적 IE기법들을 응용하여 자동차 부품 제조현장의 운영효율성 향상을 추구하는 절차를 제안하고 구체적 적용 사례를 보인다. 제안한 운영효율성 향상 절차는 사례기업인 L사의 차량전장부품 제조 사업부에서 공정개선팀을 구성하여 개발한 고유의 절차이며, 운영효율성의 척도로는 라인밸런스효율(Balance Efficiency)과 생산능력(Production Capacity)을 사용하였다. 개발한 절차는 제조 현장의 현상을 분석하고, 문제점을 해결하는 개선안을 도출하며, 도출된 각 대안을 평가하고 최종안을 선정하여 현장에 구현함으로써 생산성 향상을 달성하는 일반적 절차를 따르고 있다. 각 단계에 사용한 방법 중 낭비요소를 찾아내는 단계에 사용되는 기능분석과 대안 평가에 적용되는 R&R(Risk & Return)평가 기법은 사례기업인 L사에서 개발한 고유의 방법인데, 특히 R&R평가 기법은 응용성과 확장가능성이 큰 기법이므로 상세히 기술한다. 개발한 절차는 여러 공정에 적용하여 개선효과를 보았는데, 본 논문에서는 구체적 사례로서 개발한 절차를 전자식 조향시스템(EPS)의 핵심 부품인 EPS모터 제조 공정에 적용한 과정과 결과를 보인다. 개선절차를 적용하여 EPS모터 제조 공정을 개선한 결과 라인밸런스효율을 7.06% 높이고 생산능력을 15.5% 증대시킴으로써 운영효율성 향상을 달성하였다.
This paper proposes a procedure to improve the operational efficiency of the automotive parts manufacturing process by applying classical IE techniques composed of process analysis, work method analysis, and motion analysis, and a specific application case is outlined. The proposed procedure was dev...
This paper proposes a procedure to improve the operational efficiency of the automotive parts manufacturing process by applying classical IE techniques composed of process analysis, work method analysis, and motion analysis, and a specific application case is outlined. The proposed procedure was developed originally by the Task Force organized in L company's automotive parts manufacturing business unit. The balance efficiency and production capacity were used as measures of operational efficiency. The developed procedure follows the general procedure of analyzing the phenomenon at the manufacturing shop, deriving an improvement solution to solve the problem, evaluating each derived alternative, and implementing it to the field to achieve productivity improvement. Among the methods used in each phase of the procedure, function analysis used in the waste discovery phase and R&R evaluation method used in the alternative assessment phase are unique techniques developed by L company's TF. The R&R Evaluation method techniques are described in detail because this method is highly applicable and extensible. A case of applying developed procedures to improve the EPS motor manufacturing process is discussed. As a result, the line balance efficiency and production capacity were increased to a satisfactory level.
This paper proposes a procedure to improve the operational efficiency of the automotive parts manufacturing process by applying classical IE techniques composed of process analysis, work method analysis, and motion analysis, and a specific application case is outlined. The proposed procedure was developed originally by the Task Force organized in L company's automotive parts manufacturing business unit. The balance efficiency and production capacity were used as measures of operational efficiency. The developed procedure follows the general procedure of analyzing the phenomenon at the manufacturing shop, deriving an improvement solution to solve the problem, evaluating each derived alternative, and implementing it to the field to achieve productivity improvement. Among the methods used in each phase of the procedure, function analysis used in the waste discovery phase and R&R evaluation method used in the alternative assessment phase are unique techniques developed by L company's TF. The R&R Evaluation method techniques are described in detail because this method is highly applicable and extensible. A case of applying developed procedures to improve the EPS motor manufacturing process is discussed. As a result, the line balance efficiency and production capacity were increased to a satisfactory level.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
각 요소동작별로 혁신목표를 달성하기 위한 혁신안 아이디어를 도출한다. Table 9는 성능검사에 대한 혁신안 도출내용이다.
동작을 기본기능, 보조기능, 손실기능 등 3가지 기능으로 구분하고 기본기능은 10%, 보조기능은 50%, 손실기능은 100%를 개선하는 극한 목표를 설정한다. Table 8은 성능검사에 대한 기능분석내용이다.
제안 방법
2.1절에서 기술하였듯이 사례기업의 공정개선팀의 최종 목표가 생산용량의 증대에 있으므로, Return 측면의 측정은 개선안을 적용하면 얻게 될 사이클 타임의 예상 단축 시간의 크기를 사용하기로 하였고 시간 단위로는 초 단위를 사용하기로 하였다.
2.3절에서 설명한 기준에 의해, 제안된 안 중 Quick Win에 해당하는 A안과 Quick Development에 해당하는 C안 및 F안을 최종 개선안으로 선택하고 실행에 옮겨 현장에 구현하였다. 그 결과 성능검사 공정의 사이클 타임이 38.
2장에서 개발한 생산성 향상 프로세스를 사례기업인 L사의 차량전장사업부의 주력생산품목인 EPS(Electronic Power Steering)모터 공정을 대상으로 현상분석, 개선안 도출, 개선안 평가 및 실행을 실시하였다.
L사는 개선안의 실행은 투자이므로 이에는 위험(Risk)이 수반되고 대신 개선안 실행의 결과로 운영효율성 제고 등의 보상(Return)을 받게 된다는 데 착안하여 최종 실행안 선정을 위한 R&R 평가 방법을 개발하였다.
② 공정별 사이클타임 측정 : 각 요소동작별로 스톱워치(stop watch)측정, PLC 신호 로그(log)분석, 비디오 분석 등을 통해 각 동작시간을 측정하고, 이를 데이터로 사용하여 각 공정의 사이클 타임을 측정한다.
⑥ 혁신안 도출 : 먼저 손실기능과 보조기능을 최대한 없애고, 브레인스토밍(brainstorming)이나 개선의 ECRS 등을 활용하여 기본기능을 대상으로 비효율적 요소를 개선하는 혁신안을 도출한다.
공정혁신팀에서는 먼저 2.2절에서 설명한 As-Is 분석 4 단계를 실시하여 현상파악을 실시하였다.
도출된 혁신안에 대해서 2.3절에서 기술한 평가척도에 따라 Risk평가 및 Return 평가를 실시하고 이를 바탕으로 R&R Block Diagram을 작성하였다.
제조현장의 운영효율성은 품질, 원가 및 납기의 차원 에서 측정되므로, 도출된 각각의 혁신안에 대해서 R&R 평가를 수행하는 방법도 이를 기반으로 개발하였다. 먼저 Risk측면에서는 실행난이도, 개선/개조 소요시간, 품질, 비용 등 4가지 측면을 종합적으로 고려하여 평가한다. 각 혁신안의 최종 Risk는 실행난이도, 개선/개조 소요시간, 품질 및 비용의 평가결과로 얻어진 평가결과 계량치의 곱으로 계산된다.
IE기법은 적은 비용의 투자로 생산성을 향상 시키는 기본적 방법인 바, IE기법을 체계적으로 사용하여 생산성 향상 활동을 전개하는 프로세스를 개발하는 것이 필요하다. 사례기업인 L사는 공정개선팀을 구성하여, 각 공정의 사이클 타임을 측정한 후에 라인밸런스 상태를 분석하고 병목공정을 파악하여 IE기법을 적용하여 개선함으로써 라인균형효율을 향상시켜 최종적으로 생산성 향상을 달성하는 고유의 생산성향상 절차를 설정하였다. 특히 개선안 개발단계에서 제안된 여러 가지 대안 중 개선의 우선순위를 결정하는 R&R (Risk & Return)평가라는 고유의 방법을 개발하였다.
스톱워치 측정과 비디오분석을 실시하여 각 동작별 소요시간을 측정한 후에 이를 각 단위 공정별로 합산하여 단위공정별 사이클 타임을 측정하였다. 예를 들어 성능검사공정은 17개의 동작으로 분해 측정하였는데, 그중 일부를 보이면 Table 7과 같다.
경영혁신팀에서 공장가동초기 상태인 제조현장을 점검한 결과 비효율적인 설비배치와 불필요한 낭비가 존재하며, 라인밸런스도 좋지 않은 상태라는 것을 파악하였다. 이러한 현장의 낭비를 줄이고 추가의 설비투자 없이 생산성 향상을 달성하기 위해 공정개선팀을 구성하고 공정개선활동을 추진하였다.
또한 생산하여 공급하는 자동차부품의 수요가 급증할 것으로 추정되어 생산용량(Capacity)을 증대해야 할 필요성이 생겼으나, 초기 시장진입을 위해 판매 가격을 낮게 설정한 관계로 자동차부품 사업이 적자상태를 유지하고 있어서 추가적인 설비투자를 할 여유가 없었다. 이에 L사는 시설투자의 확대 없이 생산용량을 신속히 증대하기 위해 IE기법을 적용하는 절차를 개발하기로 하고 공정개선팀을 구성하였다.
이에 비해 본 논문에서는 제안된 여러 대안 중 개선의 우선순위를 파악하기 위해서, 도출된 개선안 각각에 대해서 품질, 원가 및 납기 관점에서 Risk를 평가하고 사이클타임 단축 크기로 Return을 평가하여 최종 대안을 선택하는 구체적이고 계량적인 고유의 대안평가방법인 R&R (Risk & Return) 평가방법을 제안한다.
2장에서는 사례기업의 현황을 개관하고, 사례기업에서 고전적 IE기법을 적용하여 공정을 개선하기로 한 배경을 설명한 후, 공정분석, 작업분석 및 동작분석을 핵심으로 하는 고전적 IE기법들을 응용하여 자동차 부품 제조현장의 생산성 향상을 추구하는 절차를 제안한다. 제안한 생산성 향상 프로세스는 사례기업인 L사의 차량전장사업부에서 공정개선팀을 구성하여 개발한 고유의 생산성 향상 절차이다. 3장에서는 2장에서 개발한 절차의 구체적 적용 사례로서 EPS 모터제조 라인을 대상으로 각 공정의 사이클타임(cycle time)을 측정하여 라인밸런스를 분석하고 병목공정을 파악한 후, 개발된 개선대안 중에서 최종안을 선택하고 구현하여 라인균형효율을 향상시키고 최종적으로 생산성 향상을 달성한 사례를 보인다.
제약공정으로 파악된 성능검사공정, PCB조립공정, Spot Welding공정 및 버스카드조립공정을 중심으로 기능분석을 실시하고 이를 바탕으로 혁신안을 도출한 후 R&R 평가를 통해 최종 도입 결정된 개선안을 실행에 옮겼다.
제조현장의 운영효율성은 품질, 원가 및 납기의 차원 에서 측정되므로, 도출된 각각의 혁신안에 대해서 R&R 평가를 수행하는 방법도 이를 기반으로 개발하였다.
특히 개선안 개발단계에서 제안된 여러 가지 대안 중 개선의 우선순위를 결정하는 R&R (Risk & Return)평가라는 고유의 방법을 개발하였다.
성능/효과
Fig. 8에 보인 바와 같이 각 단위공정 사이클 타임 시간 합이 기존의 322.9초에서 242.6초로 단축 되었고, 전체공정의 사이클 타임도 38.1초에서 33초로 단축되었다. 이 결과를 이용하여 개선된 공정의 라인밸런스효율(Eb) 을 계산하면 91%로 개선되었음을 알 수 있다.
특히 개선안 개발단계에서 제안된 여러 가지 대안 중 개선의 우선순위를 결정하는 R&R (Risk & Return)평가라는 고유의 방법을 개발하였다. 개선 절차를 EPS모터 제조 공정에 적용한 결과 라인균형효율을 높이고 생산능력을 증대시킴으로써 개선팀의 개선목표를 달성하였는데, 첫째 라인밸런스 효율을 70.6% 증가시켰으며, 둘째 일간생산능력을 15.5% 향상시켰다.
그러나 초기 시장진입을 위해 판매가격을 낮게 설정한 관계로 자동차부품 사업이 적자상태를 유지하고 있어서 추가적인 설비투자를 할 여유가 없었다. 경영혁신팀에서 공장가동초기 상태인 제조현장을 점검한 결과 비효율적인 설비배치와 불필요한 낭비가 존재하며, 라인밸런스도 좋지 않은 상태라는 것을 파악하였다. 이러한 현장의 낭비를 줄이고 추가의 설비투자 없이 생산성 향상을 달성하기 위해 공정개선팀을 구성하고 공정개선활동을 추진하였다.
3절에서 설명한 기준에 의해, 제안된 안 중 Quick Win에 해당하는 A안과 Quick Development에 해당하는 C안 및 F안을 최종 개선안으로 선택하고 실행에 옮겨 현장에 구현하였다. 그 결과 성능검사 공정의 사이클 타임이 38.1초에서 33초로 단축되었다.
현재 EPS모터 제조공정은 하루 근무시간 8시간, 2교대로 가동하고 있으며, 수율은 98%이다. 따라서 현재의 공장가동을 기준으로 살펴볼 때, 일일 생산능력도 개선 전 하루 1,481대 생산에서 개선 후 하루 1,710대 생산으로 약 15.5% 향상되었고 결과적으로 당초 목표인 일간 생산능력 1,700대를 상회하여 달성하였다.
라인밸런스효율은 85%에서 91%로 6%P 증가하였고 증가율은 7.06%이다.
Return은 낮더라도 Risk가 낮은 대안은 구현에 부담이 적기 때문에 Quick Development라고 명명하였고, Risk는 높지만 Return이 높은 개선안은 개선효과가 크다는 데 의미를 두고 Big Win이라고 명명하였다. 마지막으로 Risk는 높으면서도 Return은 낮은 개선안은 구현 대상에서 제외하는 것이 합리적이므로 No Consideration 영역으로 명명 하였다. 각 개선안의 영역 구분이 완료되면 Quick win, Quick development, Big win 순으로 개선안을 실행하며, No Consideration은 실행 고려대상이 되지 않는다.
모든 단위공정을 대상으로 개선안을 선택하고 제조현장에 구현한 결과 최종적으로 Fig. 8과 같이 사이클 타임이 단축되었다.
1초에서 33초로 단축되었다. 이 결과를 이용하여 개선된 공정의 라인밸런스효율(Eb) 을 계산하면 91%로 개선되었음을 알 수 있다.
후속연구
본 사례에서 개발한 고유의 대안비교선택 방법인 R&R분석단계에서 R&R 블록다이어그램을 작성할 때 영역분할의 기준이 되는 중심값의 설정이 중요한 의미를 갖는데, 현재는 개선팀원이 제품 및 공정특성에 따라 주관적으로 판단하고 있지만 이에 대한 객관적인 논리를 정립하는 추가적인 연구를 진행하는 것이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
제조현장의 운영효율성의 측정 요소 및 개발 방법은?
제조현장의 운영효율성은 품질, 원가 및 납기의 차원 에서 측정되므로, 도출된 각각의 혁신안에 대해서 R&R 평가를 수행하는 방법도 이를 기반으로 개발하였다. 먼저 Risk측면에서는 실행난이도, 개선/개조 소요시간, 품질, 비용 등 4가지 측면을 종합적으로 고려하여 평가한다.
한정된 시장을 두고 치열하게 경쟁하는 상황에서 기업이 생존하기 위해서 필요한 것은?
한정된 시장을 두고 치열하게 경쟁하는 상황에서 기업이 생존하기 위해서는 제조현장이 경쟁력을 확보하여야 하고, 이를 위해서는 생산하는 제품의 품질을 높이고 제조원가를 낮추면서 납품리드타임을 줄이는 것이 필수적이다. 전통적 산업공학 기법을 중심으로 제조현장을 개선하는 “기본으로 돌아가기 (Back to the basics)"는 이런 상황에 처한 기업들에게 작은 투자로 큰 결과를 얻게 해주는 있는 대안이 될 것인데, 공정 및 작업에 존재 하는 낭비요소를 없애고 공정의 균형효율(Balance Efficiency)을 높이는 것이 전통적 산업공학기법의 핵심을 이룬다고 볼 수 있을 것이다.
생산성 향상 프로세스의 각 단계를 자세히 설명한 것은 무엇인가?
① 동작분해 : 설비 및 작업자의 작업내용을 분석하여 작업순서에 따라 세부적인 요소동작단위로 분해한다.
② 공정별 사이클타임 측정 : 각 요소동작별로 스톱워치(stop watch)측정, PLC 신호 로그(log)분석, 비디오 분석 등을 통해 각 동작시간을 측정하고, 이를 데이터로 사용하여 각 공정의 사이클 타임을 측정한다.
③ MCC(Machine Cycle Chart)작성 : 각 공정을 구성 하는 요소동작들의 소요시간과 내용을 한 눈에 파악할 수 있도록 각 공정별로 MCC를 작성한다.
④ 라인밸런스(Line Balance)분석 : 각 공정별 MCC 분석이 완료되면 전체 공정을 대상으로 라인균형 효율(balance efficiency)을 계산한다.
⑤ 기능분석 : 각 동작의 기능을 기본기능과 보조기능, 손실기능으로 구분하여 낭비요소를 찾아낸다. 기본기능은 실제 작업물의 가치를 높여주는 동작을 의미하고 보조기능은 기본기능의 품질, 환경조성에 기여하는 기능을 의미한다. 손실기능은 위치 보정을 위한 과잉동작, 대기, 중복동작, 기타 동작경제의 원칙에 위배되는 작업 및 낭비를 의미한다. 3가지로 분류된 기능의 정의 및 예시는 Table 2와 같다.
참고문헌 (12)
Michael L. George, Lean Six Sigma: Combining Six Sigma Quality with Lean Speed, pp. 33-38, McGraw-Hill, 2002.
S. Y. Lee, S. H. Hong, J. H. Kim, "A Process Improvement of the SMPS Assemble Line Using Motion Study and Line Balancing Technique", IE Interfaces, vol. 11, no. 3, pp. 155-166, 1998.
B. W. Kwon, D. H. Lee, J. S. Kim, J. M. Lim, "A Case Study on the Process Improvement Using JIT Concept in a Company", Journal of the Korea Society of Industrial & Systems Engineering, vol. 23, No 55, pp. 43-50, 2000.
S. H. Park, "The Design of the U-Shaped Assembly Line to Replace Conveyor System", IE Interfaces, vol. 16, no. 2, pp. 240-247, 2003.
J. S. Jang, S. C. Rim, S. C. Park, S. J. Kwon, C. J. Yoon, "Design of Automobile Assembly Line Using Assembly Cell Method", Proceedings of KIIE Conference, pp. 395-402, Fall. 2004.
Y. H. Lee, S. G. Kwon, H. Lee, H. Lee, C. M. Kim, "A Case Study on Application of Toyota Production System in Korea Global Enterprise", IE Interfaces, vol. 20, no. 3, pp. 245-256, 2007.
D. K. Chung, W. Y. Yun, "A Case Study on Productivity Improvement for Conveyor Assembly Production Line in Medium and Small-Sized Manufacturing Factories", Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, vol. 41, no. 2, pp. 209-219, 2015. DOI: https://doi.org/10.7232/JKIIE.2015.41.2.209
D. K. Chung, W. Y. Yun, "A Study on the Shop Management and Improvement Systems in Medium and Small-Sized Manufacturing Factories", Journal of the Korea Management Engineers Society, vol. 20, no. 2, pp. 27-52, 2015b.
D. H. Cho, J. S. Lee, K. W. Lee, "Applying Value Streaming Mapping for Implementing Lean Manufacturing Process : A Case Study", Journal of the Korean Society of Supply Chain Management, vol. 15, no. 1, pp. 93-104, 2015.
Rahani A. R., Muhammad al-Ashraf, Production Flow Analysis through Value Stream Mapping: A Lean Manufacturing Process Case Study, Proceedings of International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors, pp. 1727-1734, 2012.
T. Y. Hwang, C. J. Kwak, "A Study of the Bottleneck Operation on the Assembly Line of Excavator Pumps: A Case of Manufacturer FT", Journal of the Korea Management Engineers Society, vol. 21, no. 4, pp. 19-34, 2016.
Spephen A. Ross, Randolf W. Westerfield, Braford D. Jordan, Corporate Finance Fundamentals, 7th Ed.ition, pp. 399-400, McGraw-Hill, 2007.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.