제 4 장 공정설계 (Process Design)

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제품 / 서비스의 생산방법을 구상하는 것

장기적 의사결정

투입 변환과정 산출

제품분석 - 제품구조 - 조립순서 - 소요작업 공정연구 - 생산흐름 - 가공단계 - 가공방법 - 기계장비

제품설계

수요예측

가용생산자원 관련정보

자작/외주의 결정

공정형태의 결정

가공방법 결정

공정설계 시스템

1. 공정설계 (Process Design)

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자본집약도 (Capital Intensity)

공정에 투입되는 장비와 인간의 숙련도 간의 구성비를 의미

자원의 유연성 (Resource Flexibility)

생산자원(설비, 인력 등)의 다양한 업무 수행 가능성

Short PLC, High Customization Product – 범용설비, 다기능공의 투입

수직적 통합 (Vertical Integration)

전방통합 (Forward Integration) – 기업의 소유영역을 제품의 유통망 방향으로 통합

후방통합 (Backward Integration) – 기업의 소유영역을 원부자재 확보방향으로 통합

고객참여도 (Customer Involvement)

고객이 생산/서비스 과정에 참여/작용하는 범위의 정도

[ 고객 참여도가 높은 공정 = 덜 자본 집약적이고 자원유연성은 높은 경향 ]

[참고] 공정설계의 결정요인 ( Krajewsky & Ritzman )

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[참고] 제약회사의 수직적, 수평적 통합 그리고 다각화 (예)

원자재

고객

기존 사업 (치료)

신규 사업 (예방)

제약회사

제조

물류

마케팅

물질개발

제조설비

공정관리 생명공학

예방제

진단제

치료제

화장품 한방치료제

생명보험 건강컨설팅

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(1) 자작, 외주(Make or Buy)의 결정

생산수량

총비용 A

B

Q

경제적 요인 : 손익분기분석

경제외적 요인 : - 기술 - 품질 - 시의 적절한 공급 - 유휴능력의 유무 등

2. 공정설계의 실제

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(2) 생산공정 형태의 결정

▶생산공정이란,

원자재가 제품에 이르기까지의 시간과 공간에 따라 변하는 일련의 과정

공정 선택 시 고려사항

시장여건 (market condition)

소요자본 (capital requirement)

노동력 (labor)

관리기술 (management skill)

원자재 (raw material)

기술 (technology) 등

연속공정 단속공정 프로젝트공정

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연속공정

프로젝트공정 단속공정

총비용

생산량 Q1 Q2

최소비용선

[ 경제성 분석을 이용한 공정대안의 검토 ]

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※ 공정 - 제품 Matrix (Hayes & Wheelwright)

제품과 공정의 결정은

제품의 Life Cycle 과 공정의 Life Cycle을 함께 고려, 전략적으로 결정

해당없음

해당없음 연속흐름

(연속생산)

단절된 라인흐름

(뱃치생산)

연속된 라인흐름

(조립라인생산)

표준품의 대량생산

다품종 소량생산

소수의 중요 품목 대량생산

주문품의 극소량생산

혼잡한 흐름

(개별주문생산)

제품의 LC

공정의 LC

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[참고] 공정의 선택과 경제성

- 규모의 경제 (economies of scale)

- 범위의 경제 (economies of scope)

- 통합의 경제 (economies of integration)

범위의 경제

규모의 경제

통합의 경제

개별공정

연속공정

제품 고객화 정도 High Low

공정구조의

연속체

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(3) 가공방법의 결정

스텝 1. 가공단계의 결정

스텝 2. 단계별 가공방법의 결정

스텝 3. 기계 및 장비의 결정

어떤 작업을 어떤 순서로 실시할 것인가?

사용될 가공기술(공법)은?

- 경제성, 품질, 생산의 유연성, 안전과 공해, 확장가능성 등 고려

사용될 가공기술에 적합한 기계 및 장비는?

- 범용설비 ?

- 전용설비 ?

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공정의 유연성 제품의 유연성

유연한 생산 시스템

다양한 제품의 생산 제품의 설계 변경 가공순서의 조정 및 변경 등

시스템의 확대, 재설계 능력 신제품 개발능력 원자재 변경 능력 등

“다품종화에 대한 생산능력과 생산설비의 대응능력이 핵심”

3. 생산공정의 유연화

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가공품종

가공량 (Lo

t

크기)

Transfer Machine

전용설비

FMS

생산 셀 (머시닝 센터)

범용설비(NC)

多 少

유연성 생산성

大

小

[ 기계(시스템)별 가공의 유연성과 생산성 ]

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Transfer machine

CNC

FMS

Machining center

(1) Group Technology

유사한 가공물(형상/치수/가공기술 등)을 집약 가공할 수 있도록

부품설계, 작업준비, 가공 등을 계통적으로 행하여 생산 효율을 높이는 방법

반복 생산의 장점인 생산성 향상, 원가절감 가능

유사부품 그룹가공

생산효율 증대

부품분류법

치수의 유사성

형태의 유사성 기술적 유사성

자동화 적절한 설비 설계의 합리화

전제조건

보조수단

목표

수단

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[ 유사부품의 예 ]

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(2) 유사 부품군 (1) 관련 식품군

(2) Cell 생산방식

GT 개념을 생산공정에 연결, 유연성과 생산성을 향상시키는 기법

- 생산성과 효율성, 생산리드타임 단축 측면에서 우위성 입증

단일 Cell에서 원자재를 구성품이나 제품으로 바꾸어 주는 시스템

INPUT OUTPUT

INPUT

OUTPUT

2인 Cell

INPUT

OUTPUT

3인 Cell

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※ 일본 캐논 (아미 사업장) Cell 방식 도입 – 1999년 6월

[ 기존라인 ]

- 60명이 투입된 2천6백49m의 컨베이어벨트 라인을 철거, Cell방식의 라인 구축

- 제품 1대의 평균 생산시간은 2시간, 1명이 2분씩 작업을 하고 다음 공정으로 넘기는 식

[ Cell 라인 ]

- 8인 Cell의 경우 제품 1대 생산시간은 2시간, 1인 당 작업분량은 15분

- 8인 Cell을 기본으로 6인, 4인, 2인, 1인 셀 등 운영

( 작업자의 숙련도와 주문정보에 따라 매일 바뀌는 작업계획 )

- 정신적 만족감이 높아지면서 1인 당 생산성은 1.5배 증대

2005년 수원 디지털 TV 공장 100% Cell 방식 전환

2006년 중국 쑤저우(蘇州) 삼성 PC공장 Cell 방식 도입

2006년 슬로바키아 삼성전자 공장 Cell 방식 도입 등

평균 생산성 향상 30%

※ 삼성전자 Cell 방식 도입

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