제2장 생산방식의 선택

서론 제품 및 서비스를 어떻게 생산할 것인가에 대한 문제 생산에 필요한 장비 배치 및 필요 인력 선발에 대한 문제 다품종소량생산 방식 소품종 대량생산방식 셀생산방식

다품종소량생산 방식이란?

1. 다품종 소량생산방식 고객의 주문에 의해 생산이 이루어지는 방식 다양한 고객의 요구에 대하여 유연하게 대응 제품 및 서비스의 생산이 단속적, 생산 경로가 주문마다 다름. 제품의 흐름이 불규칙하고 원활하지 못하며 재공품 재고가 많아질 수 있음.

다품종소량생산방식의 예 (공정별배치)

공정별배치의 특성 작업을 수행하게 되는 장비들은 유사한 기능을 수행하는 것끼리 모여서 작업장을 구성. 고객의 주문에 대해 처리해 줄 수 있는 수량 및 종류의 유연성을 갖게됨. 공정별배치에 있는 장비들은 일반적으로 범용설비들임. 장비 구매가 개별적으로 이루어지는 경향이 많으므로 시스템 전체를 갖추는 것에 비해 초기 투자비용이 낮음. 작업자들은 주문에 따라 다양한 과업을 수행하게 됨으로 단순 작업을 수행하는 것에 비해 작업에 대한 만족감을 갖게 할 수 있음.

공정별배치의 문제점에는 어떤 것이 있을까?

공정별배치의 문제점 첫째, 높은 물류비용이 발생할 수 있다. 제품 및 서비스 생산이 진행되는 동안에 관련된 재료나 재공품, 서류 및 사람 등이 작업장 사이를 빈번하게 이동하게 된다. 둘째, 생산계획 및 통제의 어려움이 발생할 수 있다. 작업이 항상 같은 방향으로 진행되지 않으며, 반복 작업이 이루어지지도 않기 때문에 생산계획 및 통제에 어려움이 있다. 셋째, 작업 처리시간이 예상보다 길어질 수 있다. 부서간의 이동으로 인해 처리시간이 길어지게 되고, 경우에 따라서는 상당한 작업 대기시간도 발생하기도 한다. 넷째, 수준 높은 다기능 작업자가 요구된다. 작업자들은 다양한 주문을 처리할 수 있는 기능을 갖출 필요가 있으며, 따라서 단순작업자들 보다는 다기능 작업자들을 필요로 한다. 이와 같은 문제점으로 인해 제품 및 서비스에 대한 생산 원가가 높아질 수 있다. 다섯째, 생산준비 비용이 많이 든다. 제품 및 서비스 생산을 위하여 빈번한 작업 교체가 이루어지게 되며 이로써 생산준비비용이 많이 발생할 수 있다.

다품종소량생산방식을 택할 경우의 고려사항 첫째, 생산에 관련된 인력과 자재 등의 이동이 원활하도록 설비를 배치할 필요가 있다. 둘째, 공간 이용이 효율적으로 되도록 설비를 배치할 필요가 있다. 셋째, 조직구성원의 사기진작을 고려하여 설비를 배치할 필요가 있다.

공정별 배치를 위하여 적용할 수 있는 거리-물량모형이란?

거리-물량모형 이동이 빈번하거나 물량 이동이 많은 작업장끼리는 서로 가까이 배치할 필요가 있다. 이동거리와 물량을 고려한 설비 배치를 거리-물량모형이라고 한다.

거리-물량모형을 이용하여 설비를 배치하는 절차 거리-물량모형을 이용하여 설비를 배치하는 절차 단계 1, 설비 배치를 임의로 실시한다. 단계 2, 각 설비들 사이의 거리와 단위 기간 동안의 이동 물량에 대하여 각각 행렬을 구성한다. 단계 3, 거리행렬의 값과 이동물량을 곱한 후 각 값을 더하여서 총 비용을 계산한다. 단계 4, 현재의 배치에서 변화를 줌으로써 총 비용을 줄일 수 있는 것이 있는지 찾아본다. 만일 있으면 설비배치를 바꾼 후 단계 2로 간다. 단계 5, 총 비용을 더 이상 줄일 수 없으면 멈춘다.

거리-물량모형의 예제 A사 건물 배치 이웃하는 방 간 거리는 1단위로 일정함. 부서간 이동은 부서간 놓여진 복도를 따라 이동함.

거리-물량모형 예제 방간 이동거리 연간 부서간 이동물량 구 분 방1 방2 방3 방4 방5 방6 - 1 2 3 구 분 부서1   연간 부서간 이동물량 구 분 부서1 부서2 부서3 부서4 부서5 부서6 - 50 20 25 3 10 8 15 40 5 7 21 18 16 26 4

거리-물량모형 예제 구 분 부서1 부서2 부서3 부서4 부서5 부서6 - 58 40 32 21 14 55 26 28 33 25   55 26 28 33 25 22 50 31

거리-물량모형 예제 각 방에 부서를 임의로 배치하여 초기배치를 구한다. 예를 들어서 각 부서를 방 순서대로 배치하면 다음 그림과 같다. 

거리-물량모형 예제 각 부서의 연간 이동물량과 부서간의 이동거리를 곱하여 그 값을 표에 나타낸다. 예를 들면 (방1-부서1, 방3-부서3)의 칸에 있는 80은 표 1의 (방1,방3)에 있는 2와 표3의 (부서1, 부서3)의 칸에 있는 40을 곱하여 얻어진 값이다. 표4에 나타낸 각 칸의 값을 해당 부서간 연간 물류비용이라고 한다면 A사의 연간 총 물류비용은 793이 된다. 구 분 방1-부서1 방2-부서2 방3-부서3 방4-부서4 방5-부서5 방6-부서6 - 58 80 32 42   55 26 56 78 66 25 22 100 31

거리-물량모형 예제 이제 해를 더 향상시킬 수 있는 방법을 생각해 보자. 표2-4의 연간 물류비용들 중에서 (방4-부서4, 방6-부서6)의 비용 100단위가 가장 크다. 만일 부서4와 부서6이 서로 인접해 있으면 그 비용은 더 줄어들 수 있다. 따라서 방6-부서6의 위치를 방5-부서5의 위치와 서로 바꾸면 그림2-4와 같이 되고, 바꾼 후 부서간 이동거리는 표2-5와 같이 되며, 연간 물류비용은 표2-6과 같이 된다.

거리-물량모형 예제   부서간거리 부서1 부서2 부서3 부서4 부서5 부서6 - 1 2 3  

거리-물량모형 예제 물류비용 부서1 부서2 부서3 부서4 부서5 부서6 - 58 80 32 63 28 55 52 78 33   물류비용 부서1 부서2 부서3 부서4 부서5 부서6 - 58 80 32 63 28   55 52 78 33 50 44 31

거리-물량모형 예제 부서5와 부서 6의 위치를 서로 바꾸었을 때 연간 총 물류비용이 793단위에서 762단위로 31단위 감소되었다. 즉 초기배치에서 부서5와 부서6을 바꾸는 것이 비용적인 측면에서 유리함을 알 수 있다. 이와 같이 비용을 감소시킬 수 있는 부서 이동을 찾아서 해를 점진적으로 개선해 나가서 더 이상 감소시킬 수 없는 배치가 나타날 때 개선절차를 멈추게 된다.

거리-물량모형 예제 배치를 고려할 부서의 수가 적을 때에는 지금까지 진행한 방법으로 해를 개선해 나갈 수 있으나 부서의 수가 많아지면 해를 개선해 나가는 것이 용이하지 않다. 이와 같은 절차에 따라서 해를 개선해 나가면서 효율적인 설비배치 안을 만들어 낼 수 있도록 개발된 프로그램중의 하나로써 CRAFT(Computerized Relative Allocation of Facilities Technique)가 있다. CRAFT는 배치할 부서간의 취급물량, 각 부서별 소요면적 및 부서간의 거리를 고려하여 효율적인 설비배치형태에 대한 해를 제시해 주는 경험적기법(Heuristic Algorithm)에 기초를 둔 프로그램으로써 최적해를 보장해 주지는 않는다. CRAFT를 이용하여 설비 배치안을 만들기 위해서는 먼저 최초의 배치형태와 부서간 취급물량, 부서간 소요면적 및 부서간 거리 등을 입력해 주어야 한다. CRAFT를 이용하여 설비배치 안을 만들 때에는 최대 40여개 부서까지가 가능한 것으로 알려져 있다.

연습문제_거리물량모형 다음과 같이 똑같은 크기(가로6m, 세로 4m)의 방 6개가 있다. 부서 간 연간 이동물량이 다음과 같을 때 연간 물류비용을 고려하여 부서들을 각 방에  배치하여 보시오.                                                                  표 연간 부서간 이동물량 구 분 부서1 부서2 부서3 부서4 부서5 부서6 - 10 30 20 3 15 25 4 40 8 14 35

자료출처: William J. Stevenson and SUM Chee Chuong, Operation Management, p270-271, Mc Graw Hill.

2. 소품종 대량생산방식 생산자가 제품의 수요를 예측하여 생산 진행됨. 재고생산방식이라고도 함. 제품의 생산이 정해진 절차에 따라 반복적으로 진행되므로 생산에 이용되는 설비들은 작업 순서에 맞추어서 배치됨. 이러한 설비배치형태를 제품별배치(Product Focused Layout)이라고 함.

제품별 배치란 무엇인가?

제품별 배치의 예 제품별배치를 통해서 소수의 표준화된 제품이 반복적으로 생산됨.  제품별배치를 통해서 소수의 표준화된 제품이 반복적으로 생산됨. 대표적인 예는 자동차 조립라인, 가전제품 조립라인, 가공식품생산라인 등이 있음.

재료 반죽 껍질준비 내용물 넣기 굽기 납품 고객 주문 Make-to-stock 전략 피자보관 2분 3분 5분 1분 15분

제품별 배치의 장점 첫째, 작업흐름이 원활하다.  정해진 소수품목의 생산에 필요한 장비들과 작업자들이 작업의 순서에 따라 배치되어 있고, 작업장 내 재공품이 복잡하게 여기저기 흩어져 있지 않으므로 작업 진행이 원활하다. 둘째, 단위당 생산비용이 저렴하다. 각 공정에서 필요한 작업자는 반복생산을 통해서 비교적 짧은 시간 내에 작업에 적응할 수 있게 되므로 굳이 고임금의 다기능 작업자를 요구하지 않는다. 또한 시간이 흐름에 따라 어느 정도까지는 반복생산에 따른 학습효과로 인해 단위시간당 생산량이 증가될 수 있으므로 생산단가가 낮아질 수 있다. 셋째, 자재 및 재공품의 흐름 등 물류 이동경로가 정해짐으로 제품 생산에 필요한 설비간의 이동 경로를 가능한 한 좁힐 수 있으므로 물류비용을 낮출 수 있다. 넷째, 생산계획 및 통제가 비교적 용이하다. 제품 생산은 수요예측에 의해서 생산자가 결정하므로, 생산자가 생산계획을 수립하고 통제하는 것이 불확실한 고객의 주문에 의해 진행되는 경우에 비해서 비교적 용이하다.

제품별 배치의 단점 첫째, 제품변경 및 수량의 유연성이 낮다. 제품 설계의 변경이 있을 때 공정이 유연하게 적용하는 데에 한계가 있다. 또한 작업교체시 많은 작업준비시간 또는 비용이 소요되기 때문에 큰 로트단위의 생산이 이루어진다. 이로 인하여 제품 생산에 있어서 수량의 유연성도 낮은 경향이 있다. 둘째, 작업자의 직무만족도가 낮다. 각 공정에서 작업에 참여하는 작업자들의 직무가 높은 업무 분할과 표준화로 인하여 대부분 단순하게, 그리고 반복적으로 진행되므로 쉽게 무료함을 느낄 수 있게 되고, 낮은 임금으로 인하여 이직율이 비교적 높아질 수 있다. 셋째, 전체 공정을 갖추기 위하여 초기 투자비용이 많이 든다. 넷째, 일부 기계나 장비 등의 작업 지연은 전체 생산 공정에 영향을 미친다. 생산을 위하여 공정을 구성하고 있는 장비들은 특정 제품의 생산을 위하여 갖추어져 있으며 제품은 정해진 순서에 따라 생산되므로 임의의 한 장비가 멈추게 되면 전체 공정이 영향을 받아 함께 멈추게 된다. 제품별 배치를 통해서 제품을 생산할 때 다음 두 종류의 지연이 발생될 수 있다. ① 다음 공정이 바빠서 현재의 임시저장 공간에 있는 작업물이 다음 공정으로 빠져 나가지 못함으로써 발생되는 지연. ② 이전 공정에서 작업물을 넘겨주지 못함으로 인해 다음 작업을 위해 기다리게 되는 지연.

지연문제 해결방안

2.1 라인벨런싱 라인벨런싱의 정의: 각 작업장에 적절한 작업량을 할당함으로써 전체 작업장에서 지연이 발생하는 것을 감소시켜 작업장의 운영효율을 높이는 활동.

라인벨런싱관련 용어의 정의 과업(task): 작업의 기본 단위로써 더 이상 나누어 수행할 수 없는 최소의 작업 단위. 주기(cycle time): 안정된 반복생산과정에서 완제품이 생산되는 시간 간격(1일 작업시간을 목표생산량으로 나누어 계산함). 유휴시간(slack time): 작업장에서 다음 작업이 도착될 때까지 기다리게 되는 시간 유휴시간 = 주기 - 해당 작업장에 할당된 총과업시간 .

과업할당시 고려사항 첫째, 과업의 선후관계를 고려하여 작업장에 배정한다. 과업의 선후관계를 고려하여 작업장에 배정할 때 작업의 진행이 원활하게 이루어질 수 있다. 둘째, 한 작업장에 할당되는 총과업시간은 주기를 넘지 않아야 한다. 어느 작업장이 주기를 넘기게 되면 목표생산량을 달성할 수 없다. 따라서 각 작업장에는 주기를 넘지 않는 한도 내에서 과업을 최대로 할당해야 한다. 셋째, 모든 작업장에서 발생되는 총유휴시간의 합이 최소가 되도록 한다. 총유휴시간의 합이 최소가 될 때 생산에 필요한 작업장의 수 또한 최소가 된다.

과업할당규칙의 종류 (1) LTT(Longest Task Time) rule : 할당 대상 과업들 중에서 과업시간의 크기가 큰 것을 작업장에 먼저 배정한다. (2) MFT(Most Following Task) rule : 다음에 따라오는 과업들 수가 가장 많은 것을 작업장에 우선 배정한다. (3) RPW(Ranked Positional Weight) rule : 할당할 과업 및 그 과업의 뒤를 이어 계속되는 모든 과업들의 총 과업시간을 RPW라고 한다. 모든 과업에 대하여 RPW를 계산한 후, 그 값이 가장 큰 것을 선후관계 및 주기를 고려하여 우선 작업장에 배정한다.

예제 LTT 및 MFT rule에 따른 과업할당 과업(task) 과업시간 (task time) 선행과업(Immediate  Predecessors) A 25초 - B 22 C 52 D 31 E F D,E G 18 C,F H 36 I 42 G,H 계 300초  

표의 작업 내용을 네트워크로 표시해 봅시다. 먼저 선행 과업이 없는 것은 과업 A이므로 A(25)

표의 작업 내용을 네트워크로 표시해 봅시다. 과업 A 다음에 과업 B와 C가 따라 옴으로 B(22) A(25) C(52)

표의 작업내용을 네트워크로 표현

주기와 이론적인 작업장수 계산 주기(CT), 즉 제품 1단위를 생산하는데 소요되는 시간이다. 1일 8시간 작업을 하게 되는 경우 하루 생산량 목표가 300단위라고 하면 주기는 얼마인가?

주기와 이론적인 작업장수 계산 주기=1일작업시간/목표생산량=96 즉 주기는 96초가 됨. 주기(CT)가 96초이고, 총과업시간이 300초일 때 이론적인 최소작업장 수는 몇 개가 되어야 하는가?

주기와 이론적인 작업장수 계산 제품 1개 생산에 소요되는 총 과업시간은 300초이다. 제품 1개를 생산하기 위해 96초(주기=96초이므로)가 걸리게 하려면 몇 개의 작업장이 필요할까?

주기와 이론적인 작업장수 계산 이론적인 작업장 수 =총과업시간/주기=4개

작업장1에 할당할 과업을 선택함 선행과업이 없는 과업 A가 유일한 후보 과업 A의 과업시간은 25초, 주기는 96초이므로 작업장 1에 A를 할당함. 현재 작업장 1의 총과업시간은 25초, 여유시간은 71초(96초-25초=71초). 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8 96-25=71

작업장1에 할당할 과업을 선택함 과업 A를 선행과업으로 갖고 있는 과업들은 B와 C임. 과업 B의 과업시간은 22초, 과업 C의 과업시간은 52초로서 LLT Rule에 따르면 과업 C가 작업장 1에 배정됨. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8 96-25=71 B C 22 52 6 2   25+52=77 71-52=19

작업장2에 할당할 과업을 선택함 작업장 1의 여유시간은 19초 선행관계에 대한 제약을 받지 않는 과업은 B이며 그 과업시간은 22초임. 따라서 과업 B를 다른 작업장 2에 할당함. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8 96-25=71 B C 22 52 5 2   25+52=77 71-52=19 제2작업장 6 96-22=74

작업장2에 할당할 과업을 선택함  과업 B를 작업장2에 할당한 후 선행관계를 고려하면 다음에 할당될 수 있는 후보 과업 D(31초)와 E(52초)가 됨. LTT rule에 따라서 과업 E를 작업장 2에 할당. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8   C 96-25=71 B 22 52 5 2 25+52=77 71-52=19 제2작업장 E 96-22=74 D 31 3 22+52=74 74-52=22

작업장에 할당할 과업을 선택함 작업장 2의 여유시간은 22초. 선행제약조건을 고려하면 과업 D가 후보임. 과업 D는 과업시간이 31초가 되므로 이를 작업장 2에 할당하지 못하고 새로운 작업장 3을 만든 후 그곳에 과업 D를 할당함 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8   C 96-25=71 B 22 52 5 2 25+52=77 71-52=19 제2작업장 E 96-22=74 D 31 3 22+52=74 74-52=22 제3작업장 96-31=65

작업장3에 할당할 과업을 선택함 과업 D를 할당한 후 선형제약관계를 고려해 볼 때 다음에 할당 가능한 과업은 F로써 과업시간은 22초임. 작업장 3의 여유시간이 65(96-31=65)이므로 과업 F를 작업장 3에 할당함. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8   C 96-25=71 B 22 52 5 2 25+52=77 71-52=19 제2작업장 E 96-22=74 D 31 3 22+52=74 74-52=22 제3작업장 F 96-31=65 31+22=53 65-22=43

작업장3에 할당할 과업을 선택함 과업 F 다음에 할당 가능한 과업은 H(36초)와 G(18초). 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8   C 96-25=71 B 22 52 5 2 25+52=77 71-52=19 제2작업장 E 96-22=74 D 31 3 22+52=74 74-52=22 제3작업장 F H 96-31=65 31+22=53 65-22=43 G 18 36 1 53+36=89 43-36=7

작업장에 할당할 과업을 선택함 작업장 3의 여유시간이 7초. 나머지 과업들의 수행시간이 모두 7초를 초과하므로 새로운 작업장을 구성하고 과업을 할당함. 과업 H를 할당한 후, 할당 가능한 과업은 G임. 새로운 작업장 4에 과업 G를 할당한 후 이를 정리하면 다음과 같다.

작업장4에 할당할 과업을 선택함 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8   C 96-25=71 B 22 52 5 2 25+52=77 71-52=19 제2작업장 E 96-22=74 D 31 3 22+52=74 74-52=22 제3작업장 F H 96-31=65 31+22=53 65-22=43 G 18 36 1 53+36=89 43-36=7 제4작업장 96-18=78

작업장4에 할당할 과업을 선택함 남은 과업은 I, 수행시간은 42초이다. 작업장4의 여유시간이 78초이므로 과업 I를 작업장 4에 할당함. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 25 8   C 96-25=71 B 22 52 5 2 25+52=77 71-52=19 제2작업장 E 96-22=74 D 31 3 22+52=74 74-52=22 제3작업장 F H 96-31=65 31+22=53 65-22=43 G 18 36 1 53+36=89 43-36=7 제4작업장 I 96-18=78 42 18+42=60 78-42=36

작업장에 과업을 할당한 결과 실제 작업장의 수 : 4곳 작업장 별 과업시간 및 여유시간 구분 제1작업장 제2작업장 제3작업장 제4작업장 과업시간 77 74 89 60 여유시간 19 22 7 36 효율 = 총과업시간/(96초*작업장수)*100 = 78.13% 주기를 제3작업장을 기준으로 하여 89초로 정할 경우의 효율을 계산하면 효율 = 총과업시간/(89초*작업장수)*100 = 84.27%

연습문제 과업종류 과업시간(초) 선행과업 A 40 - B 65 C 30 D,E,F D 75 E 20 F 55 G 32 H 45 1. 한 회사의 작업장에서 8시간 동안 192개의 제품을 생산하여야 한다. 그 생산라인의 과업, 과업시간 및 선행과업이 다음 표와 같을 때 물음에 답하시오.    과업종류 과업시간(초) 선행과업 A 40 - B 65 C 30 D,E,F D 75 E 20 F 55 G 32 H 45 I 35 J 28 C,I

위의 작업 내용을 네트워크로 나타내시오. D(75) A(40) B(65) E(20) C(30) J(28) F(55) I(35) G(32) H(45)

(2) 생산주기를 계산하시오. 𝐶𝑇= 1일 작업시간 목표생산량 = 1×8×60×60(초) 192 = 150(초) (3) 이론적인 최소 작업장수를 계산하시오. 최소 작업장수= 총과업시간 주기 = 425 150 =2.83 =3개

(4) 위의 과업들에 대해서 LTT(Longest Task Time)을 적용하여 작업장에 과업을 할당하고 효율성을 계산하시오. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제1작업장 A 40 9 B G 150-40=110 65 32 5 2 40+65=105  110-65=45  105+32=137 45-32=13 D E F 75 20 55 45 3 제2작업장 150-75=75 H   75+55=130 75-55=20 130+20=150 20-20=0

작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간 (초) 따라오는 과업수 작업장에 할당된 과업 과업시간(초) 여유시간(초) 제3작업장 C H 30 45 1 2 I J 150-45=105 35 45+35=80 105-35=70 28 80+28=108 70-28=42

2. 한 회사의 작업장에서 8시간동안 480개의 제품을 생산하여야 한다 2. 한 회사의 작업장에서 8시간동안 480개의 제품을 생산하여야 한다. 그 생산라인의 과업, 과업시간 및 선행과업이 다음 표와 같을 때 물음에 답하시오.  과업종류 과업시간 선행과업 A 10 - B 30 C 34 D 21 E 16 F 25 G 15 H 20 D,E I 18 F,G J H,I

(1) 위의 작업 내용을 네트워크로 나타내시오. (2) 생산주기를 계산하시오. (3) 이론적인 최소 작업장수를 계산하시오 (1) 위의 작업 내용을 네트워크로 나타내시오. (2) 생산주기를 계산하시오. (3) 이론적인 최소 작업장수를 계산하시오. (4) 위의 과업들에 대해서 LTT(Longest Task Time)을 적용하여 작업장에 과업을 할당하고 효율성을 계산하시오.

논의 작업장별 여유시간을 살펴보면 최소여유시간은 작업장 3에서 7초, 최대는 작업장 4에서 36초가 되어 그 차이는 무려 29초가 된다. 작업장별 할당된 작업량에 대한 균형이 잘 이루어졌다고 보기가 어렵다. 다만 1일 목표생산량을 달성하기 위하여 선행관계제약을 고려하여 주기를 초과하지 않는 한도 내에서 작업장에 과업들을 할당하였기 때문에 나타난 현상이라고 할 수 있다. 작업장별 작업량의 균형을 맞추는 문제를 해결하는 것은 사실 쉽지 않다. 특히 현실에서 다루게 되는 과업의 수는 예제의 내용보다 훨씬 많기 때문에 더욱이 그렇다. 따라서 작업장의 균형문제를 다루는 많은 기법들이 소개되어 왔는데 아직까지는 최적해를 제시해 줄 수 있는 해법은 발견되지 않았다.

연습문제 제품 생산에 필요한 과업, 과업시간, 및 선행과업의 내용이 다음과 같을 때 물음에 답하시오. A 16초 - B 70 C 36 D 8 E 58 F 20 B,E G 46 H 79 D,G I 28 K 12   I 위의 작업 내용을 네트워크로 나타내시오. 일일 목표 생산량이 240단위라고 할 때 LTT(Longest Task Time)과 MFT(Most Following Tasks)을 적용하여 작업장에 과업을 할당하고 효율성을 계산하시오. 이론적인 최소 작업장수를 계산하시오.

다음 표에 나타난 과업들에 대하여 주기를 40초 할 때 RPW rule을 적용하여 과업들을 작업장에 배치해 보자. 과업시간 선행과업 A 15 - B 12 C 18 D 19 E 21 F 10 G 11 H C,E I 17 J 16 F,H K H,I L J,K 계 191  

(1) 먼저 위의 표에 나타난 과업을 선행관계를 보여 줄 수 있는 네트워크로 표현하면 다음과 같다

(2) RPW rule에 따라 작업장에 과업을 할당하려면 네트워크를 참고하여 각 과업에 대한 RPW를 구해야 한다 (2) RPW rule에 따라 작업장에 과업을 할당하려면 네트워크를 참고하여 각 과업에 대한 RPW를 구해야 한다. RPW는 뒤에 따라오는 모든 과업들의 시간을 가산한 값으로서 각 과업에 대한 RPW를 구하면 다음 표와 같다. 과업 과업시간 뒤따라오는 과업 RPW A 15 B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L 15+12+18+19+21+10+11+...+15=191 B 12 D,E,F,H,J,K,L 12+19+21+10+18+16+19+15=130 C 18 G,H,I,J,K,L 18+11+18+17+16+19+15=114 D 19 F,J,L 19+10+16+15=60 E 21 H,J,K,L 21+18+16+19+15=89 F 10 J,L 10+16+15=41 G 11 I,K,L 11+17+19+15=62 H J,K,L 18+16+19+15=68 I 17 K,L 17+19+15=51 J 16 L 16+15=31 K 19+15=34 - 계 191  

RPW의 값이 큰 과업을 먼저 고려하여 작업장에 할당한다 RPW의 값이 큰 과업을 먼저 고려하여 작업장에 할당한다. RPW의 값이 가장 큰 과업은 191인 A이므로 작업장 1을 만든 후 가장 먼저 할당한다. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15 191 40-15=25

선행관계제약을 고려하면 A 다음에 할당 가능한 과업으로는 B와 C가 있다 선행관계제약을 고려하면 A 다음에 할당 가능한 과업으로는 B와 C가 있다. 작업장 1의 여유시간은 25초이므로 어느 과업을 할당하여도 되지만 과업 B의 RPW는 130, C의 RPW는 114이므로 과업 B를 작업장 1에 할당하고 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 130 114 15+12=27 25-12=13

과업 C가 할당되었으므로 선행관계 제약이 없는 과업들, 즉 다음에 할당 가능한 과업은 C,D,E이다 과업 C가 할당되었으므로 선행관계 제약이 없는 과업들, 즉 다음에 할당 가능한 과업은 C,D,E이다. 한편 작업장 1의 여유시간은 13초가 되는데 과업 C,D,E중에서 13초보다 작거나 같은 과업은 없다. 그러므로 새로운 작업장을 만든 후 과업 C,D,E중에서 RPW의 값이 114로써 가장 큰 과업 C를 할당하고 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에  할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 15+12=27 25-12=13 제2작업장 114 40-18=22

과업 C가 할당된 후 선행관계제약을 고려하면 다음에 할당 가능한 과업으로는 D,E,G가 있다 과업 C가 할당된 후 선행관계제약을 고려하면 다음에 할당 가능한 과업으로는 D,E,G가 있다. 작업장 2의 여유시간은 27초이므로 D,E,G 어떤 과업도 할당이 가능하다. 따라서 이중 RPW의 값이 가장 큰 과업은 그 값이 89인 E가 된다. 따라서 과업 E를 작업장 2에 할당하고 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 15+12=27 25-12=13 제2작업장 40-18=22 D E G 19 21 11 60 89 62 18+21=39 22-21=1

과업 E를 할당한 후 선계관계제약을 고려하면 다음에 할당 가능한 과업은 D,H,G가 된다 과업 E를 할당한 후 선계관계제약을 고려하면 다음에 할당 가능한 과업은 D,H,G가 된다. 한편 작업장 2의 여유시간은 6초로써 후보가 되는 과업 D,H,G의 수행시간은 각각 19, 18, 그리고 11초로써 작업장 2에 할당하지 못한다. 따라서 작업장3을 새로 만든 후 RPW의 값이 68로써 가장 큰 과업 H를 할당한다 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 15+12=27 25-12=13 제2작업장 40-18=22 D E G 19 21 11 18+21=39 22-21=1 제3작업장 H 60 68 62

과업 H를 할당한 후 선행관계제약을 고려하면 다음 할당 가능한 과업으로는 D와 G가 있으며, 이들의 RPW는 각각 60과 62이다. 작업장 3의 여유시간은 22초이므로 과업수행시간이 11초인 G를 작업장 3에 할당한다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 15+12=27 25-12=13 제2작업장 40-18=22 D E G 19 21 11 18+21=39 22-21=1 제3작업장 H 60 68 62 18+11=29 22-11=11

과업 G를 할당한 후 선행관계제약을 고려하면 다음 할당 가능한 과업으로는 D,I가 있다 과업 G를 할당한 후 선행관계제약을 고려하면 다음 할당 가능한 과업으로는 D,I가 있다. 이들 두 과업의 RPW는 각각 60과 51이므로 과업 D를 할당한다. 그런데 이들의 과업수행시간이 모두 작업장 3의 여유시간을 초과하므로 새로운 작업장 4를 구성하고 RPW의 값이 더 큰 D를 할당한다. 그 결과는 다음과 같다. 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 15+12=27 25-12=13 제2작업장 40-18=22 D E G 19 21 11 18+21=39 22-21=1 제3작업장 H 60 68 62 18+11=29 22-11=11 제4작업장 I 17 51 40-19=21

이와 같은 절차를 계속하여 과업을 작업장에 할당한 결과 작업장구분 할당 가능한 과업 과업시간(초) RPW 작업장에 할당된 과업 여유시간(초) 제1작업장 A 15   40-15=25 B C 12 18 15+12=27 25-12=13 제2작업장 40-18=22 D E G 19 21 11 18+21=39 22-21=1 제3작업장 H 60 68 62 18+11=29 22-11=11 제4작업장 I 17 51 40-19=21 F 10 41 19+17=36 21-17=4 제5작업장 K 40-10=30 J 16 31 34 10+19=29 30-19=11 제6작업장 L 40-16=24 16+15=31 24-15=9

결과의 정리 이론적인 작업장 수의 계산 {총과업시간/주기}의 올림값 = 191/40 = 5 작업장별 여유시간 및 총여유시간 구분 제1작업장 제2작업장 제3작업장 제4작업장 제5작업장 제6작업장 여유시간 13 1 11 4 9 효율 = 총과업시간/(주기*작업장수) *100 = 191/(40*6)*100 = 79.58%

논의 이론적인 최소작업장수; 5개 실제 작업장 수 ; 6개 각 작업장 최소여유시간; 1초 주기를 39초로 정해서 새롭게 작업장을 구성하고 과업을 할당하게 된다면 새로운 과업할당 결과가 나올 수 있음.

연습문제_RPW 주기를 0.5분이라고 할 때 다음 표에 나타난 과업들에 대하여 RPW rule을 적용하여 과업들을 작업장에 배치하고, 네트워크, 효율, 총여유시간 및 실제 작업장 수를 구하시오. 과업 과업시간(분) 선행과업 A 0.15 - B 0.35 C 0.5 D 0.45 E 0.23 F 0.07 G 0.13 D,F H 0.09 G,E I 0.11

3. 셀생산방식 소품종대량생산방식 다품종소량생산방식 셀 생산방식 장점:표준화된 제품을 반복생산함으로서 생산단가를 낮추는 것. 단점: 제품의 종류 및 수량 유연성이 낮은 것. 다품종소량생산방식 장점:다양한 고객들의 주문에 대하여 유연하게 대처할 수 있도록 공정이 준비되어 있는 것. 단점: 생산단가가 높아질 수 있다는 것. 셀 생산방식 이 두 가지 생산방식의 장점을 최대로 살리고자 시도된 생산방식 셀(Cell): 세포라는 의미를 갖고 있는 조직 구조의 기본단위. 제조셀: 부품이나 부품군의 생산에 필요한 서로 다른 기계들이 작업 진행의 순서에 따라서 구성된 생산기본조직.

3. 셀생산방식 다품종소량생산방식에 의해 생산되는 작업현장에서 부품의 형상과 가공방식 등을 고려하여 한 제조셀에서 작업이 가능한 부품군(Part Family)을 GT(Group Technology)기법을 이용하여 구성. 고객으로부터 부품 가공에 대한 주문이 있을 때 해당 제조셀에서 생산될 수 있게끔 공정계획을 수립하여 생산하게 되는 방식. 즉 셀생산방식은 다품종소량생산방식을 위하여 구성된 작업장 내의 배치를 소품종대량생산방식의 장점을 최대로 살리기 위하여 제조셀의 형태로 재구성한 일종의 혼합생산방식.

출처: Krajewski, Ritzman and Malhotra, Operation Management , Pearson Education, 8e, p309.

셀생산방식을 도입하는 이유 1. 부품들의 대기시간과 재공품재고(Work In Process; WIP)가 다품종소량생산방식에 비해 줄어든다. 2. 셀을 구성하는 기계간의 이동거리를 줄일 수 있으므로 물류비용이 감소된다. 3. 같은 부품군에 속한 부품 가공시 작업준비절차가 비교적 유사하여 셀 내에서의 작업교체가 수월하고, 이로써 작업준비시간이 줄어든다. 4. 특정 셀 내에 할당되는 과업들의 다양성이 감소됨으로써 작업자의 작업장 적응 및 훈련 시간이 단축된다. 5. 생산과정이 보다 더 직선화된 경로들로 이루어지므로 다품종소량생산방식을 위한 공정별 배치에 비해서 생산이 비교적 빨리 진행되므로 생산단가를 낮출 수 있다. 6. 부품 다양성이 줄어들고 셀 내 공구와 기계 가공의 유사성으로 인해 셀의 자동화가 용이하게 된다.

셀생산방식 도입시의 문제점 셀생산방식은 셀 간에 이동이 이루어지지 않도록 하기 위하여 같은 장비를 중복해서 구매해야 함. 다품종소량생산방식에 의해서 생산될 수 있는 모든 부품들이 셀생산방식 하에서 생산될 수 없는 경우도 있으므로 그러한 부품의 생산을 위하여 별도의 작업장을 운영해야 하는 경우도 발생되므로 비효율적일 수 있음. 셀생산방식에 의한 생산을 위하여 셀을 구성하기 위해서는 먼저 생산되는 제품에 대한 부품형상과 가공조건 등을 고려하여 유사부품들을 모아 부품군을 형성해야 하고, 그 부품군을 생산하기 위하여 필요한 기계나 장비들로 구성된 셀을 만들어야 함.

예제 4 부품 1은 기계 A와 C에서 처리되고, 부품 2는 기계 B, E, F에서 처리되는 등, 6개의 부품이 다음과 같이 7대의 기계에서 처리된다고 한다. 이에 대하여 셀생산방식으로 생산하기 위한 셀을 구성해 보자.   부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 기계 A 1 기계 B 기계 C 기계 D 기계 E 기계 F 기계 G

1. 위의 표에 행과 열을 각각 한 개씩 추가한다. 부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1   부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1 기계 B 기계 C 기계 D 기계 E 기계 F 기계 G 추가열

2. 추가된 열의 각 행에 2x을 각각 적는다. 부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1 40   부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1 40 기계 B 18 기계 C 기계 D 5 기계 E 기계 F 기계 G 추가열 25 =32 24=16 23=8 22=4 21=2 20=1

3. 단계 3에서 계산 값을 기준값으로 하여 표를 내림차순으로 정리한다.   부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1 기계 C 기계 B 기계 E 기계 F 기계 D 기계 G 추가열

4. 추가된 행의 각 열에 2x을 각각 적는다. 부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1   부품 1 부품 2 부품 3 부품 4 부품 5 부품 6 추가행 기계 A 1 26 =64 기계 C 25 =32 기계 B 24 =16 기계 E 23 =8 기계 F 22 =4 기계 D 21 =2 기계 G 20 =1 추가열 96 28 3

5. 추가된 행의 각 열에 2x을 각각 적는다. 부품 1 부품 3 부품 2 부품 5 부품 4 부품 6 추가행 기계 A 1 64   부품 1 부품 3 부품 2 부품 5 부품 4 부품 6 추가행 기계 A 1 64 기계 C 32 기계 B 16 기계 E 8 기계 F 4 기계 D 2 기계 G 추가열 96 28 3

논의 기계 A와 기계 C를 한 셀로 구성함. 기계 B, E, F를 한 셀로 구성함. 기계 D와 G를 한 셀로 구성함. 지금까지 예제를 이용하여 설명한 셀 구성방식은 Binary Ordering Algorithm으로 알려져 왔으며, 많이 응용되고 있으나 최적해를 보장해 주지는 않음.

연습문제 (1) 셀생산방식에 대해서 아는 대로 서술하시오. (2) 다품종소량생산방식에 대해서 아는 대로 서술하시오. (3) 소품종 대량생산방식에 대해서 아는 대로 서술하시오.