제7장 설비배치 1. 설비배치의 유형 2. 공정별 배치기법 3. 제품별 배치기법 4. 서비스시스템의 설비배치

1. 설비배치의 유형 ■ 설비배치의 정의 - 설비배치란 공장 또는 서비스 시설 내에서 부서의 위치와 설비의 배열 결정 ■ 설비배치의 유형(기준：작업흐름의 패턴) - 공정별 배치 - 제품별 배치 3가지 기본 유형 - 고정위치배치 - 혼합형 배치 - 셀룰러 배치 ■ 공정유형과의 관계 - 라인공정 ↔ 제품별 배치 - 단속공정 ↔ 공정별 배치 - 프로젝트공정 ↔ 고정위치배치 제7장 설비배치

(1) 공정별 배치(process layout) ■ 공정별 배치의 특징 - 유사한 기계설비나 기능을 한 곳에 모아 배치 - 각 주문작업은 가공요건에 따라 필요한 작업장이나 부서를 찾아 이동하므로 작업흐름이 서로 다르고 혼잡 - 공정별 배치는 단속생산이나 개별주문생산과 같이 다양한 제품이 소량으로 생산되고 각 제품의 작업흐름이 서로 다른 경우에 적합 ■ 공정별 배치의 예 - 기계의 주문 제작 - 병원 - 대학 등 제7장 설비배치

■ 제조업에 있어서의 공정별 설비배치의 예 페인팅 기계 선반 I 드릴프레스 I 선반 II 선반 III 포장기계 I 완제품 선반 IV 포장기계 II 제품생산 시작 제7장 설비배치

(2) 제품별 배치(product layout) ■ 제품별 배치의 특징 - 각 제품별로 제품이 만들어지는 작업순서에 따라 기계 설비나 작업장을 배치 - 작업흐름은 직선적이거나 미리 정해진 패턴을 따라가며, 각 작업장은 고도로 전문화된 하나의 작업만을 수행 - 제품별 배치는 하나 또는 소수의 표준화된 제품을 대량으로 반복 생산하는 라인공정에 적합 ■ 제품별 배치의 예 - 자동차 조립라인 - 전자제품 생산라인 - 카페테리아 라인 등 제7장 설비배치

■ 제품별 배치의 여러 가지 작업흐름선 직선형 L자형 U자형 빗 (comb) 모양 미로형

(3) 고정위치배치(fixed-position layout) ■ 고정위치배치의 특징 - 고정위치배치는 제품의 크기, 무게 및 기타 특성 때문에 제품 이동이 곤란한 경우에 생기는 배치 형태 - 고정위치배치에서는 제품은 한 장소에 고정되어 있고, 자재, 공구, 장비 및 작업자가 제품이 있는 장소로 이동해 와서 작업을 수행 ■ 고정위치배치의 예 - 조선소 - 비행기 제작 등 대형 제품의 생산 - 각종 건설공사 제7장 설비배치

(4) 혼합형 배치(hybrid layout) ■ 혼합형 배치 - 설비배치의 세 가지 기본 유형이 혼합된 형태 ■ 혼합형 배치의 예 - 공장 전체로는 제작→중간조립→최종조립의 순으로 제품별 배치를 취하더라도 제작공정은 공정별 배치를, 조립공정은 제품별 배치를 각각 취할 수 있음. - 전자제품공장의 경우, 최종조립라인-제품별 배치, 금형공정-공정별 배치 제7장 설비배치

(5) 셀룰러배치(cellular layout) ■ 제조셀(manufacturing cell) - 다수의 유사 부품이나 부품군의 생산에 필요한 서로 다른 기계들을 가공진행순서에 따라 모아놓은 것 ■ 셀룰러 배치 - 제조셀을 이용한 제조를 셀룰러 제조라 하고, 제조셀에 의한 설비배치를 셀룰러 배치라 함. - 셀룰러 배치에서는 기계간에 부품의 이동거리와 대기 시간이 짧기 때문에 생산소요시간이 단축되고 재공품 재고가 감소함. - 셀룰러 배치는 다양한 부품을 중·소량으로 생산하는 기업에 제품별 배치의 혜택을 제공 제7장 설비배치

- 주로 다양한 제품을 중·소량으로 생산하는 단속공정의 효율성 제고를 위해 도입되었으나, 최근에는 전통적인 ■ 셀방식 - 주로 다양한 제품을 중·소량으로 생산하는 단속공정의 효율성 제고를 위해 도입되었으나, 최근에는 전통적인 컨베이어 벨트를 통한 소품종 대량생산을 하는 라인 공정에도 도입되기 시작하였음. - ‘소품종 대량생산체제’를 ‘다품종 대량생산체제’로 전환함으로써 소비자들의 다양한 욕구를 충족시키는 동시에 생산성을 높이기 위함임. - 컨베이어 벨트 방식이 분업과 전문화에 의한 단순 작업의 반복을 통한 소품종 대량생산체제에 맞는다면, 셀 방식 의 생산은 1~2명이 모든 조립공정을 소화하는 ‘자기 완 결형 생산체제’라고 할 수 있음. - 다기능 숙련공의 육성이 절대적으로 필요함. 제7장 설비배치

- 그룹 테크놀러지(GT：group technology)란 비슷한 특성을 가진 부품끼리 모아 부품군으로 분류하고, 이러한 유사성을 부품의 생산이나 설계에 이용하는 기법 - GT배치란 GT를 이용하여 다양한 부품들을 몇 개의 부품군 으로 분류한 다음, 각 부품군의 생산에 필요한 서로 다른 기계장비들을 모아 제조셀로 구성하는 설비배치 형태 - GT배치는 순수한 공정별 배치와 순수한 제품별 배치의 일종의 혼합 형태 - GT배치를 이용하면 다양한 부품을 소규모 로트로 생산하는 기업도 제품의 표준화 없이 제품별 배치의 경제적 이점을 취할 수 있음. 제7장 설비배치

2. 공정별 배치기법 (1) 물량-거리모형 ■ 부서간의 물량이동에 따르는 총자재취급비용이 최소가 되도록 각 부서나 작업장의 배치를 결정 총비용 여기서 Lij＝부서 i에서 j로의 이동물량 Cij＝부서 i에서 j로의 단위 물량당 단위거리당 운반비용 Dij＝부서 i에서 j까지의 거리 n ＝부서의 수 제7장 설비배치

■ 부서간 연간 이동물량 제7장 설비배치 부서활동 부서 1 2 3 4 5 6 7 8 원자재 수납 및 제품 출하 175 50 30 200 20 25 플라스틱 주형 100 75 90 80 금속 주형 17 88 125 99 180 재 봉 작은 장난감 조립 187 큰 장난감 조립 70 도색(페인팅) 기계장치 조립 제7장 설비배치

■ 최초의 배치 ■ 최초 배치의 총비용표 → 1 3 5 7 2 4 6 8 20m 40m 총비용=3,147,000원 (단위; 천원) 부서 1 2 3 4 5 6 7 8 175 50 60 400 75 100 150 180 240 270 17 88 125 198 360 20 187 80 70 1 3 5 7 20m 2 4 6 8 40m ■ 최초 배치의 총비용표 → 총비용=3,147,000원 제7장 설비배치

■ 두 번째 배치(부서 4와 6을 맞바꿈) ■ 두 번째 배치의 총비용표 → 1 3 5 7 2 6 4 8 (단위; 천원) 부서 1 2 3 4 5 6 7 8 비용 증감 175 50 60 200 75 -200 150 90 240 270 +10 17 88 125 198 360 20 25 -25 180 187 160 140 +150 총비용=3,147,000-65,000=3,082,000원 계: -65 1 3 5 7 2 6 4 8 ■ 두 번째 배치의 총비용표 → ■ 개선된 배치 계속 탐색 : 물량-거리 모형은 부서의 수가 많아지면 사실상 최적해를 구하기가 불가능

(2) 체계적 배치계획(SLP：systematic layout planning) ■ 체계적 배치계획 - 체계적 배치계획(SLP)이란 부서간의 관계의 밀접도와 같은 질적 기준을 사용하는 배치기법 ■ 체계적 배치계획의 예 (1) 관계도표 매 장 1 A. 근접이유 코 드 이 유 1 고객의 유형 2 감독의 용이성 3 종업원 공동 이용 4 접촉 필요 5 같은 공간 사용 6 심리적 이유 B. 근접등급 등급 근접도 라인코드 색코드 A 절대 필요 적색 E 특히 중요 오렌지 I 중요 녹색 O 보통 청색 U 중요하지 않음 없음 X 바람직하지 않음 갈색 I 6 매 장 2 U - U - E 1,6 매 장 3 I 1 U - A 2,3 A 1,6 매 장 4 E 1 X 1 매 장 5 문자 숫자 ← 근접등급 ←근접이유 제7장 설비배치

1 3 5 2 4 4 3 1 2 5 2 4 5 3 1 (2) 활동관계도 (3) 인접패턴 ↑ 활동관계도에 근거한 최초의 배치 (4) 최종배치 2 4 건물크기와 각 매장의 필요 면적에 의해 조정된 최종배치 10m 5 3 1 25m 제7장 설비배치

(3) 컴퓨터에 의한 배치계획 ■ CRAFT(computerized relative allocation of facilities) - 물량-거리모형을 컴퓨터화한 기법 - CRAFT 출력의 예 : [그림 7-7](page 123) 참조 ■ ALDEP(automated layout design program) - 질적인 기준을 사용하는 컴퓨터에 의한 배치기법 제7장 설비배치

3. 제품별 배치기법 ■ 조립라인 - 조립라인은 제품별 배치의 가장 전형적인 형태 - 조립라인의 특징을 결정짓는 요소 · 자재취급장치(벨트, 롤러 컨베이어 등) · 조립라인의 형태(U자형, 직선형) · 조립라인의 이동방법(수동, 자동) · 제품믹스(단일제품, 복수제품) · 작업장의 특성(작업자가 앉아서 작업하느냐, 서서 작업하느냐 등) 제7장 설비배치

(1) 조립라인균형문제의 성격 ■ 주기시간(cycle time) - 조립라인이 이동하는 시간간격 - 각 작업장의 작업가능시간 - 완성된 제품이 생산되어 나오는 시간간격 ■ 과업(task) - 과업이란 더 이상 나눌 수 없는 작업의 기본단위 - 각 작업장에서 수행되는 작업은 여러 개의 과업으로 구성됨. 제7장 설비배치

- 조립라인 균형문제란 한 제품의 완성에 필요한 모든 과업을 과업간의 선후관계를 고려하면서 일련의 작업장에 ■ 조립라인 균형문제 - 조립라인 균형문제란 한 제품의 완성에 필요한 모든 과업을 과업간의 선후관계를 고려하면서 일련의 작업장에 다음과 같은 조건을 만족시키도록 할당하는 문제 · 각 작업장마다 할당된 과업의 총수행시간은 주기시간을 넘지 않아야 함. · 모든 작업장에 걸친 총유휴시간은 최소가 되어야 함 (각 작업장의 유휴시간은 주기시간에서 각 작업장에 할당된 과업의 총수행시간을 뺀 값). - 각 작업장마다 실제작업시간이 모두 주기시간과 같으면 유휴시간은 발생하지 않으며, 이 때 조립라인은 완전 균형을 이룸. 제7장 설비배치

■ 조립라인 균형문제의 예 A B C D A B C, D A, B C, D (a) 과업 및 선행관계 총과업시간=60초 10초 30초 10초 10초 (b) 주기시간을 30초로 할 때의 최적할당 : 작업장의 수=3개, 총유휴시간=30초 A B C, D 작업장 1 (유휴시간=20초) 작업장 2 (유휴시간=0) 작업장 3 (유휴시간=10초) (C) 주기시간을 40초로 할 때의 최적 할당 : 작업장의 수=2개, 총유휴시간=20초 A, B C, D 작업장 1 (유휴시간=0초) 작업장 2 (유휴시간=20초) 제7장 설비배치

- 주기시간은 조립라인의 효율성과 생산량을 동시에 고려 하여 최소주기시간과 최대주기시간 사이에서 결정됨 - 최소주기시간≤주기시간≤최대주기시간 - 최소주기시간=최대과업시간=30초 - 최대주기시간=총과업시간=60초 - 주기시간은 조립라인의 효율성과 생산량을 동시에 고려 하여 최소주기시간과 최대주기시간 사이에서 결정됨 ■ 주기시간이 30초인 경우 총과업시간 작업장의수X주기시간 · 효율성 = X 100% 60 3 X 30 = X 100% = 66.7% 제7장 설비배치

1일 작업시간 주기시간 · 1일 유휴시간 = 주기당 유휴시간 X 8X60X60(초) = 30(초) 30초 X = 28,800초 = 8시간 1일 작업시간 주기시간 · 1일 생산량 = 8X60X60(초) 30(초) = = 960개 제7장 설비배치

■ 주기시간이 40초인 경우 60 2 X 40 · 효율성= X 100%=75% 8 X 60 X 60(초) 40(초) = 4시간 8 X 60 X60 40 · 1일 생산량= = 720개 제7장 설비배치

■ 주기시간이 주어지는 경우의 조립라인균형문제 - 주기시간이 주어지면 작업장 전체에 걸친 총유휴시간은 다음과 같이 계산됨 총유휴시간＝ (필요한 작업장의 수×주기시간)－총과업시간 ∴ 총유휴시간의 최소화=필요한 작업장 수의 최소화 - 주기시간이 주어지는 경우 조립라인균형문제의 정의 · 각 작업장마다 할당된 과업의 총수행시간이 주어진 주기시간을 넘지 않게 하면서 · 필요한 작업장의 수가 최소가 되도록 · 한 제품의 생산에 필요한 모든 과업을 과업간의 선행 관계를 고려하여 일련의 작업장에 할당하는 문제 제7장 설비배치

(2) 조립라인균형의 절차 ■ 예： - 조립시간및 조립단계 - 하루 목표생산량=400개 - 하루 작업시간=8시간 과 업 ■ 예： - 조립시간및 조립단계 - 하루 목표생산량=400개 - 하루 작업시간=8시간 과 업 과업시간(초) 직전 선행과업 A B C D E F G 50 20 45 25 10 35 - E, F 총과업시간 205초 제7장 설비배치

- 최소주기시간은 50초(A과업의 50초)이고 최대주기시간은 205초(총과업시간)임. ■ 단계 1：선행도표 작성 C E A B 45 25 G 50 20 35 D F 20 10 ■ 단계 2：주기시간(C)의 결정 - 최소주기시간은 50초(A과업의 50초)이고 최대주기시간은 205초(총과업시간)임. 일간 작업시간 일간 목표생산량 · 주기시간(C)= 8 X 60 X 60(초) 400 = = 72초 제7장 설비배치

■ 단계 3：이론적 최소작업장의 수(Nmin) 결정 총과업시간 주기시간 205 72 · Nmin= = = 2.85 =3 ■ 단계 4：할당규칙 선정 - 제1규칙：최대후속과업수규칙 - 제2규칙：최장과업시간규칙 - 할당 우선순위： 과 업 후속과업의 수 A B C1, D2 6 5 2 E1, F2 G 1 제7장 설비배치

■ 단계 5：과업을 작업장에 할당 - 과업의 할당과정 작업장 과 업 과업시간(초) 잔여시간 (초) 할당가능과 업 후속과업수가 많은 과업 1 A B 50 20 22 2 (유휴시간) 없음 2 C D 45 27 7 (유휴시간) D, E 3 E F G 25 10 35 47 37 총유휴시간 11 제7장 설비배치

- 과업의 할당결과 C E A B G D F ■ 단계 6：설계된 조립라인 균형의 효율성 평가 총과업시간 작업장의수 X 주기시간 45 25 G 50 20 35 D F 20 10 작업장 1 작업장 2 작업장 3 ■ 단계 6：설계된 조립라인 균형의 효율성 평가 총과업시간 작업장의수 X 주기시간 · 효율성= X 100% 205 3 X 72 = X 100(%) ≒ 95% 제7장 설비배치

- 만약 설계된 조립라인균형의 효율성이 만족스럽지 못하면 단계 4로 돌아가서 다른 할당규칙들을 적용하여 재균형을 취함. ■ 단계 7：재균형 - 만약 설계된 조립라인균형의 효율성이 만족스럽지 못하면 단계 4로 돌아가서 다른 할당규칙들을 적용하여 재균형을 취함. - 다른 할당규칙 · 최소선행과업수법 · 위치가중치순위법 제7장 설비배치

4. 서비스시스템의 설비배치 ■ 고객이 빠른 서비스를 원하는 서비스시스템 - 설비배치의 목적은 서비스 산출량의 최대화 - 고객이 빨리 서비스를 받고 시스템을 나갈 수 있도록 제품별 배치를 취함. - 예：맥도널드와 같은 패스트푸드점, 징병신체검사, 카페테리아 라인 등 ■ 판매기회의 최대화 - 판매기회를 최대화하기 위해 고객을 목표시간 동안 시스템 내에 붙잡아 두기 위해서는 공정별 배치가 적합 (예：백화점) 제7장 설비배치