[산업공학개론] 제조 시스템의 설계 (1)

아이패드로 공부하다가 졸려서 블로그에 쓰면서 공부

제조시스템의 설계

핵심 주제

• 제품의 유형과 설계, 공정의 유형과 설계, 설비 배치
• 제품-공정 매트릭스
• 설비 입지, 요인 평점법, 수송비용 기준법
• 공급만 관리(SCM), 채찍효과

학습 목표

• 제품 분류 기준, 공정 분류 기준, 설비 배치 유형 알아보기
• 제품과 공정의 연결관계를 P-P 매트릭스를 바탕으로 알아보기
• 설비입지 선정 기준. 평점 요인법과 수송비용 기준법을 이용해서 최적입지 선정하기
• 공급망 구조를 이해, 채찍 효과를 줄일 수 있는 공급망 설계와 관리의 원리.

제조시스템의 본질

경영조직 시스템 vs 제조/서비스 시스템

• 기업 시스템(본사) vs 제조시스템(생산현장)
• 경영 조직
  • 기능별 라인 조직, 라인-스탭 조직
  • 사업부제 조직, 매트릭스 조직, 네트워크 조직
• 제조/서비스 시스템의 구조와 설계: 활동의 특성에 따름
  • 자동차 공장: 원자제-부품-완제품의 분리된 시스템
  • 철강 공장: 제선-제강-압연의 연속적인 시스템
  • 호텔 식당: 고객과의 high-contact 서비스 시스템
  • 마트 매장: 고객과의 low-contact 서비스
• 제조시스템의 구성: 무엇(제품)을 어떻게(공정)

제품의 분류

• 기준 1: 구매의 목적에 따라 분류 (소비재: 개인의 생활, 산업재: 생산활동이 구매목적)
• 기준 2: 제품의 용도나 구매의 패턴 (편의품, 선매품, 전문품)
• 기준 3: 고객의 요구사항/요구시점과 생산방식/생산시점의 차이
  • MTS(Make to Store): 마트 or 미국의 자동차 제조업계
  • ATO(assemble-to-order): 조립 데스크탑 -> 주문에 따라서 부품 조립해서 제작: 일본의 양산형 자동차
  • MTO(make-to-order): 일부 부품 먼저 준비 
  • DTO(design-to-order): 선박 제조 등의 맞춤형 제작
• tradeoff: 생산자의 효율 vs 고객 만족도
• 제품의 규모-범위의 결정
• 제품의 규모와 범위 : 소품종 대량생산 vs 다품종 소량생산 (규모의 경제 vs 범위의 경제)
• 소품종 대량생산: 생산비 절감, 계획 단순, 공정 효율
• 다품종 소량샌산: 소비자 만족, 시장대응 민첩, 포트폴리오 다양
• 제품(생산)규모 - 범위의 결정 기준
  • 기본: 기업이 추구하는 목표, 생산할 제품의 성격에 따라 결정
    • 신축적/균형적 기준: 대량 맞춤 전략(mass customization)
      • 대량생산의 효율성과 다품종생산의 신축성을 동시에 추구, 소비자의 기호에 대응 가능, 비슷한 구조나 공정 제품 생산 최적화 가능

제품유형의 조정

• 경영전략과 생산전략의 선택
  • 경영전략: 무엇을 생산, 얼마나 다양한 제품을 생산
  • 생산전략: 언제 어떻게 생산
    • 자동차를 어떻게 생산 <=> 자동차는 어떤 제품인가
      • MTS미국) vs ATO(일본)
• 생산전략 선택의 장점
  • ATO: 고객의 요구 반영
  • MTS: 시간과 비용 절감 -> 효율적 생산
• PUSH system vs PULL system
  • 수요예측과 계획 생산 - Just in Case의 안전 재고 확보, 그러나 과잉재고가 남을 수도.
  • 실제주문과 적시 생산 - Just In Time의 적정재고 추구. but, 재고 부족 가능성
• 신축적 조정: 도요타의 JIT 생산방식
  • 부품만 가지고 있다가, 주문이 오면 병렬적인 생산 시스템을 통해 빠르게 완제품 생산
  • ATO 제품이지만 MTS처럼 효율성도 추구 가능.
  • 예시: 도요타의 PULL System - Kanban 시스템.

제조공정의 분류

공정 분류 기준

• 공정 분류 기준
  • 규모 차이
  • 원자재나 부품의 성격: 단순 vs 복잡
  • 설비배치의 원리
• 공정 설비의 종류
  • 산업/업종에 따라 다양한 종류
    • 금속 가공 공정들: 주조, 성형, 압연, 단조, 구부림, 절단, 밀링, 터닝, 드릴링, 용접
    • 반도체: 웨이퍼 제조, 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정, 증착 공정
• 공정설계와 설비배치의 목표
  • 물류흐름의 최적화
  • 공정의 균형
  • 변경의 신축성
  • 작업의 신축성

공정의 유형

• 기본 유형(유연성 vs 효율성)
  • 공정별 배치(prcess layout) = Job shop (모였다가 흩어졌다가 핢)
    • 유사한 기능을 가진 설비들 모아 한 공간에 배치
    • 단위, 묶음으로 다시 나뉠 수 있음
  • 제품별 배치 = Flow shop(선형적)
    • 특정제품의 생산에 필요한 설비만 모으기
    • 이산적, 연속적으로 세분화
  • 고정형 배치
    • 생산 제품이 한 장소에 고정. 인력과 물자가 이동
      • 대형 제품
  • 혼합형 배치
    • 공정별 배치, 제품별 배치, 고정형 배치를 함께 운영
      • 자동차 공장(부품은 공정별, 조립은 제품별), 대형 여객기(본체는 고정, 부품은 공정별, 엔진은 제품별)
    • 셀형 배치(cellular layout) = Cell Shop
    • 공정별 배치의 유연성, 제품별 배치의 효율성 동시에.
    • 방식: 유사한 공정(가공 순서)의 부품들을 함께 묶어서 각 cell에서 처리(Group Technology)
  • 적용: 다품종 소량생산의 유연생산 시스템(Flexible Manufacturing System)설계
    • 수치제어 공작기계를 통해 컴퓨터에 의해 가공 순서를 자동으로 조정.
• 차세대 제조시스템의 혁신: Smart Factory
  • 전통적 제조시스템을 사이버 물리 시스템으로 전환
  • ICT 기술을 활용하여 고객 맞춤형 제품을 유연하게 생산
  • 의사 결정의 최적화 + 전 과정의 통합적 최적화