Transcript 계측(측정)
작업설계 및 측정 제3장. 작업설계 및 측정 • 작업설계(work design)란? – 생산공정에서 작업자가 수행해야 할 작업내용, 작업 방법을 설계하여 작업표준으로 정하는 것 – 작업설계에서 작업의 분화 및 단순화는 작업을 세분 화하여 단순반복적인 작업으로 만드는 것 • 작업설계의 장점 – 대량생산에서 작업자의 작업속도 향상 및 제품의 생 산율 증가 • 작업설계의 단점 – 작업자에게 단조로움과 권태감 야기 • 직무확대(job enlargement)를 통해 작업설계의 단점을 개선 • 작업을 실제 수행하는 방법의 설계는 동작연구 를 중심으로 실시 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 • 작업측정(work measurement)이란? – 작업표준을 수행하는 데 필요한 표준시간을 설정 • 작업측정의 주 목적은 불필요한 시간의 제거 및 표준시간의 설정 • 표준시간이란 숙달된 작업자가 정상적인 작업조 건하에서 정상속도로 한 작업을 수행하는데 소 요되는 시간으로, 생산계획 및 통제의 기초 자료 • 작업설계와 작업측정은 작업연구(work study) 또는 동작연구 및 시간연구(motion and time study)라고도 함 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 • 작업지시서는 작업 설계와 측정을 통 해 작업내용, 작업 순서, 사용기계 및 치공구, 준비시간, 작업조건, 작업시 간, 유휴시간 등에 대한 정보를 기록 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 동작연구 • 작업을 기본동작으로 분할하여 연구 – 미세동작(micro-motion)이란 가장 작은 작업 활동으로, 작업물에 대해 뻗음, 잡음, 정치, 놓 음과 같은 기본적인 움직임 – 요소작업(element job)은 미세동작들로 이루 어지며, 작업물을 집어 올리는 것, 운반하는 것 등의 작업 – 단위작업(task)은 2개 이상의 요소작업들이 모여서 절단하는 것, 다듬질하는 것, 칠하는 것 등과 같은 작업활동 • 동작연구의 대표적인 기법: 서블릭분석법, 목시 분석법, 필름분석법, 동작경제의 원칙 등 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업 관련 용어 미세동작(micro-motion) 가장 작은 작업활동으로 기본적인 움직임을 포함한다. reaching, grasping, positioning, releasing,… 동작요소(element) 2개 이상의 미세 동작을 통합시킨 것으로, 다소 완전한 동작 picking, transporting, positioning,… 과업(task) 2개 이상의 동작요소를 완전한 활동으로 통합시킨 것 글씨를 쓰는 것, 마루를 쓰는 것, 나무를 베는 것 등. 작업(job) 주어진 작업자가 수행하는 모든 과업의 집합체 하나 이상의 과업으로 구성됨 비서의 일: 타자, 서류 분류, 기록, … 자동차 조립 공의 일: 차에 바퀴를 부착 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 노동 작업 연구의 당위성 기계화가 노동력을 대체하는 상황에서, 왜? [1] 경제적인 이유 인간의 힘을 사용하는 것이 기계를 사용하는 것보다 비용이 적게 들고 넓게 이용될 수 있다. [2] 생산 시스템의 정상(최대) 가동 Loading, unloading, … [3] 기계화가 불가능한 작업 -노동력을 필요로 하는 작업을 모두 제거할 순 없다. -부피나 무게의 한계로 기계화가 불가능한 작업 존재 탄광 작업, 비행기 안에서의 화물 작업, 건설 작업 전 세계의 많은 사람들이 무거운 근육 작업에 동원되고 있는 현실에서, 이들의 비효율적인 사용은 심각한 낭비가 될 수 있 다. 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업생리학 생리학적 기법을 근육 작업에 적용 가정: 작업으로 인해 생리학적 변화가 발생할 수 있고, 이러한 변화를 관찰함으로써 육체적인 긴장을 결정할 수 있다. 생리학적 지수 심장 박동률 단위 시간당 소요된 열량으로 환산된 산소 소비율 발한율(sweat rate) 혈액 속의 젖산의 농도 체온, … 예) 평균의 작업자가 8시간 작업동안 최대한으로 지속 할 수 있는 심장 박동률은 대략 1분당 115번이다. 최대 분당 5칼로리의 열량 소비 수준이 일반적 상한 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업생리학을 이용하기 위한 절차 [1] 작업자의 휴식 상태의 심장 박동률과 에너지 소비 율을 조사 - 작업으로부터 회복하는데 소요되는 시간 결정에 이용 [2] 충분한 휴식을 작업자에게 준다. - 가변적이지만 대개 15 ~ 20 분 정도 소요 [3] 지정된 시간동안 지정된 속도로 작업 실시 - 연구 중인 작업 계획에 따라 실시 ex) 25 파운드의 판지를 분당 몇 개씩 컨베이어에 올 려 놓는 것이 나은가? 작업환경 - 조명, 소음, 기온, 습도와 공기의 성분… - 미국: 1970년, Occupational Safety and Health Act 를 통해 법적 규제 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 여러 가지 활동에 대해 필요한 열량 활동의 종류 분당 필요한 열량 앉아서 휴식 글씨 쓰기 타자치기 중간 정도의 조립 작업 구두 수선 기계 작업 다리미질 무거운 조립 작업 나무 패기 땅 파기 용광로 작업 계단 오르기 1.7 2.0 2.3 2.9 3.0 3.3 4.4 5.1 7.5 8.9 12.0 12.0 생리학적인 척도에 의한 작업의 등급 노동의 부하 매우 경함 경함 중간 매우 중함 극단적으로 중함 에너지 소비(cal/분) 심장 박동률(박동수/분) 2.5 미만 2.5 ~ 5.0 5.0 ~ 7.5 7.5 ~ 10.0 10.0 ~ 12.5 75 미만 75 ~ 100 100 ~ 125 125 ~ 150 150 ~ 175 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 서블릭 분석 • F.B. Gilbreth 동작연구과정에서 인간의 손 에 의한 작업을 18가지 미세동작으로 분해 하여 서블릭(therblig)이라는 분석기호를 고안 • 서블릭을 이용한 동작분석은 작업방법의 개선점을 쉽게 파악 • 서블릭분석은 반복작업 및 다수의 작업자 가 종사하는 작업에서 실시하는 것이 바람 직하다. 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 • 서블릭분석에 의한 작업 의 개선 시 서블릭을 3개 의 그룹으로 분류 – A그룹 : 작업을 진행하는데 반드시 필요한 것 – B그룹 : 주의와 판단 등 사 고를 요하는 동작으로 가 급적 필수적인 사고 동작 외에는 제거 – C그룹 : 작업수행과 전무 하므로 반드시 제거 B와C그룹에 속하는 동 작을 제거한 후, A그룹에 속하는 것을 검토하여 개 선 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 목시 분석법 • 작업을 눈으로 관찰하여 도표로 작성하여 분석하는 방법으로 간단하고 저렴한 비용 때문에 보편화되어 사용 • 대표적인 목시분석법은 작업분석도표 (operation chart)와 작업자-기계 분석도 표(man-machine chart) 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업분석도표 • 작업자의 양손동작에 의해 이루어지는 동작을 상세히 나타내는 도표로 쌍수작업분석도표라고도 한다. • 작업분석도표의 주목적은 작업 수행 시 비효율적인 동작을 제거하고 방법을 개선하기 위한 것으로 작업 자 훈련을 위해 중요한 가치가 있다. • 작업분석도표에 사용되는 2가지 기호 – 작은 원 : 물건을 잡기 위해 손을 뻗는 것과 운반 을 하는 동작을 나타냄 – 큰 원 : 물건을 잡음, 정치, 사용, 놓음 등의 동작 을 나타냄 • 시모차트(simo chart)는 작업분석도표에 동작과 함께 시간의 관계를 포함하여 사용하는데, 원 대신 서블릭 기호를 사용하기도 한다. 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업분석도표 예 (현행 → 개선 후 작업능률이 배로 증가) 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업자-기계 분석도표 • 작업자와 기계 사이의 관련성 연구를 위한 기초적인 도구 • 일정시간 동안 작업자와 기계의 활동에 관 련한 작업내용과 작업시간을 도식적으로 표현한 것 • 작업자-기계 분석도표의 주목적은 작업자 와 기계의 불필요한 유휴시간을 최소화하 여 양자의 이용도를 극대화하도록 작업자기계의 혼합작업을 설계하고자 함 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업자-기계 분석도표 예 개선 후 생산주기시간이 3.6분으로 단축, 시간당 절단 횟수 약 16.6회로 증가 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 필름분석법 • 작업을 수행하고 있는 작업자의 동작을 촬영한 프레임을 반복적으로 관찰, 분석하여 동작내용, 동작순서 및 동작시 간을 명확히 하여 작업방법 개선, 표준시간 설정 또는 작 업교육 등에 사용하는 기법 • 필름분석법은 미세동작분석(micro-motion analysis)과 메모동작분석(memo-motion analysis)으로 구분 – 미세동작분석은 작업을 보통 매초 16~24프레임의 속 도로 촬영하므로 짧은 주기 작업 분석에 효과적 – 메모동작분석은 매초 1프레임 혹은 매분 100프레임의 느린 속도로 촬영하여 분석하므로 주기가 긴 작업을 짧 은 시간 내 검토할 수 있다. • 필름분석에는 이외 사이클그래프 분석, 크로노사이클그래 프 분석 등이 있다. 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 셀로판지를 포장하는 동작에 관한 사이클그래프 분석 예 현행 개선 후 개선 후 작업 수행 시 동작 수 감소 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 동작경제의 원칙 • Gilbreth 부부에 의해 처음개발, R.M. Barnes 등 많은 학 자들에 의해 수정 보완 • 동작경제의 원칙은 인간신체의 사용, 작업장의 배치, 공구 및 기계설계와 사용에 관한 것, 어떤 작업방법과 생산설비 가 인간의 능력을 효율적으로 사용할 수 있게 하고 육체적 인 피로를 줄여 작업능률을 향상 시킬 수 있는 가에 중점 • 작업동작의 개선을 위한 착안점 • Barnes가 소개한 동작경제의 원칙 – A. 신체의 사용에 관한 동작경제의 원칙 – B. 작업장 배치에 관한 동작경제의 원칙 – C. 공구 및 기계설비의 설계와 사용에 관한 동작경제 의 원칙 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 작업 측정 • 정규시간과 여유시간을 합한 표준시간이 기초자료로 필요 • 정규시간은 표준화된 작업수행을 위해 직접 필요한 시간 으로 관측된 시간에 작업자의 수행도 계수를 곱하여 얻음 • 수행도계수란 관측된 작업시간과 작업자의 정규시간과 비 교하여 작업 수행 정도를 나타내는 판단적 요소 예) 정규시간이 10분인 작업을 8분만에 완성한 작업자의 수행도계수는 10/8 = 1.25(125%) • 여유시간은 작업의 수행에 부수적으로 필요한 시간으로 작업자의 용변, 물 마시기 등과 작업자의 피로도, 기계의 고장, 자재조달의 지연 등 • 여유시간은 보편적으로 정규시간의 약 10~15% 정도의 여유율로 고려 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 • 표준시간 = 정규시간 + 여유시간 = 관측시간 X 수행도계수 X (1.0+여유율/100) • 작업측정의 기법들은 직접측정법과 간접측정법의 2가지 방법으로 분류 • 미국의 제조업체를 대상으로 한 작업측정기법 사용빈도 조사 결과 작업측정기법 사용률(%) 시간연구법 46 표준자료법 23 기정시간표준법 12 과거경험에 근거한 추정 14 워크 샘플링법 3 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 시간연구법 • 작업을 수행하는데 소요되는 실제시간을 측정하는 기법으로 스톱워치법이 가장 널리 사용 • 천공작업의 표준시간 산정 예 표준시간 = 관측시간 X 수행도계수 X (1.0 + 여유율/100) = 1.84 X 1.10 X (1.0 + 0.2) = 2.42분 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 표준자료법 • 사전에 준비된 요소들의 시간표준값에 관한 표준자료철로 부터 얻어진 시간표준값의 합산으로 구함 • 표준자료법과 같은 간접측정법의 장점 – 신속한 작업측정과 적은 비용으로 수행 – 작업측정간의 일관성 – 작업측정으로 인한 작업의 진행에 방해를 안 받음 표준자료철 (단위 : 분) X Y 15 20 25 30 15 .025 .026 .026 .027 20 .026 .026 .027 .027 25 .027 .028 .028 .029 30 .027 .028 .029 .030 ‘X cm 양손을 뻗어, 두 부품을 잡 은 다음, Y cm 움직여 결합’시키 는 요소 작업 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 학습곡선 •학습곡선은 생산량의 증가에 따라 단 위당 생산시간이 지수함수적으로 감 소 •학습곡선은 새로운 작업이 짧은 주기 로 빈번하게 시작하는 다품종 소량생 산에 중요하게 적용 공업경영학 강의자료 제3장. 작업설계 및 측정 학습곡선의 수식 Yx = KXn Yx = X단위를 생산할 때 소요되는 단위생산시간 K = 첫번째 단위를 생산할 때 소요되는 생산시간 X = 생산단위 n = 학습률(b)에 근거한 기울기를 나타내는 지수로서, n=log b/log2로 정의 예제) 첫번째 단위의 생산시간이 100시간이고 학습률이 80%인 경우, 8번째 단위를 생산하는 데 소요되는 단위생산시간은? Y = 100 X 8n = 100 X 8log0.8/log2 = 100 X 8-0.322 = 100 ÷ 1.9535 ≒ 51.2분 공업경영학 강의자료