Transcript Ch3프로세스레이아웃 (2015-9-22)

Ch.3
프로세스분석과
레이아웃
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
1
프로세스분석과 레이아웃

프로세스 분석 (process-flow analysis)



새로운 기계설비를 도입한 경우 프로세스 분석
을 통해 각 작업장이 포괄할 작업의 범위, 작업
장간의 자재 흐름 등을 파악해 볼 수 있음
기존의 공정에 적용하는 경우, 각 작업장의 생
산능력, 병목공정의 위치 등을 분석함으로써
제조공정의 효율성을 높일 수 있음
한 작업장의 생산능력 변경이 공정 전체에 미
치는 영향까지도 알아볼 수 있음
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
2
프로세스분석과 레이아웃

프로세스 분석 : 도식적 기법



공정절차표(route sheet) : 제품을 구성하는 각 부품을 생산
하는 데 필요한 최소한의 작업을 요약한 표로 작업내용, 사
용기계, 작업시간 등을 포함
조립도표(assembly chart, Gozinto chart) : 최종제품을 생
산하기 위해 필요한 공정과 그 선후관계를 네트워크 형태로
일목요연하게 집약한 표
흐름공정표(flow process chart) - 생산에 필요한 작업뿐
만 아니라 제조공정 또는 서비스공정에서 발생할 수 있는
운반, 검사, 대기, 저장 등의 활동까지 기호를 이용하여 그
림으로 나타낸 것으로 제조공정 전체를 나타내는 데 이용하
기도 하지만 공정의 한 부분만을 자세히 나타내고, 대기시
간, 운반시간 등을 상세히 기록함으로써 부분적인 공정개선
에 이용되는 경우도 많음
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
3
프로세스분석

공정절차표 (route sheet, p.86)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
4
프로세스분석

조립도표 (assembly chart, p.86)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
5
프로세스분석

흐름공정표
(flow process
chart, p.87)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
6
프로세스분석과 레이아웃

프로세스 분석 초점





불필요한 작업들은 없는가, 또는 단순화할 수 있는가?
제품의 설계를 개선함으로써 생산을 보다 원활히 할
수 없는가?
작업 자체를 재설계함으로써 작업시간을 단축할 수는
없는가? 또는 보다 낮은 수준의 기술을 투입하여 같은
결과를 얻을 수는 없나?
설비 배치를 변경함으로써 운반시간을 줄일 수 없나?
어떤 작업이 병목현상을 일으키나? 어떤 작업장의 대
기시간이 유난히 높은가?
보다 나은 작업방법은 없는가? 설비 개량을 통해 작업
을 단순화시키거나 작업시간을 단축할 수는 없는가?
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
7
레이아웃의 유형

공정별 레이아웃 (process layout)

Job shop 또는 다품종 소량생산
종합병원, 은행, 자동차 수리
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
8
레이아웃의 유형

Lathing (旋盤)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
9
레이아웃의 유형

Milling (切削)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
10
레이아웃의 유형

공정별 배치 (process layout)의 장점




범용기계설비가 주축을 이루고 있으므로 수요의 변동,
제품설계의 변경 또는 작업순서의 변동 등에 대해 손
쉽게 대응할 수 있음 (유연성)
여러 품목을 동시에 생산할 수 있기 때문에 다른 배치
형태보다 설비가동률이 높고, 이에 따라 기계설비의
투자액이 상대적으로 낮음 (설비 비용 절약)
기계고장, 작업자 결근 등의 문제가 발생하더라도 손
쉽게 이를 대체할 수 있어, 생산시스템의 신뢰도가 높
음 (품질)
다양한 품목, 다양한 기계설비를 다루게 되므로 작업
자의 작업범위가 넓어짐 (high skilled labor)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
11
레이아웃의 유형

공정별 배치 (process layout)의 단점



생산품목별로 기계설비가 배치되어 있지 않기 때문에
대기 및 이동에 많은 시간이 소요되므로, 재공품 재고
가 늘게 되며, 또한 생산에 소요되는 시간, 즉 조달기
간이 길어짐 (delivery, lead time)
대량생산이 불가능하고, 재공품 재고로 인해 소요자금
과 소요면적이 증가하므로 단위당 생산비용이 상대적
으로 높다. (생산원가 증가)
생산품목이 다양하고 기계설비가 기능별로 배치되어
있으므로, 생산 계획 및 작업스케줄을 효율적으로 수
립하기 어려울 뿐만 아니라 상대적으로 높은 수준의
기술인력을 필요로 함 (high-skilled labor)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
12
레이아웃의 유형

제품별 레이아웃 (product layout)

대량생산 체제 (line process, continuous
process)
건강진단센터, 자동차검사소
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
13
레이아웃의 유형

제품별 레이아웃 (product layout)의 장점



생산순서별로 기계설비가 배치되어 있기 때문에 작업
장간의 이동시간이 짧아지고 대기시간이 줄어 재공품
재고는 상대적으로 낮은 수준을 유지하며, 제품 단위
당 생산소요시간도 짧음 (lead time)
표준화된 제품을 반복생산하므로 단위당 생산비용이
저렴해지며, 생산계획 및 일정계획을 효율적으로 수립
할 수 있음 (low cost)
생산품목이 적고, 반복작업을 계속하므로 작업자의 훈
련이 용이하며 따라서 높은 기술수준을 요구하지 않음
(low-skilled labor)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
14
레이아웃의 유형

제품별 레이아웃 (product layout)의 단점



생산품목에 맞추어 기계설비를 갖추게 되므로 제품의
설계변경, 수요의 변동이 일어나는 경우 손쉽게 설비
를 조정할 수 없음 (유연성, low flexibility)
생산라인을 구성하는 설비 중 어느 하나가 고장이 나
거나 원자재의 부족으로 인해 가동이 중지되면 공정
전체에 큰 영향을 줌
작업자의 작업범위가 좁아지게 되어 쉽게 싫증을 느낌
(low job satisfaction)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
15
레이아웃의 유형

그룹별 레이아웃 (group technology layout)


Celluar manufacturing system
Hybrid of process layout and product layout
for batch systems with high volume
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
16
레이아웃의 유형

GT(group technology)의 장점




형상, 치수, 가공공정 등의 유사품목을 묶어서 생산하
므로 생산준비시간이 절감되며 작업장 간의 운반시간
이 줄어듦 (lead time)
각 그룹별로 일정계획을 수립할 수 있기 때문에 계획
수립의 대상이 되는 작업의 수가 줄어들어, 보다 효율
적인 계획수립이 가능함 (easy scheduling)
소규모 작업장으로 구성되어 있어 작업자들의 협동과
책임감을 높일 수 있음 (quality)
새로운 품목을 설계․생산하고자 할 때, 설계비용을 절
감할 수 있으며 이와 함께 설계의 표준화도 가능함
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
17
레이아웃의 유형

GT(group technology)의 단점


그룹에 속하지 못하는 제품의 경우 다른 작업장으로
이동하거나 따로 기능별 레이아웃이 필요.
어느 한 품목그룹의 수요가 급증하여 설비부족이 발생
하더라도 다른 그룹의 기계설비를 이용하기 힘들어 설
비가동률이 저하될 가능성은 있다
(flexibility, possible waste)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
18
레이아웃의 유형

GT(group
technology)의
예제 (p.94)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
19
제품별 레이아웃(product layout)

제품별 레이아웃의 고려 사항



각 작업장이 균형된 생산능력을 보유할 수 있도록 기
계설비와 기술인력을 배치
균형된 생산능력을 유지하기 힘든 경우 재공품 보관처
와 같은 부수적인 설비를 포함
제품생산에 필요한 작업들은 일련의 작은 과업으로 분
할하여 작업자 또는 기계에 의해 반복적으로 수행될
수 있도록 설계
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
20
제품별 레이아웃(product layout)

라인밸런싱 (line balancing)
라인의 효율 =



총작업시간
생산주기× 작업장수
1명 : 8분 (평균 8분, 1명)
라인의 효율 = 1.0
2명 : 3분, 5분  5분 (평균 5분, 2명)
라인의 효율 : 8 / (5*2) = 0.8
3명 : 3분, 2분, 3분  3분 (평균 3분, 3명)
라인의 효율 : 8 / (3*3) = 0.88
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
21
제품별 레이아웃(product layout)

라인밸런싱 (line balancing)
과업
소요
선행
번호
시간(분)
과업
1
3
2
4
3
2
4
2
5
6
․
․
1,2
․
3,4
6
2
5
7
2
5
8
2
7
9
4
6
10
2
6,8,9
11
3
10
12
1
11
계
33
Ch.3 프로세스 레이아웃
총 소요시간 = 33분
설정된 생산주기 : 12분
선행작업이 없는 작업 중 가장 오래 걸리
는 작업부터 배치
생산∙운영관리
22
제품별 레이아웃(product layout)

라인밸런싱 (line balancing)

호프만 (Hoffman) 휴리스틱(heuristic)
라인의 효율
33
= 12  3  91.67%
Ch.3 프로세스 레이아웃
작업장 번호
할당된 과업
과업시간계
A
1,2,3,4
11분
B
5,6,9
12분
C
7,8,10,11,12
10분
생산∙운영관리
23
제품별 레이아웃(product layout)

혼합생산라인의 균형



단일품목의 line balancing
각 품목의 생산량 및 순서 (A-A-B-A-A-B)
setup time(생산준비시간)은?
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
24
공정별 레이아웃(product layout)

계량적 설비배치
작업장간 이동 횟수

수입 및 검사
선반
드릴
밀링
그라인더
도색도금
조립
출하
400
200
0
0
0
0
0
300
0
700
120
40
0
400
200
0
500
0
1000
0
400
0
100
800
0
600
0
선 반
드 릴
밀 링
그라인더
도색 및 도금
조 립

1200
각 작업장의 소요면적
수입검사
300
그라인더
300
선 반
450
도색 및 도금
225
드 릴
600
조 립
600
밀 링
150
출 하
375
계
3000
(단위: m2)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
25
공정별 레이아웃(product layout)

계량적 설비배치 (CRAFT: Computerized
Relative Allocation of Facilities Technique)
d AB | x A  xB |  | y A  yB |
또는 d AB  ( x A  xB ) 2  ( y A  yB ) 2

Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
26
공정별 레이아웃(product layout)

계량적 설비배치

최초의 배치안을 기초로 한 작업장간의 운반비용
수입 및 검사
선반
드릴
밀링
그라인더
도색도금
조립
출하
10
5.5
0
0
0
0
0
14.25
0
24.5
2.1
1.4
0
23
5.5
0
28.75
0
30
0
12
0
1.75
24
0
10.5
0
선 반
드 릴
밀 링
그라인더
도색 및 도금
조 립


39
(단위 = 1,000, 총비용 = 232.25)
밀링-그라인더 = ((12-6)+(4.5-4.5))*5*1000= 30000
수입및검사 – 선반 = ((10-5.5)+(8-7.5))*5*400 = 10000

Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
27
공정별 레이아웃(product layout)

계량적 설비배치

밀링과 도색도금의 위치를 변경한 경우 작업장간의 운반비용
수입 및 검사
선반
드릴
밀링
그라인더
도색도금
조립
출하
10
5.5
0
0
0
0
0
14.25
0
24.5
2.7
1.4
0
17
5.5
0
28.75
0
15
0
6
0
2.75
24
0
16.5
0
선 반
드 릴
밀 링
그라인더
도색 및 도금
조 립
39
(단위 = 1,000, 총비용 = 212.85)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
28
공정별 레이아웃(product layout)

계량적 설비배치
두 작업장의 위치를 바꾸어 비용이 감소되면 두 작
업장의 위치를 바꾸고 더 이상 감소되지 않을 때까
지 계속
 작업장의 수가 많으면 컴퓨터를 사용하여야 함
(CRAFT)
 최적해가 아닌 휴리스틱(heuristic)
heuristic : 분석적인 방법(analytic method)으로 풀
기 어려운 최적해문제(minimization or
maximization)를 최적해를 보장은 할 수 없으나 빠
르게 최적해에 근접할 수 있게 개발된 기법.

Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
29
공정별 레이아웃(product layout)

체계적 설비배치


근접필요성을 고려한 설비 배치
작업관련표
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
30
공정별 레이아웃(product layout)

체계적 설비배치

작업관련도표
근접필요성을 고려하면 8번 창고가 가장 근접도가
높음
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
31
공정별 레이아웃(product layout)

컴퓨터를 이용한 설비배치

CORELAP
근접도가 가장 높은 설비부터 배정하여 다음 근접도가 높은
설비를 선택하여 배치

CRAFT
이동거리와 이동횟수에 따른 비용을 계산하여 두 작업장을
바꾸어 총비용이 감소하면 설비배치를 변경

최적해가 아닌 휴리스틱 (heuristic)
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
32
서비스 공정 레이아웃

서비스 공급 프로세스의 디자인 고려 사항





서비스시설
서비스에 포함되는
서비스를 수행하는
서비스가 수행되는
구체적인 서비스의
Ch.3 프로세스 레이아웃
상품
인력의 수준
환경
형태 등에 관한 요소
생산∙운영관리
33
서비스 공정 레이아웃

서비스 청사진

Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
34
서비스 공정 레이아웃

서비스 청사진
흐름공정도에 가시성 경계라는 개념을 추가한 도구
서비스를 받는 과정(front office)와 고객이 볼 수 없는 준
비과정 (back office)를 구분하여 상호작용을 분석

서비스 청사진





서비스를 구성하는 개략적인 업무구조의 파악
서비스 제공 흐름도의 작성
실수 발생 가능점의 식별
서비스 처리 업무표준 구축 및 표준시간 설정
후방위 지원요소의 적절성 확인
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
35
서비스 공정 레이아웃

기능별 레이아웃



종합병원, 은행, 자동차 수리
고객이 대기 및 이동
라인별 레이아웃



건강진단센터, 투표현장, 자동차 안전검사소
세차장
표준화된 서비스일 경우 선호
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
36
서비스 공정 레이아웃

대기행렬 이론


은행, ATM 창구, 교통신호 등
고객이 서비스를 받을 경우 확률적으로 평균대기
시간, 평균대기고객수 등을 고려하여 서비스 시스
템의 자원 (서비스 인원, 창구 개수, 대기장소의
공간) 등을 결정하는데 사용하는 이론
서비스율
(μ)
도착률
(λ)
대기열
(waiting line)
서버
(server)
시스템
( system )
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
37
서비스 공정 레이아웃

컴퓨터 시뮬레이션 (computer simulation)
시스템의 구조가 복잡하여 이론적인 해를 얻기 힘들 때 시스
템을 모델화하여
시뮬레이션을 수행

시스템 연구 방법




테스트 마케팅
아폴로 13 model
선형계획법
LP (Linear
Programming)
Simulation model
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
38
서비스 공정 레이아웃

대기행렬 이론
λ = 단위시간당 평균도착률, 즉 단위시간당 도착하는 고객수의 평균치
μ = 단위시간당 평균서비스율, 즉 단위시간당 서비스를 제공할 수 있는 고
객수의 평균.
Wq = 고객 1명이 대기행렬에서 기다리는 평균시간
Ws = 한 고객이 시스템(대기행렬 및 서비스 시설)내에서 소비하는 시간
Lq = 대기행렬 내의 평균고객수
Ls = 시스템 내의 평균고객수
Pn = 시스템 내에 n명의 고객이 있을 확률
ρ = 서비스 시설의 가동률
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
39
서비스 공정 레이아웃

대기행렬 이론
   Wq  Ls 
 WS 

서비스 시설내의 평균고객수 :

LS 



1

Ls

 
Mathematically calculate Ls first and then calculate
others.
But LS    WS is easy to understand
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
40
서비스 공정 레이아웃

대기행렬 이론
Waiting Line
평균도착률, 평균서비스율

평균도착시간차 (interarrival time)
1
Server
  15 / hr
1/10 hr (6분)

1

평균서비스시간 (service time)
서비스가동률(busy rate)

평균소비시간
1/15 hr (4분)


WS
평균고객수(시스템)
LS    WS

2
3
1
1

 0.2hr (12분)
   15  10
if WS  1/ 2 ( 30분) , LS  10 1/ 2  5
1
평균대기시간
Wq  WS 
평균대기고객수
Lq    Wq  LS  
Ch.3 프로세스 레이아웃
  10 / hr ,


생산∙운영관리
41
서비스 공정 레이아웃

대기행렬 이론(M/M/1: exponential 도착시간분포,
exponential 서비스시간 분포, 서버 개수)
  10 / hr ,
  15

평균 가동률 =
 10 /15  .67


Ls 
 10 / (15  10)  2
 
Ls
1
, or Ls  Ws , Ws  2 /10  1/ 5hr  12분
  
1 1 1
2
Wq  Ws     hr  8분
 5 15 15

2
Lq  Wq  Ls   10   2  .67  1.33

15
Ws 

서비스창구가 1이 아닌 k일 경우, M, M 이 exponential 분
포가 아닐 경우 다른 답  어렵다  Simulation
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
42
서비스 공정 레이아웃

대기행렬의 pooling
서비스창구 개수가 k가 아닌 1이 되는 효과
Ch.3 프로세스 레이아웃
생산∙운영관리
43