[생산관리] 7. 제조 프로세스 1

1. 제조 프로세스의 분류(Process Flow Structures)

• Continuous Process (연속 프로세스)

- 매우 대량의 표준화된 제품을 끊이지 않고 연속해서 생산

- 정유, 화학, 제지, 음료, 전기 등 속성상 나눌 수 없는 것들이 대부분임

 

• Flow Shop (조립 라인)

- 대량의 표준화된 제품을 생산, 단위 제품

- 자동차 조립, 전자 제품 조립 등

 

• Cellular Production (제조 셀)

- 유사한 특징을 갖는 제품들을 셀(Cell) 단위로 묶어서 생산

 

• Job Shop (작업장)

- 다양한 종류의 제품을 소량 단위로 생산

- 공작 기계, 주문형 PCB 생산 등

 

• Project Operations (프로젝트)

- 고객 주문에 따라 규모가 큰 단일한 제품을 일정 기간 동안 생산

- 토목 공사, 항공기/선박 제조 등

Note : 하나의 공장 내에 두 개 이상의 프로세스 유형이 존재하는 경우가 일반적임

예) 맥주 공장 : 맥주 제조(연속 공정) + Bottling (Flow Shop)

 

 2. 각 유형별 특징과 장단점

가. Continuous Process

• Fluid-type input material : 원유, 밀, 우유, 목재 등
• 높은 수준의 자동화, 전용 설비의 사용, 공정간 정밀한 타이밍 조절이 중요 -> 개별 장비 및 전체 프로세스의 초기 setup이 매우 복잡하고 중요함.
• 장비 위주의 생산, 인력 사용은 최소 -> 매우 높은 고정 비용, 변동비용은 주로 원자재 비용이며 인건비의 비중이 매우 낮음.
• 고정비용이 매우 높으므로 중단하지 않고 운영 -> 대부분 24시간 가동.

Note:

1. Continuous process의 선택 여부는 대부분 제품의 특징에 따라 결정됨

2. 프로세스의 정지 및 재가동 비용이 매우 높음 -> 운영 관리의 핵심은 연속적인 생산의 보장

 

나. Flow shop

1) 특징

•  Continuous process와 유사하게 대량의 표준화된 제품 생산에 적합하나 제품이 개별 단위로 구분이 가능 (Discrete product/service)
• 표준화된 제품 및 표준화된 제조 프로세스: 자동화된 전용 장비(Special purpose equipments) 사용
• 거의 동일한 제품을 거의 동일한 공정을 통해 생산 -> Fixed input, Fixed flow time, Fixed output
• 비용구조 : 높은 고정비용(전용 장비), 낮은 변동비용 -> 소수의 표준화된 제품의 대량 생산에 적합

2) 장점

• 규모의 경제성 : 대량 생산에 의한 낮은 제품 단가, 대량 구매에 따른 원자재 가격 할인
• 표준화 : 원자재/부품, 제조 프로세스, 완제품

- 제조 프로세스 표준화: 일정한 작업 시간, 낮은 수준의 WIP

- 자재/부품 표준화: 자재 구매/발주/재고 관리 용이

- 관리의 용이성

 

• 인력 : 비숙련 노동자, 소수의 관리자
• 공간 활용 : 자재/부품의 이동을 위한 공간 소요가 적음(Conveyor belt 등 사용)

 

3) 단점

• Low Flexibility : 낮은 제품 다양성(Mix 유연성)/낮은 Volume 유연성
• 단순 작업의 반복 : 작업자의 지루함 유발, 능력 개발이 어려움
• Incentive 체계 도입의 어려움 : 작업 시간 및 작업량이 고정되어 있으므로 성과에 따른 차등성과급 체계 도입이 어려움
• 이상 상황 발생 시 라인 전체의 작업 중단 : 단일 장비 또는 컨베이어의 고장, 자재 부족 등이 발생할 경우 전체 라인의 중단
• 부품/작업의 표준화가 필수적이며 프로세스 단계별 작업량의 balancing이 매우 중요함

 

다. Job shop

1) 특징

• 서로 다른 공정들을 필요로 하는 다양한 제품을 소량 단위로 생산(다품종 소량 생산)
• 인력 및 장비를 기능에 따라 그룹화 -> 기능별 조직
• 제품에 따라 작업 순서를 변경하면서 다양한 종류의 제품 생산이 가능 -> 제품 종류별로 다양한 경로가 존재
• 비용구조 : 비교적 낮은 고정비용(범용장비), 높은 변동비용(숙련노동자) -> 다양한 종류의 제품을 소량 단위로 생산할 때 적합, 고객 주문에 따른 customization 가능

 

2) 장점

• High Flexibility : 제품 다양성, Customization 가능
• 범용장비(General purpose equipment) 사용 : 낮은 고정 비용, 낮은 설치/유지 비용
• 기능별 조직 : 특수 작업의 집중화 가능

- 특별한 기술을 보유한 작업자, 특수 장비의 집중화 (분업효과) -> 높은 수준의 utilization -> 비용 절감

- 위험한 작업, 소음이 심한 작업, 특별한 환경을 요구하는 작업의 분리 배치(방음, clean room등)

• 동기 유발 및 자기 개발

- 유사한 기술 보유자들을 그룹화 -> 지식/기술 공유

- 성과에 따른 차등 성과급제 도입 가능

• 단일 장비 고장에 따른 영향이 적음: 재고 활용, 범용 장비 대체 가능

 

3) 단점

• 높은 변동비용 : 숙련공 필요, 소량 생산 -> 높은 제품 단가
• 높은 수준의 재고 : 다양한 종류의 원자재, 많은 WIP -> 긴 대기 시간
• 공간 활용 및 이동 수단 : 부서 간 이동을 위한 별도의 장비 필요 à 공간 소요 증가(이동+재고보관)
• 관리의 어려움 : 다양한 제품들이 다양한 경로로 이동되면서 생산되므로 각 제품별 작업 현황의 파악이 어렵고 완성 시점의 예측도 어려움

 

라. 설비 배치: Process Layout à 공정 단위로 조직화

• Job shop의 설비 배치 문제는 매우 복잡함
• 일반적으로 부서 간 이동 물량이 가장 적도록 배치
• 그러나, 생산하는 제품의 종류가 시간에 따라 변화하므로 정확하게 부서간의 이동 물량을 산출하기가 매우 어려움 -> 과거의 평균 데이터 및 예측값 활용

 

마. Cellular Production

1) 특징

• Job shop의 특별한 형태로 Flow shop의 장점을 도입
• 제품들을 유사한 작업 프로세스를 갖는 그룹 단위(Part Family)로 묶어서 생산 ->  Group Technology, Cell 형성

 

2) 장점

• Job shop의 유연성과 Flow shop의 비용 효율성을 모두 가지나 다소 제한적임

- 장비를 특정 제품 그룹별로 배치 -> Job shop 대비 유연성 감소

- 제품당 Volume이 Flow shop보다 작음 -> Flow shop 수준의 규모의 경제 달성 불가

 

•  Setup Time 감소: 유사한 제품을 생산하므로 setup time이 크게 감소

- 단위 시간당 제품 생산량 증가

- WIP 감소, Lead time 감소, 수요예측의 정확도 증가

 

• 관리의 용이성 증가 : 제품이 한 셀에서 생산되므로 생산 통제가 용이, 작업자의 책임감 제고
• Teamwork : 한 셀에서 제품 생산을 책임지므로 팀워크 제고 가능
• 이동 물량 및 시간 감소

 

3) 단점

•  Job shop과 Flow shop의 단점을 모두 가지나 제한적임
• 특정 제품 그룹의 수요가 감소하는 경우 셀의 재배치 또는 폐지 필요
• Volume이 작으므로 Flow shop과 같은 전용 장비의 도입이 경제적이지 못함
• Job shop보다 제한된 Customization