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1 Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers Vol. 41, No. 4, pp , August ISSN EISSN KIIE <Case Study> 중소제조기업의 LAYOUT 개선사례연구 정대권 윤원영 부산대학교산업공학과 A Case Study on Layout Improvement in Medium and Small-Sized Manufacturing Factories Dae Kwon Chung Won Young Yun Department of Industrial Engineering, Pusan National University, Busan, Korea This paper deals with a case study of layout design and improvement in medium and small-sized manufacturing factories. The shop layout affects greatly the productivity of manufacturing systems and we introduce some cases in which shop layouts are changed to improve the productivity step by step. Based on case studies, we propose also some guides to improve and design the shop layout in medium and small-sized manufacturing factories. Keywords: Layout design, Layout improvement, Facility layout 1. 서론 중소기업의제조현장은선반, 프레스, 사출등의 1 차가공공정, 열처리, 도장, 세척등과같은 2 차가공공정그리고부품들을조립하는공정등으로다양하게이루어져있으며이런공정들을모두가진기업도있지만단일공정을가진기업도많다. 일반적으로생산현장의 Layout 을설계할때생산제품의종류나양, 설비의배치나자재의흐름등을고려하여설비를배치하지만중소기업에서는체계적이고이론적인과정을거쳐검토하기보다는과거의경험이나유사한회사의사례를참조하는경우가많다. 설비배치및 Layout 설계와관련된연구는산업공학분야의기본적이며중요한의사결정문제로써오랫동안다양한주제를가지고연구되어왔다. 설비배치와관련된연구는크게물자와생산활동과의상호관련성을평가하여설비를배치하는방식에대한연구, 주어진공간의활용도를극대화하기위한연구, 그리고물류의이동거리, 소요시간, 소요비용등을최소화하는최적의설비배치대안을찾는연구및설비배치시고려해야될검토항목에대한연구등으로나눌수가 있다. Muther(1973) 는물자의흐름과생산활동의상관관계를바탕으로부문간활동관련도를작성한다음필요한면적과이용가능한면적을이용해서면적관련도를작성하여최종적으로제약조건과시설및설비의면적을고려한최종배치안을도출하는 SLP(Systematic Layout Planning) 방식을제시하였으며, Moon(1993) 은현실제약조건을고려한설비배치안개발방법을제안하였다. 그리고 Kim et al.(2011) 은새로운설비배치를위해이미배치되어있는설비배치의특성과흐름을조사한후요구면적과공정의상호연관도를분석하고이를바탕으로여러가지현장의제약조건을고려하여새로운설비배치대안을찾는방법을연구하였으며, Kim et al.(1997) 은총물류이동거리를최소화하는설비배치문제를풀기위해그래프이론을이용한알고리즘을제시하였다. Park et al.(1998) 은공간활용도를극대화하기위하여배치대상설비의너비와길이, 주어진면적, 여유율등을고려하여우선적으로설비를배치한후여러가지탐색기법을적용하여개선안을도출하고최적의해를찾아나가는방법을제안하였고, Park et al.(1998) 은복수의배치기준을고려하면서 연락저자 : 윤원영교수, 부산광역시금정구부산대학로 63 번길 2 부산대학교산업공학과, Tel : , Fax : , wonyun@pusan.ac.kr 2014 년 5 월 10 일접수 ; 2015 년 2 월 7 일수정본접수 ; 2015 년 3 월 20 일게재확정.

2 중소제조기업의 LAYOUT 개선사례연구 369 주어진문제의고유특성에적합한배치안을도출하는제약만족기법의탐색기법을제안하였으며, Ahn et al.(1999) 은공간배치와 Layout 전개시고려해야할전제조건을설정하고시뮬레이션보드를통해최적해를찾아나가는사례를소개하였다. Jeong et al.(2007) 은유효한시간내에효율적인설비배치를제공할수있는휴리스틱알고리즘을제안하였으며, Lee et al. (2008) 는설비배치시고려되는여러가지대안중에서최적파라미터의조합을얻는데들어가는시행착오의노력과시간을단축하는연구를수행하였고, Shin et al.(2010) 은시뮬레이션을이용해서신규로투자되는공장에서물류의이동거리, 소요시간, 소요비용을최소화하는최적의설계대안을선정하는방법을제안하였으며, Nam et al.(2011) 은모든작업들이동일한작업순서를가지는 Flow Shop 배치설계에서이동거리를최소화하는설비배치대안을찾는휴리스틱알고리즘을제시하였다. 설비배치시고려해야될검토항목으로 James(1987) 와 Lee(2000) 는생산량, 품질, 최소의비용, 공간의효율적인활용, 배치변경에대한유연성, 인력및설비의이용률그리고안전한환경의유지와생산의경제성을제안하였으며, Francis et al.(1992) 및 Park(1992) 은설비투자의최소화, 생산시간의최소화, 물자취급비용의최소화, 제조공정의촉진, 종업원의편익, 안전, 주어진여건의활용을제시하였다. 그리고 Jang (1992) 은자재흐름, 운반설비, 저장시설의효율성, 관리용이성과생산목표와제품품질의달성을, Lee(1992) 는인력의효과적인활용측면을강조하였다. 또한 Hwang et al.(2001) 은종합적조화, 최소물류비용, 원활한흐름, 공간활용, 작업자의안전과만족, 유연성을검토항목으로제안하였으며, Tompkins et al.(2003) 는고객의요구만족, 재공의최소화, 종업원참여의최대화, 고객에대한빠른응대, 각종비용의감소, 사람 장비 면적 에너지의효과적이용, 종업원및업무의만족등을중요항목으로제시하였고, Kim et al.(2005) 은생산방식, 공정간동기화, 흐름생산, 리드타임 (Lead Time) 단축, 인라인 (In-Line) 화, 확장의용이성, 운반용기등을검토항목으로제시하였다. 이와같이최적의설비배치를위해휴리스틱기법이나시뮬레이션기법등을이용해서제품과사람의이동거리나운반비용을최적화하는연구들과설비배치에서검토해야할항목들이다양하게제안되고있다. 그러나실제로중소기업의경우에는설비배치를계획하거나개선할때이러한연구결과를사용하거나잘알려진설비배치의기본유형인제품별배치, 공정별배치, 위치고정형배치등을그대로활용하기에는작업환경의제약조건과회사의사정으로인해어려운것이현실이다. 많은중소기업들은고객회사의신속한납입요구, 생산제품의잦은변경, 다품종소량생산, 납품가격경쟁이나인하에따른생산성향상필요등의사유로인해생산현장의 Layout 은신속하게개선이가능하고생산현장을잘관리할수 있도록설계하는것이중요하다. 따라서설비배치및 Layout 설계는제조현장을초기에가동할때제기되는해결과제이기도하지만그이후에생산성향상이나관리의효율화를위해끊임없이개선해야하기때문에중소기업에서사용하기가쉬운 Layout 설계및개선의가이드라인이제시된다면유용하게사용될수있을것이다. 본논문에서는설비배치에관한기존의연구내용들과검토항목들을참조하여중소제조기업에서의 Layout 개선활동을수행한사례를통해설비배치나 Layout 설계의목적을물류비용이나이동거리단축에제한되지않고생산성향상, 리드타임단축, 관리체계개선을통한제조경쟁력을향상시킨절차를보여준다. 또한여러중소기업에서의 Layout 개선활동경험을정리하여중소제조현장에서효율적으로활용할수있는설비배치와 Layout 설계및개선의가이드라인을제시하고자한다. 2. 중소기업 A 의 Layout 개선사례 2.1 Layout 개선추진배경 A 사는접점소재, 금속가공등다양한금속부품을생산하는회사로생산공장이여러개있으며 Layout 배치와생산방식이제품의경쟁력에크게영향을미치는것으로판단되는상황이었다. 이전에도공정개선활동및부분적인개선활동을통하여생산현장의문제를개선하고생산성및관리력향상활동을실시하였지만비효율적인 Layout 배치와공정및생산방식의불합리로인한불필요한낭비가반복적으로발생되고있었다. 이러한낭비를줄이고생산성및경쟁력을향상하기위해공정개선과함께 Layout 개선활동을추진하였다. 2.2 Layout 개선활동수행절차 Layout 개선활동수행절차로는 6 시그마개선활동절차로이용되는 DMAIC 의개념을활용하여 <Figure 1> 과같이 6 단계로활동하였다. 1 단계에서개선활동대상을선정하고활동조직을구성하였고, 2 단계에서는각생산공정및생산방식을분석하고공정의현재모습을도식화하여블록 (Block) 을구분하고블록별가공비를산출하였다. 그리고리드타임과재공량, 운반주기와운반도구등생산현장의현상조사를실시하였으며, 블록별사람, 설비, 자재, 방법의 4M 분석을통해문제점을도출하고 4M 문제를정량화하였다. 3 단계에서는활동의전체목표와각공정별세부목표를설정하였으며, 4 단계에서는바람직한 Layout 을도출하였다. 5 단계에서는목표를달성하기위한세부개선계획을수립하였으며, 마지막으로 6 단계에서는각항목별로개선활동을실행하고개선효과를분석하였다.

Layout 개선의목표항목을운반시간이나이동거리, 물류비용으로설정하지않고보다포괄적인제조경쟁력지표인제품단위당가공비와생산리드타임을단축하는것으로하였다. 개선대상공정의생산시스템을분석한결과 <Figure 2> 에서와같이용해공정부터마무리공정까지의리드타임은총 25.8 일, 가공비는 kg 당 18,751 원이었다.

3 370 Dae Kwon Chung Won Young Yun Figure 1. A procedure of improving shop layout 2.3 개선추진대상공정분석 개선활동의대상공정은전기전자제품에사용되는접점소재의생산공정으로접점소재의공통적인공정흐름인용해 (Dissolution) 공정부터압출 (Extrusion), 신선 (Drawing), 산화 (Oxidation), 압축 (Compression), 2 차압출 (Extrusion) 및신선 (Drawing) 공정으로선정하였다. Layout 개선의목표항목을운반시간이나이동거리, 물류비용으로설정하지않고보다포괄적인제조경쟁력지표인제품단위당가공비와생산리드타임을단축하는것으로하였다. 개선대상공정의생산시스템을분석한결과 <Figure 2> 에서와같이용해공정부터마무리공정까지의리드타임은총 25.8 일, 가공비는 kg 당 18,751 원이었다. 그리고총가공시간 (Cycle Time) 은 161 시간 (6.7 일 ) 으로리드타임의약 26% 를차지하고있어리드타임단축을위해서는가동시간의단축뿐아니라정체시간과대기시간단축이필요함을알수있었다. 리드타임을분석할때는각공정의가공시간과재공의보관및이동등실제대기시간을 1 개월동안측정하여산출하였으며, 각공정의단위당가공비는단위시간당투입비용을단위시간당생산량으로나누어서산출하였다. 단위시간당투입비용은설비의구입금액과잔존가치가반영된시간당기계경비율, 작업자의임금과상여금, 퇴직금등이반영된시간당임율을합하여계산하였고, 단위시간당생산량은실측자료를활용하였다. 일반적으로기업에서는년간단위로생산라인별, 설비별로단위시간당기계경비율과임율을산출하여생산원가분석, 영업활동등에활용하고있다. A 사의생산관리방식은 <Table 1> 과같이 Lot 생산체제를운영하고있었으며, 후공정의생산결과와관계없이전공정의생산계획에따라계획생산을실시하는밀어내기 (Push) 생산방식을운용함으로써재공의증가와리드타임이길어지는구조였다. 또한 <Figure 3> 과같이작업장이분산배치되어있어운반과재공의낭비가반복해서발생되고있었다. Table 1. The production management method Product Flow Lot Size Production Information In/Out Place, Standard WIP Material Handling Layout Push System Large Size(2~8 Lot/One Work) Lot Card No Decision No Decision of the Quantity and Location on Handling Vehicles Dispersed Working Places Figure 3. The process flow in the shop layout Figure 2. The production process, the lead time and the processing cost

A Case Study on Layout Improvement in Medium and Small-sized Manufacturing Factories 371 2.

4 A Case Study on Layout Improvement in Medium and Small-sized Manufacturing Factories 개선활동목표수립 Layout 개선의목표를전체목표와각블록의세부목표로나누어 <Figure 4> 와같이수립하였으며, 경쟁사및세계적수준회사의수준을비교하여가공비를 30% 감소시키고리드타임을 50% 단축하는것을목표로설정하였다. 그리고전체의목표를각블록별로세분화하기위해설비의기계경비율, 작업자의임율등을전수조사하여보다정확한원가를산출하였다. 리드타임분석도재고의양과운반, 정체등에대해실제측정자료를활용하였으며생산방식도전공정에서후공정으로밀어내는방식에서후공정으로부터전공정을끌어당기는 (Pull) 방식으로변경하는것을목표로설정하였다. 2.5 개선활동방법 효과적인개선활동을추진하기위해담당임원과팀장, 팀원으로구성된 Project 추진팀을구성하여주간단위로개선실 행계획을수립하고실행하였다. <Table 2> 와같이제품의이동방식과물류흐름, 생산 Lot 의운용, 작업정보의제공방식, 운반방식, 표준재공등현재의모습을분석한후개선을위한보다효과적인생산방식을도출하였으며각공정별로생산성향상을위한공정개선아이디어를도출하여개선을실행하였다. 이때개선후의 Layout 을설계할때시뮬레이션보드를활용하여수차례에걸쳐다양한대안을탐색하고팀원들과의토의를통해 <Figure 5> 와같이개선안을확정하였다. 시뮬레이션보드를활용하는방법은중소기업의생산현장에서 Layout 을설계하거나개선할때유용하게사용할수있다. 이방법은주어진조건을만족시키는최적해에가까운대안을얻을수있도록생산제품, 생산설비, 생산량, 운반도구, 생산방식, Depot 및 Store 운영, 생산인원, 자재공급방식, 공정품질보증방안, 불량품처리, 생산 / 품질 / 자재관리방법, 안전이나환경등검토사항을모두정리하고이의적용여부를시뮬레이션보드를활용하여확인하면서최적의대안을찾아가는방법이다. Figure 4. An example of the team activity goal and each block goals Table 2. The comparison of the current and improved production methods Current Production System Improved Production System Product Flow Push System Pull System Lot Size Large Size(2~8 Lot/One Work) Small Size(1 Lot/One Work) Production Information Lot Card Lot Card + Kanban + Work Order In/Out Place, Standard WIP No Decision Decision Material Handling No Decision of the Quantity and Location on the Handling Vehicle Decision of the Quantity and Location on the Handling Vehicle Layout Dispersed Working Places Layout Improvement

372 정대권 윤원영 Figure 5. A simulation board of the proposed production method 2.

먼저 <Figure 6>(L) 과같이대형열처리로에넣어 4 개 Roll 씩 Lot 단위로열처리하는방식에서정류화, 흐름화생산이가능하고리드타임을최소화할수있도록 <Figure 6>(R)

그결과신선공정의생산능력증대에따른제조경비절감, 재공감소, 면적감소등연간약 2.6 억의개선성과가있었으며, 신선및열처리시간과냉각시간을 132 분에서 42 분으로단축하였다.

이를통해흐름생산이가능하도록하였으며, 신선작업장과고속절단작업장의관리방법의체계화로인해연간 0.48 억원의경영성과를도출하였다.

5 372 정대권 윤원영 Figure 5. A simulation board of the proposed production method 2.6 개선실행내용및효과 Wire 열처리공정은기존의작업방식개선을통해리드타 임의단축과가공비를절감하였다. 먼저 <Figure 6>(L) 과같이대형열처리로에넣어 4 개 Roll 씩 Lot 단위로열처리하는방식에서정류화, 흐름화생산이가능하고리드타임을최소화할수있도록 <Figure 6>(R) 과같이 Wire 를소형의흐름형열처리로를통과하는방식으로개선하였다. 또한열처리후의냉각방식을 Spray 냉각을실시하는방법으로개선하였다. 그결과신선공정의생산능력증대에따른제조경비절감, 재공감소, 면적감소등연간약 2.6 억의개선성과가있었으며, 신선및열처리시간과냉각시간을 132 분에서 42 분으로단축하였다. 신선공정과고속절단공정의물류운반낭비를줄이기위해고속절단기의 Layout 을 <Figure 7> 과같이변경하여물류이동거리를 108m 에서 30m 로단축시켰다. 이를통해흐름생산이가능하도록하였으며, 신선작업장과고속절단작업장의관리방법의체계화로인해연간 0.48 억원의경영성과를도출하였다. 또한와이어 (Wire) 절단방법을 <Figure 8> 과같이 1 열절단에서 2 열절단으로개선하여절단시간을 50% 단축하였다. Figure 6. An improvement case of wire heat treatment Figure 7. An improved process layout for the friction sawing machine Figure 8. An improvement case of the wire cutting method

중소제조기업의 LAYOUT 개선사례연구 373 또한 Billet 열처리공정은 <Figure 9>(L) 과같이직전공정에서 4 Lot 에생산한제품 (32 개 Billet) 을정지되어있는열처리로에서동시에열처리하는방식에서 <Figure 9>(R) 과같이열처리 Lot 를소형화하여 1 Lot 의 Billet(8 개

파쇄 (Demolition)- 산처리 (Oxidation)- 수세 (Water Cleaning) 공정으로분리작업하던방식은 <Figure 10> 과같이공정통합을통하여대기시간을감소시켰으며, 열간압축 Billet 냉각개선방식은 <Figure 11> 과같이자연냉각 (Natural Cooling) 방식에서강제냉각

5ton 에서 4.8ton 으로감소시키고평준화생산이가능하게되었으며이로인해리드타임이단축되었다. 이상과같은공정개선, Layout 개선, 생산방식개선활동을실시한후 1 개월이경과한시점에서개선효과를분석한결과 <Table 3> 에서와같이제품단위당가공비는 17% 개선되었고, 리드타임은 45% 단축되었다.

6 중소제조기업의 LAYOUT 개선사례연구 373 또한 Billet 열처리공정은 <Figure 9>(L) 과같이직전공정에서 4 Lot 에생산한제품 (32 개 Billet) 을정지되어있는열처리로에서동시에열처리하는방식에서 <Figure 9>(R) 과같이열처리 Lot 를소형화하여 1 Lot 의 Billet(8 개 ) 단위로묶음 (Batch) 형컨베이어방식으로개선하였다. 이때직전공정의부품공급속도, 열처리로의제작비용, 운전비용, 작업조건을고려하였으며그결과 Lot 당평균 240 분이던대기시간을제로화시켰다. 파쇄 (Demolition)- 산처리 (Oxidation)- 수세 (Water Cleaning) 공정으로분리작업하던방식은 <Figure 10> 과같이공정통합을통하여대기시간을감소시켰으며, 열간압축 Billet 냉각개선방식은 <Figure 11> 과같이자연냉각 (Natural Cooling) 방식에서강제냉각 (Forced Cooling) 방식으로개선하여냉각시간을 단축하였다. 그리고각공정별로관리단위를명확히하고관리항목을설정하여관리함으로써개선결과를표준화하고유지관리가가능하도록하였다. 생산방식은 <Figure 12> 와같이 Lot 카드와간판 (Pull Card) 을이용하는후공정인수방식으로개선하여공정재공을 6.5ton 에서 4.8ton 으로감소시키고평준화생산이가능하게되었으며이로인해리드타임이단축되었다. 이상과같은공정개선, Layout 개선, 생산방식개선활동을실시한후 1 개월이경과한시점에서개선효과를분석한결과 <Table 3> 에서와같이제품단위당가공비는 17% 개선되었고, 리드타임은 45% 단축되었다. 그리고제품단위당가공비개선금액과개선후의생산방식을적용하여산출한결과연간 5.2 억원의경영성과가도출되었다. Figure 9. An improvement case of the billet heat treatment Figure 10. An improvement case of the process integration Figure 11. An improvement case of cooling on hot compression billet process

7 374 Dae Kwon Chung Won Young Yun Figure 12. An improvement case of the production management system Table 3. The comparison of the results for the improved and current layout Production Cost (won/kg) Current Data Improved Data Remarks 18,751 15,561 17% Lead Time(day) % Inventory(ton) % Production System Push Pull - Financial Performance (billion won/year) 본사례연구에서는 Layout 배치를단순히이동거리나물류비용의절감을위한설비의배치나물류의흐름문제에서벗어나생산성향상을통한제품단위당가공비개선으로원가경쟁력을높이고리드타임을단축하였으며, 경영성과를창출하고생산방식을후공정인수방식으로변경하여현장관리체계를개선한사례를보여주었다. 그리고이러한활동의성공배경에는개선전모습의정확한분석, 도전적이고명확한목표의설정, 바람직한모습의구체화, 전체목표달성을위한세부목표의공정별전개, 주간단위의철저한실행, 강력한추진조직의구성등이있었다. 3. 중소제조기업의 Layout 설계및개선의가이드라인 3.1 중소제조기업 Layout 의특징 중소제조기업은부품을생산하여대기업에납품하는경우가많으며, 1 차협력회사도있으며 2 차, 3 차의협력회사도있다. 부품을생산하기위한생산공정은단일공정으로이루어진경우도있지만대부분의경우가공공정과조립공정을거치는경우가많아대기업에서생산계획이변경될경우중소기업은각공정별로신속하게대응해야한다. 이러한대기업과고객의생산계획변경과납기를만족시키기위해중소제조기업들은재고를여유있게확보하는경우가있으나이는재고비용의증가, 불용재고발생등낭비를발생시키게된다. 그리고새로운생산제품의개발과다양한제품생산에따라생산현장의설비및공정재배치의필요성은더욱커지고있으며판매가격의인하와단납기의요구로인한생산리드타임단축과생산성향상의필요성도갈수록증대되고있다. 뿐만아니라중소제조기업의현장감독자는대기업에비해관리기술이부족하고현장사원들은빈번하게변동되기때문에현장관리를위한관리방법은단순하고명확하게설정할필요가있다. 중소제조기업의생산 Layout 설계와개선에영향을미치는항목을대기업과비교하여 4M(Man, Material, Machine, Method) 의관점에서정리하여보면 <Table 4> 와같이나타낼수있다. Table 4. The comparison and implication of the layout characteristics between large and medium, small-sized manufacturing factories Man Material Machine Method Division Large Factories Medium and Small-sized Factories Implications on Layout Design Management Skill High Low Simplified Management Method Worker Mobility Low High Clarified Management Unit Product Change Little Many Decreased Inventory Quantity Change Little Many Shorten Lead Time Profitability High Low Increased Productivity Delivery Long Short Decreased Inventory Facility Change Little Many Flexible Process Change Facility Size Big Small Simplified Process Flow Change Cost High Low Flexible Process Change Standardization High Low Standardized Management Method Training Many Little Multi-functional Workers

8 A Case Study on Layout Improvement in Medium and Small-sized Manufacturing Factories 375 이러한특징들로인해중소제조기업은대기업에비해자주생산 Layout 을변경해야하며생산 Layout 을적기에개선하지않으면생산성하락, 생산리드타임의증가, 재고의증가, 물류비용의증가, 관리비용의증가등여러가지낭비가발생된다. 이러한낭비발생을줄이기위해서는제조현장의 Layout 변경필요성이제기될때신속하게효율적으로 Layout 을개선해야한다. 따라서중소제조기업에서 Layout 을개선할때활용할수있는검토항목을제시하면유용하게활용할수있을것이다. 3.2 중소제조기업의 Layout 설계및개선의가이드라인 제조기업의각공정에서정상적으로생산행위가이루어지기위해서는많은문제의발생요인들을잘관리해야하며문제가발생하면즉시적절한조치가이루어져야한다. 따라서 Layout 은생산활동이진행되는동안에발생되는문제에대해신속히개선활동이이루어지고효율적인관리가될수있도록설계되어야한다. 제 2 장에서의사례연구내용과중소제조기업의특징을참고하여 Layout 개선활동을추진하기위해서는 Layout 개선목표의설정과개선목표의하부전개, 공정개선활동, 관리방식개선활동등을종합적인관점에서추진하여야한다. 따라서이를반영한중소제조기업의 Layout 설계및개선의가이드라인이제시된다면유용하게활용할수있을것이다. 본논문에서는 Layout 개선활동을실시하면서여러중소제조기업에서실제적용을통해그실용성과효과성이확인되고공통적으로적용이가능한검토항목을도출한후기존의관련연구내용을참고하여 Layout 설계와개선활동을실시할때중요하게고려해야할항목을가이드라인으로제시하고자한다. 가이드라인의각항목에서제시되는그림은다른중소제조기업의 Layout 개선활동중가이드라인에서제시한항목을잘설명할수있는사례이다. 여기서제시되는검토항목들은중견기업또는대기업의경우에도공장단위또는공정단위로나누어서적용하는것이가능하다. 그리고각항목들은독립해서적용되는것이아니라상호연관성이있으므로서로상충하는경우에는그상황에따라적절한대안을선택하여야한다. 적용의우선순위는일반적으로 <Figure 13> 과같은순서에따라검토하면비교적용이하게적용할수있다. Figure 13. The application procedures of the guide line (1) 통로확보 (Securing Aisle) 설비배치를위해먼저고려되어야할항목은통로확보이다. 블록과블록을구분하는통로는물류의이동통로이면서관리단위를구분하는요소이다. 물론설비의크기나소요면적, 물류의흐름이나생산방식도같이고려해야한다. 각블록내에서는설비의배치가바뀔수있지만블록과블록간을구분하는통로는반드시확보되어야하며통로의형태는직선으로설정하는것이좋다. 이때간과하기쉬운것은벽쪽으로설치하는보조통로이다. 일반적으로중앙통로는대부분의기업에서확보를하지만벽쪽으로는잘확보하지않는경향이있다. 그러나벽쪽으로보조통로를확보하지않으면단순하게물류의문제만발생하는것이아니라작업자나공정의배치에도영향을준다. 그리고여러가지지그, 공구, 박스등과같이생산에사용되는물건들이혼란스럽게벽쪽으로배치될가능성이높아정리와정돈이잘되지않는다. 또한통로를벽쪽으로확보하지않고기계나작업자를벽이보이는방향으로배치하면작업관리나물류뿐아니라생산시발생할수있는설비와품질문제가발생해도쉽게파악할수가없기때문에조치하는시간이늘어나므로주의해야한다. 작업장의면적을넓게사용하기위해통로를줄이거나없앤다면일시적으로는생산의효율이증가하는것으로보이지만시간이지나면이로인해물류가복잡해지고현장관리가어려워지게된다. 일반적으로주통로는지게차, 대차등운반도구가서로부딪치지않을정도로넓게하는것이좋으며보조통로는현장상황에따라다소좁게설정할수도있다. (2) Block 화 (Blocking Area) 공장의 Layout 을설계할때배치이후에어떻게현장관리를실시할것인지에대해고려해야한다. 통로확보와블록화를통한관리명확화는 Layout 배치이후의현장관리를효율적으로실시하기위해 Layout 설계단계에서검토해야하는항목이다. 블록을명확히구분하고각블록의특성에맞는관리항목을설정하며관리항목별로관리양식과관리주기 (Interval) 를설정하고관리담당자를선임한다. 여기서블록 (Block) 이란관리의용이성을높이기위해생산현장을공정이나업무의유사성을기준으로나눈작은관리단위를말한다. 블록을설정할때에는가능하면주통로와인접하게설정하는것이좋다. <Figure 14> 에서와같이관리현황판은별표의위치와같이주통로에근접하여설치함으로써쉽게접근이가능하고그현황을알수있도록한다. 관리현황판은블록의특성에따라달라지는데생산블록의경우 <Figure 15> 와같이설치하여사용할수있다. <Figure 15> 와같은관리현황판을통해회사의목표에따라설정된각블록의핵심성과지표 (KPI : Key Performance Indicator) 와그목표가공유되고해당블록의관리범위가 Layout 상에서표시된다. 그리고블록의구성원들을조직도나작업배치도의형태로나타내면구성원들에게책임감을부여할수있다.

수립, 개선이 실행되었 을 경우 부착하는 개선 사례, 개선의 유지 및 표준화를 유도하 는 표준화 기록란을 운영하는 것이 좋다. 물론 이와 같은 관리 현황판이 효과적으로 운용되기 위해서는 최고 경영자와 관리 감독자 그리고 현장 사원의 참여가 반드시 필요하다.

9 376 정대권 윤원영 Figure 14. A case of aisle design in the blocking rule Figure 15. An example of the block board Figure 16. A case of the block layout for the frame of the TV and the washing machine 또한 각 KPI 항목에 대해서는 관리의 일반 사이클인 P-DC-A사이클에 따라 관리할 수 있도록 일(Day) 단위로 계획 대 비 실적을 기록하는 그래프를 작성하고 목표가 미달되었을 경 우 그 개선 대책을 기록하는 개선 계획 수립, 개선이 실행되었 을 경우 부착하는 개선 사례, 개선의 유지 및 표준화를 유도하 는 표준화 기록란을 운영하는 것이 좋다. 물론 이와 같은 관리 현황판이 효과적으로 운용되기 위해서는 최고 경영자와 관리 감독자 그리고 현장 사원의 참여가 반드시 필요하다. KPI가 아 닌 일반 관리 항목도 유사한 방법으로 관리 현황판을 만들어 서 관리하는 것이 좋으며 주기적으로 관리자와 경영자가 관리 현황판과 현장을 지도하여 수준을 지속적으로 향상시키는 것 이 중요하다. <Figure 16>은 TV 프레임 생산 공장 및 세탁기 공장의 블록 Layout 설계 사례를 보여주고 있다. (3) 흐름화(Flowing Process) 흐름화란 블록과 블록의 연결뿐 아니라 블록 내에서 제품의 이동, 즉 운반에 관한 것이다. 블록 내에서의 운반이 발생하지 않도록 하기 위해 공정과 공정을 통합하거나 In-line화하는 것 이 좋으며 불가피한 경우에는 효율적으로 운반을 할 수 있도 록 운반 시스템을 결정해야 한다. 흐름화란 제품이나 부품이 전 공정에서 다음 공정으로 큰 동력이나 에너지를 사용하지 않고 쉽게 이동할 수 있는 것을 말한다.

중소제조기업의 LAYOUT 개선사례연구 377 공정간의효율적인흐름화를위해서대형운반기구를사용하지않고경사진롤러컨베이어나슈트 (Chute) 를이용하거나바퀴가달린대차를활용하는것이바람직하다. 대형운반기구로한꺼번에많이운반하는것은운반효율을높일수는있지만이로인해재공이늘어나고운반도구가대형화되어비용이증가할수있기때문이다.

<Figure 17> 의사례와같이작업대, 제품적치대, 운반수단을동시에겸하는도구이면서그상태로다음공정에서바로사용할수있는부품공급대의역할을할수있도록슬라이드랙 (Slide Rack) 에바퀴를부착하고일정수량단위로제작하여사용하면효과적인흐름화를실현할수있다.

10 중소제조기업의 LAYOUT 개선사례연구 377 공정간의효율적인흐름화를위해서대형운반기구를사용하지않고경사진롤러컨베이어나슈트 (Chute) 를이용하거나바퀴가달린대차를활용하는것이바람직하다. 대형운반기구로한꺼번에많이운반하는것은운반효율을높일수는있지만이로인해재공이늘어나고운반도구가대형화되어비용이증가할수있기때문이다. 그리고운반의전통적인방식인지게차를이용하거나천정크레인을이용하는것은또다른낭비의발생가능성이크므로가급적피하는것이바람직하다. 또한즉시운반이가능한상태로보관되고운반되는것이좋으며, 부품을포장하고개방하는동작도줄이는것이좋기때문에 Box 등별도의포장용기는되도록이면사용하지않는것이좋다. <Figure 17> 의사례와같이작업대, 제품적치대, 운반수단을동시에겸하는도구이면서그상태로다음공정에서바로사용할수있는부품공급대의역할을할수있도록슬라이드랙 (Slide Rack) 에바퀴를부착하고일정수량단위로제작하여사용하면효과적인흐름화를실현할수있다. (4) 정류화 (One-direct Flow) 블록과블록을결정할때에는 <Figure 18> 에서와같이제품및공정의흐름이한방향으로설정되는것이바람직하다. 그러나실제생산현장에서는제품의흐름이생산제품의다양 성, 생산설비및제조공정의다양성등의제약조건때문에불가피하게한방향으로설정되지못하는경우가발생하지만이때에도난류의흐름을최소화하는것이필요하다. 사용하는부품이많은제조현장, 제한된생산면적, 공장의건물구조로인해 <Figure 18> 과같이단순하게정류화하는것은쉽지않지만그기준은최대한지키는것이좋다. 정류화의개념은블록과블록의흐름에도적용되며, 단위블록내에서부품의적재위치및공급방향, 작업대및작업자의위치, 설비의배치방향그리고완성품의위치를결정할때에도고려되어야한다. 생산을위해부품을일시적으로보관하는 Depot 와작업구간의생산설비및작업자그리고완성품의 Store 가정류화되면생산, 품질, 자재, 인원등의관리가단순화되고쉬워지게된다. (5) 입식 / 다공정작업 (Stand-up and multiple functional work) 대형제품이나부품을생산하거나조립작업을할때에는서서작업하는것이일반적이다. 그러나부품이나제품의크기가작고작업의내용이정밀하거나, 서서하는작업이능률이떨어지는경우에는앉아서작업을하는경우도있다 년대초까지만해도국내의 B 사는세탁기, 전자레인지등가전제품생산의경우에도앉아서작업하였으나이후모두입식작업으로전환하였다. Figure 17. A case of hand push type container in the stand-up work line Figure 18. The concept of one- direct flow in the unit block

11 378 Dae Kwon Chung Won Young Yun 좌식작업을하면부품의크기나보관위치에따라작업자의행동반경이커져야함에도불구하고행동이부자연스럽기때문에작업자한사람에게할당되는작업의양을쉽게바꿀수가없다. 특히공정을개선하여라인의길이를줄이는경우, 전후공정의작업지연이나문제발생으로인해공정간도움작업이필요한경우, 1 인다공정담당이나다기계담당을실시하고자하는경우, 생산공정및생산양의변화등생산의환경변화에따라작업자의동작을개선하고작업방법을개선하려고해도좌식작업으로는불가능한경우가발생한다. 좌식작업에서입식작업으로작업방법을변경하면작업자들이초기에잘적응하지못하는경우가있는데이는작업양이늘어힘들어지는것과변화되는작업방법에익숙해지는데시간이걸리기때문이다. 이때적응기간동안작업자가능동적으로대처할수있도록회사는그개선방향을충분히설명하고납득을시켜야하며작업자의피로를줄일수있는방안을모색해야된다. 입식작업을실시하면서동시에추진해야할것은다공정담당방식을실시하는것으로이를위해서는 <Figure 19> 와같은다기능훈련이라는과정을거쳐야한다. 한사람의작업자가여러개의공정을담당하게되면생산성향상과함께다품종소량생산이가능하게되어그효과는커지게된다. (6) 리드타임의최소화 (Minimizing Lead Time) 생산의리드타임이란 <Figure 20> 에서와같이원재료 (Raw Material) 에서부터완성품 (Finished Product) 이만들어질때까지의소요되는총시간으로모든가공시간과정체시간의합을말한다. 가공시간이란조립, 절삭, 도장등에소요되는작 업시간을말하며, 정체시간이란이동, 보관, 대기등제품이형태적변화를수반하지않고단지시간적경과만을일으키는시간이다. 가공시간과정체시간의비율은회사에따라다르지만일반적으로정체시간의비율이훨씬높다. 리드타임의단축항목을 Layout 개선의정량적목표로사용하여개선활동을추진하면가공시간단축, 정체시간이나대기, 운반시간단축과함께현장의관리방식개선을유도하게되며, 고객의납입제품변경, 납입수량의변경등다양한요구에따른대응력향상에도도움이된다. 리드타임최소화는재공 (WIP, Work In Process) 및대기의최소화라부를수도있으며, 많은기업에서리드타임단축을경쟁력향상의척도라고판단하여이것의단축활동을활발히추진하고있다. 재공을줄여리드타임을단축시키기위해서는생산계획의운영과함께부품의공급 / 운반방식을 <Figure 21> 과같이후공정인수방식으로바꾸는것이중요하다 (Kwon, 1991). 즉, 전공정에서제품을만들어후공정으로밀어내는방식 (Push) 이아니라후공정에서필요한만큼의부품을전공정으로가지러가는끌어당기는방식 (Pull) 이되어야한다 (Thomas et al., 1992). <Figure 21> 에서와같이원재료와완성품의재고량은회사의정책이나시장의상황에따라운영할수있으나공정과공정사이의재공은획기적으로줄이는것이좋다. 이를위해서생산블록은이미생산되어저장공간 (Store) 에보관되고있는재공을감안하여생산계획을수립한후필요한만큼을전공정에서가지고와서생산하며, 생산이종료되고나면 Depot 에는부품이없도록운영하는것이다. 그리고 Store 에는최대로 Figure 19. The stand-up work and the training board of multiple functional works in a mobile phone line Figure 20. An example of the production lead time

A Case Study on Layout Improvement in Medium and Small-sized Manufacturing Factories 379 Figure 21. The concept of the Pull system 보관할수있는재공의양을정하고그양만큼만보관할수있도록장소를제한한다.

12 A Case Study on Layout Improvement in Medium and Small-sized Manufacturing Factories 379 Figure 21. The concept of the Pull system 보관할수있는재공의양을정하고그양만큼만보관할수있도록장소를제한한다. 이와같이리드타임최소화에는재공의최소화와 Depot, Store 의운영방식, 생산관리방식도포함되어있다. (7) 생산성향상 (Increasing Productivity ) 새롭게 Layout 을구상하거나기존의 Layout 을개선하고자할때에는생산성향상목표를세워야한다. 생산현장의 Layout 변경을통한개선활동을실시할때기존의방법을조금개선하여달성하기쉬운낮은목표를세우는것이아니라생산방식과관리방식의개선을유도하는도전적인생산성향상목표를세우는것이좋으며목표항목으로는재고절감, 생산성향상, 제품단위당가공비감소, 리드타임단축등으로설정할수있다. 이는 Layout 개선활동이설비의배치나물류의이동거리단축을뛰어넘어제조기업의경쟁력향상에연계될수있도록가공공법개선, 관리방식및생산방식개선, 고객에대한대응력향상활동과연계되어추진되어야함을의미한다. 이를위해서라인의길이를줄이고공정을통합하여 1 인이다공정을담당하게하여생산성을올릴수도있고, U 라인을적용하여운반이나이동, 작업개선을실시하거나, Cell 작업을실시하여개선할수도있다. 또한 Line 작업외에서실시하던작업을 In-line 화하거나전 / 후공정의동기화를통해개선할수도있다. 물론이와같은개선에는전 / 후공정의작업불균형으로인한제약조건이나투자비용, 작업자훈련의어려움그리고공간적인제약등많은제약조건들이있을수있다. 그러나정량적으로목표를높게설정하여추진하는것이그렇게하지않는경우보다더나은성과가나온사례를많은성공한기업에서찾아볼수있다. (8) 유연성 (Flexibility) 유연성은미래에바뀔수있다는것을고려하여 Layout 을설계하여야한다는것을의미한다. 지금상태가생산제품의종류나양그리고설비의대수나생산인원이적정해도미래에는새로운제품이개발되거나기존의제품이단종되기도하고새 로운설비를설치하거나기존의설비가필요없게되기도한다. 또한신제품의생산에따른운반도구가새롭게만들어지고이를보관하는장소가필요하게되기도하며생산현장에서는단위공정내에서설비의방향을바꾸거나라인의절단및배치를변경하는경우가종종발생한다. 따라서 Layout 변경요인이발생했을때투자비용과투입시간을줄이고생산활동에영향을적게받으면서 Layout 을개선하기위해서는일시적으로투입비용이증가될수있지만더큰손실을방지하기위해현재의 Layout 이변경될가능성을검토해야한다. 생산설비의경우에는가능하면고정형배치를실시하지말고바퀴를부착해서쉽게이동이되도록하는것이좋으며, 각종배관이나전선등은여유를두고설치하는것이좋다. 그리고운반용대차, 포장 Box, 부품적치대등은공용으로사용할수있도록제작하거나크기조절이용이하도록하고, 조립용컨베이어는길이가긴것보다는짧은컨베이어를여러개연결하여사용하는것이좋다. 이는다음에개선활동을할필요가생기면쉽게진행될수있도록하기위함이다. 4. 결론 Layout 설계와배치는설비나작업자배치문제에한정되는문제가아니다. 이는기본적인작업장설계와함께생산현장의효율을최대로올리기위한종합적인관점에서설계되고운영되어야한다. 본연구에서는설비배치나 Layout 개선을통해기존의많은연구에서제시된이동거리의단축이나물류비용의절감을뛰어넘어제조경쟁력의향상을유도할수있는생산성, 리드타임, 관리방식등을개선할수있음을보여주었다. 그리고여러중소제조기업에서실제로 Layout 개선활동을수행하면서경험한결과비교적실행이용이하면서효과가큰항목들을중소제조기업의 Layout 설계및개선의가이드라인으로제시하였다. 생산현장에서발생되는많은문제들에대한개선활동이신

13 380 정대권 윤원영 속히이루어져손실을최소화하고생산성을향상하기위해서는하드웨어적인현장의 Layout 배치와그것을운용하는사람의훈련과교육이반복적으로실시되어야한다. 많은중소기업에서는생산제품, 설비, 사람그리고자재와같은요소들이끊임없이변화하기때문에생산현장은지속적으로개선활동을추진할수있도록그체계를갖추는것이중요하다. 본연구에서설정된블록단위로생산, 품질, 자재, 재공, 출하, 설비등에대해일일단위로결산을실시하는일일결산체계의구축에대한연구가뒤따른다면더욱효율적이고체계적인현장관리가이루어져제조기업의경쟁력향상에기여하게될것이다. 참고문헌 Ahn, H. J. and Kwon, H. W. (1999), A Study on the Layout of Manufacturing Factory, Proceedings of the MSIE Fall Conference, Francis, R. L., McGinnis, L. F. Jr., and White, J. A. (1992), Facility Layout and Location : An Analytical Approach (2nd ed.), Prentice Hall, Inc. Hwang, H., Hwang, H. S., Kim, K. H., Lee, M. K., Ko, C. S., Mun, D. H., and Im, J. M. (2001), Facility Planning Theory, Yeong Ji Munhwasa. James, L. R. (1987), Production System : Planning, Analysis and Control, John Wiley and Sons, Inc. James, M. M. (1971), Plant Layout and Design, The Macmillan Company. Jang, B. M. (1992), Facility Planning, Keungmunsa. Jeong, D. H. and Se, Y. H. (2007), Heuristic Algorithm for Facility Layout Design with Fixed Input and Output Points, IE Interfaces, 20(2), Kim, J. G., Lee, G. C., and Kim, Y. D. (1997), A Study on Facility Planning Using Graph Theory, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 23(2), Kim, J. S. and Hong, S. K. (2011), The Facility Layout Design of Die and Mold Manufacturing Processes in a SME, Journal of the Korean Institute of Plant Engineering, 16(2), Kim, K. Y. and Shin, Y. B. (2005), A Study on the Effective Plant Layout in New Production Line Setup, Journal of the Korean Institute of Plant Engineering, 10(1), Kwon, K. K. (1991), Toyota System, Jayeonmunhwasa. Lee, J. S. (1992), Newest Facility Management, Heungsul Publishing Company. Lee, S. B. (2000), Modern Production and Operation Management, Keungmunsa. Lee, S. R. (2012), Production and Operations Management, Bobmunsa. Lee, S. Y. and Lee, W. S. (2008), Ant Algorithm based Facility Layout Planning, Journal of the Korea Industrial Information System Society, 13(5), Moon, G. J. (1993), A Study on the Development of Facility Layout Using Practical Constraints, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 19(1), Nam, K. H., Ok, C. H., and Seo, Y. (2011), A Heuristic Algorithm for Flow Shop Layout Design, Journal of the Society of Korea Industrial and Systems Engineering, 34(4), Park, K. S. (1992), Factory Planning and Facility Management, Yeong Ji Munhwasa. Park, S. J. and Jung, E. S. (1998), Application of the Constraint Satisfaction Approach to General Layout Problems, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 24(4), Park, S. J., Lee, Y. H., Hur, S., Lee, M. H., and Yu, J. Y. (1998), A Study on Facility Layout for Optimization of Material Flow System, Proceedings of the KORMS Fall Conference, Richard, M. (1973), Systematic Layout Planning(2nd ed.), Cahners Books division of Cahners Publishing Company, Inc. Shin, H. S., Jo, H. W., Wang, G. N., and Park, S. C. (2010), A Study on Simulation for Determination of Optimal Layout at New Body Shop, Proceedings of the MSIE Spring Conference, Tompkins, J. A., White, J. A., Bozer, Y. A., and Tanchoco, J. M. A. (2003), Facilities Planning(3rd ed.), John Wiley & Sons, Inc. Vollmann, T. E., Berry, W. L., and Whybark, D. C. (1992), Manufacturing Planning and Control Systems(3rd ed.), Irwin.

, ( ) 1) .. I. (batch). (production planning). (downstream stage) (stockout).... (endangered). (utilization).

, ( ) 1) *.. I. (batch). (production planning). (downstream stage) (stockout).... (endangered). (utilization). * , 40 12 (2006 6) 1) *.. I. (batch). (production planning). (downstream stage) (stockout).... (endangered). (utilization). * 40, 40 12 (EPQ; economic production quantity). (setup cost) (setup time) Bradley