공정의분석 윤홍열 TRIZ Center CEO, hongyul@trizcenter.co.kr, 1. 들어가면서 최종제품을얻기위해어떤대상의속성을시간에따라변화시켜나가야하는공정의개선이우리가당면한문제일경우, 혁신적해결안도출을위한문제풀이과정은단순히각각최선의조건으로설계한각각의시스템을결합하면될까? 가장이상적인시스템구축을위한 IFR 설정에따라어떤대상의어떤속성을특정한값으로변화혹은유지시키는설계만으로다수의시스템으로구성된공정의 IFR도얻어질수있을까? 이후두차례에걸쳐이러한질문에답해보도록하자. 2. 공정정의 본꼭지에서다룬바있는기능분석 (function analysis) 은특정한대상의특정한속성값을우리가원하는 특정한목표값 으로이동혹은유지시키는상황을분석한것이다. 이에비하여특정한대상의다양한속성이일정시간이후의최종목표값에도달하도록시간에따라다양한목표값사이의변화로단계별구성이이루어지면이것이바로공정 (process) 이된다. 그림 1. Process 의개념도
그림 1에공정과시간과의관계를나타내었다. 주의할점은여기서단순목적물 (product) 은내가그목적물의특정한속성 (feature) 이특정한값을갖길원하는조건을만족한상태에도달한물건을의미한다는것이다. 내가원하는특정값을갖기전과그값으로의전이상태에있는것은이러한목적물조건에맞지않는다. 공정에서, 특정대상 (object) 이시간에따라상이한조건하에서상이한속성값을목표값으로하여상이한목적물로변화되는것이특정한순서에따라단계적으로이루어진다. 요약컨대, 공정은변화를겪는대상 (object) 의속성변화를설계자의입장에서시간축에따라다단계로나누어구현하는시스템이라할수있다. 대상과그대상의속성변화를발생시키는작용을짝지어기능 (function) 이라불렀고그기능의가치를평가하여가장바람직한시스템을고안할수있었다. 공정도바로그러한기능의구현을위한시스템의일종이므로모든기술적시스템에대해정의된 ideality는공정에대해서도적용가능하다. 3. 공정분석의모형 공정분석은시간이라는축이새롭게추가된시스템의기능구현방식이기때문에기존의기능분류만으로는 ideality 관점의평가가온전히이루어질수없다. 시간이기능구현의주요독립변수가된것은바람직한결과라할수없다. 시간이많이걸리면걸릴수록시스템의 ideality는떨어진다할것이다. 따라서공정시간은공정의 ideality와반비례관계에있다. 여기에서공정시간과기능과의관계를모델화할필요가생긴다. 시간적변화에따라변화대상물이받게되는작용이바뀌는것이공정이므로기능의가치평가는단순히변화대상물과의관련만이아니라시간축과의관계에따라이루어질필요가있다. 시간에따라이루어지는주요기능들의가치를파악해야한다. 어떤목적때문에왜순서상 ( 시간상 ) 그시간대에이루어져야만하는가? 기능의목적을결정짓게되면, 그기능의순서상위치와소요시간에따른가치를판단할수있다. 다른기능을위해서혹은다른기능의효과를제거하기위해서필요한유용한기능은그목적자체로인해다른기능이전이나이후에발생해야만하는것이다. 만약어떤기능이최종생산물의속성변화를위한것이아닌, 공정자체의구현을위해필요한기능을실현하고자존재한다면이는본질적으로제거되어야할기능이다. Ideality 관점에서어떤시스템의최종생산물의존재목적을그생산물없이구현하는것이가장이상적이기때문이다. 요약하면공
정에는최종산물의속성변화를위한단계적주요기능이있고그러한주요기능의구현을위한단계적보조기능이있다. 이러한관점에따라공정분석에서는유용한기능을 3 가지로구분한다. 생산기능 (productive function) 은 (1) 최종생산물의특정속성의목표값을얻기위해 (2) 변화대상물의그속성에향후역전되지않을변화를구현하는작용이다. 보조기능 (providing function) 은 (1) 공정상의다른기능의구현을위하여 (2) 변화대상물이나다른시스템요소의속성에일시적변화를구현하는작용이다. 보정기능 (corrective function) 은 (1) 바람직하지않는시스템효과나악영향을제거하기위해 (2) 임의의대상의특정속성에일시적이나영구적변화를구현하는작용이다. 보조기능은설사변화대상물의속성을바꾸는것이라할지라도결국공정상의다른기능의구현을위한것이기때문에그가치가생산기능에비해떨어진다할것이다. 어떤공정시스템이상기한세가지유용한기능의분류그룹중에서오로지생산기능만으로원하는최종생산물을얻어낼수있다면동일한생산물을얻어내는타시스템에대해매우이상적이라할것이다. 그림 2. 공정과기능 최종생산물의속성 X 값 Productive Providing Corrective 변화대상물의속성 X 값 a b c d Harmful
그림 2 에나타낸기능의특성들을살펴보도록하자. a 의경우, 어떤유용한작용이변화대상물의속성 X의값을변화시키되이변화가이후역전되지않는사례이다. 특정단계에서한번에이루어지는작용이든몇단계로나누어이루어지는작용이든상관없이이러한작용과그작용에의해변화될대상을합쳐서생산기능이라부른다. 예 ) 특정공정단계내내냉각기능이계속유지되어공정유입시섭씨100 도인물건이섭씨 20도의물건으로냉각되는경우이냉각기능은생산기능이다. 예 ) 섭씨 200 도인유체가파이프수송단계에서냉각되고이후혼합장치내에서다른유체와혼합되는단계에서도냉각되어최종고형화단계에서도냉각된다면각단계별냉각기능은모두생산기능에속한다. b 의경우, 특정생산기능에의해목표값보다더큰값을갖게된변화대상물 ( 이때는최종생산물로서가져야할값이상을가졌기때문에다시변화대상물이라불린다.) 의속성을변화시켜야할때이다. 이러한작용은속성값의변화가기존의유용한기능에의해이루어진것을역전시키는결과를낳기때문에보정기능의작용이된다. 예 ) 발진장치에의해진동하는기구가특정범위이상의진폭을가지지못하도록제한하거나그에의한영향을제거하는방진부품의기능은보정기능이다. c 의경우는유해한기능으로인해발생한속성의변화를보정기능에의해수정한사례이다. 이때의도적인역전변화가없을경우, c의사례와는달리변화대상물의속성변화를가져온기능을생산기능으로처리한것을주의해야한다. 예 ) 성형과정이이루어지기위해일차적인절단이나추출이이루어진후, 단면주위에생긴거친부분을다듬는보정기능이필요하다. 이후다시특정부위의성형과정이이루어지면이는생산기능이다. d 의사례는전적으로유해기능의효과를보정한사례이다. 이경우, 시스템의보정기능과생산기능을구분하여처리하였으나경우에따라보정기능이생산기능으로그대로구현될수도있다. 예 ) 외부로부터가열혹은냉각기능이계속유해하게작용하고있을경우, 원하는특정작업이완료되기전까지는보정기능이
이루어져야하고그특정작업이완료된후에는냉각기능으로원하는온도의최종생산물을얻게될경우, 냉각기능은생산기능이다. 4. 마치면서 공정분석은 TRIZ에따른시스템분석 Tool의총화라고할수있다. 따라서 TRIZ에서활용하는모든문제모형과해결안모형, 사고방법에대해어느수준이상이해하고있지않으면공정분석을수행할수없다. 공정분석이어려울경우, 각각의단계를기능분석에따라모델링하여문제정의및해결안탐색을수행할수있다. 단, 이경우공정의단계별상대평가에따른변혁안도출은거의불가능하다.