Toyota Production system

(1)

Toyota Production system

(2)

1. Total Framework of the TPS – Its Goals-Means Relationship

일본의 특성

v 국민성: 그룹 정신, 근면성, 진지성, 일의 가치관, 동질성, 교육열

v 자연 환경: 천연자원 빈곤 – 양질의 제품, 고부가가치 제품, 제조비용 절감

v 기업: 종신 고용제, 연공 서열제, 회사별 노동조합, 전문 경영인, 사무직 생

산직간 차이

(3)

TPS의 두 가지 기본 이념

1. 낭비 제거에 의한 원가 절감

a. producing defective items b. overproduction

c. unnecessary stocks on hand d. transportation

e. inefficient processing f. unnecessary motions g. time on hand - waiting

2. 작업자의 능력을 최대한 발휘

(4)

Total Framework of TPS

v Primary Goal : Cost Reduction (Fig. 1.1)

v Sub-goals : Quantity Control Quality Assurance

Respect for Humanity

v Concept :

1. Just-in-time: Supply to each process what is needed when it is needed and in the quantity it is needed

2. Autonomation (Autonomous defeats control)

(5)

Total Framework of TPS

v System/Method : Concept를 realize 시키기 위한 제도/방법

1. Kanban System

2. Prod. Smoothing method 3. Setup 시간 단축

4. Operation 의 standardization

5. M/C layout and multi-function worker 6. QC circle 과 제안제도

7. Visual control system 8. Functional management

(6)

MRP와 TPS의 차이

1. Operation

• MRP operates in a centralized fashion.

All information is kept in a central database, maintained and updated by a computer.

• MRP is a push system.

Order releases are based on future demand or requirement.

• User information is stored centrally. Most detailed information is scattered across the factory floor and not available real time in a centralized system.

• TPS is a pull system.

a

b

(7)

MRP와 TPS의 차이

2. Time Scale

a. MRP sets production schedules with discrete time buckets that are typically a week long. Schedules are then updated once a week in a revolving fashion.

b. TPS approaches continuous time control much closer, with time lags measured in hours and minutes.

(8)

MRP와 TPS의 차이

3. Dealing with changes and uncertainty

a. With MRP, planners tend to react to temporary bottlenecks and

uncertainty by increasing the planned lead time, which creates queues of WIP and further inflates lead time. With more sophisticated systems, by adjusting MPS and/or varying the lead time, the work load can be

smoothed out. However, this can be done only by time buckets and additional provisions are needed for time spans of less than the bucket length. (MES)

b. With TSP, the emphasis is on smoothing out the workload overtime in all time scales varying in length from minutes up to several months and on eliminating bottlenecks by a balanced deployment of the work force.

(9)

MRP와 TPS의 차이

4. The way each system tends to evolve

a. In MRP systems the tendency is to try to solve problems by modifying or expanding the MRP system. This has the effect of reducing the urgency of tackling the real underlying problems, and improving the capabilities of the production system. Lead times are considered fixed, so there is no need to try to reduce them.

b. In TPS systems, an alert management has a better chance of focusing attention on process and other improvements, away from inventory increases.

(10)

CH2. Adaptable Kanban System Maintains JIT Production

[Toyota Production System ( )차]

(11)

Kanban System

v“적기에, 적소에, 적량의” product 생산을 조절하기 위한 정보 시스템

Just-In-Time

vToyota Production System의 subsystem

(13)

Pulling System for JIT Production

Toyota System (Pull System) Push System

- 후속 center가 필요한 물품을

선행 center로 가서 withdrawal해 온다.

- 이때, 각 공정에서 생산이 필요한 시기와 그 수량을 알게 하기 위해 도입된 것이 Kanban

-한 production center에서 작업이

끝나면, 그 결과물을 다음 work center 로 넘겨준다.

-최종 조립 라인에만 필요한 부품의 생산계획을 제시하면 됨 →모든 공정 에 동시에 제시할 필요 없음

-최종 조립 라인 뿐만 아니라, 부품 제조 공정에 대해서 여러 가지 생산 계획 제시

- demand fluctuation에 대응 어려움

→ 재고를 안고 가야 하는 이유 - bottleneck, starvation 발생

(14)

What is a Kanban? (1)

vJIT를 달성하기 위한 도구 vWithdrawal Kanban

vProduction-Ordering Kanban vSupplier Kanban

vSignal Kanban

§ Triangular Kanban

§ Rectangular Kanban (Material Kanban)

(15)

What is a Kanban? (2)

Kanban Kanban

Production-Ordering Kanban Production-Ordering Kanban

Withdrawal Kanban Withdrawal Kanban

(Ordinary) Production Kanban (Ordinary) Production Kanban

Signal Kanban Signal Kanban

Interprocess Withdrawal Kanban Interprocess Withdrawal Kanban

(for production other than lot production)

(16)

How to use various Kanbans (1)

v

후속공정의 Carrier는 Kanban Post에 모인 Kanban을 선행공정의 Store로 이동

v

Carrier는 부품에 부착된 Production-Ordering Kanban을 떼어 Kanban Receiving Post 에

v

떼어낸 Production-Ordering Kanban의 자리에 Withdrawal Kanban을 부착

v

후속 공정에서 작업이 시작되면, Withdrawal Kanban은

반드시 떼어내어 Withdrawal Kanban Post에

(17)

How to use various Kanbans (2)

v

선행 공정에서는 일정한 시기나 혹은 정해진 수의

부품이 생산되었을 때, Kanban Receiving Post로부터 Production-Ordering Kanban을 떼어내어 순서대로 Production-Ordering Kanban Post에 넣어야 함

v

선행 공정에서는 Post의 Kanban 순서대로 생산

v

physical unit과 Kanban은 항상 함께 움직여야 함

(18)

2 Methods of utilizing

Production-Ordering Kanbans

v여러 장의 Production-Ordering Kanban 발행을 통한 방안

§ 부품 종류가 많은 경우

v한 개의 Signal Kanban 을 이용한 방안

§ 생산량과 생산 속도가 너무 빠른 경우 예) Press공정

(19)

Kanban Rule 1

v후속공정은 선행공정으로부터

“필요한 물품을 필요한 양만큼 필요한 시기에”

인수한다.

§ Kanban이 없는 Withdrawal 금지

§ Kanban의 수보다 많은 Withdrawal 금지

§ Kanban은 항상 physical product에 부착해야

(20)

Kanban Rule 2

v선행공정은 후속공정에서 가져간 양만큼 제품 생산

§ Kanban의 매수 보다 많은 수의 생산 금지

§ 선행 공정에서 여러 종류를 생산하는 경우, Kanban이 도착한 sequence에 의해 생산

§ 후행 공정이 small-lot size 요구

선행 공정에서의 빈번한 setup 필요

(21)

Kanban Rule 3

v불량품은 후속공정으로 가서는 안 된다.

§ 불량 item은 선행 공정으로 보낸다.

§ 결함은 곧 작업에 문제가 있다는 것

§ 작업의 표준화는 Kanban System의 전제조건

(22)

Kanban Rule 4, 5

vKanban의 수를 최소화해야 함

Kanban의 수는 part의 최대 재고를 표현

vKanban은 demand의 fluctuation을 줄이는 데 적합하게 사용되어야 함

(23)

Other Types of Kanbans

vExpress Kanban

vEmergency Kanban vJob-Order Kanban vThrough Kanban vCommon Kanban

vCart or Truck as a Kanban vLabel

(24)

CH3. Supplier Kanban and the Sequence Schedule for Use by Suppliers

(25)

Supplier Kanban (1)

v Supplier Kanban?

: 협력업체에서 Toyota로 갈 때 붙이는 간판

v Kanban System의 전제사항

§ 기존 생산 시스템의 전면적 개정이 필요

§ 최종 조립 라인에서의 생산량 변동을 최소화

(27)

Supplier Kanban (2)

v

Main Topic

§

공급자 제공 정보(월간/일간 정보)

§

Kanban 이용 인출

§

Sequence schedule table 이용 인출

§

하청업체에 간판방식을 적용하는데 있어서의 문제점과

해결방안

(28)

Supplier Kanban (3)

v

공급자 제공 정보

§

월간 정보

•

Cycle time of each process

•

Standard operation routine

•

Quantities of parts and materials

•

Number of each Kanban for sub-supplier

§

일간 정보

•

Later replenishment system : Kanban 사용

•

Sequenced withdrawal system : Sequenced

(29)

Later Replenishment System (1)

vSupplier Kanban 순환흐름

§ 오전 8시 : 주간근무 생산량 주문 S.K. è 오후 10시 : 상차완료 후 운송

-오 전 8시, S.K와 빈 박 스 를 실 은 트 럭 이 공 급 업 체 에 도 착

3 Truck System

-S.K를 전 달, 당 일 분 물 량 적 재 가 끝 난 트 럭 을 타 고 돌 아 옴

(30)

Later Replenishment System (2)

v장점

§Total lead time 감소

§Cost 절감 : 3 Truck System

§재고 감소

(31)

Sequenced Withdrawal System (1)

v Sequence Schedule Table

§ 제품에 대한 Sequence Schedule을 디스켓 또는 온라인 시스템을 이용해서 전달

§ 공급업체는 부품에 대한 라벨 인쇄하여 사용

à매시간마다 Toyota에 최종 운송되기

4시간 전에 전달

(32)

Sequenced Withdrawal System (2)

v

Store-Space and a variety of products

§

재고수준 낮추기 위해 저장공간 최소화

v

현재 JIT에서 재고가 있는 이유

§

Constant quantity, inconstant cycle withdrawal

§

Constant cycle, inconstant quantity withdrawal

v

인출 방법 적용

§

S.W system : 다양하고 큰 part size

(33)

Sequenced Withdrawal System (3)

v

How the sequence schedule is used in the assembly lines of a supplier

§

수요의 특징 : Large variety and short run

§

대응책 : 기본 model을 다양하게 확장

§

Assembly line에의 응용

•

main : Half-finished storage, Kanban에 의해 조정

•

sub : Finished storage, label에 의해 조정

(34)

Sequenced Withdrawal System (4)

(35)

Kanban System 의 문제점 (1)

월간 생산 계획량과 실제 주문량 간의 차이 발생 월간 생산 계획량과 실제 주문량 간의 차이 발생

재고 부담을 하청업체가 감당 재고 부담을 하청업체가 감당

Ordering Time의 불명확 Ordering Time의 불명확

(36)

Kanban System 의 문제점 (2)

v 하청 업체의 어려움

§ 주문에 대한 재고를 감수하거나, Overtime 불가피

§ 배송량이 증가함에 따라 배송시간이 늘어나 비용 증가

§ 모기업이 Multipurpose M/C, speed setup 이용 시, 모기업과 동일한 시설 필요

(37)

Toyota의 제시 방안

v

월별 생산 계획과 주문량의 차이를 10%이내로 유지하기 위해 노력

v

수요의 변동은 수개월에 나눠서 평준화 되므로 하청업체에 대한 심각한 타격은 없음

v

모델 생산의 중단 시에는 미리 알려주며 발생하는 손실에 대해서는 보상

v

제품을 미리 생산하는 것을 금하므로 과잉생산 방지

v

하청업체에 대해 production lead time을 줄이는 방법을

(38)

저자의 의견

v

간판 시스템의 가장 큰 장점은 계획에서의 변동 평준화 통한 수요의 변동에 대처

v

생산평준화

à 하청업체의 재고 부담 경감

v

Round-tour mixed loading system, 3 Truck System

à 운반 비용의 증가 문제 해결

v

지리적으로 먼 경우

à 부품을 자가 생산, Lot size 증대 v

하청 업체도 TPS를 도입

(39)

Supplier Kanban 의 실례 (1)

1. 부품상자가 비게 되면 생산 라인의 작업자가 라인 옆의 스위치를 누름 2. 부품 창고 옆에 설치되어 있는 부품호출 표시 등이 켜지며, 필요한

재료를 나타내는 metal plate 밑에 불이 들어옴 3. 이때 부품 창고에서도 붉은 등이 켜짐

4. 부품창고 작업자는 부품 호출 표시등을 보고 어떤 부품에 대한 metal plate가 필요한지 확인

5. 운반 작업자는 해당 부품상자를 생산라인까지 운반하고, 작업자는 상자 안에 들어있는 Supplier Kanban에 따라 상자를 생산라인에 운반하기 전에 분리

6. 이 Kanban은 supplier Kanban은 supplier Kanban post로 이동되어 하청업체별로 분류

(40)

CH4. Smoothed Production Helps

Toyota Adapt to Demand changes And Reduce Inventory

생산체계 설계론

황 학

(41)

Production Smoothing

v Concept of Production Smoothing

§ 다양한 수요를 충족시키기 위한 공급의 변화

• 다품종 소량생산

• 최신 수요에 맞춘 유동적 생산, 재고 감소

• 총량 평준화와 제품별 수량의 평준화

v Two Phases of Production Smoothing

§ Monthly Adaptation

• 연중 월간 수요변화에 대응

• MPS에 의거, 실행

§ Daily Adaptation

(43)

Framework of

Toyota’s production smoothing

Production Smoothing Monthly adaptation :

Adaptation to the monthly demand changes during a year

Daily adaptation:

Adaptation to the daily demand changes during a month

“Just-in-time” production

(produce the salable products in the salable quantities Production promptly adaptable to demand changes

(44)

Monthly production planning (1)

v

Toyota

§

두 달 전에 생산할 차의 종류와 양을 정하고 한달 전에 자세한 계획을 정함 -> 외주업체

v

Smoothed production

§

하루에 생산하는 제품(product family)의 총량 평준화

§

제품별(end-item) 수량의 평준화

v

수요변동의 대응책

§

수요 증가

•

이른 출근, 초과근무(overtime), 잔업 이나 임시

(45)

Monthly production planning (2)

§ 수요 감소

• 작업자를 다른 생산라인에 배치 전환

• 시간외 근무 감소

• 유급휴가 제공

• 품질관리 모임

• 설비 준비 작업 연습

• 기계 보수/수리

• 도구/보조장비 개선 및 제조

• 공장내 누수 수리

• 공급자로부터 구입하였던 부품을 자사내 제조

(46)

Monthly production planning (3)

Instructing the daily production level of each unit to each process Monthly production planning

Master production schedule :

Determination of the daily average quantity for each kind of car, based on the monthly predetermined production quantities

Three- month forecast and monthly forecast

(47)

Daily production dispatching (1)

v Sequence schedule and Kanban as dispatching tools during the month

§ Monthly production plan으로부터 날마다의 sequence schedule 작성

§ Sequence schedule

• 여러 종류의 차의 조립순서를 정해 놓은 것.

(예: type A,B,C,D의 차의 조립순서 -> DABACABACB)

• 최종조립라인의 시작점에만 전달, 다른 공정에는 러프한 달별 추정치가 주어짐

§ Kanban

• 최종 조립라인에서 앞 공정으로 필요부품에 대한 withdrawal

(48)

Daily production dispatching (2)

v Sequence Method for smoothing production

§ 부품의 소비(withdrawal) 속도와 소비량을 일정하게 유지 여러 제품의 Sequence schedule을 준비

v How the sequence schedule will be transmitted to assembly line

§ 다음에 조립될 차의 종류와 label code가 조립라인의 프린터로 전송

§ Sequenced withdrawal system

• 적용대상 : final assembly line, sub-assembly line, suppliers of big size parts

• 방법 : Sequence schedule은 최종에만 주어짐.

(49)

Daily production dispatching (3)

§

후 보충 시스템

•

적용 대상 : 다른 모든 부품의 생산 작업과 제공자

•

방법 : 간판은 발송 정보로 주어짐.

v

Relation among ten-days order, daily order and sequence schedule

§

Monthly production plan으로부터의 sequence schedule을

Forcast를 기초로 함

(50)

Daily production dispatching (4)

v

Ten-days order

§

Dealer가 Sales co.로 보내는 대량의 자동차 주문

§

한달을 세개의 10일 주기로 구분했을 때 각 주기의 일주일전에 주문

§

매일매일의 sequence schedule을 수정하는 데 사용

April March

Order date for Order date for

First ten days Second ten days Third ten days

25 4 13 24

21 31 1 10 11 20 21 30

Order date for Order date for

(51)

Daily production dispatching (5)

v

Daily order

§

Dealer가 Sales co.로 보내는 개별적 고객의 실직적 수 요 를 위한 주문

§

차를 출고하기 4일 전에 주문

§

Ten-days를 수정하는 데 사용

3 days before the line-of 4 days before the line-off

2 days before the line-of

Flow of days

(52)

Daily production dispatching (6)

v Daily order

§ Sale co.가 dealer로부터 받은 daily order를 자동차의 종류에 따라 분류하여 자동차 회사로 보내는 주문

§ 차를 출고하기 3일전에 주문

§ 공장에서 생산하는 실제 생산량을 확정하는데 사용 v Release of the sequence schedule

§ 자동차 회사가 공장으로 보내는 주문

§ 차를 출고하기 2일전에 주문

§ Sequence schedule을 준비하는데 사용

v Flexible machine can support smoothed production

(53)

Comparison of

Kanban System with MRP

지향

적어도 1주일

Inter-bucket schedule Target

필요함 Push system

MRP 지향

1일 사용 안됨

Loose framework 필요없음

Pull system Kanban JIT

Time Bucket Time Phasing

MPS Review Pull/Push

v

Synchro MRP

§

Kanban + MRP의 개념

(54)

CH5. How Toyota Shortened Production Lead Time

생산체계 설계론

황 학

(55)

§ 다양한 제품을 수요에 맞추어 신속하게 공급하고, 작업량을 안정시키기 위해 균등한 속도로 제품을 생산하는 것을 Production Smoothing 이라 하는데 이를 위해서는 제품을 빠르게 만들어야 하기 때문에 Lead time 단축이 필수

v Advantages can be attributed to shortening of lead time

§ Short period to deliver a particular car to customer

§ To minimize the inventory of finished product

(57)

Framework of reducing the lead time

Cost reduction be eliminating waste

Adaptable production or just in time production

Production smoothing

Reduction of the production lead time

Reduction of processing time at each process

Reduction of conveyance time between processes

Reduction of waiting time between processes

Small lot production

Single-unit production

and conveyance Quick conveyance

means Line balancing Minimization of conveyance lot

(58)

Reduction of Processing time

v Shortening of setup time can make lot size smaller

v Single-unit production and conveyance (Concept of invisible conveyor systems)

§ Ford conveyor system을 변형한 것으로 각 공정의 시작시간과 끝시간을 같게 하여 순차적으로 다음 작업 수행 가능

v Multi-function Workers

§ 한 작업자가 여러 대의 다른 기계를 관리

=> 한 기계에 한 단위의 작업물만 머뭄 => 재공재고 최소화

Setup time 1/n

Number of Kanban 1/n

Lot size 1/n

Processing time of lot 1/n

고객의 요구에 빠르게 대 처 재공재고 감 소

(59)

Reduction of Waiting Time (1)

v

Waiting time?

Time spent at each process stage waiting for products completed in the preceding process

v

Waiting time caused by

1. Unbalanced process time between processes Solution

Line balancing Same quantity and timing process

Minimize

the variance Standardization +

(60)

Reduction of Waiting Time (2)

2. The whole lot size in the preceding process

§

Minimize the conveyance lot

•

Allow the production with a large lot

•

the product be conveyed to the subsequent process in minimal units

Process 1 Process 2 Process 3

Production lot

Traditional approach

Production lot

(61)

Reduction of Waiting Time (3)

Traditional approach

Single unit Conveyance

Processing time (T)

Processing time

Total processing time = n( # of process) x T(processing time in each process)

t

(62)

Improvement of

the conveyance operation

v Improvement of machine layout

기존의 machine type 별 layout을 제품의 흐름에 따른 layout으로 개선

v Quick means of conveyance

§ 공정간의 연결 : chute, belt conveyor등

§ 원활한 제품 흐름 : round-tour mixed-loading

(63)

CH6. Reduction of Setup Time - Concepts and Techniques

생산체계 설계론

황 학

(64)

Why Need to Shorten Setup Time?

v

800 톤급 프레스의 Setup Time (70년대)

§

미국, 유럽 회사 : 수시간 또는 하루 전체 소요

§

Toyota : 3분 ( Single Setup Time 달성 ) t Size 최소화

v

Setup Time 단축 효과

§

Lot Size 최소화

§

완제품/재공품 재고 감소 가능

§

생산 Lead Time이 감소

§

고객주문과 수요변동에 즉각적으로 대응가능

v

Single Setup 달성 조건

(66)

Four Concepts for Reduction of Setup (1)

내적준비작업 (Internal Setup) - 기계 가동 중 작업 불가능

외적준비작업 (External Setup) - 기계 가동 중 작업 가능

v 내적준비를 외적준비에서 분리하라

§ 작업 구분을 통해 일을 명확히 함

§ 내적준비작업 시 그 작업에만 집중

(67)

Four Concepts for Reduction of Setup (2)

v

내적 준비를 최대한 외적준비로 전환

§

내적준비작업은 기계의 작업 중단을 초래

§

Ex 1) 금형 주조기계의 예열에 주조용 용광로의 남은 열을 이용

§

Ex 2) 펀치프레스, 주조기계에 높이 조절대 부착

(68)

Four Concepts for Reduction of Setup(3)

v

조정 작업을 제거

§

조정작업이 준비작업의 50-70%를 차지

§

숙련된 기술이 필요한 조정작업을 단순한 셋팅작업으로 전환

§

Ex 1) 스트로크를 조정하는 한계 스위치 설치

§

Ex 2) 회전식 테이블 카 이용

(69)

Four Concepts for Reduction of Setup(4)

v 준비작업 단계를 제거

§ 제품 디자인을 통일

§ 다양한 부품을 동시에 생산

§ Ex 1) 금형 한 조에 2개의 부품을 동시 생산

§ Ex 2) Jack을 이용한 병렬연결 작업

(70)

Concept Applications (1)

v외적 준비작업의 표준화

§ 금형, 공구, 자재 등의 준비 절차 표준화

§ 표준화된 작업 문서화 정작업이 준비작업의 50-70%를 차지

v기계를 이용한 준비작업

§ 비용/효과를 고려

§ Ex1) 유압, 기압을 이용한 잠김 기구 이용

§ Ex2) 펀치 프레스 금형 높이 조절을 위한

(71)

Concept Applications (2)

v

기계의 필요 부분만을 표준화

§

완전 표준화가 불가능 또는 비경제적일 경우 필요한 기능만을 표준화

§

Ex) 금형 지지대 높이의 표준화

v

보조 용구의 이용

§

외적 준비단계에서 미리 보조용구에 금형을 부착

§

내적 준비 시 한번에 설치

(72)

Concept Applications (3)

v

병렬 작업의 이용

§

준비작업을 여러 명이 동시에 수행

v

빠른 잠김 도구의 이용

§

Ex 1) Cassette system, Mountain-Shaped Set-in system 빠 른 잠김 도구의 이용

§

Ex 2) U-shaped washer, Pear-shaped bolt hoe

(73)

Conclusion

v

Toyota Production system