시설 및 설비배치

제 6 장

시설 및 설비배치

- 생산시스템의 효율성 제고를 목적으로

- 4M 요소와 생산 및 서비스 시설의 장소적 배열을 최적화하는 것

① 생산공정의 단순화

② 운반의 최적화 및 자재 취급비용의 최소화

③ 공간의 효율적 활용 및 작업환경의 개선

④ 투자의 효율화

⑤ 배치변경의 유연성 확보 등

효율적인 설비배치의 효과

1. 설비배치

Quantity

Product

제 품 A 제

품 P 제 품 D

제 품 N 제

품 T 제 품 W

소품종 대량생산 대상 Item

 제품별 배치

다품종 소량생산 대상 Item

 공정별 배치

다품종 낱개생산 대상 Item

 위치고정형 배치

P-Q분석 (Product-Quantity Analysis)

2. P-Q 분석과 설비배치 유형

설비배치 유형 특 징 비고 제품별 배치

(product layout) 필요설비, 작업의 고정배치 (전용설비) 가전제품, 자동차 등 공정별 배치

(process layout) 작업설비, 기계공구의 기능별 분류 및 배치

(범용설비) 기계제작소, 철공소

위치 고정형 배치

(project layout) 제품의 고정, 필요공구 및 설비의 이동 비행기, 선박, 다리, 대형건축물 등

원자재 A C B D ^제품

-갑

원자재 D C B A ^제품

B -을

In/Out Cutting Drilling

Milling

Assembly

Lathe Grinding

Man 제품

Machine 2

Material 1 Machine 1

Material 2 Utility

 핵심문제 : 각 공정이 보유하고 있는 능력을 충분히 발휘하면서 전체 공정이 원활하게 진행되도록 배열하는 것

 Line Balancing의 문제 – 생산/조립라인의 균형화

25초/개

30초/개

애로공정 20초/개

공정 2

공정 1 공정 3

물품의

정체발생 설비/노동력의

유휴발생

INPUT OUTPUT

[ 라인의 불균형 발생시의 문제점 ]

3. 설비배치의 분석

 제품별 배치

Line Balancing

 라인 밸런싱 :

- 각 공정의 소요시간이 균형되도록 작업장/작업순서를 배정하는 것

 공정의 균형에 의해 노동력, 설비의 능률 (efficiency) 증대 가능

 생산라인의 밸런스 능률 = 라인능률, 라인밸런스효율 (Eb)

Eb = ^라인의 순 작업시간 합계

작업장 수  애로공정시간 =

m  t

애로공정: 작업시간이 가장 긴 작업



i

t

Eb = 라인의 순 작업시간 합계

작업장 수  애로공정시간 =

m  t

= (30+32+ … + 31+ 36)

10ⅹ50 = 69.0(%) 1일 실동시간 400분, 각 공정별 1명의 작업자 배치

일일생산량 = 실동시간  애로공정시간 = (400 ⅹ60)  50 = 480 (개)

30 32 31 33 31

50

33 34 35 36

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

시간 (초)

애로공정



i

t

30 32 31 33 31 50

33 34 35 36

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

시간 (초)

25

Eb = 라인의 순 작업시간 합계

작업장 수  애로공정시간 =

m  t

= (30+32+ … + 31+ 36)

11ⅹ36 = 87.1(%)

일일생산량 = 실동시간  애로공정시간 = (400 ⅹ60)  36 = 666 (개) 1차 분할 시 – 애로공정인 5번에 2명의 작업자 배치

애로공정



i

t

 피치타임(pitch time)의 계산

 피치타임 – 1일 생산요구량을 달성하기 위한

제품 단위당 생산소요시간 또는 완제품이 나오는 시간간격

불량률(α)과 여유율(β)이 없을 때 불량률(α)과 여유율(β)이 있을 때

Pt = T

N Pt = T (1-α) (1-β) N

단, T : 1일 실동시간, N : 1일 생산요구량

어떤 작업의 1일 생산량이 500개이고, 1일 실동시간은 정상근무시간인 8시간에서 오전/오후 휴식시간으로 10분씩 뺀 시간이다.

불량률 3%, 여유율 5%를 감안해 줄 경우 피치타임은 얼마인가?

Pt = T (1-α) (1-β) N

= (480-10-10) (1-0.03) (1-0.05) 500

= 0.85 (분/개)

 Line Balancing의 절차 – 가공/조립라인

Step 1. 선후공정도를 작성하여 작업간 순차적 관계를 밝힌다.

Step 2. 목표로 하는(또는 필요한) 피치타임(Pt)을 결정한다.

Pt = 1일 가용생산시간 (T) 1일 목표생산량 (N)

Step 3. 목표 피치타임(Pt)을 충족시키는 최소의 작업장 수(nt)를 결정한다.

(n

= theoretical minimum)

nt = ^{과업시간의 합계} 목표 피치 타임 =

Pt

 ^k ti

i = 1

[Ex] nt = 244초／60초 = 4.067 작업장 수의 이론적 최소값은 5 Step 4. 과업을 작업장에 할당한다.

< 규칙 1 > 작업소요시간이 가장 긴 것을 우선적으로 선택 < 규칙 2 > 후행 작업요소가 많은 것을 우선적으로 선택

Step 5. 라인 밸런싱 능률(Eb) 또는 라인 유휴율(d)을 평가하고 개선의 여지를 검토한다.

[Ex] Line Balancing

Step 1. 선후공정도 작성

1

2 3 4

5 6

7 8

9 10

1.1

0.4 0.5 1.2

0.3

0.4

1.1

0.8

0.7 0.3

Step 2. 피치타임 결정

• 1일 생산가동시간 (T) = 440분

• 1일 생산계획량 (N) = 367개 Pt = _{N(= 367)} ^{T (= 440)} = 1.2 (분/개) Step 3. 최소작업장 수 결정

nt = ^{과업시간의 합계} 목표 피치 타임 =

Pt

 ^k ti

i = 1

= ^6.8

1.2 = 5.7 = 6 (공정) Step 4. 작업의 배정

1

2 3 4

5 6

7 8

9 10

1.1

0.4 0.5 1.2

0.3

0.4

1.1

0.8

0.7 0.3

Step 5. Eb의 계산

Eb = _{n  c}

 ^k ti

i = 1

= 61.2

6.8 = 0.944 ( = 94.4%)

 핵심문제 : 각 공정(작업장)들을 가장 경제적인 장소에 배열하는 것

 공정의 수가 n개일 때의 배열방안 수 = n !

 총운반비용 최소화

 공정별 배치

C ^ij : 공정 i 에서 공정 j 까지의 단위 당 운반비용

X ^ij : 일정기간 중 공정 i 에서 공정 j 까지의 운반량 또는 운반횟수 D ^ij : 공정 i 에서 공정 j 까지의 운반거리

Min. TC =   C

X

D

to from

작업장 위치

A B C

A 20 40

B 30

C

작업장 위치간의 거리 (m) – D

ij

to from

공정

1 2 3

1 10 80

2 20 30

3 90 70

공정간의 물량흐름 (ton) – X

ij

A B C

배치 가능한 작업장의 위치

단, 공정

i

j

작업장 간 물품 이동 관련 정보 공정간 이동 물량 관련 정보 from → to 거리(m) from → to 이동 물량(ton)/주

A→B B→A B→C C→B A→C C→A

20 20 30 30 40 40

3→1 1→3 3→2 2→3 2→1 1→2

90 80 70 30 20 10

작업장 간의 이동거리 및 공정간 물량 흐름

170

100 30

A B C

1

3

2

30

작업장 배치 설계안

to from

작업장 위치

A B C

A 20 40

B 30

C

to from

공정

1 2 3

1 10 80

2 20 30

3 90 70

공정간 작업장의 배치

운반코스트×물량×거리 from → to 이동 물량

(X^ij) 위치 거리 (D^ij) 1→2

1→3 2→1 2→3 3→1 3→2

10 80 20 30 90 70

A→C A→B C→A C→B B→A B→C

40 20 40 30 20 30

1× 10× 40 = 400 1× 80× 20 = 1,600 1× 20× 40 = 800 1× 30× 30 = 900 1× 90× 20 = 1,800 1× 70× 30 = 2,100

합계 7,600

총 운반거리 산출

to from

작업장 위치

A B C

A 20 40

B 30

C

to from

공정

1 2 3

1 10 80

2 20 30

3 90 70

구성형 프로그램 개선형 프로그램

초기 배치안

필요 불필요

• CRAFT

(Computerized Relative Allocation of Facility Technique )

• CORELAP

(COmputerized RElationship LAyout Planning )

• ALDEP

(Automated Layout DEsign Program )

• PLANET

(Plant Layout Analysis and Evaluation Technique)

질적 요인 중심

(근접의 필요성 평가) 양적 요인 중심

(물자흐름 중심, 총운반비용 최소화)

4. 컴퓨터에 의한 설비배치

• CORELAP (COmputerized RElationship LAyout Planning ) - 1967년 R.S. Lee, J.M. Moore

- 구성방식으로 질적요인 중심의 배치방식

- 근접의 필요성을 수치로 전환하여 각 부문의 종합근접도 (TCR : Total Closeness Rating)을 산출, TCR이 큰 부문을 중심으로 배치

- 최대 70부문까지 처리 가능

• ALDEP (Automated Layout DEsign Program ) - 1967년 IBM

- 구성방식으로 질적요인 중심의 배치방식

- 임의로 한 부문을 배치하는 것에서 시작, 나머지 부문은 근접도에 따라 배치하는 시행착오적 방법 적용

• CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facility Technique ) - 1963년 E.S. Buffa, G.C. Armour

- 개선방식 (최초 또는 기존의 배치안을 토대로 개선안을 추구) - 물자흐름을 중심으로 전체 운반비용이 최소가 되는 배치안 선정 - 최대 40개 부문까지 처리 가능

Computer 에 의한 분석