고객 만족은 안정적인 가공 공정에 달려 있다

고객 만족도의 상당 부분이 고객 주문과 완제품 납품 사이의 시간을 최소화하는 데 달려 있다. 과거에 제조업체는 수천 개의 동일 부품을 가공하여 즉시 제품을 납품할 수 있는 대규모 재고를 보유함으로써 리드 타임을 최소화했다. 이와 같은 저품종 대량 생산(LMHV) 시나리오를 통해 제조업체는 가공 공정을 점진적으로 개선해 나가면서 예상치 못한 생산 오류와 중단 속에서도 적시에 고객의 필요를 충족시킬 수 있었다.

그러나 오늘날 시장의 요구는 근본적으로 다르다. 고객은 점차 특정 필요에 맞춘 제품을 소량 배치로 주문하고 있다. 그 결과, 제조업체는 장기 생산 가동을 하는 경우가 드물어졌다. 복제 부품들의 그룹은 수천 개가 아니라 수백 개, 수십 개 심지어 한 자리수 단위로 생산되기도 한다. 이와 같은 고품종 소량(HMLV) 생산 시나리오에서는 지속적인 공정 발전이나 예상치 못한 중단의 여지가 없다. 제조업체는 시작부터 완전하게 안정적인 가공 공정을 개발해야 하는 압박을 받는다. 즉각적인 속도, 일관성, 예측 가능성이 매우 중요하다.

그럼에도 불구하고 많은 제조업체는 이른바 "효율성"에 계속 초점을 맞추면서, 거의 최대 산출과 최소 비용만을 목표로 하는 제조 공정을 개발하고 있다. 고객 만족이라는 중요한 우선순위, 그 중에서도 특히 적시 납품을 원하는 고객의 요구를 마치 "방 안의 코끼리"처럼 무의식적으로 무시하는 것이다.




그림 1:
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QRM
HMLV 시대의 초창기에 형성된 신속 대응 제조(QRM)의 개념은 제조 공정에서 시간의 중요성을 강조한다. QRM 전략은 제로 폐기물 및 공정 최적화 노력과 함께 제조업체가 리드 타임을 최소화하고 고객 만족을 극대화하는 로드맵을 제공한다.

1990년대에 위스콘신대학교 매디슨캠퍼스의 산업공학과 교수인 Rajan Suri는 HMLV 생산의 방향으로 변화하는 시장 추세를 인식했고, 1993년에 신속 대응 제조 센터(Center for Quick Response Manufacturing)를 설립했다. 이 센터의 목적은 대학과 제조 기업 간에 파트너십을 형성하여 리드 타임을 줄이는 방법을 개발하고 구현하는 것이다. QRM 전략은 린, 식스 시그마 및 이와 유사한 공정 개선 프로젝트에 추가로 적용되는 경우가 많다.

기존의 접근 방식
기존의 가공 환경에서 생산 관리자는 무엇보다도 최대 기계 사용률을 추구했다. 기계가 정지되면 비효율적이고 비용을 소모하는데다 수익은 없다. 따라서 기존 접근 방식의 목표는 재고를 위한 대량 배치를 생산하는 것이다. 재고 부품은 변동하는 고객 수요에 대한 완충 역할을 한다.
하지만 HMLV 제조 작업은 재고를 쌓는 것이 아니고 고객 주문을 위한 특정 부품을 제한된 수량만큼 생산하는 것이다. 완충 역할을 할 재고가 없다.
이러한 상황을 더욱 복잡하게 만드는 요소에는 긴급한 상황이나 중요 고객의 특별 요청에 대응하여 예기치 않게 처리해야 하는 작업인 소위 "긴급 작업(hot jobs)"이 있다. 설비의 기계가 모두 가동 중이라면 긴급 작업을 처리하기 위해 다른 작업은 지연되어야 한다. 그렇게 지연된 작업 자체도 긴급 작업이 되어 리드 타임은 늘어나고 생산 공정이 혼란스러워지기 시작한다.
또 다른 문제는 제조업체의 직원들이 정시 납품 100% 달성과 같은 사내 목표를 충족할 방법을 찾는 데 집중하는 경향이 있는 것이다. 계획을 세울 때 그러한 사내 목표를 염두에 두고 수행하는 경우가 많다. 예를 들어 현장 직원은 특정 작업 완료에 하루가 걸린다는 것을 알면서도 긴급 작업이나 다른 지연 가능성에 의한 중단을 생각해서 이틀을 할당한다.
계획자는 경영진의 질책을 받는 "어쿠스틱 관리" 사고를 피하기 위해 시간 여유를 추가한다. 하지만 현장 전체에 걸쳐 유사한 행동 양식이 일반화되면 2주의 리드 타임이 7주로 늘어날 수도 있다. 사내에서 측정된 정시 납품 실적은 98%이고 생산 직원들은 사내 목표를 충족하여 좋을지 몰라도, 2주 안에 제품이 필요했던 고객에게는 전혀 만족스럽지 않은 상황이 된다.
기존의 제조 환경에는 시스템적인 제한이 있다(그림 2 참조). 그림 왼쪽의 최소 교통량의 고속도로는 리소스 활용도가 낮은 상태를 상징한다. 제조에 적용해보면 가공 피삭재당 생산 비용이 높은 상태이다. 오른쪽 고속도로는 활용률이 과도한 상태로 차량이 멈춰 정체되어 있다. 이는 생산 고속도로라는 공간에서 오류가 발생하거나 예기치 않은 작업이 버티고 있을 때의 혼란과 연장된 리드 타임을 보여준다. 중간의 이미지는 산출과 리소스의 활용에 대한 비용 효율적이고 균형 잡힌 접근 방식을 나타내고 있다.




그림 2:
HQ_ILL_Balance_Between_Speed_Of_Delivery_And_Efficiency.jpg


HMLV 생산을 위한 로드맵
HMLV 생산 환경에서는 동일하지 않은 피삭재 생산에서 최초 부품 수율과 일관된 품질이 관건이다. 그 목적은 한 피스 배치의 부품 비용이 수백 피스 배치의 부품 비용과 동일하며 즉시 납품이 보장되는 맞춤형 제품을 제공하는 것이다.
처음부터 양질의 부품을 생산하려면 문제가 없고 안정적인 가공 공정을 구축해야 한다. 최신 생산 기술과 디지털화 기술을 가공 문제의 솔루션으로 보는 것이 현재 유행하는 흐름이다. 하지만 속도, 일관성, 유연성은 항상 긍정적인 사고방식과 동기를 가진 잘 교육된 제조 인력과 작동 우수성이라는 토대를 기반으로 가능했으며 지금도 여전히 그렇다(사이드바 참조).
디지털화와 최적화를 논의하기 전에 작업장 운영을 전체적으로 살펴보고, 시간과 리소스의 낭비가 발생하는 부분을 판단하며 이를 최소화하는 방법을 개발하는 것이 필요하다. 그 이후에 공정 품질이나 안정성으로 초점을 옮기게 된다.

제로 폐기물 작업장
리드 타임을 줄이려면 제조 공정에서 낭비를 제거해야 한다. 제로 폐기물 작업장은 부품을 과잉 생산하지 않고, 피삭재 재질을 완전히 활용하며, 반가공 부품을 위한 추가 이동을 제거한다. 가공 공정 자체의 낭비와 시간 소모적인 활동에는 버의 발생, 불량한 표면 조도, 긴 칩, 진동, 불합격 부품을 생산하는 가공 오류 등이 있다. 불량 부품은 재작업, 거부, 재제작 등으로 인해 생산 공정에 대기 시간을 추가하게 된다.




그림 3:
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고객의 요구 사항을 초과하는 부품 품질을 생산하는 것도 시간과 비용을 낭비하는 것이다. 작업장에서는 고객 사양과 기술 요구 사항을 만족시키는 가능한 한 최저의 피삭재 품질을 달성하는 것이 필요함을 인식해야 한다.
부품 공차가 5미크론이라면, 3미크론을 달성하는 것은 낭비이다. 더 정밀한 공차를 만족시키기 위해서 고품질의 공구와 더 정밀한 작업 공정이 필요하지만, 고객은 요청하지 않은 더 높은 품질에 대해 값을 지불하지 않을 것이다. 따라서 이 작업은 작업장에서 돈을 낭비하는 부분이 될 것이다.

제약 조건 고려하기
균형 잡힌 가공 공정을 설정하는 첫 단계는 금속 절삭 작업에 나타나는 기계, 열, 화학, 마찰 부하를 충족하거나 초과하는 부하 용량의 공구를 선택하는 것이다.




그림 4:
HQ_ILL_OS_Mechanical_And_Thermal_Barriers_Frame_Working_Window.jpg


두 번째 단계는 실제 요소에 의한 가공 공정의 제약 조건을 인식한 절삭 조건을 선택하는 것과 관련이 있다. 절삭 공구의 능력은 광범위하지만, 구체적인 현실에서는 유효한 응용 매개변수의 범위가 제약을 받는다.
예를 들어, 사용 중인 기계 공구의 출력에 따라 공구 능력이 변한다. 피삭재 재질의 가공 특성이 절삭 속도나 이송률을 제한하기도 하며, 복잡하거나 약한 피삭재 구성으로 쉽게 진동이 발생할 수도 있다. 이론적으로는 엄청난 수의 절삭 조건 조합이 가능하지만, 현실에 따른 제한 조건 때문에 특정 매개변수에 대한 문제 없는 선택지는 좁아지게 된다.
구체적인 상황의 제한 조건을 벗어나는 절삭 조건을 적용하면 비용 상승과 생산성 하락을 비롯한 부정적인 결과가 발생한다. 기계 가공 중 경험하는 문제의 대다수는 물리적 현실로 인한 절삭 공정의 제한 조건을 충분히 고려하지 못한 결과이다. 절삭 조건이 실제 제약 조건을 초과하지 않으면, 작업은 기술적인 측면에서 볼 때 안전하다.
그러나 기술적으로 안전한 절삭 조건의 조합이 동일한 경제적 결과를 산출하는 것은 아니며, 절삭 조건을 변경하면 가공 공정의 비용이 변하게 된다. 공격적이지만 기술적으로 안전한 절삭 조건을 통해 가공 피삭재의 산출을 가속화할 수 있다. 하지만, 특정 지점을 지나면 산출은 둔화되는데, 그 이유는 공격적인 절삭 매개변수 때문에 공구 수명이 짧아지고 여러 공구의 변경에 과도한 시간이 소요되기 때문이다.
따라서 균형 잡힌 가공 공정을 달성하는 세 번째 단계에서는 주어진 상황에서 최적의 절삭 조건 조합을 결정하는 작업이 필요하다. 바람직한 수준의 생산성과 경제성 조합의 작업 영역을 구축하는 것이 필수적이다. 조합에 따라 생산을 실시한 후, 특정 문제를 해결하기 위한 문제 해결 사례들이 발생하게 되며, 지속적인 공정 분석과 최적화도 필요하다.

범용 툴링
고성능의 특수 공구는 산출 속도를 향상시키지만, 공정 제약 조건을 고려한다면 범용으로 개발된 공구를 선택하게 될지 모른다. 특정 부품 기계 가공의 최대 생산성과 비용 효율성을 위해 공구를 선택할 경우, 하나의 피삭재 구성에서 다른 구성으로 변경할 때 기계 터릿을 완전히 비우고 모든 공구를 교체해야 할 수 있다. 여러 부품의 소규모 가동이 자주 변경되는 HMLV 상황에서, 그러한 변경 시간은 최대 생산성 툴링을 사용하여 얻어진 모든 생산성 이득을 상쇄해 버릴 수 있다.
공구 성능이 최대로 확장되는 경우, 일부 작업자는 공구가 고장 및 중단되지 않도록 절삭 매개변수를 감소시킬 것이다. 반면, 범용 툴링은 생산성에 초점을 둔 툴링보다 더 광범위한 절삭 조건에 걸쳐 적용할 수 있다(단, 매개변수는 덜 공격적임). 범용 툴링이 다양한 피삭재를 가공하는 데 사용되면, 실제 기계 가공은 다소 느려지거나 비싸질 수 있지만, 설정 시간, 폐기물, 리드 타임 등의 감소로 그러한 차이를 보상하게 된다.

결론
고객 만족은 모든 비즈니스 관계의 목표이며, 제조에서 고객 만족의 핵심 요소는 가공 부품의 적시 납품이다. HMLV 생산 시나리오에서 제조업체는 리드 타임을 줄이고 납품의 속도를 높이는 작업 최적화의 압박을 받는다. 신속 대응 제조 및 제로 폐기물과 최적화 계획을 적용하여 제조업체는 적시 납품이라는 고객 수요를 실현하는 데 필요한 속도와 안전성을 달성할 수 있으며, 제조 수익성도 확보할 수 있다.

(사이드바)
스마트한 인력과 스마트한 기계
HMLV 생산 시나리오는 복잡성과 변화하는 특성 때문에 최신 제조 기술을 구현하기 좋은 분야라고 할 수 있다. 이러한 기술에는 스마트한 기계와 데이터 분석을 통한 사내 디지털화, 공급과 수요의 상호연관성을 보여주는 통합 공급 체인 및 고객과의 웹 기반 연결 등이 있다. 새로운 기술의 물결은 제조 작업에서 인력 투입을 명백히 최소화한다.

하지만 오히려 HMLV 생산 시나리오의 급변하는 요소들로 인해 인력 투입의 중요성이 증가한다. 복잡한 작업에는 지속적으로 변경되는 부품, 피삭재 재질, 절삭 조건 등에 신속히 적응하기 위해 창의력과 유연성을 수반하는 기존 수공예 형식의 작업이 필요하다.

제조 인력은 무엇보다도 HMLV 생산에 나타나는 새롭고 다양한 과제를 직시하고 해결하는 데 필요한 긍정적인 사고방식과 동기를 갖추어야 한다.

이러한 사고방식을 갖출 수 있도록 작업장 인력에게 사내 교육을 실시하여 생산성 문제의 솔루션에 반드시 많은 지출과 선진 기술이 필요한 것이 아님을 설명하도록 한다. 또한 고객 만족의 중요성을 깨닫는 것도 이러한 사고방식에 포함된다. 한 가지 작업이나 작업군을 개선하는 동안 배운 교훈을 전체 작업장에 걸쳐 유사한 상황에 재적용하고 확장할 수 있다.

사용자가 최신 툴링 시스템과 기술을 익힐 수 있도록 개발된 실용적 프로그램인 Seco Technical Education Programme (STEP)처럼 잘 구성된 교육 계획으로 작업 현장 경험을 보완할 수 있다.




그림 5:
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공정 분석의 실제적 경험 및 개선 사항을 잘 구성된 교육 프로그램과 조합하면 지속적인 제조 성공을 뒷받침하는 문제 해결과 공정 개선의 문화를 구축하는 데 큰 도움이 된다. 이러한 교육을 보완하는 대화형 정보 리소스에는 Seco My Pages 디지털 포털이 있다. 이 포털은 공구 조달과 납품을 지원하고, 공구를 적용하는 더 나은 방법을 검색하며, 공정을 최적화하고 엔지니어링 지원을 얻을 수 있도록 설계된 온라인 사이트이다.

HMLV 기계 가공의 이점을 극대화하려면 경영진은 기존의 대량 기계 가공의 시스템적 제한을 떨쳐버려야 한다. 여기서 필요한 것은 산출과 유연성 간의 균형을 확립하는 데 필요한 사고방식과 창의력을 제공하는 직원들의 역할을 강화하여, 완벽한 고객 만족도를 일관되게 보장하는 것이다.

저자:
Patrick de Vos, MSc, Seco Tools 수석 컨설팅 전문가 및 기술 교육 프로그램 관리자