제조 효율성은 정시 납품 및 고객 만족

오늘날 제조업체는 종종 다양한 고객 요구에 맞춘 소량/고혼합 생산 시나리오를 실행합니다. 로트 크기는 수백 개의 부품부터 한 자릿수까지 다양합니다. 그러나 작업장의 모든 기계가 쉬지 않고 작동하고 있을 때도, 고객은 여전히 그들이 주문한 부품을 기다리고 있습니다. 대량 생산 전략은 소량 생산 시나리오의 유연성과 복잡한 계획 요건과 상충합니다.

현재의 제조 환경에서 진정한 제조 효율성이란 최대 산출과 다양한 개별 고객 주문에 대한 적시 납품 사이에 유연한 균형을 의미합니다. 최종 결과, 즉 적시 납품과 고객 만족에 초점을 맞추어야 합니다.

품질 관리
산출과 수요의 균형을 맞추면서 제조업체들은 제품의 품질을 유지하기 위해 노력해야 합니다. 부적격 품질의 부품을 다룬다면 생산 일정에 계획되지 변경이 발생하고, 시간과 비용이 소비되며, 납품이 지연됩니다. 마구잡이식 계획으로 인해 생산 중단과 기계의 유휴가 발생하고, 중단으로 발생한 예기치 못한 문제들을 처리하느라 작업장의 노동 비용은 배가됩니다.

일반적으로 제조 시 피삭재 품질은 부품 치수 및 표면 조도 요건의 충족 측면에서 설명됩니다. 품질의 추가 측정, 즉 적시 납품 성능을 공정 품질이라고 할 수 있습니다. 제조업체는 계획된 생산 시간이 작업을 완료하고 약속한 시각에 고객에게 인도하기에 충분할 수준까지 공정을 관리해야 합니다.




Figure 1:
HQ_ILL_Total Quality.jpg

고객 만족 대 이익 창출
작업장의 기계는 주어진 시간의 100%가 가동될 수 있지만, 납품 성과가 좋지 않으면 고객이 실망하게 되고 작업장의 제품을 사지 않게 되어 결국 망하게 됩니다. 고객 만족이 주요 목표지만, 고객 만족에만 집중하게 되면 수익성을 위협할 수 있습니다. 고객에게 초점을 맞추는 것이 중요하지만, 제조업체는 장비의 활용도를 극대화하는 동시에 고객의 주문량, 품질 요건 및 납품 요건도 충족해야 합니다.

약속 및 계획
성공적인 제조는 제조업체 조직 내에서 여러 그룹 간의 조율된 상호작용이 있어야 합니다. 한 그룹은 고객이 주문한 부품에 대한 비용, 품질 및 납품 시간과 관련하여 특정 결과를 고객에게 이행해야 합니다. 엔지니어링, 구매, 작업장 인력 등 조직 내의 다른 그룹은 이러한 약속이 지켜지도록 이행해야 합니다.

각 그룹은 효율을 다르게 정의합니다. 가공 작업자는 최대 산출을 위해 각각의 가공 공정을 최적화하고자 합니다. 기술 가공 공정 이외의 그룹은 시스템 전반의 성능 향상에 집중합니다. 이들의 분석은 전체 장비 효율성(OEE)과 노동 생산성과 같은 문제를 다룹니다.

효율성의 심장
기본적인 생물학적으로 용어로 제조 효율성을 설명하자면, 생산 작업의 심장은 가공 공정입니다. 심장은 몸에 없어서는 안 될 기관이지만, 혼자서는 작동하지 않습니다. 심장은 나머지 몸과 뇌를 포함하는 신체의 일부입니다.

제조에서 심장이 가공 기술이라면, 몸은 엔지니어링, 사업 계획 및 관리 등 전반적인 제조 조직입니다. 조직의 뇌는 신체의 모든 요소를 조율하는 인력 그룹입니다. 그러나 사람이 생각만으로 심장 박동을 조절할 수 없듯이 뇌만으로 심장을 더 빨리 뛰게 할 수는 없습니다. 이와 마찬가지로 가공 공정도 이성적인 관점에서 언제나 관리될 수 있는 것은 아닙니다.

오늘날 디지털 기술과 산업용 사물 인터넷(IIoT)의 세계에서 사람들, 특히 젊은이들은 가공 공정을 제어하기 위한 해답과 명확한 규칙을 원합니다. 안타깝게도, 많은 경우에 합리적인 규칙은 없으며 예기치 않은 가공 문제를 받아들이고, 이에 대응하고, 이를 해결해야 합니다.




Figure 2:
HQ_ILL_Reliable Machining And Fluid Production System.jpg

예기치 않은 문제 및 비숙련 작업자
완벽한 세상에서라면, 작업자들은 가공 공정에서 예기치 못한 문제를 처리하는 데 필요한 지식과 기술, 경험을 가지고 있어야 합니다. 그러나 많은 작업장 소유주는 유능한 인력을 유지하는 것이 어렵다고 불평합니다. 교육이 숙련된 인력의 부족을 극복할 방법이라고 생각하지만, 놀랍게도 일부 작업장 소유주들은 교육 노력이 헛된 것이라고 말합니다. 그 이유는 직원들이 새로운 기술을 배우려는 긍정적인 사고방식이 부족하기 때문입니다. 소유주들은 많은 경우에 그들이 기술 교육을 제공하지만, 직원들은 이미 할당된 작업을 수행할 만큼 충분히 알고 있으며 추가 교육이 필요 없다고 생각한다고 보고합니다. (사이드바 참조)

총 제조 시간
작업장의 효율성을 분석하고 낭비를 제거하면 가공에 더 많은 시간을 할애하여 고객 요구에 대한 유연성과 대응성을 높일 수 있습니다. 부품을 제조하는 데 필요한 총 시간은 많은 개별 활동의 합계입니다. 여기에는 실제 가공 시간, 공구 취급, 피삭재 조작, 품질 검사, 계획되지 않은 문제, 대기, 관리 작업 등이 포함됩니다.

공구 교체 및 피삭재 조작 등의 일부 활동은 필수적이며 생략할 수 없습니다. 필요한 활동 외에도, 작업장은 또한 계획 변경, 품질 문제, 공구 또는 피삭재 재질의 누락 등 예기치 못한 상황의 변화를 처리하는 데 시간을 소비합니다.

어떤 사례에서, 한 작업장은 소모되는 각 시간의 양을 확인하기 위해 부품 가공과 관련된 여러 다른 활동을 검토했습니다(그림 3). 실제 가공 시간은 전체 생산 시간의 15%였고, 셋업과 대기 시간은 1/4을 차지했고, 누락되거나 지연된 공구 또는 과도하게 긴 칩을 제거하기 위한 중단 등 계획되지 않은 문제가 추가로 25%를 차지했습니다. 계획되지 않은 문제, 셋업 시간, 공구 취급, 대기 및 관리에 걸리는 시간을 줄임으로써 실제 가공 시간은 전체의 50%로 늘어났습니다(그림 4). 이렇게 늘어난 시간 덕분에 작업장은 특정 고객 직무 요구 사항에 맞는 가공 작업을 유연하게 수행할 수 있었습니다.




Figure 3:
HQ_ILL_Time Spening In Machining Production Not Optimized.jpg




Figure 4:
HQ_ILL_Time Spending In Machining Production Optimized.jpg

시간 절감 노력의 뜻밖의 효과
위에서 언급한 것과 같이 시간 절감 조사의 결과로써, 다른 작업장은 스핀들이 활발히 부품을 절삭하는 시간을 세 배로 늘릴 수 있었습니다. 하지만 이 작업장은 그렇다고 부품 산출량이 세 배가 되지 않는다는 사실을 발견했습니다.

더 많은 연구를 통해 이 현상에 기여한 많은 문제가 밝혀졌습니다. 주요 쟁점은 원래 공정 시간에 오프머신(Off-Machine) 디버링이 포함되어 있다는 것이었습니다. 시간 절약 이니셔티브는 기계 자체에서 디버링이 보다 효율적으로 수행될 수 있음을 나타냈습니다. 단, 오프머신 디버링이 기계 공구로 이동했을 때, 디버링 작업을 포함하도록 전체 스핀들 시간이 증가하였습니다. 이 상황은 한 영역의 시간 절약이 다른 영역에서의 시간 소모 증가 또는 명백한 효율 감소를 초래할 수 있음을 보여줍니다.
여기에서 교훈은 제조 공정 전반과 관련하여 작업상의 변경을 고려해야 한다는 것입니다. 이는 균형을 맞추기가 매우 어려우며, 가능한 한 가용 시간을 사용하는 방법을 찾는 것 외에는 일반적인 규칙은 없습니다.

계획 변경
효율성과 유연성을 달성하려면 변화하는 생산 수요에 지속적으로 적응해야 합니다. 고객이 제품 설계를 수정하거나 필요한 부품 수를 변경하는 등 외부적으로 변경되는 경우가 많습니다. 제조 작업장은 이에 대응하여 계획을 변경해야 하지만, 그렇게 되면 작업장의 계획이 전반적으로 차질을 빚게 되고, 더욱 심각한 혼란을 야기하는 체계적이지 못한 대응으로 이어질 수 있습니다.

계획이 체계적이지 못할 때 일부 작업장은 닥치는 대로 피삭재를 투입하여 사용할 수 있는 기계를 마구 돌리고 더 많은 문제를 일으킵니다. 상황은 악순환을 거듭합니다. 계획 문제가 발생하면 이제 바이러스처럼 번질 수 있습니다. 작은 혼란이 커다랗게 부풀어 오릅니다. 그리고 인간 바이러스처럼 그 혼란은 극복하기 매우 어려워질 수 있습니다.

예비 용량 옵션
작업장의 효율성과 유연성을 효과적으로 높이기 위한 한 가지 방법은 예비 가공 용량을 추가하는 것입니다. 예비 용량은 대부분의 작업장에서는 낯선 개념이며, 작업자의 재무 부서는 새로운 가공 용량에 대한 투자를 승인할 수 있지만, 새로운 장비가 유휴 상태에 있지 않도록 요구할 수 있습니다. 그들은 하나의 기계를 백만 또는 이백만 유로(또는 달러) 상당의 투자로 간주하기 때문에, 예비 용량으로써 구매하는 경우 사용하지 않고 정기적으로 아무 작업도 하지 않는다는 개념을 이해하지 못합니다. 하지만 실제로는 이러한 기계는 무엇인가 중요한 일을 합니다. 바로 고객 만족을 보장합니다. 즉 유연성을 지원하고 예상치 못한 문제를 쉽게 처리할 수 있는 유용한 백업 솔루션입니다.

심지어 어떤 작업장은 백업 기계를 구매하는 대신에 과부하가 발생할 때까지 자체 장비로 작업한 다음 하청업체를 고용합니다. 그러나 그 하청업체들이 너무 많은 작업과 부족한 직원이라는 동일한 문제로 고군분투하고 있다면 그 책임은 단순히 다른 당사자에게 넘어갑니다. 거의 사용되지도 않을 예비 용량을 구축하도록 작업장을 설득하는 것은 매우 어려운 일입니다.

긴 납품 시간 대 적시 납품
적시 납품이라는 압박은 실제 생산 시간을 늘릴 수 있습니다. 정상적인 조건에서의 제조 작업이 일주일이 걸리지만, 고객이 적시 납품을 절대적으로 원하는 경우 작업장은 완충 시간을 벌기 위해 2주의 리드 타임을 둘 것입니다. 또 다른 경우, 고객이 특정 날짜까지 완료된 피삭재를 원한다면 작업장은 첫 번째 부품에 문제가 발생할 것에 대비하여 두 개의 피삭재를 제작할 것입니다. 이러한 임시방편적 관행은 불필요하게 생산 시간과 비용을 소비하고 실제로 납품 시간을 보통 때보다 연장합니다.

멀티태스킹 선택
작업장의 효율성과 유연성을 높이는 또 다른 방법은, 비록 비용이 들지만 멀티태스킹 기계와 팔렛트 풀의 형태로 자동화를 도입하는 것입니다. 작업장은 한 작업에서 다른 작업으로 빠르게 자동화 셀을 변경할 수 있고 팔레트를 사용하여 미래 셋업을 구축하고 저장할 수 있습니다. 이러한 시스템은 피삭재 팔레트와 여러 공구가 있는 공구 매거진을 동반한 멀티태스킹 기계 주변으로 구축할 수 있으며, 모든 정비를 로봇이 수행합니다. 이러한 배치를 통해 주간 작업자는 기계와 팔레트를 셋업하여 다양한 부품을 처리할 수 있으며 야간 작업자는 부품을 생산할 수 있습니다. 그러나 이 솔루션은 비교적 비용이 많이 들고 모든 기업이 감당할 수 있는 투자 수준은 아닙니다.

멀티태스킹에 대한 장애물
멀티태스킹 접근방식에 대한 조직적 장애물은 개별 밀링 부서, 선삭 부서 등을 유지하는 것과 같이 기능에만 근거하여 기계를 배치하는 일반적인 공장 관행입니다. 대체로 각 기계 그룹이 특정 그룹 또는 피삭재 제품군에 적합한 특정한 공정 능력을 갖춘 경우 셀로 기계를 구성하는 것이 좋습니다. 단순히 기능별로 기계를 그룹화하면 작업자는 자신을 선반공 또는 밀링 기계공 등 제한된 방법으로 설명하게 됩니다. 작업자가 여러 직능을 수행하고 다양한 기계 유형을 운영하도록 훈련하면 작업장에 자체 내부 용량 문제의 균형을 맞출 수 있는 유연성을 제공합니다.

결론
오늘날 제조업 분야의 효율성은 최고의 기계 부품을 찾는 것 외에도 고객 만족에 중점을 둡니다. 제조업체는 적시 납품과 이윤 창출 간의 균형을 맞추기 위해 노력해야 합니다. 가공 작업의 최적화와 더불어 부품 및 공정 품질을 포함한 문제에 주의를 기울이는 것 외에도, 전반적으로 제조 조직의 관점에서 계획을 짜고 가공 시간 소모 요소를 지속해서 분석하면 가공 부품에 사용할 수 있는 시간을 크게 늘리고 효율성과 유연성을 증가시킬 수 있습니다.

(사이드바)
효율적인 제조 사고방식 지원
제조 전략의 진화는 기계 운전자에게 여러 새로운 도전 과제를 제시합니다. 고도로 자동화된 기계 공구, 직관적인 소프트웨어 및 고급 절삭 공구는 기계 운전자의 실제 책임을 줄여주었습니다. 안타깝게도 이 발전된 제조 기술의 한 가지 부작용은 일부 제조 인력으로 하여금 그들의 작업 기술이 "충분"하다고 생각하게 만든다는 것입니다.

많은 작업장 소유주는 일부 직원이 직업 훈련을 받을 때 열성적이지 않고 그들이 해야 할 일을 처리하기에 충분한 기술을 지녔다고 느낀다는 것을 발견했습니다. 이러한 직원은 새로운 제조 환경에서 성장하고 발전하는데 필요한 사고방식을 가지고 있지 않습니다.

플랑드르에는 이러한 사고방식을 나타내는 말이 있습니다. "읽을 능력과 의지가 없는 부엉이에게 양초와 독서용 안경을 주는 것은 소용없는 일"이라고 묘사합니다. 미국에는 "말을 물가로 인도할 수는 있지만 물을 마시게 할 수는 없다"라는 표현이 있습니다. 기본적으로 세상 어디에 있든지, 누구든 목표를 달성하는 데 필요한 모든 수단을 얻을 수도 있지만, 원하지 않는다면 그 노력은 헛수고입니다.

오늘날 대부분 작업장에 하드웨어, 공구 및 가공 프로그램이 존재하며 강력합니다. 따라서 사람이 제조 효율성의 중요한 요소가 되었습니다. 미래지향적인 사고방식과 함께 오늘날 필요한 특별한 기술은 가공 공정을 읽는 능력입니다. 즉 컴퓨터로 작업하는 것이 아니라 기계 옆에서 서서 공정의 소리를 듣고 관찰하는 능력입니다.

일반적으로 공정은 마치 사람이 자신의 심장에 귀 기울일 수 있고 잘 작동하는지 관찰하는 것과 같은 방식으로 상태를 나타냅니다. 이러한 깨달음은 공식으로 계산될 수 있는 것이 아닙니다. 공정 환경에서 무엇에 주의해야 하고 어떤 유리한 요인들이 있는지 아는 것은 필수적입니다. Seco는 여러 형태의 기술 훈련, 가공 지식 및 지원을 제공합니다. 작업장 직원이 올바른 사고방식을 갖고 있을 때, Seco는 그들이 성공에 필요한 것을 배우고 적용하도록 언제나 도울 것입니다.

저자:
Patrick de Vos, Seco Consultancy 사업 개발 매니저 및 기술 교육 매니저