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제 7 장 설비배치. 1. 설비배치의 유형 2. 공정별 배치기법 3. 제품별 배치기법 4. 서비스시스템의 설비배치. 1. 설비배치의 유형. ■ 설비배치의 정의 - 설비배치란 공장 또는 서비스 시설 내에서 부서의 위치와 설비의 배열 결정 ■ 설비배치의 유형 ( 기준:작업흐름의 패턴 ) - 공정별 배치 - 제품별 배치 3 가지 기본 유형 - 고정위치배치 - 혼합형 배치 - 셀룰러 배치 ■ 공정유형과의 관계 - PowerPoint PPT Presentation
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page 1
제제 77 장 설비배치장 설비배치
1. 설비배치의 유형2. 공정별 배치기법3. 제품별 배치기법4. 서비스시스템의 설비배치
page 2
1. 1. 설비배치의 유형설비배치의 유형
제 7 장 설비배치
■ 설비배치의 정의 - 설비배치란 공장 또는 서비스 시설 내에서 부서의 위치와 설비의 배열 결정■ 설비배치의 유형 ( 기준:작업흐름의 패턴 ) - 공정별 배치 - 제품별 배치 3 가지 기본 유형 - 고정위치배치 - 혼합형 배치 - 셀룰러 배치■ 공정유형과의 관계 - 라인공정 ↔ 제품별 배치 - 단속공정 ↔ 공정별 배치 - 프로젝트공정 ↔ 고정위치배치
page 3
■ 공정별 배치의 특징 - 유사한 기계설비나 기능을 한 곳에 모아 배치 - 각 주문작업은 가공요건에 따라 필요한 작업장이나 부서를 찾아 이동하므로 작업흐름이 서로 다르고 혼잡 - 공정별 배치는 단속생산이나 개별주문생산과 같이 다양한 제품이 소량으로 생산되고 각 제품의 작업흐름이 서로 다른 경우에 적합
■ 공정별 배치의 예 - 기계의 주문 제작 - 병원 - 대학 등
(1) 공정별 배치 (process layout)
제 7 장 설비배치
page 4
■ 제조업에 있어서의 공정별 설비배치의 예
제 7 장 설비배치
드릴프레스 I
드릴프레스 II
선반 I
선반 II
선반 III
선반 IV
페인팅 기계
포장기계 I
포장기계 II
제품생산 시작
완제품
page 5
■ 제품별 배치의 특징 - 각 제품별로 제품이 만들어지는 작업순서에 따라 기계 설비나 작업장을 배치 - 작업흐름은 직선적이거나 미리 정해진 패턴을 따라가며 , 각 작업장은 고도로 전문화된 하나의 작업만을 수행 - 제품별 배치는 하나 또는 소수의 표준화된 제품을 대량으로 반복 생산하는 라인공정에 적합
■ 제품별 배치의 예 - 자동차 조립라인 - 전자제품 생산라인 - 카페테리아 라인 등
(2) 제품별 배치 (product layout)
제 7 장 설비배치
page 6■ 제품별 배치의 여러 가지 작업흐름선
직선형
L 자형
U 자형
미로형
빗(comb)
모양
page 7
■ 고정위치배치의 특징
- 고정위치배치는 제품의 크기 , 무게 및 기타 특성 때문에 제품 이동이 곤란한 경우에 생기는 배치 형태 - 고정위치배치에서는 제품은 한 장소에 고정되어 있고 ,
자재 , 공구 , 장비 및 작업자가 제품이 있는 장소로 이동해 와서 작업을 수행
■ 고정위치배치의 예 - 조선소 - 비행기 제작 등 대형 제품의 생산 - 각종 건설공사
(3) 고정위치배치 (fixed-position layout)
제 7 장 설비배치
page 8
■ 혼합형 배치
- 설비배치의 세 가지 기본 유형이 혼합된 형태
■ 혼합형 배치의 예
- 공장 전체로는 제작→중간조립→최종조립의 순으로 제품별 배치를 취하더라도 제작공정은 공정별 배치를 ,
조립공정은 제품별 배치를 각각 취할 수 있음 .
- 전자제품공장의 경우 , 최종조립라인 - 제품별 배치 ,
금형공정 - 공정별 배치
(4) 혼합형 배치 (hybrid layout)
제 7 장 설비배치
page 9
■ 제조셀 (manufacturing cell)
- 다수의 유사 부품이나 부품군의 생산에 필요한 서로 다른 기계들을 가공진행순서에 따라 모아놓은 것
■ 셀룰러 배치
- 제조셀을 이용한 제조를 셀룰러 제조라 하고 , 제조셀에 의한 설비배치를 셀룰러 배치라 함 . - 셀룰러 배치에서는 기계간에 부품의 이동거리와 대기 시간이 짧기 때문에 생산소요시간이 단축되고 재공품 재고가 감소함 . - 셀룰러 배치는 다양한 부품을 중 · 소량으로 생산하는 기업에 제품별 배치의 혜택을 제공
(5) 셀룰러배치 (cellular layout)
제 7 장 설비배치
page 10
■ GT 배치
- 그룹 테크놀러지 (GT : group technology) 란 비슷한 특성을
가진 부품끼리 모아 부품군으로 분류하고 , 이러한
유사성을
부품의 생산이나 설계에 이용하는 기법
- GT 배치란 GT 를 이용하여 다양한 부품들을 몇 개의 부품군
으로 분류한 다음 , 각 부품군의 생산에 필요한 서로 다른
기계장비들을 모아 제조셀로 구성하는 설비배치 형태
- GT 배치는 순수한 공정별 배치와 순수한 제품별 배치의
일종의 혼합 형태
- GT 배치를 이용하면 다양한 부품을 소규모 로트로 생산하는
기업도 제품의 표준화 없이 제품별 배치의 경제적 이점을
취할 수 있음 .제 7 장 설비배치
page 11
■ 리틀의 법칙 (Little’s Law)
T T T CG CG
T T T SG SG
M M D D D
M M D D D
T
M
D
SG
T
M
D
CG
T
T
M
CG
SG
T
D
D
T=turningD=drillingM=millingCG=center grindingSG=surface grinding
재공재고 (WIP) = 단위시간당 산출 (Throughput) X 주기시간 (Cycle Time)
- GT 배치의 주요 이점 · 제조공정의 속도를 빠르게 하고 재공품 재고를 줄임 .
제 7 장 설비배치
page 12
2. 2. 공정별 배치기법공정별 배치기법
제 7 장 설비배치
■ 부서간의 물량이동에 따르는 총자재취급비용이 최소가 되도록 각 부서나 작업장의 배치를 결정
(1) 물량 - 거리모형
n
j
n
i
ijijij DCL11
총비용
여기서 Lij =부서 i에서 j로의 이동물량 Cij =부서 i에서 j로의 단위 물량당 단위거리당 운반비용 Dij =부서 i에서 j까지의 거리 n =부서의 수
page 13
■ 부서간 연간 이동물량
제 7 장 설비배치
부서활동 부서 1 2 3 4 5 6 7 8
원자재 수납 및 제품 출하 1 175 50 0 30 200 20 25
플라스틱 주형 2 0 100 75 90 80 90
금속 주형 3 17 88 125 9918
0
재 봉 4 20 5 0 25
작은 장난감 조립 5 0 18018
7
큰 장난감 조립 6 80 70
도색 ( 페인팅 ) 7 7
기계장치 조립 8
page 14
■ 최초의 배치
1 3 5 7
2 4 6 8
40m
20m
부서 1 2 3 4 5 6 7 8
1 175
50 0 60400
60 75
2 0100
150
180
240
270
3 17 88125
198
360
4 20 5 0 50
5 0180
187
6 80 70
7 7
8
( 단위 ; 천원 )
■ 최초 배치의 총비용표 →총비용 =3,147,000 원
제 7 장 설비배치
page 15■ 두 번째 배치 ( 부서 4 와 6 을 맞바꿈 )
1 3 5 7
2 6 4 8
( 단위 ; 천원 )
■ 두 번째 배치의 총비용표 →
■ 개선된 배치 계속 탐색 : 물량 - 거리 모형은 부서의 수가 많아지면 사실상 최적해를 구하기가 불가능
부서 1 2 3 4 5 6 7 8비용증감
1 175
50 0 60200
60 75 -200
2 0200
150
90240
270
+10
3 17 88125
198
360
4 20 5 0 25 -25
5 0180
187
6 160
140
+150
7 7
8
총비용 =3,147,000-65,000=3,082,000 원 계 :-65
page 16
제 7 장 설비배치
■ 물량 - 거리모형의 최적해 탐색
- 제시된 알고리즘은 두 부서를 바꾸어서 더 이상 비용이 감소되지 않을 경우 중단함
- 하지만 , 세 개 이상의 부서를 바꾸는 경우 해가 개선될 가능성이 존재함
- 따라서 , 본 알고리즘은 최적해를 보장하지 못하는 휴리스틱 (Heuristic) 기법임
부서 a b c d
a 5 3 1
b 2 3
c 2
d
a b c d
초기배치 :예 )
조건 : 1) 인접한 경우 거리는 0 2) 한 부서를 건너 뛸 때마다 거리 1 증가
page 17
■ 대안 탐색
제 7 장 설비배치
부서 a b c d
a 5 3 1
b 2 3
c 2
d
ABCD: 3 + 3 + 2 = 8
BACD: 2 + 1 + 6 = 9ACBD: 5 + 2 + 2 = 9ABDC: 1 + 2 + 6 = 9CBAD: 3 + 3 + 3 = 10ADCB: 3 + 3 + 10 = 16DBAC: 9
CABD: 2 + 1 + 4 = 7
page 18
■ 예제 생성 프로그램Minimize obj: ab + ac + ad + bc + bd + cdSubject To r1: ac + ad - bc - bd <= -1 r2: ac + bd - ab - cd <= -1 r3: bd + ad - bc - ac <= -1 r4: ad - cd <= -1 r5: ad - ab <= -1 r6: ac + bd + ad - bc - 2cd >= 1 r7: ad = 1Bounds 0 <= ab 0 <= ac 0 <= ad 0 <= bc 0 <= bd 0 <= cdInteger ab ac ad bc bd cdEnd
부서 a b c d
a ab ac ad
b bc bd
c cd
d
page 19
■ 체계적 배치계획 - 체계적 배치계획 (SLP) 이란 부서간의 관계의 밀접도와 같은 질적 기준을 사용하는 배치기법■ 체계적 배치계획의 예 (1) 관계도표
(2) 체계적 배치계획 (SLP : systematic layout planning)
매 장 1
매 장 2
매 장 3
매 장 4
매 장 5
I6
U-
A2,3
X1
E1
I1
U- E
1,6
A1,6
U-
문자숫자
← 근접등급
← 근접이유
A. 근접이유
코 드 이 유
1 고객의 유형
2 감독의 용이성
3 종업원 공동 이용
4 접촉 필요
5 같은 공간 사용
6 심리적 이유
B. 근접등급
등급 근접도 라인코드 색코드
A 절대 필요 적색
E 특히 중요 오렌지
I 중요 녹색
O 보통 청색
U 중요하지 않음 없음
X 바람직하지 않음 갈색
제 7 장 설비배치
page 20
(2) 활동관계도
1
2
4
3
5
(3) 인접패턴
1
2 4
3
5
↑ 활동관계도에 근거한 최초의 배치
(4) 최종배치
1
2 4
35
25m
10m건물크기와 각 매장의 필요 면적에 의해 조정된 최종배치
제 7 장 설비배치
page 21
■ CRAFT(computerized relative allocation of
facilities)
- 물량 - 거리모형을 컴퓨터화한 기법 - 약 40 개까지의 부서 풀이 - CRAFT 출력의 예 :
■ ALDEP(automated layout design program)
- 질적인 기준을 사용하는 컴퓨터에 의한 배치기법 (SLP)
- 대략 3 층 빌딩에 63 개 부서까지 배치
(3) 컴퓨터에 의한 배치계획
제 7 장 설비배치
A A A B B B
A A A B B
C C B B B B
C D D E E E
E E E E E
E E E E E E
page 22
3. 3. 제품별 배치기법제품별 배치기법
제 7 장 설비배치
■ 조립라인
- 조립라인은 제품별 배치의 가장 전형적인 형태
- 조립라인의 특징을 결정짓는 요소
· 자재취급장치 ( 벨트 , 롤러 컨베이어 등 )
· 조립라인의 형태 (U 자형 , 직선형 )
· 조립라인의 이동방법 ( 수동 , 자동 )
· 제품믹스 ( 단일제품 , 복수제품 )
· 작업장의 특성 ( 작업자가 앉아서 작업하느냐 ,
서서 작업하느냐 등 )
page 23
■ 주기시간 (cycle time)
- 조립라인이 이동하는 시간간격 - 각 작업장의 작업가능시간 - 완성된 제품이 생산되어 나오는 시간간격
■ 과업 (task)
- 과업이란 더 이상 나눌 수 없는 작업의 기본단위 - 각 작업장에서 수행되는 작업은 여러 개의 과업으로 구성됨 .
(1) 조립라인균형문제의 성격
제 7 장 설비배치
page 24
■ 조립라인 균형문제
- 조립라인 균형문제란 한 제품의 완성에 필요한 모든
과업을 과업간의 선후관계를 고려하면서 일련의 작업장에
다음과 같은 조건을 만족시키도록 할당하는 문제
· 각 작업장마다 할당된 과업의 총수행시간은 주기시간을
넘지 않아야 함 .
· 모든 작업장에 걸친 총유휴시간은 최소가 되어야 함
( 유휴시간 = 주기시간 – 모든 과업의 총수행시간 )
- 각 작업장마다 실제작업시간이 모두 주기시간과 같으면 ,
유휴시간은 발생하지 않으며 , 이 때 조립라인은 완전
균형을 이룸 .
제 7 장 설비배치
page 25
■ 조립라인 균형문제의 예
제 7 장 설비배치
A B C D 총과업시간 =60 초
(a) 과업 및 선행관계
(b) 주기시간을 30 초로 할 때의 최적할당 : 작업장의 수 =3 개 , 총유휴시간 =30 초
A
10 초 10 초 10 초30 초
B C, D
작업장 1( 유휴시간 =20 초 )
작업장 2( 유휴시간 =0)
작업장 3( 유휴시간 =10 초 )
(C) 주기시간을 40 초로 할 때의 최적 할당 : 작업장의 수 =2 개 , 총유휴시간 =20 초
A, B C, D
작업장 1( 유휴시간 =0 초 )
작업장 2( 유휴시간 =20 초 )
page 26
- 최소주기시간≤주기시간≤최대주기시간
- 최소주기시간 = 최대과업시간 =30 초
- 최대주기시간 = 총과업시간 =60 초
- 주기시간은 조립라인의 효율성과 생산량을 동시에 고려
하여 최소주기시간과 최대주기시간 사이에서 결정됨
■ 주기시간이 30 초인 경우
제 7 장 설비배치
· 효율성 =총과업시간
작업장의수 X 주기시간X 100%
603 X 30
= X 100%
= 66.7%
page 27
제 7 장 설비배치
· 1 일 유휴시간 = 주기당 유휴시간 X 1 일 작업시간
주기시간8X60X60( 초 )
30( 초 )=30 초 X
= 30 초 X 960
= 28,800 초= 8 시간
· 1 일 생산량 =1 일 작업시간
주기시간8X60X60( 초 )
30( 초 )=
= 960 개
page 28
■ 주기시간이 40 초인 경우
제 7 장 설비배치
· 효율성 =60
2 X 40X 100%=75%
· 1 일 유휴시간 = 20 초 X8 X 60 X 60( 초 )
40( 초 )= 4 시간
· 1 일 생산량 =8 X 60 X60
40= 720 개
page 29
■ 주기시간이 주어지는 경우의 조립라인균형문제
- 주기시간이 주어지면 작업장 전체에 걸친 총유휴시간은
다음과 같이 계산됨
총유휴시간= ( 필요한 작업장의 수 × 주기시간 ) -총과업시간
∴ 총유휴시간의 최소화 = 필요한 작업장 수의 최소화
- 주기시간이 주어지는 경우 조립라인균형문제의 정의
· 각 작업장마다 할당된 과업의 총수행시간이 주어진
주기시간을 넘지 않게 하면서
· 필요한 작업장의 수가 최소가 되도록
· 한 제품의 생산에 필요한 모든 과업을 과업간의 선행
관계를 고려하여 일련의 작업장에 할당하는 문제
제 7 장 설비배치
page 30
■ 예: - 조립시간및 조립단계
- 하루 목표생산량 =400 개 - 하루 작업시간 =8 시간
(2) 조립라인균형의 절차
제 7 장 설비배치
과 업 과업시간 ( 초 ) 직전 선행과업ABCDEFG
50204520251035
-ABBCD
E, F
총과업시간 205 초
page 31■ 단계 1 :선행도표 작성
■ 단계 2 :주기시간 (C) 의 결정 - 최 소 주 기 시 간 은 50 초 (A 과 업 의 50 초 ) 이 고 최대주기시간은 205 초 ( 총과업시간 ) 임 .
· 주기시간 (C)=일간 작업시간
일간 목표생산량
=8 X 60 X 60( 초 )
400 = 72 초 제 7 장 설비배치
A B
D F
C E
G
50 20 35
20 10
45 25
page 32
■ 단계 3 :이론적 최소작업장의 수 (Nmin) 결정
· Nmin= = = 2.85 =3 총과업시간주기시간
제 7 장 설비배치
20572
■ 단계 4 :할당규칙 선정
- 제 1 규칙:최대후속과업수규칙
- 제 2 규칙:최장과업시간규칙
- 할당 우선순위:
과 업 후속과업의 수 과 업 후속과업의 수
A
B
C1, D2
6
5
2
E1, F2
G
1
0
page 33
■ 단계 5 :과업을 작업장에 할당 - 과업의 할당과정
제 7 장 설비배치
작업장 과 업과업시간
( 초 )
잔여시간( 초 )
할당가능과 업
후속과업수가 많은 과업
1A
B
50
20
22
2 ( 유휴시간 )
B
없음
2C
D
45
20
27
7 ( 유휴시간 )
D, E
없음D
3
E
F
G
25
10
35
47
37
2 ( 유휴시간 )
F
G
없음
총유휴시간 11
page 34- 과업의 할당결과
■ 단계 6 :설계된 조립라인 균형의 효율성 평가
· 효율성 = X 100%총과업시간
작업장의수 X 주기시간
= X 100(%)205
3 X 72 ≒ 95%
제 7 장 설비배치
A B
D F
C E
G
50 20 35
20 10
45 25
작업장 1 작업장 2 작업장 3
page 35
■ 단계 7 :재균형
- 만약 설계된 조립라인균형의 효율성이 만족스럽지 못하면
단계 4 로 돌아가서 다른 할당규칙들을 적용하여 재균형을
취함 .
- 다른 할당규칙
· 최소선행과업수법
· 위치가중치순위법
제 7 장 설비배치
page 36
■ 주기시간의 감소
- 모든 작업장의 유휴시간이 2 이상이므로 주기시간을 더 2 만큼 더 줄일 수 있음 (70 초 , 효율성 : 98%)
- 남는 시간의 활용 ( 정비 / 품질분임조 , 초과생산 등 )
제 7 장 설비배치
11총유휴시간
F
G
없음
47
37
2 (유휴시간)
25
10
35
E
F
G
3
DD, E
없음
27
7 (유휴시간)
45
20
C
D2
B
없음
22
2 (유휴시간)
50
20
A
B1
후속과업수가
많은 과업
할당가능과 업
잔여시간
(초)과업시간(초)과 업작업장
11총유휴시간
F
G
없음
47
37
2 (유휴시간)
25
10
35
E
F
G
3
DD, E
없음
27
7 (유휴시간)
45
20
C
D2
B
없음
22
2 (유휴시간)
50
20
A
B1
후속과업수가
많은 과업
할당가능과 업
잔여시간
(초)과업시간(초)과 업작업장
page 37
4. 4. 서비스시스템의 설비배치서비스시스템의 설비배치
제 7 장 설비배치
■ 고객이 빠른 서비스를 원하는 서비스시스템
- 설비배치의 목적은 서비스 산출량의 최대화
- 고객이 빨리 서비스를 받고 시스템을 나갈 수 있도록
제품별 배치를 취함 .
- 예:맥도널드와 같은 패스트푸드점 , 징병신체검사 ,
카페테리아 라인 등
■ 판매기회의 최대화
- 판매기회를 최대화하기 위해 고객을 목표시간 동안
시스템 내에 붙잡아 두기 위해서는 공정별 배치가 적합
( 예:백화점 )