셀룰러 제조

Cellular manufacturing

셀룰러 제조는 그룹 기술을 포괄하는 적시 제조와 린 제조의 하위 섹션이다. 셀룰러 제조의 목표는 가능한 한 빨리 움직이고, 유사한 제품을 다양하게 만드는 동시에 가능한 한 적은 양의 쓰레기를 만드는 것이다. 셀룰러 제조는 다수의 "셀"을 조립 라인 방식으로 사용하는 것을 포함한다. 이들 각각의 세포는 특정한 임무를 수행하는 하나 또는 여러 개의 서로 다른 기계로 구성되어 있다. 제품은 한 셀에서 다음 셀로 이동하며 각 스테이션은 제조 공정의 일부를 완료한다. 감독자가 덜 움직이고 전체 과정을 더 쉽게 관찰할 수 있기 때문에 셀은 종종 "U자형" 설계로 배치된다. 셀룰러 제조의 가장 큰 장점 중 하나는 그것이 가지고 있는 유연성의 양이다. 대부분의 기계는 자동이기 때문에, 간단한 변화는 매우 빠르게 이루어질 수 있다. 이를 통해 제품에 대한 다양한 스케일링, 전체 설계에 대한 사소한 변경, 극단적인 경우 전체 설계를 완전히 변경할 수 있다. 이러한 변화는 지루하기는 하지만 극히 빠르고 정확하게 이루어질 수 있다.[1]

셀은 부품이나 지침 집합과 같은 특정 출력을 생성하기 위해 필요한 프로세스를 통합하여 생성된다. 이들 셀은 특정 산출물을 생성하는 과정에서 관련 없는 단계를 줄일 수 있도록 하며, 신속하게 발생하는 문제를 해결하기 위해 셀 내 직원들의 신속한 문제 파악과 의사소통을 촉진한다. 일단 실행되면, 셀룰러 제조는 생산성과 품질에 있어 신뢰성 있게 막대한 이익을 창출하는 동시에 제품 생산에 필요한 재고, 공간, 리드 타임을 감소시킨다고 한다. 원피스 플로우 셀이 "희박 생산의 극치"[1]라고 불려온 것도 이 때문이다.

역사

셀룰러 제조는 플란더스가 1925년[2] 제안하고 미트로파노프가 1933년 러시아에서 채택한 그룹 기술 원리의 파생어다[3]. 버비지는 1970년대에 그룹 기술을 적극적으로 홍보했다.[4] "분명히, 일본 회사들은 1970년대 중에 세포 제조를 시행하기 시작했다." 그리고 1980년대에 세포는 JIT 생산의 한 요소로서 미국으로 이주했다.[5]

1983년 홀에서 셀룰러 제조에 대해 논의한 최초의 영어책 중 하나는 셀을 "U라인"이라고 지칭했는데[6], 셀의 U자형 구성으로, 그 모양이 모든 셀 프로세스와 조작자를 클러스터로 만들어 높은 가시성과 접촉을 제공하기 때문이다. 1990년까지 셀은 JIT 제조의 기초 관행으로 취급되어 왔기 때문에, 하몬과 피터슨은 그들의 저서 "공장 재창조"에 "셀: 미래의 기본 공장"[7]이라는 제목의 섹션을 포함시켰다. 셀룰러 제조는 1990년대에 추진되었는데, 이때 마침표가 린 제조로 개칭되었다.[8] 마지막으로, 서비스 분야에서 JIT/lean이 널리 매력적이 되었을 때, 셀룰러 개념은 그 영역으로 들어섰는데, 예를 들어 혜리와 젬메르뢰프의 마지막 장은 사무용 셀에 바쳐진다.[9]

셀 디자인

세포는 흐름을 원활하게 하기 위해 작업장에서 만들어진다. 이것은 운영이나 기계 또는 제품 자연 흐름의 처리 순서에 관련된 사람들을 모아서 다른 그룹과 구별되는 서로 가깝게 그룹화함으로써 달성된다. 이 집단을 세포라고 한다. 이 셀들은 원피스 흐름이 일어나도록 하여 제조 환경에서 많은 요소들을 개선하는데 사용된다.[1][10] 원피스의 흐름의 예로는 금속 케이스 부품의 생산으로, 금속 케이스 부품은 별도의 부품으로 제조되어 조립이 필요할 것이다. 먼저, 조각들은 저장소에서 세포로 옮겨지고, 거기서 함께 용접되어 광택이 나고, 코팅이 되고, 마침내 포장되었다. 이러한 모든 단계는 단계 간 자재 운반에 필요한 시간 등 다양한 요인(비부가가치 프로세스/단계라고 함)을 최소화하기 위해 단일 셀에서 완료된다. 단일 셀의 일반적인 형식으로는 U자형(노동자의 의사소통과 빠른 이동에 좋음), 직선형 또는 L자형이 있다. 이러한 형성 안에 있는 노동자의 수는 현재의 수요에 따라 달라지며 생산을 늘리거나 줄이도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 한 셀이 보통 두 명의 근로자가 점유하고 수요가 두 배가 된다면, 네 명의 근로자를 그 셀에 배치해야 한다. 마찬가지로 수요가 반감되면 한 명의 근로자가 독방을 점거하게 된다. 세포는 다양한 장비를 가지고 있기 때문에, 따라서 모든 직원이 여러 공정에 능숙해야 한다.[1]

도요타 웨이(The Toyota Way)의 이 수치는 U자형 셀의 디자인을 보여 주며, 이를 통해 직원 2명의 경로를 그래프로 그렸다.

세포 형성에 많은 이점이 있지만, 분명한 이점도 있다. 직원이 너무 바쁘거나 상대적으로 활동적이지 않을 때와 같이 비효율성이 있는 셀을 관찰해 보면 금방 알 수 있다. 이러한 비효율성을 해결하면 생산과 생산성을 최대 100% 이상 높일 수 있다. 이와 더불어, 셀 형성은 제조/조립 환경의 바닥 공간을 일관되게 확보하며(필요한 경우에만 재고를 보유함으로써), 작업 환경의 안전성을 향상시키고(제품/재고 처리량이 적기 때문에), 사기를 향상시킨다(성취감 및 만족감을 전달함).직원의 의견), 재고 비용 절감 및 재고 노후화 감소.[1]

셀의 형성이 너무 어려울 때, 효율성과 흐름을 개선하기 위해, 즉 특정 위치에서 프로세스를 수행하고 평균적인 고객 수요에 의해 지시된 속도로 그 시점까지 재료를 수집하기 위해 간단한 원칙이 적용된다(이 비율을 takt time이라고 한다). 이것을 페이스메이커 과정이라고 한다.[10]

원피스 플로우 설계의 장점에도 불구하고, 이행 전에 셀의 형성을 신중히 고려해야 한다. 고장나는 경향이 있는 비싸고 복잡한 장비를 사용하면 생산에 막대한 지연을 초래할 수 있으며, 다시 온라인으로 가져올 수 있을 때까지 생산량을 감소시킬 것이다.[1]

"세포는 작은 조직 단위다...정보를 처리하고, 제품을 만들고, 고객에게 서비스를 제공하는 방법의 유사점을 이용하도록 설계됨. 제조 세포는 유사 제품군의 가공에 필요한 사람과 장비를 [가까이 찾는다]. [셀룰러화 이전, 부품]은 제조에 필요한 모든 장비와 노동력을 방문하기 위해 수 마일을 이동했을지도 모른다. 조직 개편 후, 유사한 부분의 가족들이 필요한 자원의 대부분 또는 전부를 수용하는 세포의 물리적 범위 내에서 함께 생산되고... 물질과 정보의 빠른 흐름과 효율적인 처리를 촉진한다... 또한, 셀 운영자는 여러 기계에서 교차 교육을 받고, 작업 순환을 할 수 있으며, 이전에 감독관과 지원 담당자에게 속해 있던[포함된] 작업에 대한 책임을 질 수 있다. (예: 계획 및 일정 관리, 품질 관리, 문제 해결, 부품 주문, 고객 및 공급업체와의 인터페이스, 리백 등)rd 키핑."[11]

세포 내의 짧은 이동 거리는 흐름을 빠르게 하는 역할을 한다. 또한 셀의 소형화는 셀 스테이션 간의 재고를 축적할 수 있는 공간을 최소화한다. 그러한 장점을 공식화하기 위해 셀은 종종 스테이션 간의 재고량을 제한하는 설계 규칙이나 물리적 장치를 가지고 있다. 그러한 규칙,JIT/lean이 말하는.(kanban과 조합으로 토론과 세포의 그림 발견된다 in[12])의 단위 조기 교육과를 사용하여 작업 역 사이에 최대 allowable을 설정한다 간판 방식(일본어),로 알려져 있다.그 단순한 형식, 적기 적시 방식. 정사각형과, 워크 스테이션 사이의 바닥 또는 테이블에 해당하는 지역 표시되어 있다.. 제작소에 적용되는 규칙 : "모든 사각형이 꽉 차면 정지한다. 그렇지 않다면 가득 채워라."[13]

사무용 셀은 같은 아이디어를 적용한다: 널리 훈련된 셀 팀 구성원으로 이루어진 군집화된 셀 팀 구성원들이 협력하여 서비스 제품군 또는 고객에 대한 모든 처리를 신속하게 처리한다.[14]

가상 셀은 모든 세포 자원이 물리적 공간에서 결합되지 않는 변형이다. 가상 셀에서, 표준 모델과 같이, 팀 구성원과 그들의 장비는 제품이나 서비스의 제품군에 전용된다. 작업장에서처럼 사람과 장비가 물리적으로 분산되어 있지만, 좁은 제품 포커스는 장비가 셀룰러 클러스터로 이동된 것처럼 모든 장점을 가지고 빠른 처리량을 목표로 하고 달성한다.[15] 물리적 세포의 가시성이 결여된 가상 세포는 프로세스에서 프로세스까지의 흐름을 긴밀하게 연결하기 위해 칸반 규칙의 규율을 채택할 수 있다.

셀 구현에 대한 단순하지만 다소 완전한 설명은 1985년 핀란드의 코네사가 만든 96페이지의 책자, 엘리베이터, 에스컬레이터 등의 생산자로부터 나온 것이다. 발췌한 내용은 다음과 같다.

"첫 번째 단계는 조립, 전기, 화학 시험 부서에 세포를 만드는 것이었습니다. 1984년 4월, 다른 색깔로 식별된 6개의 세포가 설립되었다... 셀에서 제조된 모든 장치는 셀의 색상으로 식별되며, 품질 관리의 모든 피드백을 해당 셀의 작업자에게 직접 전달한다... 1984년 여름에 두 번째 단계는 분석기 셀에 필요한 분석기 하위조립물[]의 제조를 "셀룰러라이징"하고, 필요한 경우 시험하는 것이었다. 5개의 횡단구성요소 셀의 생산은 특정 분석기 서브 유니트로만 구성된다. 부품과 재료는 세포 안에... 셀 사이의 물질적 제어는 당김 시스템과 실제 수요에 기초한다. 분석기 셀에는 각 25개의 하위 장치에 대해 2개의 조각으로 구성된 버퍼가 있다. 한 조각을 조립할 때, 새로운 조각을 해당 단위 셀로부터 주문한다. 주문은 자기[칸반]버튼을 사용하여 이루어지는데, 이 버튼은 주문 셀(색상별), 단위(코드별), 주문 날짜... 제조 셀이 주문을 완료하면 [칸반]버튼으로 유닛을 주문 셀 선반에 올려놓는다. 단위세포에서 서브셀까지의 순서는 같은 원리에 근거한다. 유일한 차이점은 버퍼 크기가 6개의 서브 유니트라는 것이다. 이 [시술]은 1984년 8월에 시행되었다."[16]

구현 프로세스

셀룰러 제조를 실행하기 위해서는 여러 단계를 수행해야 한다. 첫째, 제작할 부품은 (설계 또는 제조 요건에서) 유사성에 따라 패밀리로 분류해야 한다.[17] 그런 다음 각 제품군에 대한 체계적 분석을 수행해야 한다. 일반적으로 제조 제품군에 대한 생산 흐름 분석(PFA)[17] 또는 설계 제품군에 대한 설계/제품 데이터의 검사. 이 분석은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들 수 있지만, 각 부품군에 대해 셀을 생성해야 하기 때문에 중요하다. 기계와 부품의 클러스터링은 가장 인기 있는 생산 흐름 분석 방법 중 하나이다. 기계 부품 그룹화를 위한 알고리즘에는 순위 순서 군집화, 수정된 순위 순서 군집화,[18] 유사 계수 등이 있다.

셀룰러 제조소를 계획하는 데 도움이 될 수 있는 수학적 모델과 알고리즘도 다수 있는데, 이 모델들은 "다중 공장 위치, 생산 계획과 다양한 부품 혼합을 가진 다중 시장 할당"[19]과 같은 다양한 중요 변수를 고려한다. 이러한 변수가 주어진 불확실성 수준으로 결정되면 최적화를 수행하여 "총 보유 비용, 셀 간 재료 취급 비용, 외부 운송 비용, 각 공장의 각 부품 생산 고정 비용,[19] 기계 및 노동 급여"와 같은 요소를 최소화할 수 있다.

흐름 생성의 어려움

흐름을 만드는 핵심은 생산 공정의 지속적인 개선이다. 셀룰러 제조를 시행하면, 경영진은 일반적으로 "생산 노동자의 강한 저항에 대응한다"[1]고 한다. 셀룰러 제조에 대한 변화가 점진적으로 일어나도록 하는 것이 유익할 것이다. 이 과정에서.

재고품을 갖고 싶은 욕구와도 싸우기 어렵다. 갑자기 병가를 내야 하는 직원에게서 회복하는 것이 더 쉬울 것이기 때문에 유혹적이다. 불행히도, 세포 제조에서, "여러분은 하나의 단위로 함께 침몰하거나 수영한다"와 "인벤토리는 문제와 비효율성을 감춘다"[1]라는 주요 원칙을 기억하는 것이 중요하다. 문제가 파악되지 않고 후속적으로 해결된다면, 그 과정은 개선되지 않을 것이다.

또 다른 공통적인 문제점은 작업 간에 자재를 이전해야 하는 필요성에서 기인한다. 이러한 문제에는 "예외 요소, 공극 수, 기계 거리, 병목 기계 및 부품, 기계 위치와 이동, 부품 라우팅, 셀 부하 변동, 세포간 및 세포내 자재 이송, 셀 재구성, 동적 부품 요구 및 작동 및 완료 시간"[20]이 포함된다. 이러한 어려움은 셀룰러 제조에서 효율적인 흐름을 만들기 위해 고려되고 다루어질 필요가 있다.

이익 및 비용

셀룰러 제조는 분산된 공정을 한데 모아 집중된 물리적 공간에서 짧고 집중적인 경로를 형성한다. 따라서 구성되는 논리에 의해 셀은 흐름 시간, 흐름 거리, 설치 공간, 재고, 처리, 일정 조정 거래, 스크랩 및 재작업(비적합성의 빠른 발견으로 인한 후자)을 줄인다. 더욱이, 셀은 보고 시간의 경과와 거리에 산재하는 것이 아니라, 품목의 생산 비용이 셀 내에 포함되기 때문에, 단순화되고 더 높은 유효 비용을 초래한다.[21][22]

세포 제조는 생산과 품질 관리를 모두 용이하게 한다.[17] 부피나 질에서 성능이 떨어지는 세포는 쉽게 분리할 수 있고 개선의 대상이 될 수 있다. 생산 공정의 세분화를 통해 문제를 쉽게 찾을 수 있고 문제의 영향을 받는 부분이 더 명확해진다.

휴대폰 제조에 종사하는 직원들에게 주는 여러 가지 혜택도 있다. 작은 세포 구조는 집단의 응집력을 향상시키고 생산 공정을 노동자들이 더 관리하기 쉬운 수준으로 축소시킨다.[17] 노동자들은 자신의 세포 내에서 문제나 가능한 개선점을 더 쉽게 볼 수 있고 변화를 제안하는 데 더 많은 자기 동기를 부여하는 경향이 있다.[17] 또한 근로자가 스스로 부추기는 이러한 개선은 관리의 필요성을 점점 더 적게 야기하므로 시간이 지남에 따라 간접비를 줄일 수 있다.[17] 게다가, 근로자들은 종종 그들의 세포 내의 업무들 사이를 회전할 수 있는데, 이것은 그들의 업무에서 다양성을 제공한다. 이것은 작업 단조로움이 결근과 생산품질의 저하로 연결되었기 때문에 효율을 더욱 높일 수 있다.[19]

적시생산과 희박제조에서의 사례연구는 그러한 노선을 따라 인상적인 정량적 척도로 가득 차 있다. 예를 들어, 항공기 엔진 모니터와 제어장치를 생산하는 BAE Systems, Platform Solutions (Fort Wayne, Ind.)는 생산의 80%를 위해 셀을 구현하여 고객 리드 타임 90%, 작업 중인 재고 70%를 줄였으며, 한 제품군을 위한 공간은 6,000평방피트에서 1,200평방피트로 늘렸다.y 300%, 노조-샵 노동력 다기능화,[23] 2000년 산업 주간 최우수 공장 선정 5년이 지나자 재작업과 폐사는 50%, 신제품 도입 주기는 60%, 거래는 90%가 줄었고, 재고 턴은 3배, 서비스 턴타임은 30% 증가, 2005년 신고상 수상도 받았다.[24]

그러한 편익 중 얼마만큼이 발생하는지를 세포 조직 자체로부터 분리하는 것은 어려워 보인다; 이 기사에 대해 연구된 많은 사례 연구들 중에는 편익을 분리하려는 시도가 거의 없다. Steward, Inc. (Chatanoga, Tenn.)에서 전자기 간섭 억제를 위한 니켈 아연 페라이트 부품을 생산하는 경합은 한 가지 예외다. 사례연구 저자에 따르면, 셀은 사이클 시간을 14일에서 2일로, 작업 중인 재고는 80퍼센트, 완제품은 60퍼센트, 지연은 96퍼센트, 공간은 56퍼센트까지 단축시켰다.[25]

또 다른 세포 사례 연구에는 세포가 전체적인 유익성에 기여한 정도에 대한 정량적 추정치가 포함된다. 국방장비용 서킷카드를 생산하는 휴즈 그라운드 시스템즈 그룹(캘리포니아 주 풀러턴)에서는 1987년 15명의 지원자가 참여한 가운데 시범사업으로 시작한 첫 번째 셀이 출범했다. 한 달 후 두 번째 셀이 시작되었고 1992년까지 약 150명의 생산직 직원들이 7개의 셀로 통합되었다. 셀 이전까지, 키트 출시부터 배송까지 회로 카드 사이클 시간은 38주였다. 셀이 전체 생산 순서(기계 조립체, 파동 납땜기, 열 순환 및 등각 외투)를 넘겨받은 후 사이클 타임은 30.5주로 떨어졌으며, 그 중 생산관리자인 존 레이스는 20주를 셀 팀에 의한 "WIP 차트 시스템"의 사용으로, 나머지 10.5주는 셀 조직 자체에 귀속시켰다. 이후 세포가 지나치게 크고 거추장스러워 보이자 세포 크기가 3분의 2로 줄어들어 주기 시간을 1.5주 더 단축하는 '마이크로셀'이 생겼다. 마지막으로, 특정한 다른 개선사항을 채택함으로써, 주기 시간은 4주로 줄어들었다. 그 밖의 개선사항으로는 작업 중인 재고량을 6일 또는 7일에서 1일로 줄이고 불량률은 0.04에서 0.01로[26] 낮춘다 기능(작업장) 배치에서 셀로 전환하면 운송, 작업 중인 재고 및 완료된 재고, 거래 및 재작업 비용이 감소하기 때문에 종종 순원가가 마이너스인 경우가 있다.[27] 그러나 크고 무겁고 값비싼 장비(경미한 용어로 "모범"이라고도 함)를 이동시켜야 할 때는 초기 비용이 셀이 실현 불가능할 정도로 높을 수 있다.[28]

셀룰러 제조를 구현하는 데는 여러 가지 가능한 제약이 있다. 일부에서는 셀룰러 제조가 생산 유연성 저하를 초래할 수 있다고 주장한다.[17] 셀은 일반적으로 생산되는 부품의 특정 유동량을 유지하도록 설계된다. 수요나 필요한 양이 감소하는 경우, 셀을 새로운 요구조건에 맞게 재정렬해야 할 수 있는데, 이는 비용이 많이 드는 작업이며, 일반적으로 다른 제조설비에 필요하지 않은 작업이다.[17]

참고 항목

참조

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추가 읽기

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