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하이준카(생산 평준화): 실제 공장에서 작동하는 방식

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하이준카는 일정 기간 동안 생산의 종류와 수량을 평준화합니다. 물량과 품목 구성에 따른 평준화 방식을 이해하고, 하이준카 박스 예시와 수치로 살펴봅니다.

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하이준카는 일정 시간 동안 생산의 종류와 수량을 평준화한다는 뜻의 일본어 용어입니다. 한 제품을 큰 배치로 만드는 대신, 평준화된 공장은 반복되는 제품 구성을 소량씩 일정한 속도로 생산합니다. 이 글은 포스터에서만이 아니라 실제 공장에서 생산 평준화가 어떻게 작동하는지 알고 싶은 린 관리자를 위한 것입니다. 물량 기준과 품목 구성 기준 평준화, 하이준카 박스, 수치를 활용한 실제 예시, 그리고 평준화를 실패하게 만드는 실수들을 다룹니다.

핵심 요약

  • 하이준카는 일정 기간 동안 생산의 종류와 수량을 평준화하여 공장이 일정한 속도로 가동되도록 하는 것을 의미합니다.
  • 물량 기준 평준화는 일별 생산량을 고르게 맞춥니다. 품목 구성 기준 평준화는 한 제품을 대량으로 연속 생산하는 대신 짧은 순서의 제품들을 반복합니다.
  • 하이준카 박스는 일정한 간격으로 칸반을 내보냅니다. 피치는 택트 타임에 팩아웃 수량을 곱한 값입니다.
  • 평준화에는 짧은 교체 시간과 소규모 완제품 버퍼가 필요합니다. 그렇지 않으면 계획이 다시 배치 생산으로 무너집니다.
  • 한 개 라인과 몇 가지 제품으로 시작하고, 현장에서 무언가를 바꾸기 전에 계획부터 평준화하십시오.

하이준카란 무엇이며, 왜 생산을 평준화해야 합니까?

린 엔터프라이즈 연구소(Lean Enterprise Institute)는 하이준카를 일정 기간 동안 생산의 종류와 수량을 평준화하는 것으로 정의합니다. 일본어 단어는 대략 "평준화(levelization)"를 뜻합니다. 목표는 배치 생산을 피하면서 고객 수요를 효율적으로 충족하는 것입니다. 연구소에 따르면 이는 전체 가치 흐름에 걸쳐 재고, 설비 투자 비용, 인력 및 생산 리드 타임을 최소화하는 결과를 가져옵니다.

왜 중요할까요? 고객 수요는 좀처럼 고르지 않으며, 수요를 그대로 따르는 공장은 그 변동을 뒤따르는 모든 공정에 떠넘깁니다. 어떤 날은 과부하가 걸리고, 다음 날은 사람들이 대기합니다. 한 제품을 대량으로 만들면 다른 제품들은 차례가 올 때까지 재고가 떨어진 상태로 남습니다. 연구소는 배치 및 대기열 방식의 생산과 비교했을 때 얻을 수 있는 추가 이점으로 재공품 재고 감소, 배치 전체에 걸쳐 증폭되는 불량 감소, 작업자를 지치게 하는 불균형한 작업량 감소를 꼽습니다.

평준화는 계획이 수립되는 지점에서 변동을 흡수하므로, 나머지 공장은 안정적인 리듬으로 가동될 수 있습니다. 평준화된 속도는 택트에 의해 정해지므로, 이는 택트 타임(가용 생산 시간을 고객 수요로 나눈 값)과 밀접하게 연결되어 있습니다.

평준화가 적용된 생산 시스템에서는 생산 일정이 주문의 모든 변동을 더 이상 따라가지 않습니다. 평준화는 생산 흐름과 그 뒤의 작업 흐름에서 불균일성을 제거하고, 대기, 과부하, 과잉 재고 같은 낭비를 줄입니다. 많은 공장이 하이준카를 택트, 칸반, 빠른 교체와 함께 사용하며, 한 번에 한 라인씩 하이준카를 도입합니다.

평준화에는 두 가지 방식이 있습니다. 물량 기준과 품목 구성 기준입니다.

물량 기준 평준화는 어떻게 작동합니까?

생산량 평준화는 하루에 만드는 수량을 고르게 맞춰 줍니다. 연구소는 한 가지 예를 듭니다. 한 생산자가 매주 500개의 주문을 받는데, 주문은 고르게 들어오지 않습니다. 월요일 200개, 화요일 100개, 수요일 50개, 목요일 100개, 금요일 50개입니다. 이 생산자는 출하 옆에 작은 완제품 버퍼를 두어 월요일의 몰림을 흡수하고, 일주일 내내 하루 100개씩 생산을 평준화하는 것을 목표로 합니다.

원리는 간단합니다. 월요일에 200개를 만들고 수요일에 50개만 만드는 대신, 공장은 매일 100개씩 만듭니다. 차이는 버퍼가 메웁니다. 버퍼는 시스템의 일부이며, 시스템의 실패가 아닙니다. 버퍼에는 크기, 위치, 그리고 재충전 규칙이 있어야 합니다.

이 방식은 주간 수요를 어느 정도 예측할 수 있고, 버퍼가 일반적인 피크를 감당할 만큼 크게 설계된 경우에만 작동합니다. 수요가 급격히 바뀌면 택트와 마찬가지로 평준화 수준을 다시 검토해야 합니다.

믹스 평준화는 어떻게 작동합니까?

믹스 평준화는 일정 기간 동안 제품 유형을 고르게 배분합니다. 연구소의 예는 셔츠 회사입니다. 주간 수요가 모델 A 5개, 모델 B 3개, 모델 C와 D 각각 2개입니다. 대량 생산 업체는 동일한 모델을 묶어서 생산합니다. 린 생산 업체는 A A B C D A A B C D A B와 같이 반복되는 순서로 생산하고, 주문이 바뀔 때마다 주기적으로 순서를 조정합니다.

그 결과 모든 제품을 적은 양으로 자주 만들게 됩니다. 모델 C가 필요한 고객은 주 말에 모델 C 배치 차례가 올 때까지 기다리지 않아도 됩니다. 다음 배치가 멀리 있지 않기 때문에 공장은 모델별 완제품 재고를 적게 보유해도 됩니다. 또한 하루 중 어느 한 제품이 대부분을 차지하지 않으므로 각 공정의 부하도 더 고르게 유지됩니다.

대가는 전환이 더 잦아진다는 점입니다. 평준화된 순서는 제품을 여러 번 바꾸므로 전환 시간이 제약 요인이 됩니다. 그래서 평준화와 신속한 전환(퀵 체인지오버)은 함께 가야 합니다.

평준화 박스는 어떻게 작동합니까?

헤이준카 박스(heijunka box)는 평준화된 계획을 일일 작업으로 바꾸는 도구입니다. 연구소는 이를 일정한 간격으로 칸반을 배분하여 생산의 수량과 믹스를 평준화하는 도구라고 설명합니다. 평준화 박스라고도 합니다.

구조는 격자 형태입니다.

  • 행. 각 가로 행에는 부품 번호로 식별되는 제품 유형 하나가 들어갑니다.
  • 열. 각 세로 열은 칸반을 일정한 속도로 인출하는 고정된 시간 간격입니다. 연구소의 예에서는 교대가 오전 7시에 시작되고, 20분마다 칸반을 인출합니다.
  • 슬롯의 칸반. 슬롯에 놓인 각 칸반은 한 제품 유형에 대한 하나의 피치 생산량을 나타냅니다.

연구소는 피치를 택트 타임에 팩아웃 수량을 곱한 값으로 정의합니다. 자재 담당자는 각 간격마다 칸반을 인출하여 생산 공정에 배분합니다. 수요가 교대, 하루 또는 일주일 분량이 한꺼번에 나가는 것이 아니라 짧은 단위로 방출되므로, 이 박스는 수량과 믹스를 모두 평준화합니다.

연구소의 예에서 제품 A는 피치가 20분이므로 간격마다 칸반이 1장씩 배치됩니다. 제품 B는 피치가 10분이므로 간격마다 2장씩 배치됩니다. 제품 C는 피치가 40분이므로 칸반이 두 간격마다 한 번씩 나타납니다.

공장에 평준화를 어떻게 도입합니까?

작게 시작하고, 현장을 바꾸기 전에 계획부터 평준화하십시오.

  1. 라인 하나와 제품 몇 가지를 고르십시오. 수요가 규칙적이고 공정이 비슷한 제품을 선택합니다.
  2. 택트를 계산하십시오. 순 가용 시간을 고객 수요로 나눕니다.
  3. 피치를 설정하십시오. 택트에 용기에 맞는 팩아웃 수량을 곱합니다.
  4. 평준화된 순서를 만드십시오. 수요 비율에 맞춰 제품을 하루 동안 고르게 배분합니다.
  5. 전환을 점검하십시오. 라인이 순서에서 요구하는 만큼 자주 전환할 수 있습니까? 그렇지 않다면 먼저 전환 시간을 줄이거나, 더 큰 단위로 평준화하십시오.
  6. 버퍼를 계획하십시오. 일반적인 수요 변동을 감당할 완제품 버퍼의 크기를 정하고 그 위치를 표시하십시오.
  7. 고정된 간격으로 작업을 방출하십시오. 박스, 보드 또는 간단한 일정표를 사용합니다.
  8. 주간 검토를 하십시오. 계획과 실제를 비교하고 순서와 버퍼를 조정합니다.

평준화된 순서도 여전히 계획이며, 실제 제약을 반영해야 합니다. 이때 유한 용량 일정 계획(finite capacity scheduling)이 도움이 됩니다. 각 자원을 실제 용량에 맞춰 계획하므로, 현장에서 문제를 느끼기 전에 순서에서 충돌을 미리 보여 줍니다.

예시: 배치 생산과 평준화된 하루 비교

다음은 가상의 수치로 작성한 예시입니다.

라인의 하루 순가동 가능 시간은 420분이며, 일일 수요는 140개입니다. 제품 A가 70개, B가 40개, C가 30개입니다. 택트는 420 ÷ 140 = 3.0분입니다. 포장 단위 수량이 10개이므로 피치는 3.0 × 10 = 30분입니다. 따라서 하루에 420 ÷ 30 = 14회 피치가 나옵니다. A 7회, B 4회, C 3회입니다.

배치 계획. A를 7회 피치 동안 먼저 생산하고, 다음으로 B를 4회, 마지막으로 C를 3회 생산합니다. 제품 C는 330분부터 420분까지 만들어지므로 하루가 끝날 때에만 사용할 수 있습니다. 각 제품은 하루에 한 번만 나타납니다.

평준화 계획. 14회 피치에 걸친 순서는 A B A C A B A C A B A C A B입니다.

  • 제품 A는 7회, B는 4회, C는 3회 나타나며, 이는 수요 비율과 일치합니다.
  • 제품 C는 네 번째 피치마다, 약 120분 간격으로 생산됩니다.
  • 각 제품은 하루에 여러 번 생산할 수 있습니다.

이제 비용을 살펴보겠습니다. 배치 계획에서는 하루에 2회의 품종 전환이 필요합니다. 평준화 계획에서는 13회가 필요합니다. 품종 전환 한 번에 30분이 걸린다고 하면, 배치 계획은 2 × 30 = 60분을 잃습니다. 평준화 계획은 13 × 30 = 390분을 잃게 되는데, 이는 현실적으로 불가능합니다. 같은 60분 이하의 손실로 맞추려면 품종 전환 시간을 60 ÷ 13, 약 4.6분 아래로 줄여야 합니다. 전환 시간을 그만큼 줄일 수 없다면, 예를 들어 같은 제품을 두 피치씩 연속으로 생산하는 등 더 큰 단위로 평준화하십시오. 이 수치는 가정입니다. 실제 품종 전환 시간을 확인하십시오.

흔한 실수

  • 품종 전환 시간을 줄이기 전에 평준화하지 마십시오. 이 순서에는 많은 품종 전환이 필요합니다. 각 전환에 시간이 오래 걸리면 공장은 다시 배치 생산으로 되돌아갑니다.
  • 완제품 버퍼 부재. 물량 평준화는 출하 지점 근처의 작은 버퍼에 의존합니다. 버퍼가 없으면 수요 변동이 다시 생산에 영향을 줍니다.
  • 모든 제품으로 시작하기. 한 라인에서 소수의 제품으로 시작하여 배우고, 그다음에 확대하십시오.
  • 검토되지 않는 계획. 수요는 변합니다. 정해진 주기로 순서와 버퍼를 검토하십시오.
  • 용량 제약 무시하기. 한 설비에 과부하를 주는 평준화 순서는 제대로 평준화된 것이 아닙니다. 실제 제약 조건과 대조해 확인하십시오.
  • 단순한 일정 기법으로 취급하기. 평준화는 자재 공급부터 인력 배치까지 공장 전체의 운영 방식을 바꿉니다. 해당 부서들을 참여시키십시오.

소프트웨어가 도움이 되는 방법

제품이 적다면 평준화 순서를 수작업으로 만드는 것도 가능합니다. 제품, 교대, 설비가 많아지면 계획이 더 많은 제약을 지켜야 합니다. iFAKT의 Polaris Optimizer는 자원, 교대, 구역, 자격, 용량 등의 제약 조건 아래에서 최적화된 생산 계획을 자동으로 생성합니다. 이러한 계획을 출발점으로 삼고, 현장 팀과 함께 해당 순서가 라인에서 실제로 작동하는지 확인하십시오.

다음 단계

제품이 몇 개뿐인 라인 하나를 골라 택트와 피치를 계산하고, 하루 동안의 평준화 순서를 적어 보십시오. 그다음 품종 전환 시간을 측정하십시오. 그 시간이 해당 라인에서 헤이준카가 작동할지를 결정하기 때문입니다.

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Polaris Optimizer Finite capacity scheduling Heijunka

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