이산 제조의 가치 흐름 맵핑 사례
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By Mirko Peters ·
이산 제조에서 가치 흐름 맵핑을 적용한 사례입니다. 조립 제품군과 주문 생산형 잡샵(job shop)이라는 두 가지 실제 적용 예시를 다루고, 분석할 제품군을 고르는 방법도 함께 설명합니다.
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이산 제조의 가치 흐름 맵핑 사례는 하나의 제품군이 고객 주문에서 납품에 이르기까지 거치는 공정을 따라가며, 각 단계의 시간, 재고, 정보 흐름을 기록하는 방식입니다. 이 글은 완성된 맵이 무엇을 알려 주는지 알고 싶은 생산 관리자를 위한 글입니다. 먼저 이산 제조의 특징을 설명한 뒤, 간단한 수치를 사용해 두 가지 사례를 살펴봅니다. 하나는 재고 생산형 조립 제품군이고, 다른 하나는 주문 생산형 잡샵입니다. 마지막으로 적절한 제품군을 고르는 방법을 제시합니다.
핵심 포인트
- 이산 제조는 구분되고 셀 수 있는 제품을 만들므로, 가치 흐름 맵은 하나의 제품군이 주문에서 납품까지 거치는 공정 경로(라우팅)를 따라가야 합니다.
- 재고 생산형 조립 제품군에서는 대량 배치와 밀어내기 방식의 일정으로 인해, 모든 공정의 사이클 타임이 택트 타임보다 짧더라도 공정 사이에 며칠 분량의 재고가 쌓입니다.
- 주문 생산형 잡샵에서는 주문마다 작업 지시서를 하나씩 발행하는 대신, 병목 공정을 기준으로 같은 시간 간격으로 작업을 투입하고, FIFO 대기열을 짧게 유지하십시오.
- 고객의 관점에서 제품군을 고르고, 공정과 설비 매트릭스를 활용하여 고객에게 가장 중요한 제품군을 매핑하십시오.
- 모든 사례는 응용할 수 있는 패턴으로 보십시오. 맵을 그리기 전에 현장에서 자사의 시간과 재고를 직접 측정하십시오.
이산 제조에서 가치 흐름 맵핑 사례는 어떤 모습입니까?
이산 제조는 부품을 조립해 만드는, 구분되고 셀 수 있는 제품을 생산합니다. Kaizen Institute는 자동차, 항공기, 가전제품, 의료 기기를 예로 듭니다. 각 제품 단위는 거치는 작업의 순서인 라우팅을 따릅니다. 같은 자료는 잡샵을 여러 제품 유형, 소량 배치, 잦은 경로 변경을 처리하는 설비 배치 방식으로 설명합니다. 조립 라인은 이와 반대로 대량 생산, 적은 품종, 균형 잡힌 공정 스테이션이 특징입니다. 대부분의 공장은 이 두 극단 사이 어딘가에 위치합니다. 자세한 내용은 Kaizen Institute's 기사 What is discrete manufacturing?에서 확인할 수 있습니다.
고객 수요는 또 다른 구분 기준이 됩니다. 재고 생산형(make-to-stock) 제품은 수요 예측에 따라 만들어 완제품 재고에서 출고합니다. 주문 생산형(make-to-order) 제품은 주문이 들어온 뒤에 생산을 시작하며, 재고 부담은 줄지만 리드 타임은 길어집니다. 수요 유형에 따라 가치 흐름 맵에 나타나는 내용도 달라지므로, 재고 생산형 공장과 주문 생산형 공장의 가치 흐름 맵핑 사례는 서로 다릅니다.
가치 흐름 매핑은 두 경우 모두에서 유효하며, 규모와 관계없이 모든 공장과 작업장에 적용할 수 있습니다. 이 맵은 공장 전체가 아니라 하나의 제품군을 기준으로 그립니다. 린 엔터프라이즈 연구소(LEI)의 워크북 Learning to See는 제품군을 유사한 가공 단계를 거치고 후공정 설비를 공유하는 제품들의 묶음으로 정의합니다. 1부에 따르면, 제품군은 여러 제품군을 묶어 대량으로 가공하는 상류 제작 공정이 아니라 고객 쪽에서 파악해야 합니다. 제품이 복잡하게 섞여 있다면 단계와 설비를 제품별로 정리한 매트릭스가 도움이 됩니다.
공장에는 제품군마다 하나씩 여러 가치 흐름이 있으므로, 제품군별로 가치 흐름 맵을 하나씩 그립니다. 아래 예시의 수치는 가상의 것이며 실제 회사를 나타내지 않습니다. 패턴을 참고하는 용도로만 활용하시기 바랍니다.
완성된 맵은 어떻게 읽을까요?
가치 흐름 맵은 고객에서 공급자 방향으로 거슬러 읽습니다. 현재 상태 맵에는 고객 상자, 각 공정 상자와 사이클 타임 및 교체 시간을 담은 데이터 상자, 각 재고 삼각형 아래의 재고량, 그리고 타임라인이 표시됩니다. 원자재는 공급자 쪽에서 투입됩니다. 공정 시간은 사이클 타임의 합이고, 대기 시간은 재고를 일일 수요로 나눈 값입니다. 부가가치 시간 비율은 공정 시간을 전체 리드타임으로 나눈 값입니다. 현재 상태 맵을 그린 뒤에는, 파악한 내용을 바탕으로 미래 상태 맵을 그립니다.
예시 1: 재고 생산(make-to-stock) 조립 제품군
이 예시는 가상의 수치를 사용한 설명용 사례이며, 실제 측정 결과가 아닙니다. 생산 관리자가 재고 생산 방식으로 만드는 조립형 하우징 제품군 하나를 맵으로 그립니다. 일일 수요는 300개이고, 하루 가용 시간은 28,800초입니다.
- 택트 타임: 28,800 ÷ 300 = 96초.
- 프레스 가공: 사이클 타임 8초, 교체 시간 30분, 앞 재고 1,500개.
- 용접: 사이클 타임 60초, 작업자 2명, 앞 재고 600개.
- 조립: 사이클 타임 90초, 앞 재고 300개.
- 포장: 사이클 타임 20초, 앞 재고 없음. 완제품 창고에는 600개가 보관됩니다.
재고 공급 일수는 재고를 일일 수요로 나눈 값입니다. 프레스 가공 1,500 ÷ 300 = 5일, 용접 600 ÷ 300 = 2일, 조립 300 ÷ 300 = 1일, 완제품 창고 600 ÷ 300 = 2일입니다. 대기 시간은 5 + 2 + 1 + 2 = 10일, 즉 10 × 28,800 = 288,000초입니다. 부가가치 시간은 8 + 60 + 90 + 20 = 178초입니다.
부가가치 시간 비율: 178 ÷ (288,000 + 178) = 0.0006, 약 0.06퍼센트입니다.
이 맵이 관리자에게 알려주는 내용은 다음과 같습니다.
- 모든 사이클 타임은 택트 타임보다 짧지만, 조립은 택트 타임의 94퍼센트(90 ÷ 96)를 사용하므로 변동을 흡수할 여유가 거의 없습니다.
- 프레스 가공의 1,500개 배치는 5일치 수요에 해당합니다. 30분의 교체 시간 때문에 배치를 크게 묶을 수밖에 없으며, 아무도 자주 교체하려 하지 않기 때문입니다.
- 정보 흐름을 보면 주간 일정 하나가 모든 공정에 전달됩니다. 각 공정은 자기 계획에 따라 생산합니다. 이는 푸시(push) 방식이며 재고를 쌓이게 합니다.
따라서 첫 번째 조치는 배치 크기를 줄일 수 있도록 프레스 가공의 교체 시간을 단축하고, 프레스 가공과 용접 사이에 풀(pull) 연결을 시험 적용하는 것입니다. 관리자는 조치를 취하기 전에 현장을 직접 돌아보며 서로 다른 두 날짜에 재고를 세어 봅니다.
예시 2: 주문 생산(make-to-order) 잡샵
이 예시는 가상의 수치를 사용한 설명용 사례이며, 실제 측정 결과가 아닙니다. 잡샵은 고객 맞춤형 기계 부품을 제작합니다. 각 고객 주문에는 주문과 함께 이동하는 작업 지시서인 트래블러(traveler)가 붙습니다. 종이 문서일 수도 있고 전자 문서일 수도 있습니다. 주문은 절단, 밀링, 도장, 포장 공정을 거칩니다. 주문마다 작업량의 차이가 큽니다.
Mike Rother는 LEI 기고문 주문 생산 환경에서의 가치 흐름 매핑에서 이런 상황을 설명합니다. 고객 주문마다 트래블러를 하나씩 투입하면, 규모가 큰 주문은 일부 공정에 과부하를 주고 작은 주문은 다른 공정을 놀게 만듭니다. 공정 사이에는 작업이 쌓입니다. 또한 공정마다 준비 교체 효율에 따라 작업을 고르게 되면서 선입선출(FIFO) 순서가 깨지고, 어떤 주문이 앞서 있고 뒤처져 있는지 파악하기 어려워집니다.
이 기고문은 세 가지 방법을 제안합니다.
- 크리티컬 패스에서 병목 지점을 찾으십시오. 여기서는 페인팅 단계입니다.
- 작업을 주문 단위가 아니라 병목 공정의 생산 능력에 맞춰 동일한 시간 간격으로 투입하십시오. LEI의 예를 들면, 도장이 병목이라면 매시간 도장 작업 1시간 분량을 라인에 투입합니다.
- 공정 사이에는 짧은 FIFO 대기열을 유지하십시오. 특히 병목 공정 앞에서 그렇습니다. 대기열이 짧을수록 현장에 쌓이는 작업이 줄고 리드타임도 짧아집니다.
숫자로 보면 다음과 같을 수 있습니다. 도장 공정의 하루 생산 능력은 7.5시간입니다. 도장 앞 대기열에는 주문 12건이 있으며, 각 주문의 도장 작업량은 평균 1.5시간입니다.
- 현재 대기열: 12 × 1.5 = 18시간의 작업량이며, 18 ÷ 7.5 = 2.4일의 대기 시간입니다.
- 투입 규칙: 매시간 도장 작업 1시간 분량을 투입합니다. 6시간짜리 주문은 1시간 단위 6회로 나누어 투입됩니다.
- FIFO 한도: 도장 앞 대기열에는 최대 2시간 분량의 작업만 쌓을 수 있으며, 이는 2 ÷ 7.5 = 약 0.27일입니다.
시스템이 도장 앞에 작업이 쌓이는 것을 더 이상 허용하지 않으므로, 도장 앞 대기열은 2.4일에서 약 0.27일로 줄어들 것입니다. 작업이 사라지는 것은 아닙니다. 작업은 현장에서 공간을 차지하고 문제를 가리는 대신 입구에서 기다리게 됩니다. 이 규칙을 적용하기 전에 관리자는 현장의 실제 도장 생산 능력을 여전히 확인해야 합니다.
LEI는 한 가지 세부 사항을 더 짚습니다. 부분 맞춤형 흐름은 대개 슈퍼마켓 방식으로 공급할 수 있는 표준 부품에서 시작합니다. FIFO나 순차 풀(pull) 방식이 필요한 것은 하류의 맞춤형 부분뿐입니다.
자신의 맵에 맞는 제품군은 어떻게 선택합니까?
좋은 첫 번째 맵은 올바른 제품군에서 시작합니다. 공장의 가치 흐름 맵을 작성하려면 다음 단계를 따르십시오.
- 제품과 공정을 나열하십시오. 행에는 공정 단계와 설비를, 열에는 제품을 배치한 매트릭스를 그리십시오.
- 각 제품이 사용하는 항목을 표시하십시오. 제품이 특정 공정이나 설비를 필요로 하는 곳에 X를 표시하십시오.
- 유사한 제품을 묶으십시오. 공정이 비슷하고 하류 설비를 공유하는 제품들이 하나의 제품군을 이룹니다.
- 고객의 관점에서 살펴보십시오. 그룹이 고객이 무엇을 얼마나 자주 구매하는지와 맞는지 확인하십시오.
- 제품군 하나를 선택하십시오. 고객, 리드타임 또는 재고에 가장 큰 영향을 미치는 제품군을 고르십시오.
첫 가치 흐름 맵은 작게 유지하십시오. 방법을 익히기에는 제품군 하나와 공장 구역 하나면 충분합니다.
흔한 실수
- 예시를 그대로 복사하기. 이 글의 숫자는 가상의 것입니다. 자신의 사이클 타임과 재고를 직접 측정하십시오.
- 모든 제품을 한꺼번에 매핑하기. 잡샵(job shop)에서는 이렇게 하면 읽기 어려운 가치 흐름 맵이 나옵니다. 제품군 단위로 나누고, 가치를 더하는 공정과 더하지 않는 공정을 함께 매핑하십시오.
- 수요 유형을 무시하기. 재고 생산(make-to-stock) 맵과 주문 생산(make-to-order) 맵은 서로 다른 질문이 필요합니다.
- 주문 단위로만 작업을 투입하기. 대형 주문과 소형 주문은 부하를 고르지 않게 만듭니다. 병목 공정에서는 동일한 시간 간격을 사용하십시오.
- 정보 흐름을 간과하기. 일정이 현장에 전달되는 방식이 재고가 생기는 이유를 설명하는 경우가 많습니다.
- 매핑만 하기. 작업자는 특정 공정에서 작업이 왜 기다리는지 알고 있습니다.
소프트웨어가 도움이 되는 방법
관찰을 바탕으로 한 가치 흐름 맵은 좋은 출발점이지만, 공정 경로, 시간, 주문은 계속 바뀝니다. iFAKT's Polaris VSM은 데이터 기반 가치 흐름 매핑을 위한 iFAKT Polaris의 모듈입니다. 자재 흐름과 정보 흐름을 협업 방식으로 모델링하고, 낭비와 병목을 눈에 보이게 만듭니다. 어떤 도구를 사용하든 숫자는 여전히 현장에서 확인해야 합니다.
다음 단계
공장의 제품군 하나를 골라 공정 단계, 사이클 타임, 재고를 적어 보십시오. 그런 다음 자신만의 가치 흐름 매핑 예시를 그려 위의 두 가지 패턴과 비교해 보십시오.