시뮬레이션을 이용한 최적 생산통제방안 결정에 관한 연구 = A study on the decision of the optimized production control policy using the simulation

국문 초록 (Abstract)

본 논문의 연구 대상은 아연제련소 내의 SUB 공정인 Cathode plate 제작공장을 대상으로 하였다. 현 생산 시스템은 많은 재고로 인하여 긴 리드 타임을 가지고 있으며, 공정 간에는 가공품을 움직이기 위한 이동이 빈번하게 일어나고 있다. 일부 공정은 수작업으로 인해 작업시간 손실이 발생하는 등 비효율적인 측면이 많다.
본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 여러 방향의 해결책을 모색하고, 생산 공정 관리 상태의 객관적인 수준을 판단하기 위해서 시뮬레이션 모델을 활용하였다. 즉 실제 생산시스템의 산출량, 리드 타임, WIP 과 시뮬레이션의 산출량, 리드 타임, WIP를 비교하였다. 리드 타임과 WIP를 감소시키면서 목표 산출량을 달성시킬 수 있는 생산통제 방안을 찾기 위해서 PUSH, CONWIP, DBR, KANBAN, CONWIP-DBR 모델을 만들어 시뮬레이션을 실시하였다.
목표 산출량은 400시간 가동 시 6100으로 하였다. 목표 산출량을 달성하기 위한 각 모델의 조건을 살펴보면, CONWIP 모델의 경우 CONWIP 카드수는 70이었다. DBR의 경우에는 버퍼위치는 용접 공정 앞에, 카드 Release 위치는 버퍼를 빠져 나오면서, 버퍼 크기는 60이었다. KANBAN의 경우에는 KANBAN 카드의 수가 80이었다. CONWIP-DBR 모델은 새로운 생산통제 방식으로 CONWIP을 통해 공정 내의 재공품 수준을 통제하고, DBR을 통해 병목 공정에 버퍼를 설치하여 설비 고장 등의 변동성으로부터 공정을 보호하도록 하였다. 최적의 조건은 CONWIP 카드 70에 버퍼 크기 60이었다.
각 모델의 시뮬레이션 결과를 비교해 보면 현 생산시스템 조건에서는 CONWIP 과 CONWIP-DBR이 우수한 성과를 나타냈다. 그러나 생산 통제 방식에서 하나의 파라미터를 가지고 있는 CONWIP 방식이 두 개의 파라미터를 가지고 있는 CONWIP-DBR 방식보다 편의성이 높아 가장 적절한 방안으로 선택하였다.
현재의 생산시스템을 작업간의 이동과 수작업의 낭비시간을 없앤 개선된 생산시스템으로 변경하면 생산통제 방식과는 관계 없이 산출량은 14% 증가된다. CONWIP 방식이 다른 생산통제 방식에 비해 리드타임과 WIP에서 우수성을 가지고 있다. 그 결과를 현재의 생산시스템과 비교해 보면 CONWIP 방식이 리드 타임은 97% 감소하였으며 WIP는 96% 감소하였다. 개선 된 CONWIP 모델은 재공품의 이동을 없애고 수작업을 자동화 함으로써 낭비 시간을 13% 단축할 수 있었다.
또 재공품의 축소로 인하여 재공품 유지비용을 절감할 수 있으며, 적치 공간이 필요 없게 되어 효율적인 공간 활용을 할 수 있다.
CONWIP (카드 수 70)으로 운영하였을 때 필요한 공간을 확인하기 위해 용접 프로세스와 사출 프로세스의 대기행렬 길이를 조사하였다. 용접 proces 앞에는 60개의 재공품을 놓을 수 있는 공간이 필요했고, 사출 프로세스 앞에는 70개의 재공품을 놓을 수 있는 공간이 필요했다. 마지막으로 X-관리도를 통해 CONWIP 생산시스템의 운영상태를 살펴보아 공정이 안정된 상태로 움직인다는 것을 알 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ 서 론 = 1
• 1. 연구 목적 = 1
• 2. 연구의 범위와 방법 = 3
• Ⅱ 생산통제 방식 = 5
• 1.PUSH, KANBAN, DBR, CONWIP 생산통제 방식의 특징 = 5
• 2.Hybrid 생산통제 방식의 특징 = 9
• 3.생산통제 카드 결정 방법 = 11
• 4.각 생산통제 방식의 시뮬레이션 결과 = 12
• Ⅲ 모델링 및 시뮬레이션 비교 = 15
• 1. 현 생산시스템 = 15
• 1) 공정 설명 = 15
• 2) 공정 데이터 분석 = 17
• 3) 성과 분석 = 19
• 2. 개선 후 생산시스템 = 22
• 3. 생산통제 방식에 따른 모델링과 시뮬레이션 = 24
• 1) 모델링과 시뮬레이션 기준 설정 = 24
• 2) 현 생산시스템 시뮬레이션 모델링 = 28
• 3) 다양한 생산통제 방식에 따른 시뮬레이션 모델 = 31
• (1) PUSH 모델 = 31
• (2) CONWIP 모델 = 33
• (3) DBR 모델 = 35
• (4) KANBAN 모델 = 37
• (5) CONWIP-DBR 모델 = 41
• 4) 각 시뮬레이션 모델의 비교 = 44
• (1) CONWIP, KANBAN, DBR 비교 = 44
• (2) CONWIP, CONWIP-DBR 비교 = 45
• (3) 설비의 신뢰도 향상에 따른 비교 = 48
• 4. 최적 생산 모델의 설정 = 50
• 1) 효과 파악 = 50
• 2) 적용 시 검토사항 = 54
• 3) CONWIP 생산통제 방식의 관리도 = 56
• Ⅳ 결론 및 향후 과제 = 58
• 1. 결론 = 58
• 2. 향후 과제 = 59