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자동화 공장 비용 효율적 오류 복구 방법


자동화된 생산라인을 다품종 소량생산에 적용할 때 생산공정에 해결할 문제가 많아진다. 다품종 소량생산이란 종류는 많으나 각각 소량으로 생산되는 제품을 일컫는다. 다품종 소량생산방식은 동일 제품을 대량으로 생산하는 방식과 차이가 있다. 우선, 생산 중에 품종을 계속 교체할 때 기계오류 발생할 가능성이 훨씬 더 높아진다.

기계의 스킬과 업무계층구조
기계에 의해 수행되는 운동 단위를 '스킬(skills)'이라고 한다. 기계가 하는 일반적인 운동 단위들로 세 가지 기본 기술, 즉 “작업하기 위한 이동”, “위치잡기 위한 회전”, “삽입하기 위한 회전”이 특히 중요하다.

기계 수행할 작업을 보면 이렇게 작동하게 된다. 이러한 작업은 일반적으로 업무계층구조를 따르게 되는데, 문제를 해결(오류복구)하는데 중요해진다.

어떤 주요 오류가 발생하면 일반적으로 이전 단계로 돌아갔다 작업이 다시 실행된다. 다시 실행되는 업무 수준은 오류의 크기에 따라 달라진다. 오류의 규모가 크면 더 높은 업무 수준으로 복귀하고, 규모가 작으면 더 낮은 업무 수준으로 복귀할 것이다.

그러나 기계가 즉시 하위 또는 상위 업무 수준으로 복귀하는 대신 작업을 계속할 수 있는 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어 뜨거운 커피잔을 컵홀더에 넣는 일을 실패한 바리스타를 생각해 보자. 그녀는 즉시 이전 작업으로 뒤돌아 가는 대신, 즉 컵홀더를 원위치 시키기 전에 먼저 커피내리는 공정을 시작할 수도 있다. 비슷하게, 제조 공정에서 기계가 오류 작업으로 즉시 복귀하지 않는 것이 타당할 수 있는 경우가 있을 수 있다.

발생한 오류를 수정하기 보다는, 오류를 특정하기 전에 기계는 추가적인 작업을 할 것이다. 기계는 이전 작업을 반복하는 대신에 오리지널 작업과 비슷한 어떤 일을 수행할 것이다. 목적물에 어떤 변화가 있어도 즉시 수용하게 된다.

더 복잡한 작업 중에 발생하는 생산 오류가 많다는 점을 감안할 때 두 가지 요인을 고려할 필요가 있다. 첫째, 기계가 뒤 돌아올 이전 작업단계를 결정해야 한다. 그 후, 회복 접근법을 정리할 필요가 있다.

세 가지 오류 복구 프로세스
오류 복구를 위해 이전 작업단계로 되돌아가는 가장 비용 효율적인 방법을 찾기 위한 연구가 수행되었다.
연구원들은 네 개의 나사로 명판을 제품에 체결하는 조립 작업을 사례로 생각했다. 4개의 나사를 일시적으로 명판에 고정시켜 평평하게 놓고 세운 다음 특정 위치로 이동한 다음 제품에 고정시킨다.


나사로 제품에 명판을 체결시키려는데, 명판을 붙이는 작업 중에 오류가 발생할 수 있다. 나사못 하나가 제 자리에서 떨어져, 나사못 3개만 남았다.

이 오류에 대해, 세 가지 서로 다른 해결책이 있다.

첫 번째, 복구 과정에서 오류가 발생한 명판 전체를 완전히 떼어낸다. 이 기계는 4개의 나사를 새 명판에 체결하는 전 작업 과정을 반복할 것이다.

두 번째, 이 복구 과정에서는 업무 계층 구조가 실행된다. 이 일은 명판에 나사가 체결되는 단계로 되돌아갈 때 발생한다. 누락된 나사는 부품 박스에서 교체할 수도 있고, 분실된 나사를 찾아 제자리에 들어 올릴 수도 있다.

세 번째, 이 오류 복구 과정은 앞의 두 가지와는 조금 다르다. 명판을 교체하거나 새 나사를 찾는 대신 기계는 후속 작업을 계속한다. 나머지 3개의 나사를 제자리에 고정시킨 다음 네 번째 나사를 명판의 구멍에 고정시킨다. 이 작업은 새 나사 또는 떨어진 나사를 사용하여 체결된다. 이전의 작업으로 되돌아가 당면한 문제를 해결하기 전에 추가 과제를 수행한다.

이 세 가지 오류 복구 프로세스를 시험해보면, 각 프로세스에 대해 비용이 계산된다.

위의 예에 따라 세 가지 유형의 비용이 계산된다.

-복구 계획 비용 C(R): 복구작업 포함 추가된 프로세스에 의해 생성되는 비용

-이탈물 찾는 비용 C(S): 나사를 찾는 과정에서 발생하는 비용(new: 부품 박스에서 새 나사 찾는 비용 대비 old:작업 환경에서 이탈 나사 찾는 비용)

-부품 구매 비용 C(P): 부품 구매로 발생하는 비용(새 나사/명판 비용)

총비용 계산에 사용되는 방정식은 다음과 같다.

총비용(TC) = C(R) + C(S) + C(P)

이 방정식은 각 시나리오별 총비용을 결정하기 위해 세 가지 복구 프로세스에 각각 적용된 것이다. 본래 이 방정식은 첫 번째 과정에서 원래 순서에 따른 비용과 두 번째 과정에서 새 나사를 찾는 비용을 고려했다. 작업환경하에서 떨어진 나사를 찾는 비용과 새 나사와 명판의 구입비용도 고려했다.

세 가지 복구 프로세스 모두에 대한 비용 계산 결과, 연구진은 두 번째 오류 복구 프로세스가 가장 비용 효율적이었다고 밝혔다. 이 과정에서 낡은 나사 대신 새 나사를 사용하는 것이 가장 비용이 적게 들었다.

오류 복구 프로세스의 도출에 대한 추가 연구가 완료될 것으로 예상된다. 이 연구에서는 비용이 주안점이었다. 작업 시간 및 사용 가능한 도구와 같은 다른 고려사항들이 앞으로연구의 결과를 바꿀 수 있다.

저비용 오류복구 프로세스를 구현으로 자동화 공장은 높은 생산성을 유지하는 동시에 소비자에게 비교적 저비용을 부담하도록 유지할 수 있다. 오늘날의 공장 자동화 시스템은 높은 수준에서 성능을 발휘하고 있지만, 향상된 복구 프로세스를 갖춘 미래 시스템은 훨씬 더 낮은 비용으로 고품질 제품을 제공할 수 있을 것이다.

출처 : ManufacturingTomorrow
번역 : K-SmartFactory

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