1. 생산 전략

Keywords

경쟁우위 생산전략, 생산구조와 방식(Layout), 구매와 외주전략, 인력과 직무설계, 사업환경분석

경쟁우위 생산전략

제품 개발

QFD

QFD(Quality Function Deployment)는 고객 요구사항(VOC)을 정량적으로 기술 요소로 변환하고 제품, 부품, 공정 수준까지 체계적으로 전개하는 품질 기획 방법이다. 즉, 제품 개발 과정에서 고객이 진정으로 원하는 품질 요소를 최우선 설계 목표로 삼기 위한 고객 중심 설계 도구이다.

https://hbr.org/1988/05/the-house-of-quality

QFD를 대표하는 매트릭스로 HOQ(House of Quality)는 다음과 같이 구성된다.

  1. WHATs, 고객 요구사항으로 고객이 원하는 것
  2. HOWs, 기수 요구사항으로 WHAT을 실현하기 위한 엔지니어링 요소
  3. 관계행렬, WHAT과 HOW 간 연관성 강도 표시
  4. 기술 중요도 및 목표, 우선순위 및 설계 목표 설정
  5. 기술 상관관계(지붕), 기술 요소 간 상호 지지 및 충돌 파악
  6. 경쟁 벤치마킹, 경쟁 제품과 비교 분석

https://hbr.org/1988/05/the-house-of-quality

QFD 4단계

단계 내용
1단계: 제품 기획 고객의 VOC 수집 및 요구 우선순위 도출
2단계: 제품 개발 WHAT → HOW 전환, 핵심 엔지니어링 특성 정의
3단계: 공정 개발 설계 요소가 반영된 제조 공정 규격 설정
4단계: 공정 품질 관리 공정능력 검증, 검사 계획 수립, 지속 모니터링 및 개선

PLC 단계에 따른 생산 전략

제품 수명주기(PLC, Product Life Cycle)는 도입기, 성장기, 성숙기, 쇠퇴기 4 단계로 구분되며, 각 단계에서 시장 환경과 생산 조건이 달라지므로 생산 전략도 이에 맞춰 달라져야 한다. 아래는 단계별 주요 목표와 생산 전략 요약이다.

PLC 단계 주요 목표 생산 전략
도입기 초기 수요 대응, 시장 검증 - 소량 다품종 생산, 유연한 생산체계
- 수작업 중심 공정
- 엔지니어링 중심 운용
- 조기 품질 확보(QbD 접근)
성장기 수요 증가 대응, 품질 안정화 - 중량 생산체계 진입
- 반자동화 및 설비 확충
- 품질관리 체계화(SPC 등)
- 납기 단축 중심 생산계획 (TOC 등)
성숙기 생산성 극대화, 원가 경쟁력 확보 - 대량 생산체계 확립
- 고도화된 자동화 및 표준작업 정착
- Lean 생산방식 도입
- TPM, 6시그마 등 품질혁신 활동 강화
쇠퇴기 재고 최소화, 유연한 전환 준비 - 수요 기반 주문생산 전환
- 멀티모델 셀 생산 도입
- 설비 및 인력 축소 운용
- 라인 전환 및 대체제품 준비 전략 병행

PLC에 따른 생산전략 수립은 제품 중심 사고를 넘어 생산 시스템 설계와 전사적 운영 최적화 관점에서 접근해야 한다.

강건설계 (다구찌 공학)

다구찌 공학은 품질 손실을 최소화하고 환경 변화에 강인한(Robust) 제품 및 공정을 설계하기 위한 통계 기반 품질공학 방법론이다. 다구찌 공학 목표는 제품이 설계 단계에서부터 환경 변화나 변동에 덜 민감하도록 설계하는 것이다.

핵심 개념

손실함수 (Loss Function)

품질 특성이 목표값(T)을 벗어날 때마다 사회적 손실이 발생하다는 것으로 이를 모델화 것이다.

\[ L = k(y-T)^2 \]

여기서 y는 실제 값이고 k는 비용 계수이다.

강건 설계 (Robust Design)

노이즈라 칭하는 오염 변수에도 강인한 설계를 목표로 한다. 통제요인을 조정하여 성능변동이 최소화 되도록 설계한다.

다구찌 3단계 프로세스

  1. 시스템 설계
    • 개념 설계 단계로 품질 달성을 위한 시스템 개요 수립
    • 제품 강도를 높이기 위해 이중 사출 방식 도입, 외관 품질 확보를 위해 광택 재질 사용
  2. 파라미터 설계
    • 실험설계(DOE, Design of Experiment)를 통해 최적 수준 결정, 통제 및 노이즈 요인 모두 고려
    • 치수 안정성 확보를 위한 품질 특성 설정, 사출 압력, 금형 온도, 냉각 시간 등을 변수로 DOE 수행, 최적 조건 선택
  3. 허용오차 설계
    • 파라미터 설계 단계 후 필요 시 허용 오차를 조정함으로써 비용-품질 최적 균형을 달성
    • 금형온도는 ±2℃, 사출 압력은 ±5bar로 공정 능력(Cp, Cpk) 분석 후 공차 설정

실험 설계 (DOE) 기법

직교배열 사용을 통해 실험 횟수를 줄이면서도 주효과와 주요 노이즈 상호 작용 분석을 한다. 통제 요인과 노이즈 요인 모두 포함된 내부, 외부 배열을 구성하여 실제 사용 환경까지 고려한 분석을 지원한다.

신호대비 잡음비

강건성 평가는 평균대비 변동성을 기반으로 하는 S/R Ratio로 측정한다.

\[ S/N = 10log\frac{Signal^2}{Noise^2} \]

이 값이 클수록 변동성이 작고, 목표 성능에 안정적으로 근접하게 된다.

통계 분석

DOE 결과에 대해 분산분석을 적용하여 각 통제요인의 영향력 기여도를 파악하고 최적 조건을 결정한다.

장점과 단점

장점 단점
실험 횟수 절감, 비용 효율적 설계 가능 복잡한 상호작용 모두를 탐지하지 못할 수 있음
노이즈 변수 대응 제품 설계 가능 통계적 기반 약하고 S/N Ratio만으로는 한계
전체 제품 수명 동안 안정적 품질 유지 가능 표준 공정 대비 이론 근거가 약하다는 지적 존재

국내외 공장입지

공통사항

항목 설명
원자재 접근성 주요 원자재·부품의 입수 용이성 및 운송 비용
노동력 기술 수준, 숙련도, 임금 수준, 노동 법규
인프라 교통(도로/철도/항만), 전력·수도·통신 등 기본 인프라
물류 공급망 위치, JIT 요구 충족, 국내외 고객 접근성
유틸리티 전기, 물, 폐수·폐기물 처리 등 안정적 공급 여부
토지 및 확장성 토지 가격, 용도, 향후 확장 가능성
환경 및 안전 기후, 재난 위험, 법적 기준, 시민·지역사회 영향
비용 및 인센티브 부지·세금·노조·정부 지원·기업 친화성

국내 입지 시 고려사항

국내 공장 입지 시 다음과 같은 사항을 고려해야 한다.

  1. 기본 입지 요인
    • 교통 및 물류 접근성
    • 인프라 및 유틸리티
    • 노동력
    • 토지 및 건축 여건
    • 환경 및 재해 위험
  2. 행정 및 정책 고려사항
    • 인허가 절차
    • 세제 및 보조금 혜택
    • 산업단지 법률 및 규제
    • 원가 보조 체계
  3. 경제 및 비용 분석
    • 부지 취득 및 개발 비용
    • 물류 비용
    • 유틸리티 가격
    • 운영비용
  4. 확장성 및 레이아웃
    • 공장 레이아웃 설계
    • 물류 동선
  5. 생산 효율 및 공정 안정성
    • 원자재 수급 여건
    • 설비 연계성
    • 가동 안정성
  6. 환경, 안전, 사회적 요소
    • 환경 규제 대응
    • 안전 위험 요소
    • 지역사회 수용성

해외 공장 입지 시 고려사항

해외 공장 입지 선정 시 다음과 같은 사항을 고려해야 한다.

  1. 노동력
    • 노동비용
    • 숙련 수준 및 교육 지원
    • 노동법 규제
  2. 인프라 및 물류
    • 교통 접근성
    • 공급망 대응력
    • 유틸리티 인프라
  3. 규제 및 정책
    • 정치적 안정성
    • 환경 및 안전 규제
    • 정부 인센티브
  4. 비용 구조
    • 총소요비용
    • 환율 리스트
    • 화물 및 통관비용
  5. 시장 접근성
    • 최종 고객 인접성
    • 수출경로 및 FTA 활용
  6. 기술 및 품질
    • 기술 기반 및 자동화 구현 가능성
    • 품질 및 IP 보호 환경
  7. 리스트 관리
    • 정치 및 경제 리스크
    • 자연재해 위험
    • 다각화 전략
  8. 생활환경 및 인센티브
    • 주거 및 복지 수준
    • 건강 및 안전 기준
  9. 현지 조사 및 벤치마킹
    • 현지 실사
    • 전략적 비교 분석

생산구조와 방식(Layout)

유연생산시스템(FMS)

FMS는 CNC 기계, 로봇, 자동화 물류 시스템 그리고 중앙 제어 컴퓨터가 결합되어 제품 종류, 공정순서, 생산량 변화에 자율적으로 대응 가능한 스마트 제조 시스템이다.

유연성은 크게 기계유연성과 경로유연성으로 나눌 수 있다.

구분 설명
기계 유연성 (Machine Flexibility) 동일 공정 수행 가능한 다중 기계 보유, 설비 활용 최적화 가능
경로 유연성 (Routing Flexibility) 동일 제품 생산 시 공정 순서 변경, 복수 경로 지원으로 보완성·확장성 확보

FMS는 다음과 같은 구성 요소가 있다.

  • 작업 기계: 보통 CNC 및 로봇 셀
  • 물류 시스템: AGV, 컨베이어 등 자동화 자재 이송장치
  • 중앙 제어 컴퓨터: 작업 스케줄링, 기계-물류 연계, 최적 경로 계산

도입 시 장점과 단점

장점

  • 제품 전환 시 재구성 최소화, 리드타임 단축
  • 다양한 제품을 소량부터 대량까지 유연 대응 가능
  • 자동화로 품질 안정성 향상, 불량 감소
  • 재고 감소, 생산성 증대, 낭비 최소화

단점

  • 초기 투자 비용 및 설치 난이도 높음
  • 숙련된 인력 및 시스템 운영 복잡성 요구

FMS는 최근 IIoT, 로봇, 엣지 컴퓨팅 등과 함께 고도화가 진행되고 있으며 MES와 연계하여 생산을 실시간 모티너링, 스케쥴링하는 등 최적화를 구현하고 있다.

FMS는 다품종, 소량생산 시대에 대응하기 위한 핵심 생산방식 중 하나며, 스마트팩토리 기본 단위로서 CNC+로봇+자동물류+지능제어를 통합한 시스템이다. 초기 비용과 전문인력 요구는 있으나 유연성 확보, 낭비 최소화, 리드타임 단축, 품질 안정성 향상 등 장기적 효과를 기대할 수 있다.

택트 타임 생산방식

택트 타임 생산방식은 고객 수요에 따라 제품이 일정한 리듬으로 생산되도록 운영 속도를 맞추는 방식이다.

\[ \text{택트 타임} = \frac{\text{사용 가능 생산 시간}}{\text{고객 수요}} \]

항목 내용
장점 - 병목구간 즉시 식별: 지연 구간 빠르게 파악 가능
- 실시간 라인 생산성 파악: 비가동 지점·저성능 스테이션 모니터링 용이
- 낭비 제거 집중: 비부가가치 작업 최소화, 재고·초과생산 억제
- 흐름 균형 유지: 공정 라인 균형 유지 및 주기적 흐름 확보
단점 - 병렬 공정 정지: 한 스테이션이 지연되면 전체 라인 운행 중단
- 작업자·설비 부담 증가: 작업 속도 강요로 인한 부상 및 설비 고장 위험
- 예측 불가능 변수 반영 부족: 휴식, 리셋 기간 등 비가동 요소 반영 어려움
- 수요 변화 시 재구성 필요: 수요 증가 또는 변동 시 라인 재배치 등 설계 변경 필요

TSP vs. Lean

정의

TSP

  • Toyota에서 1940 ~ 70년대에 개발한 자체적 제조 시스템
  • 핵심원칙
    • JIT(Just In Time), 필요한 것을 필요한 시간에 필요한 수량만
    • Jidoka(인변자동화), 자동화에 인간 감시를 더해 품질 보증

Lean

  • 1980년대, TPS를 중심으로 확산된 보편적 개선 시스템
  • 5원칙
    • 가치: 고객 관점에서 무엇이 진정한 가치인지를 정의
    • 가치 흐름: 제품이나 서비스 전 과정을 분석, 가치를 창출하지 않는 단계(낭비)를 식별하고 제거
    • 흐름: 가치가 중단 없이 연속적으로 흐를 수 있도록 생산 프로세스 설계
    • 풀(Pull) 시스템: 수요에 따라 필요하 만큼만 생산하는 방식
    • 완벽: 지속적인 개선(Kaizen)을 통해 완벽을 추구

핵심 철학 비교

항목 TPS (Toyota 방식) Lean (리드 방식)
목적 무재고, 무결함, 무과부하 → 효율에 집중 고객 가치 중심 + 전 프로세스 낭비 제거
문화∙조직 오너쉽 있는 작업자 + 관리자의 현장 지원 문화 기반 Lean 전파, 전사적 참여 강조
지속 개선 방식 Kaizen 통한 일상적 문제해결 및 개선 PDCA 기반 개선과 Lean 원칙 통합 적용
도구 및 기법 Kanban, Andon, Heijunka, SMED 등 TPS 도구 활용 5S, Kanban, Value Stream Mapping, Pull System 등 확장

낭비 제거

TSP

  • 7대 낭비(Muda) 정의 - 과잉생산, 과잉 가공, 불량, 재고, 대기, 운송, 동작

Lean

  • TPS 무재고, 무결함 철학 확장 → 고객 중심 가치 흐름을 차단하는 모든 낭비 제거

주요 내용 비교

비교 항목 TPS Lean
기원 Toyota 고유의 제조 철학 TPS를 기반으로 일반화된 개선 철학
적용 범위 자동차 제조 중심 전 산업·조직에 걸친 가치 흐름 최적화
핵심 원칙 JIT + Jidoka + Kaizen 고객 가치, 흐름, 풀, 완벽 추구 원칙
문화·조직 현장 권한 강조, 즉시 문제 해결 중심 전사적 참여, 리더십 기반 개선 문화 조성
도구 및 기법 Kanban, Andon, Heijunka, SMED 등 TPS 특화 도구 VSM, 5S, Kanban, Pull 시스템 등 확장 도구들

Tayor vs. Ford

정의

테일러 생산 방식

  • 과학적 관리(Scientific Management) 기반
  • 프레더릭 윈슬로우 테일러가 작업을 분해⋅분석하여 “One Best Way” 도출, 시간⋅동작 연규, 기능적 감독 체계 구축 등을 통해 효율성과 생산성 극대화를 추구한 초기 산업혁명 방식

포드 생산 방식

  • 헨리 포드가 개발한 이동식 조립 라인(Assembly Line) 기반
  • 차량 조립을 45개 작업으로 분할하고 컨베이어로 이동시키며 Model T 생산을 12.5시간에서 93분으로 대폭 단축

핵심 원칙 비교

항목 테일러 방식 포드 방식
초점 작업 분해, 시간·동작 분석, 최적화된 작업 표준화 이동식 조립 라인을 통한 대량생산·연속성 중시
관리 구조 기능적 감독체계(Functional foremanship) 체제 – 계획 vs 실행 역할 분리 단일 감독 + 표준화된 작업 환경 / 고임금·고효율 정책 병행
노동 분업 방식 작업자 숙련도 제거, 동작 표준화 및 계측 도구 사용 단순화된 작업 반복 수행, 비숙련 인력 활용
유인 구조 차등 성과급(Differential piece-rate system) 적용 $5 Day 정책으로 고임금 + 낮은 이직률 달성

주요 성과 및 한계

테일러 방식

  • 작업장별 시간 정의, 불필요한 동작 제거
  • 장점: 객관적 작업 분석 → 생산성 향상
  • 단점: 인간 소외, 단순 기계적 작업 유도

포드 방식

  • 조립라인 도입으로 단위 생산시간 및 비용 획기적 절감
  • 장점: 대량생산 구현, 중산층 확대
  • 단점: 작업 단조성 증가, 유연성 부족

구매와 외주전략

아웃소싱

아웃소싱은 기업이 내부에서 수행하던 업무(생산, 서비스, IT, 회계 등)를 외부 전문 기업에 위탁하는 경영전략이다. 핵심 목표는 비용 절감, 전문성 확보, 핵심 역량 집중에 있다. 또한 아웃소싱을 통해 생산이나 운영에 필요한 설비, 인력 등을 외부에 맞기게 되어 기존에 내부에서 발생하던 고정적인 지출이 줄어 들고, 필요할 때마다 단가 기준으로 비줄하게 되어 변동비화 되는 효과를 볼 수 있다.

주요 동기 및 이점

이점 내용
비용 절감 인건비, 설비, 공간, IT 비용 감축
전문성 활용 외부 전문 기업의 기술력 및 노하우 활용
핵심역량 집중 비핵심 업무 위탁으로 핵심 분야에 리소스 집중 가능
유연성 및 확장성 수요 변화에 따라 빠른 업무 증·감원 가능
규모 경제 실현 외부 전문 기업의 규모에 의한 효율 확보
리스크 분산 업무 및 시장 리스크를 외부와 분산 공유

단점과 리스크

리스크 내용
통제력 상실 품질·성과에 대한 내부 관리 어려움
보안·기밀 유출 우려 민감 정보 외부 노출 위험
의사소통 문제 언어·문화·시차 등으로 의사소통 비효율
숨겨진 비용 발생 계약·관리·전환 비용 등 예기치 못한 지출
의존도 과다 공급사 문제가 생기면 서비스 전체가 마비될 수 있음
품질 관리 어려움 외부 기준이 내부 기대치 미달 시 위험

아웃소싱 유형

  • BPO(Business Process Outsourcing): 회계, 콜센터, 물류 등
  • ITO(IT Outsourcing): 시스템, 네트워크, SW개발 등
  • 제조 아웃소싱: CMO/CDMO, 3PL 등
  • 오프쇼어/니어쇼어: 해외 또는 인접 국가 활용

실무 사례

  • Mattel
    • Barbies 수요 증가에 대응하여 일부 생산시설 폐쇄 후 아웃소싱으로 전환, 설계-생산 효율 재구성
  • Apple 제조 아웃소싱
    • Foxconn 등 생산 위탁하여 규모의 경제와 글로벌 공급망 확보
  • IT/회계 위탁
    • 중소기업이 IT 운영이나 회계 업무 아웃소싱을 통해 비용 효율, 업무 집중화 실현

도입 시 고려사항

  • 비용-효과 분석: TCO를 포함한 종합 비용 평ㄹ가
  • 계약 체계 수립: SLA, KPIs, 보안/품질 기준 명확화
  • 파트너 선정: 역량, 신뢰도, 재무 안정성 기준
  • 전략적 관계 관리: 정기 리뷰 및 개선 프로세스 유지
  • 탈아웃소싱 전략: 긴급 시 내부 복귀 가능한 백업 계획 수립

인력과 직무설계

사업환경분석

가치흐름도

가치흐름도(VSM, Value Stream Mapping)는 제품이나 서비스가 고객에게 전달되는 전체 과정을 시각화하여 낭비 요소를 식별하고 개선하는 린 제조 기법이다.

https://ko.wikipedia.org/wiki/가치_흐름_지도

정의

  • 원재료부터 완제품까지 모든 활동을 도식화한 지도
  • 가치 창출 활동과 비가치 창출 활동을 구분하여 표현
  • 정보 흐름과 물질 흐름을 동시에 나타내는 도구

구성 요소

  • 현재 상태 지도: 현재 가치 흐믈을 있는 그대로 표현
  • 미래 상태 지도: 개선된 이상적인 흐름 설계
  • 실행 계획: 현재에서 미래 상태로 전환하기 위한 구체적 실행 방안

주요 기호

  • 프로세스 박스: 각 공정 단계 표현
  • 재고 삼각형: 재고 수준과 대기 시간 표시
  • 정보 흐름 화살표: 정보 전달 경로 표현
  • 물질 흐름 화살표: 제품 이동 경로 표시

활용 효과

  • 낭비 요소 식별: 불필요한 대기시간, 과잉제고, 운반 등 발견
  • 리드타임 단축: 전체 프로세스 소요 시간 감소
  • 생산성 향상: 자치 창출 활동 비율 증대
  • 의사소통: 전 구성원의 프로세스 이해도 향상

_EOD_