4. 생산혁신기술

생산혁신기술

생산혁신기술(Production Innovation Technology)은 생산시스템에 있어 품질(Quality), 원가(Cost), 납기(Delivery), 유연성(Flexibility), 안전(Safety) 및 환경(Environment) 성과를 지속적으로 향상시키기 위한 기술과 관리기법이다. 대표적인 생산혁신기술로는 TPS, Lean Production을 통한 낭비 제거, JIT를 통한 재고 절감, TPM을 통한 설비 효율 향상, Sig Sigma를 통한 품질 혁신, Kaizen과 SMED를 통한 공정 개선 그리고 스마트팩토리를 통한 디지털 제조혁신이 있다. 최근에는 IoT, Big Data, AI, Digital Twin을 활용한 데이터 기반 자율 생산체계 구축이 생산혁신의 핵심 방향으로 발전하고 있다.

생산혁신기술

Ⅰ. 제품 개발 혁신
│
├── QFD (Quality Function Deployment)
├── TRIZ (창의적 문제 해결)
├── VE/VA (가치공학)
├── DFM/DFA (제조·조립 용이 설계)
└── Robust Design (강건 설계)


Ⅱ. 생산 시스템 혁신
│
├── TPS (Toyota Production System)
├── Lean Production
├── JIT (Just In Time)
├── TOC (Theory of Constraints)
├── One-Piece Flow
└── Pull System / Kanban


Ⅲ. 공정 혁신
│
├── VSM (Value Stream Mapping)
├── Line Balancing
├── SMED
├── Kaizen
├── Poka-Yoke
└── 표준화(Standard Work)


Ⅳ. 품질 혁신
│
├── TQM
├── Six Sigma
├── SPC
├── QC Circle
├── FMEA
└── DOE


Ⅴ. 설비 혁신
│
├── TPM
├── OEE
├── CBM (Condition Based Maintenance)
├── Predictive Maintenance
└── 자주보전 / 계획보전


Ⅵ. 생산 운영 정보화 혁신
│
├── ERP
├── MES
├── APS
├── PLM
└── SCM


Ⅶ. 디지털 제조 혁신
│
├── Smart Factory
├── CPS (Cyber Physical System)
├── IoT
├── Big Data
├── AI
├── Digital Twin
└── Autonomous Factory

생산혁신은 QCDFSE를 달성하는 것이다.

목적	내용
품질(Q)	불량 감소, 품질 안정화
원가(C)	낭비 제거, 생산비 절감
납기(D)	리드타임 단축
유연성(F)	다품종 소량생산 대응
안전(S)	무재해 작업환경 구축
환경(E)	에너지 절감, 탄소 저감

주요 생산혁신기술

QFD

7.생산지원기술 및 기타 > 2. 제품개발기술 > QFD를 참고한다.

TRIZ

트리즈(TRIZ)는 러시아 과학자 겐리히 알트슈레러가 전 세계 200만 건 이상 혁신적인 특허를 분석하여 정립한 '창의적 문제 해결 이론'이다. TRIZ는 러시아어인 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadach의 머리글자이다. 알트슈레러 박사는 위대한 발명가의 문제 해결 과정에 공통된 법칙이 있음을 발견하고 누구나 학습을 통해 천재처럼 창의적인 아이디어를 낼 수 있도록 체계화된 공식과 도구를 만들었다.

TRIZ는 진정한 혁신은 타협(Trade-off)이나 절충안을 찾는 것이 아니라, 시스템 내부 모순을 근본적으로 극복하는 것이라고 정의한다.

시스템의 두 가지 모순 유형

모순 유형	정의 및 개념	해결을 위한 접근 방식
기술적 모순 (Technical Contradiction)	시스템의 한 요소(A)를 개선하면 다른 요소(B)가 나빠지는 상황 (예: 자동차 출력을 높이면 연비가 나빠짐)	알트슈레러가 제시한 '39가지 표준 모순 매트릭스'와 '40가지 발명 원리'를 적용해 해결
물리적 모순 (Physical Contradiction)	하나의 요소가 동시에 서로 상반된 특성을 가져야 하는 상황 (예: 비행기 바퀴는 착륙 시 있어야 하지만, 비행 중엔 없어야 함)	시간 분리, 공간 분리, 전체와 부분의 분리 등 '분리의 원리'를 적용해 해결

TRIZ는 까다로운 난제를 만났을 때 이를 정의하고 풀어나 갈 수 있는 강력한 사고 도구들을 제공한다.

TRIZ의 4대 핵심 도구

핵심 도구	개념 및 정의	활용 방법 및 효과
40가지 발명 원리	수많은 특허에서 추출한 문제 해결의 공통 법칙 (예: 분할, 비대칭, 포개기 등)	아이디어가 막혔을 때 구체적인 힌트와 돌파구를 제공
모순 매트릭스	39가지 기술적 특성을 가로·세로 \(39 \times 39\) 행렬로 배열한 표	개선할 특성과 악화되는 특성이 만나는 칸에서 최적의 발명 원리를 추천함
이상해 (IFR)	비용과 유해함은 '0'이고, 유익한 기능은 '무한대'인 완벽한 이상적 상태	문제의 한계에 갇히지 않고, 궁극적인 목표점으로부터 역산하여 생각하게 함
물질-장 분석 (Su-Field)	문제 상황을 두 개의 물질과 이들 사이에 작용하는 에너지/장의 관계로 모델링	물질이나 장을 추가·변경(예: 자기장, 열에너지 활용)하여 문제 극복

물리적 모순을 해결하는 4대 분리의 원리는 다음과 같다.

분리 원리	개념 설명	구체적인 적용 예시
시간에 의한 분리	시간대에 따라 상반된 특성을 갖게 함	비행기 바퀴 (착륙 시에는 밖으로, 비행 시에는 기체 안으로 접어 넣음)
공간에 의한 분리	장소나 위치에 따라 상반된 특성을 갖게 함	다초점 안경 렌즈 (윗부분은 먼 곳을 보고, 아랫부분은 가까운 곳을 봄)
전체와 부분의 분리	전체 시스템과 개별 부품의 특성을 다르게 함	자전거 체인 (개별 마디는 딱딱하지만, 전체적으로는 부드럽게 구부러짐)
조건에 의한 분리	상황이나 조건에 따라 상반된 특성을 갖게 함	전환형 선글라스 (햇빛이 강할 때는 어두워지고, 실내에서는 투명해짐)

TPS

도요타 생산 방식(TPS: Toyota Production System)은 생산 과정에서 발생하는 모든 낭비를 철저히 배제하여 효율성을 극대화하고 품질을 높이는 도요타 자동차의 독창적인 생산 관리 시스템이다. 현대 제조업에서 말하는 Lean 생산 방식 모태가 된 시스템이다.

TSP는 크게 JIT(Just In Time, 적시 생산)와 자동화(Jidoka)라는 두 가지 큰 기둥을 중신으로 운영된다.

핵심 요소	일본어 명칭	정의 및 개념	주요 특징 및 효과
JIT (적시 생산)	Just-In-Time	필요한 때, 필요한 만큼만, 필요한 제품을 생산하는 방식	재고 최소화, 간판(Kanban) 시스템 활용, 생산 리드타임 단축
자동화 (지도카)	自働化 (Jidoka)	문제가 발생하면 기계나 생산 라인이 스스로 멈추는 시스템	불량품 대량 발생 방지, 안돈(Andon) 보드 활용, 인간 존중 경영
무다 배제 (낭비 제거)	むだ (Muda)	부가가치를 낳지 않는 모든 행위와 요소를 제거	과잉 생산, 대기, 운반, 가공, 재고, 동작, 불량 등 7대 낭비 제거
카이젠 (지속적 개선)	改善 (Kaizen)	현장 작업자가 중심이 되어 끊임없이 업무를 개선하는 활동	제안 제도 활성화, 표준 작업의 지속적인 수정 및 발전

생산 7대 낭비(Seven Wastes)

TSP에서 부가가치를 창출하지 않는 불필요한 비용과 시간 소요를 7가지로 분류한 개념이다.

낭비 유형	영문 명칭	정의 및 개념	발생 원인 및 문제점
과잉 생산의 낭비	Overproduction	필요한 수량보다 더 많이, 혹은 더 빨리 생산하는 것	7대 낭비 중 가장 최악의 낭비, 불필요한 재고와 대기 유발
대기의 낭비	Waiting	자재가 오지 않거나 기계 고장 등으로 작업자가 기다리는 상태	공정 간 생산 밸런스 붕괴, 생산성 저하
운반의 낭비	Transportation	자재나 제품을 불필요하게 이리저리 이동시키는 것	공장 레이아웃 배치 불량, 파손 및 분실 위험 증가
가공 자체의 낭비	Overprocessing	고객이 원하지 않는 과도한 정밀도나 불필요한 공정을 거치는 것	도구 및 공격 설계 부적절, 시간과 비용의 낭비
재고의 낭비	Inventory	원재료, 반제품, 완제품이 필요 이상으로 쌓여 있는 상태	창고 비용 발생, 제품 손상 위험, 진짜 문제점을 숨김
동작의 낭비	Motion	작업자가 물건을 찾거나 몸을 굽히는 등 부적절한 움직임	작업대 배치 불량, 작업자의 피로도 증가 및 효율 저하

간판 시스템 동작 원리

간판(칸반, Kanban) 시스템은 후공정이 전공정으로 가서 필요한 물품을 필요한 양만큼 인수해 가도록 정보(카드)를 전달하는 풀(Pull, 당기기) 방식 생산 통제 시스템이다.

작동 단계	단계별 명칭	구체적인 작동 원리 및 흐름	비고 (간판의 역할)
1단계	후공정의 소비	후공정(조립 라인 등)에서 부품을 사용하여 제품을 생산합니다.	부품 상자에서 간판(카드)이 분리됨
2단계	인수 요청 (간판 회수)	분리된 간판을 모아 전공정(부품 제작 라인 등)의 부품 저장소로 가져갑니다.	"이만큼 썼으니 채워달라"는 신호
3단계	전공정의 생산 지시	전공정은 회수된 간판의 수량만큼만 새로운 부품을 생산하기 시작합니다.	간판이 곧 '생산 허가증' 역할을 함
4단계	자재 보충 및 순환	전공정에서 생산 완료된 부품에 다시 간판을 부착하여 후공정 저장소로 보냅니다.	과잉 생산 방지 및 재고 제로 유지

Lean Production

린 생산 방식(Lean Production)은 생산 과정에서 발생하는 모든 형태의 낭비를 철저히 제거하여 자원을 최소한으로 사용하면서 품질과 효율성을 극대화하는 경영 혁신 패러다임이다. TPS를 벤치마킹하여 미국 MIT 제임스 워맥(James Womack) 교수 등이 체계화한 이론으로 조직 군더더기를 빼고 날씬하게(Lean) 만든다는 뜻에서 유래했다.

린 생산 방식은 고객 관점 가치를 정의하는 것부터 시작하여 지속적인 개선을 이루는 5단계 순환 과정을 가진다.

린 생산 방식 핵심 5대 원칙

원칙 단계	핵심 개념	정의 및 설명	실행 방법 예시
1단계	가치 정의 (Value)	최종 고객의 관점에서 제품이나 서비스가 제공하는 진짜 가치를 명확히 규정합니다.	고객이 기꺼이 비용을 지불하려는 기능과 품질 파악
2단계	가치 흐름 분석 (Value Stream Mapping)	원자재부터 최종 제품에 이르는 전 과정에서 가치를 낳는 활동과 낭비(비가치) 활동을 식별합니다.	전체 제조 공정 시각화, 불필요한 대기나 이동 시간 적발
3단계	흐름 생산 구축 (Flow)	낭비 요소가 제거된 공정들이 정체나 병목 현상 없이 물 흐르듯 연속적으로 이어지게 만듭니다.	배치(Batch) 생산 탈피, 단일 제품 흐름(One-piece flow) 구현
4단계	풀(Pull) 방식 도입 (Pull)	전공정이 제품을 밀어내는(Push) 것이 아니라, 후공정(고객 수요)이 필요한 만큼만 당겨서 생산합니다.	주문 기반 생산 주문, 적시 생산(JIT) 및 간판 시스템 적용
5단계	완벽성 추구 (Perfection)	가치 흐름이 정착되면 이에 만족하지 않고, 낭비 제로를 목표로 끊임없이 개선(Kaizen)을 반복합니다.	전사적 품질 관리(TQM), 현장 제안 제도의 일상화

제약 이론(TOC: Theory of Constraints)은 엘이야후 골드랫(Eliyahu M. Goldratt) 박사가 그의 소설 '더 골(The Goal)'에서 제안한 시스템 경영 혁신 기법이다. "사슬 강도는 가장 약한 연결고리에 의해 결정된다"는 원리처럼 전체 시스템 성과는 시스템 내 존재하는 가장 취약한 부분(제약요인, Bottleneck)에 의해 지배되므로 이 제약요인을 집중적으로 개선해야 전체 성과가 극대화된다는 이론이다.

스루풋 회계

TOC는 전통적인 원가 회계 방식이 현장에서 과잉 생산을 유도한다고 비판하며, 의사결정을 위해 매우 단순하고 직관적인 스루풋 회계(Throughput Accounting) 지료를 제시했다.

스루풋 회계 (Throughput Accounting)

지표명	영문 명칭	정의 및 개념	생산 관리적 의미
스루풋	Throughput (T)	시스템이 판매(Sales)를 통해 돈을 벌어들이는 속도	단순히 생산된 양이 아니라 '판매된 양'만 인정
투자/재고	Investment/Inventory (I)	시스템 내에 묶여 있는 모든 돈 (원자재, 장비, 공장 부지 등)	줄여야 할 대상이며, 유휴 자산과 재고를 포함
운영 비용	Operating Expense (OE)	투자(I)를 스루풋(T)으로 바꾸기 위해 지불하는 모든 비용	직간접 노무비, 임차료 등 (TOC에서는 고정비로 취급)

TOC 제무 목표는 스루풋(T)은 늘리고 재고(I)와 운영경비(OE)는 동시에 줄이는 것으로 스루풋 증대를 최우선으로 삼았다.

지속 개선 5단계

TOC에서는 시스템 제약요인을 찾아 내고 이를 해결하여 전체 최적화를 달성하는 5단계 순환 과정으로 지속 개선한다.

지속적 개선 5단계(5 Focusing Steps)

TOC 5 Steps — https://www.6sigma.us/six-sigma-in-focus/theory-of-constraints/

단계	명칭	핵심 활동 내용	실무적 적용 예시
1단계	제약요인 찾아내기 (Identify)	시스템의 성과 창출을 방해하는 가장 취약한 고리(병목 공정)를 식별합니다.	생산 라인 중 재고가 가장 많이 쌓여 있는 공정 검색
2단계	제약요인 철저하게 활용하기 (Exploit)	현재 가지고 있는 자원을 100% 활용하여 제약 공정이 단 1분도 쉬지 않게 만듭니다.	병목 기계에 숙련공 배치, 식사 시간에도 교대 가동
3단계	다른 모든 것을 제약요인에 종속시키기 (Subordinate)	제약 공정의 처리 속도에 맞추어 비제약(전·후) 공정의 생산 속도를 의도적으로 늦춥니다.	병목 공정보다 빨리 만들지 못하게 전공정 속도 제한
4단계	제약요인 능력 향상시키기 (Elevate)	2단계 노력으로도 부족할 경우, 추가 자본을 투자하여 제약 공정의 절대적인 캐파(Capacity)를 늘립니다.	해당 공정의 장비 추가 구입, 작업자 신규 채용
5단계	처음으로 돌아가기 (Repeat)	제약이 해결되면 다른 공정이 새로운 제약(병목)이 되므로, 타성에 젖지 않고 1단계로 돌아갑니다.	끊임없는 전체 최적화 순환

DBR

DBM(Drum-Buffer-Rope)은 TOC를 생산 현장에 적용한 일정 관리 및 자재 통제 메커니즘인이다.

DBR 시스템

구성 요소	역할 및 개념	비유적 설명	실제 현장 적용 방법
Drum (드럼)	공정의 기준 리듬	행진할 때 북을 쳐서 속도를 맞추듯, 제약 공정의 생산 속도가 전체 공정의 기준이 됨	제약 공정의 생산 계획을 전체 공정의 마스터 스케줄로 삼음
Buffer (버퍼)	시간적 여유 공간	전공정의 돌발 상황으로 인해 제약 공정이 멈추는 것을 막기 위한 안전장치	제약 공정 바로 앞에 '시간 단위'의 재고를 확보
Rope (로프)	자재 투입 통제선	제약 공정과 맨 처음 공정을 로프로 묶어놓은 것처럼, 제약 공정이 처리한 만큼만 자재를 투입	제약 공정에서 부품이 하나 빠지면 첫 공정에 자재 투입 신호를 보냄

CCPM

CCPM (Critical Chain Project Management)은 전통적인 일정 관리(PERT/CPM)가 각 작업 '여유 시간(Safety Margin)'을 낭비하여 프로젝트를 지연시킨다는 점을 비판하며, 개별 작업 여유 시간을 모두 회수해 프로젝트 후반부에 통합 버퍼로 관리하는 혁신적인 프로젝트 관리 기법이다.

CCPM (Critical Chain Project Management) 핵심 요소

핵심 개념	역할 및 기능	작동 원리 및 특징
크리티컬 체인 (Critical Chain)	프로젝트 최단 기간을 결정하는 핵심 경로	작업 간의 '기술적 의존 관계'뿐만 아니라 인력, 장비 등 '자원의 제약'까지 모두 고려한 가장 긴 작업 경로
자원 충돌 해결 (Resource Contention)	멀티태스킹 배제 및 자원 평준화	한 사람이 여러 작업을 동시에 수행하며 발생하는 효율 저하(학생 증후군, 파킨슨 법칙)를 막기 위해 자원을 우선순위대로 재배치
합정 버퍼 관리 (Buffer Management)	개별 여유 시간을 모아 통합 관리	각 작업자가 숨겨둔 여유 시간을 50%씩 깎아내고, 그 절반을 프로젝트 맨 뒤에 '프로젝트 버퍼(Project Buffer)'로 통합 배치
피딩 버퍼 (Feeding Buffer)	비제약 경로의 지연 차단선	비크리티컬 체인 작업이 지연되어 크리티컬 체인 작업에 영향을 주지 않도록 두 경로가 만나는 접점에 설치하는 완충 장치

생각하는 도구

생각하는 도구 (Thinking Process)는 조직의 복잡한 문제를 논리적 인과관계로 풀어내기 위해 골드랫 박사가 개발한 언어적, 논리적 도구 모음이다. 주로 "무엇을 바꾸어야 하는가(What to change)?", "무엇으로 바꾸어야 하는가(What to change to)?", "어떻게 바꿀 것인가(How to cause the change)?"라는 3가지 질문에 답하기 위해 사용된다.

TOC 생각하는 도구 (Thinking Process) 체계

도구 명칭	영문 명칭	주요 목적 및 기능	구조적 특징 및 활용 방법
현상 분석 트리	CRT (Current Reality Tree)	현재 조직이 겪고 있는 수많은 표면적 문제(UDE)들의 근본 원인(Root Cause)을 찾아내는 도구	'원인과 결과(If-Then)'의 논리로 하향식 분석을 진행하여 핵심 제약 요인을 도출
갈등 해결 도구 (구름, 증발 구름)	Evaporating Cloud (EC)	타협 없는 대립이나 딜레마 상황에서 상생의 해결책(Win-Win)을 찾기 위한 도구	갈등을 유발하는 행동 뒤에 숨겨진 '가정(Assumption)'을 찾아내어 그 가정을 깨뜨리는 혁신적 대안 마련
미래 모습 트리	FRT (Future Reality Tree)	갈등 해결 도구(EC)로 얻은 해결책이 미래에 가져올 효과를 검증하는 도구	새로운 아이디어를 실행했을 때 발생할 수 있는 부작용(Negative Branch)을 미리 예측하고 방단책을 수립
전제 조건 트리	PRT (Prerequisite Tree)	목표 달성 과정에서 부딪힐 장애물(Obstacle)과 극복 과제를 정의하는 도구	혁신적인 아이디어를 실행하기 위해 먼저 해결해야 하는 중간 목표(Intermediate Objectives)의 순서를 배열
전환 트리	TT (Transition Tree)	최종 행동 계획을 구체적인 로드맵으로 작성하는 도구	현재 상태에서 미래 상태로 넘어가기 위한 구체적인 작업 지시서 및 실행 단계를 인과관계로 연결

TQM

전사적 품질 경영(TQM: Total Quality Management)은 제품이나 서비스 품질 향상을 위해 최고 경영자부터 말단 직원까지 기업 전 구성원이 참여하여 지속적으로 프로세스를 개선하는 고객 중심 경영 철학이다. 단순히 생산 라인에서 불량을 걸러 내는 통제(QC)를 넘어 기획, 인사, 마케팅 등 기업 모든 부서가 품질 중심 체질 개선을 이루는 것을 목표로 한다.

TQM을 성공적으로 추진하기 위해 기업이 지켜야 할 주요 원칙은 다음과 같다.

TQM 6대 핵심 원칙

핵심 원칙	개념 설명	구체적인 실천 방식
고객 중심 (Customer Focus)	품질의 최종 결정자는 고객이며, 고객의 요구와 기대를 충족하는 것을 최우선으로 삼습니다.	고객 만족도 조사, 피드백의 적극적인 제품 반영
전원 참여 (Total Involvement)	품질 개선은 특정 부서의 업무가 아니라 모든 조직원이 책임을 공유하는 전사적 활동입니다.	부서 간 벽 허물기, 품질 분임조(QC Circle) 활성화
지속적 개선 (Continuous Improvement)	현재 상태에 안주하지 않고, 프로세스를 더 작고 효율적으로 끊임없이 발전(Kaizen)시킵니다.	PDCA(Plan-Do-Check-Act) 사이클의 무한 반복
프로세스 중심 (Process-Centric)	좋은 결과(제품)는 좋은 과정(프로세스)에서 나온다는 믿음 하에 일의 단계를 관리합니다.	공정 모니터링, 가치 흐름 분석 및 병목 제거
사실에 기반한 의학적 결정 (Fact-Based Decision)	직관이나 감이 아닌, 객공적인 데이터와 통계적 자료를 바탕으로 의사결정을 내립니다.	통계적 품질 관리(SQC), 품질 관리 7가지 도구 활용
전략적 시스템 접근 (Strategic & Systematic)	품질 목표를 기업의 비전 및 장기 전략과 연계하여 체계적인 시스템으로 구조화합니다.	품질 경영 시스템(ISO 9001 등)의 인증 및 정착

6 Sigma

6 시그마(Six Sigma)는 제품이나 서비스 결함 발생률을 100만 개당 3.4개(3.4DPMO) 이하로 줄이는 것을 목표로 하는 데이터 기반 통계적 품질 혁신 기법이다. 기존 품질 관리가 불량품을 찾아내는 데 집중했다면 6 시그마는 불량이 발생하는 원인(산포) 자체를 찾아내어 프로세스를 근본적으로 혁신하는 데 초점을 맞춘다.

6 시그마는 문제를 해결하고 품질을 개선하기 우해 과학적이고 체계적인 5단계 방법론인 DMAIC를 적용한다.

6 시그마 핵심 프로세스: DMAIC

단계	명칭	주요 활동 및 개념	주요 산출물 및 도구
D	정의 (Define)	해결해야 할 핵심 문제와 고객의 요구사항(CTQ), 프로젝트의 범위를 규정합니다.	프로젝트 헌장, 핵심 품질 특성(CTQ), SIPOC 분석
M	측정 (Measure)	현재 프로세스의 성과 수준을 파악하기 위해 관련 데이터와 지표를 수집하고 측정합니다.	데이터 수집 계획서, 공정 능력 분석, 결함률 파악
A	분석 (Analyze)	수집된 데이터를 바탕으로 불량이나 변동을 유발하는 근본적인 원인(X인자)을 찾아냅니다.	인과관계 다이어그램, 5 Why 분석, 통계적 가설 검정
I	개선 (Improve)	도출된 핵심 원인을 제거하거나 최적화하기 위한 구체적인 솔루션을 설계하고 실행합니다.	브레인스토밍, 실험계획법(DOE), 업무 프로세스 재설계
C	관리 (Control)	개선된 프로세스가 과거로 되돌아가지 않도록 표준화하고 지속적으로 모니터링합니다.	표준운영절차(SOP), 통계적 공정 관리(SPC) 관리도

6 시그마에서 100만개당 3.4개인 이유

통계학적인 순수 6\(\sigma\) 수치와 경영학에서 말하는 6 시그마 운동에서 말하는 6\(\sigma\) 수치가 다른 이유는 '1.5\(\sigma\) 이동(1.5 sigma shift)'이라는 실무적 가정 때문이다.

핵심 원인: 1.5\(\sigma\) 이동 (1.5 Sigma Shift)

통계학의 가정 (단기 공정능력)
기계를 막 세팅했거나 아주 짧은 시간 동안 공정을 관찰할 때는 프로세스의 평균이 정중앙에 완전히 고정되어 있다고 본다. 이때 불량이 발생할 확률은 양측을 합쳐 약 0.002 PPM (10억 개당 2개)이다.
경영학의 가정 (장기 공정능력)
하지만 수개월, 수년 동안 장기적으로 공정을 가동하면 기계의 마모, 작업자 교체, 온도·습도 변화 등으로 인해 공정의 평균값이 중심에서 좌우로 조금씩 흔들리게 된다. 식스 시그마를 창안한 모토로라(Motorola) 연구진은 오랜 경험적 데이터를 통해 이 평균이 장기적으로 최대 1.5시그마(\(1.5\sigma\))까지 이동할 수 있다고 결론지었다.

평균이 한쪽으로 1.5\(\sigma\)만큼 치우치게 되면 반대쪽 규격 한계까지의 여유거리는 4.5\(\sigma\)가 된다. (6 - 1.5 = 4.5\(\sigma\)) 통계학 정규분포 곡선에서 중심에서 4.5\(\sigma\)를 벗어날 확률을 계산하면 정확히 0.0000034, 즉 100만 개당 3.4개(3.4PPM)이 나온다.

구분	통계학적 기준 (단기)	경영학적 기준 (장기 현실 반영)
평균의 위치	정중앙 고정 (\(0\sigma\) 이동)	좌우로 흔들림 (\(1.5\sigma\) 이동 가정)
실질적 관리 범위	규격 한계까지 \(6\sigma\) 유지	규격 한계까지 \(4.5\sigma\)로 축소
100만 개당 불량수	0.002개 (10억 개당 2개)	3.4개

즉, 6 시그마에서 말하는 '100만 개당 3.4개'는 완벽한 통계적 통제 상태가 아니라 현실에서 발생할 수 있는 오차(1.5\(\sigma\) 분량)를 미리 감안해 준 매우 현실적이고 실무적인 기준이다.

SPC

통계적 공정 관리(SPC: Statistical Process Control)는 제조나 서비스 공정에서 수집한 데이터를 바탕으로 통계적 기법을 활용하여 공정 상태를 모니터링하고 품질을 관리하는 기법이다. 불량품이 만들어진 후에 검사하여 걸러내는 사후 방식이 아니라, 생산 도중에 공정에 이상이 생겼는지를 실시간으로 파악하여 불량을 미리 예방하는 예방적 품리 관리에 목적이 있다.

SPC는 공정 변동(흩어짐)을 크게 두 가지 원인으로 분류하여 관리한다.

SPC 핵심: 우연원인 vs. 이상원인

원인 유형	정의 및 특징	관리 방향 및 조치
우연 원인 (Common Cause)	작업자 능력 차이, 작업 환경의 미세한 변화 등 생산 과정에서 자연스럽게 발생하는 제어 불가능한 원인	정상 상태로 간주하며, 시스템 자체를 근본적으로 개선하지 않는 한 제거하기 어려움
이상 원인 (Special Cause)	불량 원자재 유입, 기계 고장, 작업자의 부주의 등 평소와 다르게 비정상적으로 발생하는 원인	SPC의 주요 감시 대상이며, 발견 즉시 원인을 추적하여 반드시 제거해야 함

SPC를 실행할 때 가장 핵심적인 도구는 관리도(Control Chart)이다. 공정 데이터가 통계적 한계선 내에 있는지를 시각적으로 보여준다.

관리도 구성 요소

관리도 구성 요소	약어	설명 및 기준
품질 특성치	-	실제 현장에서 샘플을 뽑아 측정한 데이터 값 (예: 무게, 두께 등)
관리 상한선	UCL (Upper Control Limit)	통계적으로 허용할 수 있는 가장 높은 한계선 (보통 평균 + \(3\sigma\))
중심선	CL (Center Line)	공정의 평균값
관리 하한선	LCL (Lower Control Limit)	통계적으로 허용할 수 있는 가장 낮은 한계선 (보통 평균 - \(3\sigma\))

관리한계선과 규격한계선

관리한계선(UCL/LCL)은 공정 데이터의 통계적 분포로 결정되는 선이며, 설계 도면에 적힌 고객의 요구 사양인 규격한계선(USL/LSL)과는 전혀 다른 개념이다.

비교 항목	관리한계선 (Control Limits)	규격한계선 (Specification Limits)
영어 약어	UCL (상한선) / LCL (하한선)	USL (상한선) / LSL (하한선)
기준의 주체	공정 자체 (내부적 기준) 현재 우리 기계와 작업자가 만들어낼 수 있는 현실적인 분포	고객 또는 설계자 (외부적 기준) 제품이 제 기능을 하기 위해 만족해야 하는 도면상의 규격
결정 방법	통계적 계산에 의해 결정 공정 데이터의 평균치로부터 주로 \(\pm3\sigma\) 범위로 자동 계산	제품 설계 단계에서 결정 엔지니어링 데이터, 제품 기능, 고객의 요구사항을 반영해 고정
활용 도구	SPC 관리도 (Control Chart)	공정능력분석 (Histogram, \(Cp\), \(Cpk\))
목적 및 용도	공정에 이상 원인(Special Cause)이 발생했는지 실시간으로 모니터링하고 감시하기 위함	생산된 제품이 합격품(양품)인지 불량품인지를 판정하기 위함
변동 가능성	공정이 개선되거나 나빠지면 데이터에 의해 선이 유동적으로 변함	설계 도면이 바뀌지 않는 한 선이 절대 변하지 않음

공정능력지수(Process Capability Index)는 관리한계선(공정 실제 능력)과 규격한계선(고객 요구사항)을 비교하여 현재 생산 공정이 고객이 원하는 규격의 제품을얼마나 잘 만들어 낼 수 있는지를 하나의 숫자로 계량화한 지표이다. 크게 공정 평균이 중심에 있다고 가정하는 \(C_p\)와 현실적인 평균 치우침을 반영하는 \(C_{pk}\)로 나뉜다.

지수 유형	개념 명칭	특징 및 설명	계산 공식
\(C_p\)	단기 공정능력지수 (치우침 미고려)	공정의 평균이 규격의 정중앙에 완벽하게 일치한다고 가정하고, 공정의 퍼짐(산포)만을 평가하는 지표	\(C_p = \frac{\text{USL} - \text{LSL}}{6\sigma}\)
\(C_{pk}\)	장기 공정능력지수 (치우침 고려)	공정의 평균(\(\mu\))이 한쪽으로 치우치는 현실적인 상황을 반영하여, 규격 상한이나 하한 중 더 여유가 없는 쪽을 기준으로 평가하는 지표	\(C_{pk} = \min\left(\frac{\text{USL} - \mu}{3\sigma}, \frac{\mu - \text{LSL}}{3\sigma}\right)\)

여기서

USL: 규격 상한선
LSL: 규격 하한선
\(\sigma\): 공정 표준편차(산포)
\(\mu\): 공정 실제 평균치
\(k\): 치우침

\(C_{pk}\) 값에 따라 다음과 같이 판정할 수 있다. 현업에서는 일반적으로 5단계로 평가하며 1.33 이상 확보하는 것을 목표로 삼는다.

\(C_{pk}\) 값의 범위	공정능력 등급	공정 상태 평가	현장의 조치 방향
\(C_{pk} \ge 1.67\)	최우수	공정 능력이 매우 충분함 (불량률 거의 0%)	현재 상태 유지 및 관리 비용 절감 검토
\(1.33 \le C_{pk} < 1.67\)	우수	공정 능력이 충분함 (현업의 합격 기준)	지속적인 모니터링 및 일상적인 SPC 관리
\(1.00 \le C_{pk} < 1.33\)	보통	불량이 발생할 수 있는 잠재적 위험이 있음	주의 깊은 감시 필요, 소폭의 공정 개선 요구됨
\(0.67 \le C_{pk} < 1.00\)	부족	공정 능력이 부족하여 불량품이 지속적으로 발생함	즉각적인 원인 분석 및 기술적 공정 개선 필요
\(C_{pk} < 0.67\)	매우 부족	불량률이 매우 높아 공정으로서 가치가 없음	기계 전면 재정비, 작업 중단 및 근본적 혁신

TPM

전원 참여 생산 보전(TPM: Total Productive Maintenance)은 설비 효율성을 극대화하기 위해 경영진부터 현장 작업자까지 기업 전 구성원이 참여하는 자주적인 설비 관리 및 생산성 향상 활동이다. '설비 고장 제로, 불량 제로, 재해 제로'를 목표 삼으며, 린 생산이나 TPS와 함께 제조업 필수 혁신 도구로 꼽힌다.

TPM은 설비 관리 효율을 높이고 생산성을 극대화하기 위해 다음 8가지 행동 기둥(활동 영역)을 중심으로 전개된다.

TPM 8대 기둥(8 Pillars of TPM)

핵심 기둥	영문 명칭	정의 및 주요 활동	기대 효과
자주 보전	Autonomous Maintenance	작업자 스스로 자신이 담당한 기계를 일상적으로 점검하고 청소·급유하는 활동	설비에 강한 작업자 육성, 초기 결함 발견
계획 보전	Planned Maintenance	보전 전문 부서가 데이터에 기반하여 정기적으로 점검하고 부품을 교체하는 활동	설비 고장율 감소, 유지보수 비용 최적화
개별 개선	Focus Improvement	특정 설비의 병목 현상이나 고질적인 손실(Loss)을 타겟팅하여 집중 개선하는 활동	공정 효율화, 생산 리드타임 단축
품질 보전	Quality Maintenance	불량품이 나오지 않도록 설비의 정밀도와 조건을 최상으로 유지하는 활동	설비 기인성 불량 제로화
초기 관리	Initial Flow Control	제품 개발이나 새 설비를 도입하는 단계부터 유지보수가 쉽도록 설계하는 활동	가동 초기 불량 예방, 수명 주기 비용 절감
교육 훈련	Education & Training	작업자와 보전 요원의 설비 운용 및 수리 능력을 높이기 위한 맞춤 교육	멀티 스킬(다능공) 확보, 인적 에러 감소
사무 효율	Office TPM	생산 현장뿐만 아니라 구매, 설계, 영업 등 지원 부서의 업무 낭비를 제거하는 활동	업무 프로세스 간소화, 간접 부문 효율화
안전 환경	Safety, Health & Environment	작업 현장의 위험 요소를 제거하여 사고 없는 안전하고 쾌적한 일터를 만드는 활동	산업 재해 제로, 친환경 사업장 구현

Predictive Maintenance

예측 보전(Predictive Maintenance, PdM)은 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 분석 기술을 활용하여 설비 상태를 실시간으로 모니터링하고 고장 징후를 미리 감지하여 최적 타이밍에 정비를 수행하는 지능형 설비 관리 체계이다. 전통적인 사후 정비(BM)나 주기적 예방 보전(PM) 한계를 극복하고 가동률을 극대화하는 스마트팩토리 핵심 요소이다.

설비보전 패러다임 변화

보전 방식	영문 명칭	정비 타이밍	장점	단점 및 한계
사후 보전	Breakdown Maintenance (BM)	설비가 고장 난 직후	초기 투자 비용 없음	갑작스러운 가동 중단(Down-time), 큰 수리 비용 발생
예방 보전	Preventive Maintenance (PM)	고장 여부와 상관없이 정기적 주기 기준	계획적인 정비 가능, 고장률 감소	과잉 정비로 인한 부품 낭비, 주기 사이의 돌발 고장 미방지
예측 보전	Predictive Maintenance (PdM)	설비 상태 데이터 기반 고장 징후 포착 시	부품 수명 극대화, 정비 비용 최적화, 돌발 고장 제로화	IoT 센서 및 AI 분석 시스템 구축을 위한 초기 투자 비용 발생

예측 보전 체계는 데이터수집부터 분석, 진단, 최종 액션까지 4단계 기술적 프로세스로 연결된다.

예측 보전 핵심 기술 프로세스

프로세스 단계	주요 역할 및 기능	핵심 적용 기술 예시
1단계: 데이터 수집	설비의 물리적 상태 변화를 실시간으로 감지합니다.	진동 센서, 열화상 카메라, 음향 방출(AE) 센서, 전류/전압 센서, 오일 오염도 분석기
2단계: 데이터 전처리	수집된 대용량 데이터에서 노이즈를 제거하고 특징을 추출합니다.	에지 컴퓨팅(Edge Computing), 고속 푸리에 변환(FFT), 주성분 분석(PCA)
3단계: 가동 상태 분석	데이터 패턴을 분석하여 이상을 감지하고 잔여 수명(RUL)을 예측합니다.	이상 감지: Autoencoder, Isolation Forest 수명 예측: LSTM, GRU 등 머신러닝/딥러닝 모델
4단계: 진단 및 정비 액션	고장 원인을 분류하고 워크오더(정비 지시)를 자동 발행합니다.	예지 보전 소프트웨어 대시보드, CMMS 및 ERP 연동 시스템

설비별 주요 예측 보전 진단 기법은 다음과 같다.

진단 기법	적용 대상 설비	감지하는 이상 현상
진동 분석 (Vibration)	모터, 펌프, 송풍기, 회전축, 베어링 등	언밸런스, 정렬 불량(Misalignment), 베어링 마모, 기어 파손
열화상 진단 (Thermography)	변압기, 배전반, 케이블 접속부, 마찰부	접촉 불량으로 인한 과열, 단선, 윤활유 부족으로 인한 마찰열
전류 시그니처 분석 (MCSA)	고압 모터, 고정자 및 회전자	고정자 권선 단락, 회전자 바(Bar) 균열, 편심 현상
유분석 (Oil Analysis)	감속기, 대형 유압 시스템, 엔진	금속 마모 입자 검출을 통한 내부 마모 진단, 수분 및 이물질 유입 감지

지속 개선

카이젠(改善, Kaizen)은 '개선'의 일본어 발음에서 유래한 용어로 제조업 뿐만 아니라 전 세계 비즈니스 분야에서 통용되는 '지속적인 소규모 개선 활동'을 뜻하는 경영 철학이다. TPS 근간이자 린 생산(Lean), TQM 핵심 추진 동력으로 거대한 자본 투자 없이 현장 작업자가 중심이 되어 일상적인 낭비를 찾아 내고 즉각 고쳐나가는 것에 초점음 맞춘 체계이다.

카이젠 핵심 실천 원칙

구분	핵심 원칙	구체적인 실천 철학
프로세스 중심	과정이 좋아야 결과도 좋다	결과만 보고 질책하기보다, 그 결과가 나오게 된 일의 단계와 표준 작업을 개선하는 데 집중합니다.
현장 중심 (3현 주의)	현장(Gemba), 현물, 현실	책상 위가 아닌 실제 문제가 일어나는 현장에 가서, 현물을 보고, 현실을 파악하여 해결책을 찾습니다.
전원 참여	모든 직원이 품질 책임자	최고경영자부터 현장 계약직 직원까지 전 구성원이 매일 일상적인 개선 제안을 내는 환경을 만듭니다.
즉시 실행	완벽보다 즉시 실행	100점짜리 완벽한 대안을 찾느라 시간을 끄는 것보다, 지금 당장 실행 가능한 60점짜리 개선안을 즉시 적용합니다.

카이젠 실행을 위한 4대 핵심 도구

도구/방법론	주요 개념 및 활동	현장 적용 효과
PDCA 사이클	Plan(계획) ➔ Do(실행) ➔ Check(평가) ➔ Act(개선)를 무한 반복하는 관리 사이클	업무 개선의 표준화 및 고착화 방지
5S 활동	정리, 정돈, 청소, 청결, 습관화 (Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke)	작업 환경 쾌적화, 동작의 낭비 및 안전사고 예방
5 Why 분석	문제가 발생했을 때 "왜?"라는 질문을 최소 5번 던져 근본 원인을 파악하는 기법	표면적 미봉책이 아닌 근본 원인(Root Cause) 제거
제안 제도	직원이 현장에서 발견한 아이디어를 쉽게 제출하고 보상받는 전사적 시스템	현장 직원의 애사심 고취 및 자발적 혁신 문화 정착

기업 성장 방식은 점진적인 카이젠과 혁명적인 혁신 사이 균형이 필요하다.

카이젠(Kaizen) vs 혁신(Innovation)

비교 항목	카이젠 (Kaizen)	혁신 (Innovation)
변화의 속도	점진적, 연속적, 부드러운 변화	극적, 불연속적, 급격한 변화
시간적 프레임	장기적, 일상적 유지 및 개선	단기적, 일회성 돌파구(Breakthrough)
투자 규모	적은 자본, 기존 자원의 효율적 활용	막대한 자본 투자, 최신 기술 도입
주도적 주체	현장 실무자 및 전 직원	최고 경영진, 외부 전문가, R&D 부서
위험 부담	낮음 (실패해도 리스크가 작음)	높음 (실패 시 타격이 큼)

VSM

가치 흐름 지도(Value Stream Mapping, VSM)는 제품이나 서비스가 원자재 상태에서 출발하여 최종 고객에게 전달되기까지의 모든 생산 공정과 정보흐름을 시각적인 아이콘으로 그려내는 린(Lean) 경영 핵심 도구이다. 이를 통해 가치를 창출하는 활동과 창출하지 못하는 활동(낭비)을 한눈에 식별하여 공정 전체를 최적화할 수 있다.

VMS는 전체 리드타임(Lead time) 내 모든 행위를 고객 관점에서 다음 세 가지로 엄격히 분류한다. 가치 흐름의 3가지 활동 분류

활동 유형	개념 설명	관리 방향 및 조치
VA (Value-Added) 가치 창출 활동	고객이 기꺼이 비용을 지불할 용의가 있는 실제 제품 가공 행위 (예: 용접, 조립, 도색 등)	지속적으로 최적화 및 유지
NNVA (Non-Value-Added 부득이한 비가치)	가치를 만들지는 않지만, 현재 기술이나 규제상 어쩔 수 없이 해야 하는 행위 (예: 제품 검사, 품질 테스트)	프로세스 개선을 통해 최소화
NVA (Non-Value-Added 순수 낭비)	가치도 만들지 않고 당장 없애도 생산에 지장이 없는 행위 (예: 대기, 이중 운반, 과도한 이동)	즉각적으로 원천 제거 (삭제)

VSM 4단계 프로세스

단계	명칭	핵심 활동 내용	주요 목표
1단계	제품군 선택 (Product Family)	공정 흐름이 비슷하여 동일한 지도로 묶어서 분석할 대상 제품군을 선정합니다.	분석 범위 확정
2단계	현재 상태도 작성 (Current State Map)	현장에 직접 가서 자재의 이동과 정보의 흐름을 있는 그대로 측정하여 지도로 그립니다.	진짜 문제점과 낭비(병목) 발견 실제 가동 시간(VA) vs 대기 시간(NVA) 측정
3단계	미래 상태도 설계 (Future State Map)	발견된 낭비를 제거하고, 흐름 생산(Flow)과 풀(Pull) 방식을 적용한 이상적인 청사진을 그립니다.	개선 목표 수립 및 택트 타임(Takt Time) 일치
4단계	개선 계획 실행 (Work Plan & Execution)	현재 상태에서 미래 상태로 가기 위한 구체적인 카이젠(Kaizen) 프로젝트와 로드맵을 수립합니다.	리드타임 단축 및 생산성 향상

VSM 지도의 핵심 구성 영역

구성 영역	위치	주요 표시 내용	관리 목적
정보 흐름 (Information Flow)	상단	고객 주문, 생산 계획 통제, 공급처 발주 방식 (생산지시, 간판 신호 등)	의사소통 지연 및 왜곡 제거
물류 흐름 (Material Flow)	중앙	생산 공정 박스(사이클 타임, 셋업 시간 표기), 공정 간 적재 재고 수량	물류 병목 구간 및 과잉 재고 식별
타임라인 사다리 (Time Line)	하단	가치창출 시간(VA)과 비가치창출 시간(NVA)을 구분한 계단식 시간선	전체 제조 리드타임(Lead Time) 계산

Line Balancing

라인 밸런싱(Line Balancing)은 조립 라인 같은 연속생산 공정에서 각 작업장에 핟당된 작업 시간의 균형을 맞추는 공정 설계 기법이다. 특정 공정에만 작업이 몰려 병목 현상(Bottleneck)이 생기거나 반대로 특정 공정이 노는 시간(유휴 시간)을 최소화하여 생산 라인의 전체 효율성을 극대화하는 것을 목적으로 한다.

다음은 라인 밸런싱을 설계하고 평가할 때 사용하는 4가지 핵심 평가지표이다.

평가 지표	영문 명칭	정의 및 개념	계산 공식
택트 타임	Takt Time (T)	고객의 수요를 맞추기 위해 제품 1개를 생산하는 데 허용된 최대 시간	\(\frac{\text{1일 총 가동 시간}}{\text{1일 고객 요구 수량}}\)
사이클 타임	Cycle Time (C)	라인의 여러 공정 중 가장 오랜 시간이 걸리는 공정의 작업 시간 (전체 생산 속도를 결정함)	\(\max(\text{각 공정별 작업 시간})\)
최적 작업장 수	Theoretical Minimum (N)	라인 효율이 100%라고 가정할 때 필요한 이론상의 최소 작업장 수	\(\frac{\text{모든 개별 작업 시간의 총합 }(\sum t)}{\text{사이클 타임 }(C)}\)
라인 효율	Line Efficiency (E)	전체 작업장이 유휴 시간 없이 얼마나 효율적으로 가동되고 있는지 나타내는 비율	\(\frac{\text{모든 개별 작업 시간의 총합 }(\sum t)}{\text{실제 작업장 수 }(n) \times \text{사이클 타임 }(C)} \times 100\)

현장에서 특정 공정 작업 시간이 길어 병목이 발생할 때(사이클 타임이 택트 타임보다 길때) 이를 해결하는 방법이다.

라인 밸런싱 개선을 위한 4대 실무 기법

개선 방법	구체적인 실행 방식	기대 효과 및 특징
작업 분할 및 재배치	작업 시간이 긴 공정의 업무 중 일부를 시간이 남는 인근 공정으로 넘깁니다.	추가 비용 없이 라인 균형 달성
설비 보완 및 자동화	병목 공정에 고성능 기계를 도입하거나 전용 공구를 지원하여 작업 속도를 높입니다.	기술적 요인에 의한 병목 해결
인력 추가 배치 (병렬 공정)	작업 시간이 너무 긴 공정을 좌우 2개 라인으로 분할하여 동시에 작업하게 만듭니다.	해당 공정의 실질 처리 시간 50% 단축
작업자 숙련도 향상	다능공(Multi-skilled worker)을 배치하거나 집중 교육을 통해 작업 숙련도를 올립니다.	인적 에러 감소 및 공정 속도 안정화

라인 밸런싱을 통한 효과는 다음과 같다.

재고 감소: 공정 간 불균형으로 인해 라인 중간에 쌓이던 반제품(WIP) 재고가 사라진다.
생산 리드타임 단축: 대기 시간이 없어지므로 원자재가 완제품이 되어 나오는 속도가 빨라진다.
공정 편성 효율 향상: 불필요한 유휴 인력과 설비 낭비를 제거하여 제조 원가를 절감한다.

SMED

싱글 분 교환법(SMED: Single-Minute Exchange of Die)은 제조 공정에서 기계나 설비 금형, 도구 등을 교체하는 셋업 시간(준비 교체 시간)을 10분 미만(Single Digit Minute, 즉 9분 59초 이하)으로 단축하는 혁신적인 공정 개선 기법이다. TPS의 신고 시게오(Shingo Shigeo)가 개발했으며, 다품종 소량 생산체제에서 실비 가동률을 극대화하고 리드타임을 줄이기 위한 필수 도구이다.

SMED에서 가장 강력한 원리는 기계를 멈추고 해야 하는 작업과 기계가 돌고 있을 때 미리 준비할 수 있는 작업을 엄격하게 분리하는 것이다.

준비 교체 작업의 분류

작업 유형	영문 명칭	정의 및 개념	개선 방향 및 실천 예시
내부 셋업	Internal Setup (IED)	기계가 완전히 정지된 상태에서만 수행할 수 있는 작업	외부 작업으로 전환하거나, 부품 표준화 및 원터치 체결(볼트 제거 등)을 통해 작업 시간을 극단적으로 단축
외부 셋업	External Setup (OED)	기계가 정상 가동 중일 때(제품 생산 중) 수행할 수 있는 작업	기계가 도는 동안 다음 금형을 미리 찾아오고, 온도를 예열해 두는 등 완벽한 사전 준비 완료

준비 교체 작업을 분석하고 시간을 단축하기 위해 현장에서 적용하는 단게별 로드맵이다.

SMED 셋업 단축 4단계 프로세스

단계	명칭	주요 활동 내용	핵심 목표
0단계	현상 분석	현재 진행 중인 준비 교체 공정의 전체 과정을 비디오 촬영 등으로 정밀 기록합니다.	낭비 요소 및 작업 단계 가시화
1단계	내·외부 작업의 분리	기록된 작업 중 기계를 멈추어야만 하는 일(내부)과 움직일 때 해도 되는 일(외부)을 철저히 나눕니다.	이 단계만으로도 약 30~50% 시간 단축 가능
2단계	내부 작업의 외부화	내부 작업으로 분류된 항목 중, 아이디어를 짜내어 기계 가동 중에 미리 할 수 있는 외부 작업으로 바꿉니다.	예: 금형의 예열을 기계 멈추기 전에 외부에서 미리 진행
3단계	모든 작업의 최적화	남겨진 내부 작업과 외부 작업 자체의 시간을 줄이기 위해 도구를 개선하고 표준화합니다.	나사 대신 원터치 클램프 사용, 조절용 게이지 고정화

이 4단계는 선순환을 통해 지속 개선된다.

SMED 도입으로 얻는 혁신적 효과는 다음과 같다.

소량 생산 경제성 확보: 준비 교체 비용이 획기적으로 줄어들어, 한 번에 대량 생산할 필요 없이 필요한 만큼만 자주 생산(Small Batch Size)할 수 있다.
제조 리드타임 단축: 공정 간 대기 시간이 줄어들어 원자재가 완제품이 되는 총시간이 짧아진다.
설비 종합 효율(OEE) 향상: 기계가 정지해 있는 무가치한 시간이 줄어들어 실질 생산 능력이 크게 증가한다.