스마트 생산운영 : 초일류기업을 위한

심현식

스마트제조경영학자/연세대학교공학박사.현재경기대학교산업경영공학과교수로재직중이며,한국반도체디스플레이기술학회편집이사로활동하고있다.학회내“스마트제조경영연구회&스마트제조경영아카데미”를운영하고있으며,스마트팩토리및스마트제조경영분야의기업컨설팅을하고있다.저서는“실전경영학(2018,2022)”,“스마트제조시스템(2020)”이있다.경력은삼성전자반도체사업부(그룹장),삼성전기생산기술연구소(그룹장)에서근무하였고,연세대학교에서실전경영학을강의하였다.

CHAPTER01생산방식의변화과정

01개요3
02포드생산시스템6
2.1과학적관리론6
2.2포드시스템9
03린(lean)생산방식16
3.1린생산의개요16
3.27가지낭비17
3.3Lean의5가지원칙19
04도요타생산시스템23
4.1개요23
4.2JIT생산25
4.3평준화생산26
4.4자동화(自動化,automation)29
05TOC경영31
5.1DBR(drum？buffer？rope)32
5.2CCPM(criticalchainprojectmanagement)34
5.3스루풋회계(throughputaccounting)35
5.4TP(thinkingprocesses)38

CHAPTER02동기화생산방식

01동기화생산이란43
02생산운영46
2.1표준재공설정49
2.2Device/단위공정(step)별평균화생산53
2.3Processunit관리55
2.4Sync.station운영57
2.5설비할당58
03설비운영62
3.1ERS(emergencyresponsesystem)62
3.2SBM(schedulebasedmaintenance)71

CHAPTER03생산공정관리

01생산운영관리87
1.1생산운영관리란87
1.2제품생산과정90
02생산공정관리92
2.1생산관리92
2.2생산계획및통제시스템93
2.3생산계획96
2.4생산공정관리100
03선진공정제어103
3.1APC개요103
3.2APC주요기능106
3.3APC제어알고리즘107

CHAPTER04설비관리

01설비생산성121
1.1설비생산성의정의121
1.2설비종합효율123
1.3설비생산성지표125
02설비엔지니어링시스템126
2.1EES개요126
2.2설비효율관리133
03설비이상제어138
3.1설비변수와공정변수138
3.2단변량FDC(univariateFDC)142
3.3다변량FDC(multivariateFDC)152
04EES사례연구161
4.1EES소개161
4.2FDCmethodology165

CHAPTER05초일류기업의품질관리

01통계적공정관리171
1.1SPC개요171
1.2SPC적용사례179
02관리도185
2.1기본개념185
2.2계량형관리도198
2.3계수형관리도208
2.4관리도의해석214

03공정관리220
3.1공정능력의개념220
3.2공정능력지수226

CHAPTER06Factoryintegration

01Factoryintegration개요235
1.1개요235
1.2주요과제238
1.3주요기술요소239
1.4경쟁력강화방안245
02Fullautomation247
2.1Automan시스템247
2.2계측기자동화253
03Reticle물류자동반송시스템257
3.1RHS(reticlehandlingsystem)시스템257
3.2RMS(reticlemanagementsystem)시스템263
3.3R？MCS(materialcontrolsystem)시스템266

CHAPTER07자동화(automation)

01자동화개요271
1.1자동화정의271
1.2자동화의구분272
02물류자동반송개요274
2.1자동반송의필요성274
2.2자동반송의도입효과및역할275
03자동반송의변천과정277
3.1FAB라인설비의특성278
3.2반송업무process280
04물류제어시스템282
4.1MCS개요282
4.2MCS주요기능286

CHAPTER08프로세스혁신(1)

01프로세스의중요성293
1.1프로세스란293
1.2프로세스혁신(processinnovation)298
1.3프로세스혁신성공전략302
02생산프로세스311
2.1생산패러다임의변화311
2.2단속프로세스314
2.3라인프로세스315
2.4프로젝트318
03유연한생산방식320
3.1유연생산방식의필요성320
3.2셀(cell)생산방식322
3.3U자형생산라인324
04프로세스혁신사례327
4.1삼성전자사례328
4.2현대위아사례332

CHAPTER09프로세스혁신(2)

01MBNQA337
1.1MBNQA개요337
1.2MBNQA모델338
026시그마341
2.16시그마개요341
2.26시그마적용사례343
03TPM345
3.1TPM이란345
3.2TPM활동347
3.3로스개선활동352
04공정관리356
4.1공정관리개요356
4.2공정관리목표359
4.3공정관리시스템364

CHAPTER10생산시스템구축사례

01A사MES373
1.1추진개요373
1.2MES구축375
1.3MES전략과제378
1.4적용효과및성공요인385
02생산시스템사례연구387
2.1현황387
2.2생산자동화388
2.3물류자동화389
2.4품질관리390
2.5개발관리392
2.6수율관리393

부록395
참고문헌396
색인398

오늘날우리가살아가고있는세상은무서운속도로변화하고있다.그중에서도특히제조업의급격한변화는기업의생존과직결되는문제로더심각하게다가오고있다.4차산업혁명으로대표되는인공지능(AI),빅데이터(BigData),사물인터넷(IoT),스마트팩토리(SmartFactory),스마트제조(SmartManufacturing)등변화의큰물결앞에많은제조기업들이조금이라도경쟁력을높이기위하여치열한변신을해나가고있다.

최근대형은행들은코로나로창구에내방하는고객은줄고온라인고객이늘어나면서점포를통합하고,이에더하여AI행원을만들어서창구에배치하여그영역이영업점을넘어앱까지진출한다고발표하였다.국내자동차회사에서는실제공장과똑같은메타팩토리(메타버스&스마트팩토리)를만들어서가상공장에서고객이주문하는제품의사양을먼저만들어보고실제공장에서제품을생산한다고발표하였다.가전제품회사에서도인공지능(AI)기반의통합가전솔루션‘스마트싱스홈라이프’를통하여맞춤형제품을출시한다고발표하였다.이와같이제조의패러다임은개인화&맞춤형생산시대로변화하고있고,그에따른운영시스템의중요성은점점더높아지고있다.이러한시대적인변화와혁신의요구에발빠르게대응해나가고준비하는기업들은살아남아서그열매를따먹고,제대로대응하지못하는기업들은점점경쟁력을상실해가고있는것이오늘의냉혹한현실이다.

또한오늘날대학을졸업한학생들의취업문제는얼마나심각한가.대기업,공기업의입사경쟁율은수십대일에서수백대일에달하고,그경쟁률을뚫고입사하기란낙타가바늘구멍을통과하는것만큼이나어려워졌다.그러다보니재수·삼수는기본이고삼포(연애,결혼,출산)세대가사회의신조어로떠오른지오래되었다.이러한삼포세대가나오게된배경은안정된일자리를구하지못한데서비롯된것임은두말할필요가없다.이와같이기업은기업대로시장에서생존하기위하여지속적인변화와혁신을해야하고,또그과정에서직장인들은아무런준비없이거리로내몰리고있다.

필자는기업의제조현장에서경쟁력을끌어올리기위한스마트팩토리,스마트매뉴팩처링구축업무를추진하였고,몸담고있는기업의눈부신발전을함께하였다.그러한성장의가장큰비결은사원들의열정도중요하지만,기업의빠른변화와혁신그리고정보시스템을활용한기업경쟁력의확보라는것을결코부인할수없다.

본저서는크게생산방식,생산공정관리,운영시스템,프로세스및사례연구순으로구성되어있다.첫째,생산방식의변천과정및주요생산방식,동기화생산에대한이해와기법들에대하여살펴보고,둘째,생산공정관리및필요한핵심기술들에대하여다루었다.초일류기업에서사용하는최신공정관리및설비관리,그리고품질관리기법위주로기술하였다.셋째,운영시스템에서는전체공장운영의중요한역할을담당하는FactoryIntegration및자동화에대하여정리하였다.마지막으로생산프로세스및프로세스혁신,그리고생산시스템사례에대하여기술하였다.

본저서는제조패러다임의변화에맞추어현장의생산방식과운영시스템에초점을맞추었고,이에필요한핵심기술들을살펴보고나아갈방향을제시하고자하였다.핵심적으로필요한기술들은이론적인내용과독자의이해를돕기위하여현장사례들을추가하여기술하고,일정계획·설비지능화등기업에서많이이슈가되고있는분야는이론적인내용위주로최대한자세하게기술하였다.또한현장에서활용할수있는알고리즘및예제를추가하여학생들이실무와이론을같이학습할수있도록배려하였다.

필자는그동안제조현장에서생산·기술·품질·스마트제조업무를수행하면서,현장의프로세스이노베이션(processinnovation)·생산시스템·무인자동화에이르는전과정을선도적으로추진하였다.

무인화된스마트제조라인을구현하려면제조현장의생산·기술·품질·설비관리등전체공장운영(smartoperationsystem)에필요한각부분의프로세스혁신작업이선행되어야하고,운영시스템에는현장의업무(process&know-how)가그대로녹여져들어가있어야한다.그리고이러한제조패러다임의변화가제조경쟁력의원천이되고,이러한활동들이기업이초일류기업으로도약하는데핵심요소가된다는것을직접경험하였다.아울러초일류기업으로성장하려면관련된분야의최신기술에대한지속적인벤치마킹,끊임없는혁신활동이전제되어야한다는것은두말할필요가없을것이다.

그동안국내대기업의제조경쟁력은세계최고의수준에올라섰지만,그위상에걸맞은우리만의독자적인생산방식이없다는것에대하여이분야를연구하는학자로서항상아쉽고안타까운마음을지울수없었다.특히생산방식·
스마트팩토리·스마트제조분야의이론적정리된내용들이많지않지만,최대한관련자료들을체계적으로정리하여전반적인이해를도울수있도록기술하였다.현재우리의경쟁우위를지속적으로확보해나가고,우리의후세대에선배들이이룩한우수한생산방식(know-how)을전수해줌으로써선진제조강국으로도약하는계기가되리라믿으며,그동안의실무경험과강의및자료들을정리하여이책을집필하게되었다.

마지막으로생산방식에대한체계적인연구가부족한상황에서강의용교재로출간하다보니그내용이다소미약하고일부순서가맞지않는부분들이있을수있다는것을미리말씀드리며,앞으로빠른시일내에더나은내용으로독자들에게보답할것을약속한다.

본교재를출간할수있기까지저의영원한스승이신사랑하는부모님,그리고가정에서많은응원과후원을아끼지않은사랑하는아내와우진이,윤옥이가있기에이책이나오게되었습니다.그리고물심양면으로지원해주신경기대산업경영공학과교수님과,집필과정에처음부터함께해준경기대조유진양에게도진심으로감사의말씀을드립니다.

끝으로본도서가나오기까지오랫동안많은도움과지원을아끼지않으신박영사안종만회장님,안상준대표님,영업부정연환과장,편집부탁종민대리께도깊은감사를드립니다.

2023년봄

광교산자락연구실에서


玄岩