[제조] 도요타 생산방식(TPS, Toyota Production System)

역사적으로 생산방식은 산업혁명→ 포드 생산방식 → 도요타 생산방식 으로 발전해왔다.

도요타 생산방식, 즉 TPS는 낭비 제거와 품질 향상을 목표로 하는 생산 철학이다. 이 시스템의 두 기둥은 JIT와 사람인변 자동화이라고 할 수 있다.

1. Just-In-Time (JIT)

각 공정이 필요한 것을 필요한 때에 필요한 만큼만 공급받는다는 논리이다. 낭비요소를 제대로 파악하고 제거하는 것이 목적이다.

• 여기서 낭비란, 가치를 창출하지 않으면서 자원을 이용하는 인간의 모든 활동을 의미한다. 과잉생산, 기다림, 불필요한 수송, 과잉공정, 과잉재고, 불필요한 이동, 불량품 발생 등이 모두 낭비에 해당하겠다.
  

JIT의 세 가지 원칙

1. 공정 흐름화

   한 개 또는 한 대씩 가공하거나 조립해 어디에서 작업이 정체되고, 재고가 생기는지 알 수 있도록 공정 구조를 만들고, 낭비가 발견되는 즉시 개선하는 것을 말한다.

   • 안돈: 오류 발생 현황을 전광 표시판으로 알려주는 도구. 경보를 통해 라인스톱을 가능하게 하여 문제를 실시간으로 파악하고 해결할 수 있게 함

2. 필요한 수량으로 택트타임Takt Time 설정

   Takt Time = 가용 생산 시간 / 고객 수요량

   숙련자 기준으로 택트타임, 작업순서, 표준 준비품을 작성해 낭비 없이 효율적으로 생산하기 위한 작업표준을 만드는 것을 의미한다.

   [예시상황]
   일일수요가 100개, 가용시간이 8시간 ⇒ 택트타임 = 0.08시간
   물건이 4.8분마다 하나씩 생산되어야하는, 다르게 말하면 물건이 4.8분마다 하나씩만 생산되면 되는 상황이다. 이를 초과하는 생산 능력은 낭비로 간주되어 제거 대상이 된다.

3. 후공정 인수

   고객의 실수요에 기초해서 후공정이 전공정으로 필요한 것을 필요한 만큼 필요한 때에 가지러가는 방식이다. 이론적으로는 최소의 재고만을 가져갈 수 있다. Pull방식이라고도 한다.

   ↔ MRP방식에서는 예측된 고객 수요를 기반으로 생산계획을 수립하고 전공정에서 후공정으로 물품을 흘려보낸다. Push방식이라고 한다.

2. 사람인변 자동화(自働化)

일반적인 의미의 automation, 자동화(自動化) 는 무인 시스템을 의미하며, 기계가 스스로 계속 작동하는 상태를 뜻한다. 그러나 이 과정에서 이상 상황이 발생하더라도 기계가 이를 스스로 감지하지 못한 채 끊임없이 불량품을 생산하거나 생산성이 저하된 채로 공정이 계속 가동될 수도 있다. 따라서 작업자가 주기적으로 기계의 동작과 제품 품질을 확인해야 한다.

반면 Toyota의 자동화(自働化) 는 움직일 동 옆에 사람인변(亻)이 붙는다. 영어로 Automation with a Human Touch라고 하며, 사람의 지혜를 입힌 자동화를 의미한다. 기계에 이상 감지 기능을 부여되어, 품질 불량, 설비 이상, 작업 지연 등의 문제가 발생하면 스스로 작동을 멈추거나 작업자에게 알림을 보낸다. 이를 통해 불량품의 연속 생산을 방지하고, 작업자는 문제가 발생했을 때만 개입하여 조치하게 된다.

(”사람의 지혜를 입혔다”라는 말을 이상을 감지하여 기계를 멈추거나 개선하는 것은 사람의 지혜만으로 가능한 영역이었는데, 그 지혜를 기계에 입혔다는 의미라고 끼워맞춰보겠다...)

JIT가 원활한 흐름을 중시한다면, 자동화는 오류가 발견되면 즉시 멈춘다는 사상을 기반으로 한다. 불량품을 계속해서 만들지 않겠다는 목적으로, 오류를 중점적으로 관리함으로써 JIT를 효율적으로 보완한다.

사람인변 자동화는 다음과 같은 두 가지 특징을 가지고 있다.

• 품질의 내실화: 기계 뿐만 아니라 수작업 라인이더라도 이상이 발생하면 안돈을 활용해 즉시 정보를 공유하고 오류를 알린다.
• 생인화: 설비개선이나 작업개선을 통해 불필요하게 대기하거나 반복 작업을 하는 인력을 줄이고, 남는 인력을 다른 부가가치 활동이나 공정으로 재배치하여 효율을 높인다.

※ 본 글은 『스마트팩토리』(정동곤 저, 한울아카데미)를 참고하여 작성하였습니다.

회고

“오류를 관리하는 것이 자동화(自働化)이다”. 디지털트윈도 각각 목적을 가지고 있다. 공정을 돌리기 전에 미리 공정의 흐름을 테스트해보기도 하고, 최적으로 계산된 스케쥴을 넣어서 정확한 makespan을 도출해보기도 한다. 지금 내가 하는 프로젝트에서 디지털트윈의 목적은 회복탄력적 운영을 목적으로 한 진단, 대응 시뮬레이션이다. 생산 운영 중 이벤트에 잠재하는 부정적인 영향을 계측하고 그 영향이 기준 이상이 될 때는 대응 전략을 적용할 수 있도록 하고 있다. 이 프로젝트를 수행한 지 몇 개월이 지났음에도 자동화가 단순히 AMR, cobot, ASRS, 머신 등이 자동으로 움직이는 것이라고 막연히 생각했었다니. 자동화는 공정 중 발생하는 오류를 관리하는 것이 핵심이었다! (라고 생각했는데, 댓글을 보고 다시 조사해보니 내가 생각했던 자동화는 automation이 맞고) 이 프로젝트는 automation을 automation with a human touch로 만드는 과정이었다!