리드타임을 단축하는 생산방식

1. 머리말

생산방식과 리드타임(Lead Time)은 밀접한 관계가 있다. 지금보다 리드타임을 더욱 단축시키기 위해서는 생산방식의 수준을 향상시켜야 한다. 그렇게 하기 위해서는 생산기술의 수준 향상이 필요하다. 본고에서는 자동차 공장의 생산관리 및 생산기술의 전제가 되는 ‘생산방식’을 중심으로 한 최근 동향을 소개하였다.

2. 리드타임에 대하여

리드타임이란 무엇인가? 자동차 앞바퀴용 흙받기  프론트 펜더(Frontfender)의 경우를 예를 들면 철판 코일을 절단 개시한 최초의 것 하나가 몇 시간 후에 완성차로 되어 라인  밖으로 나오기까지 걸린 시간을 프론트 펜더의 리드타임이라고 말한다. 생산관리 및 생산기술에서 말하는 리드타임은 크게 2가지 개념이 있다. 하나는 수주에서 납품까지의 생산 리드타임이다. 판매점에서 주문을 받은 다음 생산하여(재고를 사용하지 않고) 판매회사에 수송되어 점포에  도착하기까지의 기간을 말한다. 다른 하나는 상품개발(생산준비) 리드타임이다. 신상품 디자인 모델이 결정되어 양산품이 나오기까지(판매개시)의 기간을 말한다.

리드타임이 짧을수록 그 수준은 높은 것이다. 그 수준이 높다는 것은 자금의 회수기간이 짧다는 점에서 경영에 직접 공헌하는 것이 된다. 리드타임을 단축하는 과정에서 품질 및 원가 등 많은 기술적 과제가 생기게 되고, 이를 해결함으로써 넓은 의미의 생산성 향상을 가져오게 되는 점진적인 발전을 하게 된다.

3. 생산 리드타임의 단축과 생산방식

가. 수주 기준의 생산계획

생산 리드타임은 크게 다음의 3단계로 구분할 수 있다.

■제1구분 : 수주 후 생산계획 전개까지
■제2구분 : 생산계획 전개~차체 용접~차량 완성
■제3구분 : 차량 완성~영업점 도착

생산 리드타임의 중심적인  존재인 제2구분은 생산  라인 중의 차량  재공 수와 생산  택트(Tact)에 의해서 거의 결정된다. 라인 재공 수를 줄여서 라인을 짧게 하면 리드타임 단축이 가능하다. 그러나 그 전제로 생산 라인이 입구

에서 출구까지 단순한 1개 라인으로 들어가면 지체 없이 자연스레 아무 저항 없이 빠져나올 수 있어야 한다.

제3구분은 완성차를 운송하는 트레일러나 선박의 대기시간이 의외로 많이 발생하여  리드타임이 걸린다. 제1구분은 생산능력과 관련해서 신축성이 있다. 차종별로 수립된 일일생산계획을 초과 생산하면 백 오더가 발생하여 리드타임이 길어지고,  한편 주문이 생산계획에 미치지 못하면 재고가 쌓이게 된다.  리드타임을 단축하기 위해서 중요한  것은 일일생산계획의 설정 및 운용을 유연하게 대처하는 요령이 있어야 한다.

나. 유연한 혼류 라인
주로 제2구분을   성립시켜 주기   위한 기술적인   조건을 패키지화,   표준화 (Package & Standardization)한 생산 시스템을  Nissan에서는 NIMS(Nissan  Integrated Manufacturing System)라고 부른다. 종래의 차종별, 공정별개별 최적 라인  형태를 혼류이면서 1개 라인으로 구성된 형태이다. 글로벌 표준 라인이라는 점이 크게 개선된 점이다. 혼류생산을 전제로 한  생산 시스템이기 때문에  어떤 차종의 수요가  크게 변화한 경우에NIMS 라인 간에 차종의 이관이 쉬워 양의 유연성이  향상된다. NIMS에 의한 생산은 상품개발 리드타임 단축의 전제라고 하는 중요한  방책이 되어 글로벌 생산 거점에서  신상품을 동시에 일제 생산하는 것을 가능하게 하였다.

다. 실행 기준의 계획 준수
하루하루의 수주확정을 기본으로 생산계획이나 생산 라인의 정비가 진행된다 하여도 한 대, 한 대가 생산계획 순서나 시각에 맞춰 생산 된다고만은 할 수 없다. 생산 공정 내에서의 불량으로 인한 차량의 라인 밖에서의 수정작업, 설비고장으로 인한 생산지연 등이 있다.이러한 생산방식에서 가장 요구되는 것은  생산 공정의 안정성, 신뢰성이다. 따라서  ‘불량 제로’, ‘고장 제로’를 향한 현장이 견실히 해야 할 일이고  이를 위해서 생산기술 및 제품설계 등의 원류 대책을 마련해 나가고 있다.

라. 상류 공정 및 협력업체의 생산방식
차량의 생산방식(차체 용접~차량 완성)은  수주확정 생산방식으로 확립되어  있지만 차량을 구성하는 부품 및 파워트레인유닛(Power Train Unit) 등의 생산방식은  크게 2가지가 있다. 하나는 재고 보진 생산방식(일정한 재고를 가지고 소비되는 만큼만 생산하는 방식으로 소위 말해서 간판방식의 일종)이다. 다른 하나는 납입지시에 의해서 생산하는 방식(차량 생산계획에 의거해서 부품을 생산)이다.수주확정 생산을 하게 되면 완성부품 및 유닛의 재고는 납입할 만큼만 되고 그 이외의 재고는 기본적으로 불필요하게 된다. 다만 품종이 많을수록 품종변환을  많이 해야 하기 때문에 1회당 품종변환 시간(작업준비 시간)을 단축할 필요가 있다.

4. 상품개발 리드타임 단축과 생산방식

가. 상품개발(생산준비) 리드타임
차량의 디자인에서 양산개시 시점까지의 리드타임을 상품개발 리드타임이라고 부른다. 종래에는 시제작한 실차를 사용해서 시작-평가-수정-시작을 반복한 다음 점차로 상품이나 생산준비의 완성도를 올리고 있었기 때문에 기간이 길어졌다. 최근  자동차 업계는 고객 요구의 다양화, 신차 수명의 단명화, 안전 및  환경규제 등이 급속히 진행되고 있기 때문에  이러한 요구에 대응 가능한 제품을 신속하고 글로벌하게 진행해 나갈 필요가 있다.
상품품질이나 생산준비상의 재작업 등의 리스크를 해결하기 위한 방책은 설계 및  시험제작의 IT화, 디지털화에 의한 실차 시험제작 과정을 없애는 것이다. 이러한 디지털 엔지니어링 기술의 활용으로 10년 전에 비해서 상품개발 생산준비 리드타임은 최대 약 절반 정도로 단축되었다.

나. 디지털 엔지니어링
생산기술의 관점에서 신상품 투입에 유연하게  대응하기 위해서는 생산 시스템의  성립성을 사전 검증해서 가장 알맞은 공정계획 및 설비, 작업계획을 실행하는 것도 중요하다.  제품인 자동차만이 아니고 설비, 작업도 3D 데이터화해서 컴퓨터 속에 생산 라인을 구축하고  이곳에서 여러 가지 시뮬레이션 기술을 활용하는 것으로 신제품의 개발, 생산준비, 양산에  관한 기술 검증을 할 수가 있다. 이를 디지털 엔지니어링이라고 부른다.
디지털 엔지니어링에 의해 생산 설계된 제품은 디지털 시험제작에 의해 설비 및 작업 면에서 평가를 받게 된다. 이는 종래 여러 번에 걸친 실차 시험제작(개발 시험제작, 공장 시험제작, 생산 라인 시험 제작)의 까다로운 내용이 디지털로 검증되어  NIMS의 글로벌 표준라인 설비로 생산 가능한지 아닌지를 CAD 상에서 확인한다. 이러한 디지털 기술의 진보는  실차 시험제작의 회수 및 대수를 대폭적으로 줄여주었다.

다. 양산검증 및 표준작업 설정
디지털 시험제작에 의해 실차 시험제작 회수가 대폭적으로 삭감되었으며 물적인 시험제작의 목적은 디지털 상에서 완성한 설계도, 금형도 및 생산 공정을  부품 및 차량의 실물 제작에 의해 검증하고 실 작업과 품질 확인을 하는 것이 중심이 되었다.
종래는 여러 번에 걸친 시험제작을 통해서 신형차 개개의 작업을 작업 단위로 작업순서 및 작업방법을 검토해서 부적합한 점을 다음  시험제작에 반영하여 표준작업을 만들어  나갔지만, 디지털 시작에서는 그대로 완료되기 때문에  한 번에 표준작업을 설정할 수 있다.  이를 기준으로 실물 시험제작 차에서 작업 숙련을 기할 수가 있다.

5. 맺음말

디지털 정보의 글로벌 활용으로 동일 품질수준 차량의 글로벌  생산이 가능하게 되었다. 신형차의 생산을 전 세계 생산거점에서 동시에 양산 개시하기 때문에 모든 준비를 일괄적으로 하기 위한 글로벌 차량 생기 센터를 개설하고 여기서 실차  시험제작을 하여 미국, 유럽 및 아시아 여러 나라에서 현지 생산을 무난히 할 수 있는 체제를 갖추었다.
글로벌 표준화된 생산방식이 해외 생산거점에 도입되었다는 것과 디지털 기술을 활용한생산준비 작업의 표준화가 진전됨으로써 해외의 생산을 위한 준비 작업에도 커다란 변혁을 가져오고 있다. 글로벌 생산기술 센터에서 검증된 디지털 정보를  글로벌하게 활용하여 해외 현지의 생산품질에 대폭적인 향상과 복수 생산 거점의 동시 양산개시를 가능하게 하고 있다.

6. 전문가 제언

자동차 생산방식하면 동서양을 막론하고  Toyota 생산방식이라는 말이 뒤따르기  마련이다. 그만큼 효율적인 생산방식으로 자리 잡고 있다. 그러나 각 자동차 메이커를 비롯한 타 제조분야를 자세히 살펴보면 나름대로의 독특한 특성들을 가지고 있음을  알 수 있다. 본문에서 소개하고 있는 Nissan  자동차의 ‘Nissan 통합  생산 시스템’(NIMS,  Nissan Integrated Manufacturing System)은 그러한 측면에서 흥미와 관심을 갖게 하고 있다.
Nissan의 새로운  생산방식인 NIMS는   하나의 생산 라인에서  크기가  다른 4개의  차대(platform)와 자동차 타입으로는 8개 차종까지 생산할 수 있다. 이는 생산 중인 자동차를 라인에 고정하는 부분을 차종의 크기에 맞춰 바꿀 수 있는 설비를 사용하기 때문인데 큰 투자 없이 생산차종을 교체할 수 있으며, 시간당 생산대수는 약 60대 정도다.

이러한 생산방식은 자동차의 판매상황에 맞춰 차종이나 생산량을 유연하게 바꿀 수  있다는 장점이 있다. 자동차회사들은 최근 해외공장과 더불어  부품조달처까지 혼류생산 대상을 확대함으로써 시장변화에 조속하게 대응할 수 있는 생산체제 구축을 서두르고 있다. 공장 설비나 작업을 3D 데이터화로 컴퓨터 속에 입력하여 실제와 같은 가상의 생산 라인을 구축하고 그곳에서 여러 가지 시뮬레이션을  실시하여줌으로써 실물 시험제작 차를  만들지 않고도 설계, 금형, 설비에 대한 검증과 평가를 마칠 수 있게 되어 대폭적인 개발기간의  단축이 가능하여졌다.

또한 디지털 엔지니어링 기술은 글로벌 거점에 생산 공정의 표준화를 위한 시스템을 배치하여 표준화를 추진하고, 글로벌 생산기술 센터에 설치한 마스터 머신에 디지털 프로세스에서 보증된 데이터를 가장 적합한 양품 조건 데이터로 만들어 넣어 글로벌 거점에 그 데이터를 전사하여 주는 것으로 전 세계의 생산 거점이  동일한 품질의 확보와 동시 양산 개시를 할 수 있게 되었다.