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제 7 장

제 7 장. 공장 자동화. 7 장 . 공장자동화. 학습목표. 제 7 장에서는 새로운 테크놀로지인 공장자동화에 대해 이해하고자 한다 공장자동화란 무엇인가 ? 탄력성이란 무엇인가 ? 컴퓨터가 왜 제조업체에 필요한가 ? 인공지능시스템이란 무엇인가 ? 산업로봇이 제조업체에서 어떤 역할을 수행하는가 ? 수치제어공작기계란 무엇인가 ? 자동운반시스템과 자동창고시스템 FMS CIM 사무자동화란 무엇인가 ?. 생산운영관리. 7-1. 7 장 . 공장자동화. 공장 자동화란 무엇인가 ?

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  1. 제 7 장 공장 자동화

  2. 7장. 공장자동화 학습목표 • 제 7장에서는 새로운 테크놀로지인 공장자동화에 대해 이해하고자 한다 • 공장자동화란 무엇인가? • 탄력성이란 무엇인가? • 컴퓨터가 왜 제조업체에 필요한가? • 인공지능시스템이란 무엇인가? • 산업로봇이 제조업체에서 어떤 역할을 수행하는가? • 수치제어공작기계란 무엇인가? • 자동운반시스템과 자동창고시스템 • FMS • CIM • 사무자동화란 무엇인가? 생산운영관리 7-1

  3. 7장. 공장자동화 • 공장 자동화란 무엇인가? 자동화란 생산을 운영하고 통제하기 위하여 기계, 전자, 컴퓨터 시스템의 응용과 관련된 일체의 테크놀로지 • 테크놀로지 • 자동공구 • 자동조립기계 • 산업로봇 • 자동반송시스템과 자동창고시스템 • 자동검사시스템 • 피드백 통제와 공정관리 • 제반 생산활동의 계획 및 자료수집 • 의사결정을 위한 컴퓨터시스템 생산운영관리 7-2

  4. 7장. 공장자동화 • 공장자동화의 유형 • 고정자동화 • 고정된 생산경로에 있는 단순한 과업들을 하나의 특수기계에 통합시킨 것 • 장치산업 • 고정자동화의 특징 • 초기에 막대한 투자비 소요 • 높은 생산율 • 제품변화에 대한 낮은 탄력성 • 설비교체 난해 • 단위당 변동비 최저수준 생산운영관리 7-3

  5. 7장. 공장자동화 • 프로그래머블 자동화 • 다양한 종류의 제품을 생산할 수 있도록 설비와 기계에 생산순서를 변경할 수 있는 프로그램을 장착한 자동화 • 산업로봇 이나 NC공작기계 • 프로그래머블 자동화의 특징 • 주로 상용기계에 대해 초기 투자비 소요 • 고정자동화에 비해 낮은 생산율 • 제품변화에 대한 높은 탄력성 • 배치생산에 적합 생산운영관리 7-4

  6. 7장. 공장자동화 • 탄력자동화 • 제품을 여러 조합으로 생산하는 자동화 • FMS와 CIM • 탄력자동화의 특징 • 초기 막대한 투자비 소요 • 다양한 종류의 제품의 연속 생산 가능 • 중규모의 생산량에 적합 • 제품설계 변동에 대한 높은 탄력성 생산운영관리 7-5

  7. 7장. 공장자동화 • 자동화의 문제점 • 설치비용이 대체적으로 높다 • 설치하기 위해서는 수요가 많아야 한다 • 인간에 비해 탄력성이 제한 받는다 • 한 번 설치 후 변경이 어렵다 • 종업원들에게 실직의 불안감을 준다 생산운영관리 7-6

  8. 7장. 공장자동화 탄 력 성 • 탄력성의 의미 • 믹스탄력성 - 다양한 종류의 제품을 동시에 생산 • 전환탄력성 - 공정상의 새로운 제품 추가나 제거 • 변경탄력성 - 제품 기능의 변경 • 공정경로변경탄력성 - 공정경로를 변경하는 능력 • 생산량탄력성 - 생산량 변경 • 자재탄력성 - 자재의 규격과 성분 및 수치가 규격과 차이발생시 수용 • 시퀀스탄력성 - 작업지시 변경 생산운영관리 7-7

  9. 7장. 공장자동화 탄력성이 노동력과 설비에 끼치는 영향 생산운영관리 7-8

  10. 7장. 공장자동화 컴퓨터와 생산 • 컴퓨터에 의한 생산의 발전 • 1950-60년대 프로그래머블 자동화 • 개별적인 작업을 통제 • 1980년대 탄력자동화 • 공장의 모든 작업을 체계적이고 통합적으로 통제 • 미래의 공장 • 인간 없이 컴퓨터와 로봇이 생산 생산운영관리 7-9

  11. 7장. 공장자동화 • 컴퓨터를 왜 제조업에서 사용하는가? • 생산활동의 기본적 목적인 비용, 품질, 탄력성, 시간을 달성하기 위해 컴퓨터를 도입 • 생산활동의 목적에 관련된 방대한 자료를 능률적으로 처리하기 위해 컴퓨터를 활용 생산운영관리 7-10

  12. 7장. 공장자동화 인공지능 • AI(artificial intelligence)시스템이란 무엇인가? • 1930-40년대의 수리적인 로직과 1940년대의 컴퓨터의 개발에 따라 발생 • AI란 현명한 컴퓨터시스템을 설계하는 컴퓨터 과학의 일부로서, 언어를 이해하고, 배우고, 의문을 품고, 문제를 해결하는 것과 같은 인간행동에 존재하는 지능의 특성을 보여 주는 시스템 • 인간의 경험과 지식을 컴퓨터에 입력시킨 다음, 이 입력된 자료로 문제를 해결하는 시스템 생산운영관리 7-11

  13. 7장. 공장자동화 • 제조업체에서 AI가 필요한 이유 • 전문적인 지식이 사라지는 것을 방지 • 생산시스템 일부만을 최적화 시키는 수리적 모형의 단점을 제거 • 증가하는 새로운 제품과 테크놀로지의 개발 • 주위의 변화에 신속히 대응 • 제조업체에 있어서 AI의 응용 • 전문가시스템 전문가의 지식과 사고력을 발휘할 수 있는 규칙을 주입시킨 다음, 휴리스틱 또는 실증적인 의사결정을 하는 소프트웨어 생산운영관리 7-12

  14. 7장. 공장자동화 • 전문가시스템의 구성요소 • 사용자 인터페이스 사용자가 시스템과 상호 작용하는 방법 • 추론엔진 어떤 정보를 요구하는 사용자 요구에 응답하는 S/W • 지식베이스 전문가시스템이 욕구하는 정보 전문가시스템의 3가지 주요한 요소 산출물 투입물 사용자 인터페이스 추론엔진 지식베이스 생산운영관리 7-13

  15. 7장. 공장자동화 • 전문가시스템의 응용분야 • 기계수리 및 서비스 • 생산계획 및 스케줄링 • 모형설정과 시뮬레이션 • CAD/CAM 및 FMS • 설비계획에 사용 • 산업로봇에 사용 • CAPP에 사용 생산운영관리 7-14

  16. 7장. 공장자동화 • 전문가시스템의 장점과 단점 • 전문가시스템의 장점 • 결론에 일관성이 없다 • 지식을 고치고, 개선하고, 바꿀 수 있다 • 전문가가 없어도 전문가의 지식을 사용할 수 있다. • 여러 전문가의 의견을 종합한 시너지 효과 • 전문가시스템의 단점 • 독자적인 의사결정을 할 수 없다 생산운영관리 7-15

  17. 7장. 공장자동화 자동판독기 • 바코드 • 점점 빨라지는 물자의 흐름을 파악하기 위해 1949년 개발 • 미리 정해진 형식에 따라 사각형의 마크와 공간으로 이루어진 배열 • UPC(Universal Product Code) • 식료품을 판매하는 업종에서 주로 사용 • 판매망을 통해 주로 품목을 세고, 분류하고, 보내고 , 받고, 자료를 처리하는데 사용 • 제조업자와 제품명 및 크기 등을 표시 생산운영관리 7-16

  18. 7장. 공장자동화 • Telepen • 우유와 보험회사에서 사용되는 바코딩시스템 • CODABAR • 혈액은행, 도서관, 사진현상에서 사용되는 바코딩시스템 • 코드 39 • 문자와 숫자를 동시에 사용하는 바코딩시스템 • 일반산업체에서 가장 많이 사용 생산운영관리 7-17

  19. 7장. 공장자동화 • 매그네틱 스트라이프(magnetic stripe) • 일정한 면적에서 바코드보다 더 많은 정보를 저장 • 테이프 장애시 바코드에 비해 쉽게 정보 상실 • OCR(Optical Character Recognition) • 인간이 판독 가능 • 바코드에 비해 품목을 읽는 능력과 탄력성이 열등 • 소매상에서 사용 • 자동판독기의 장점 • 코딩을 판독하는 속도가 상당히 빠르다 • 품목을 감지하는 능력이 정확하다 • 정보가 실시간으로 자동으로 처리된다. • 재고관리에 아주 효과적이다 생산운영관리 7-17

  20. 7장. 공장자동화 산업로봇 • 산업로봇이란 무엇인가? 다양한 과업을 수행할 수 있도록 가변프로그램의 지시에 의해 자재, 부품, 공작도구를 이용하거나, 다른 여러 가지 기능을 수행하는 기계 • Programmable Logic Controllers 공정을 통제하기 위해 특별히 설계된 마이크로프로세서를 이용하는 기기로서, 제조업체용으로 개발 • 산업로봇의 구조 • 조인트와 링크로 구성 • 몸체와 팔 부분 / 손목 부분 생산운영관리 7-18

  21. 7장. 공장자동화 • 산업로봇의 종류 • 방향전환로봇 • 서보로봇 • 프로그래머블 로봇 • 전산로봇 • 감지로봇 • 조립로봇 • 산업로봇은 어디에 적합한가? • 용접, 제철, 페인트칠, 주조처럼 인간이 근무하기 위험한 장소 • 복잡하지 않고 반복적인 작업 • 인간이 취급하기 어려운 작업 • 작업 변경이 많지 않은 작업 • 부품의 위치와 작업이 정해져 있을 때 • 다교대 작업 생산운영관리 7-19

  22. 7장. 공장자동화 • 로봇을 도입할 때의 문제점 • 작업자들의 실업에 대한 부담 • 경영자들의 로봇 도입 이유 • 인건비 감소 • 노사문제 감소 • 3D와 3H를 방지 • 산출량의 증가와 품질 향상 • 산업로봇의 효과 • 품질이 균일한 제품 생산 • 유휴시간이 없다 • 교대제도 불필요 • 파업에 대한 위험이 없다 • 생산성 향상 생산운영관리 7-20

  23. 7장. 공장자동화 수치제어공작기계 • 수치제어(NC : numerically controlled)란 무엇을 의미하는가? 기계가 어떤 작업을 수행할 때 특별히 그 작업이 자동적으로 수행하도록 설계된 프로그램의 지시에 의해서 통제 받는 것 • NC공작기계의 발전 • 1947년 파슨스사에 의해 시도 • 1954년 MIT와 미 공군에 의해 최초 NC 밀링기계 생산 • 1969년 CNC 등장 • 1969년 DNC 개발 생산운영관리 7-21

  24. 7장. 공장자동화 • 파트프로그램 부품을 만들기 위해 기계와 공구를 움직이는 코드화된 프로그램 • 파트프로그램의 과정 • 부품의 기하학적 특징을 표시 • 제조과정과 공구를 기하학적 특징과 관련 • 작동되는 기계가 이해할 수 있도록 정보를 변환 • NC공작기계의 기본적인 구성요소 • 지시프로그램 • 공작기계의 활동을 지시하는 체계적이고 상세한 명령문 • MCU(Machine Control Unit) • 지시프로그램을 읽고,해석하고, 기계공구의 동작으로 전환하는 하드웨어와 전자공학 • 공작공구 • 작업대, 주축, 모터, 절단기, 고정장치물 등 생산운영관리 7-22

  25. 7장. 공장자동화 • NC공작기계의 장점과 단점 • 장점 • 비생산시간 단축 • 고정 장치물 감소 • 생산시간 단축 • 탄력성 향상 • 품질향상 • 재고감소 • 생산성 향상 • 재작업 감소 • 단점 • 시설투자비 증가 • 수리유지비 증가 • 파트 프로그래머와 NC 유지인원 필요 생산운영관리 7-23

  26. 7장. 공장자동화 • Computer Numerical Control • MCU로써 독자적인 프로그램을 내장한 마이크로컴퓨터를 사용하는 NC • NC에 비한 장점 • 높은 탄력성 • 높은 신뢰성 • 커뮤니케이션 인터페이스 • DNC • 중앙컴퓨터가 일시에 모든 기계를 통제 • DNC(direct numerical control) • 메인프레임 컴퓨터를 이용해 NC기계나 공정을 직접 통제 • DNC(distributed numerical control) • 마이크로프로세서의 발달로 네트워크화 된 DNC 생산운영관리 7-24

  27. 7장. 공장자동화 • CNC와 DNC의 차이점 • DNC는 여러 대의 기계를 통제하고 자료수집 • DNC는 컴퓨터가 통제를 하는 기계와 원거리 • DNC 소프트웨어는 생산기계의 개별적 작업분 아니라 전 분야를 통제하는 경영정보시스템의 기능을 수행 생산운영관리 7-25

  28. 7장. 공장자동화 자동운반시스템과 자동창고시스템 • 자동운반시스템 • 목적 자재를 저렴한 비용으로 안전하게 지정된 장소로 운반 • Automated Guided Vechicles • 작업장에서 정해진 경로를 따라 움직이는 독자적이고 자력추진의 운반도구 • 컴퓨터의 통제를 받는 무인 소형트럭 • AS/RS 시스템과 연계하여 보관 업무까지 수행 • 병원 등과 같은 서비스업체에서도 사용 생산운영관리 7-26

  29. 7장. 공장자동화 • 자동창고시스템 창고 안에 있는 모든 품목에 대한 정보가 실시간으로 파악되어 정보시스템에 즉각 연계 • 목적 • 창고저장 규모의 향상 • 안전성 향상과 도난 방지 • 저장과 관련된 인건비 감소 • 저장과 관련된 노동생산성 향상 • 재고관리의 통제 강화 • 고객서비스 향상 • Automated Storage / Retrieval System 원자재와 공구를 컴퓨터의 통제 하에 작업장 가까이 보관하면서 신속하게 필요한 장소로 이동시키는 시스템 생산운영관리 7-27

  30. 7장. 공장자동화 Flexible Manufacturing System • FMS란 무엇인가? 중앙컴퓨터의 지시에 의해 일련의 공정을 NC공작기계에 의해 자동적으로 수행하고, 자재를 자동으로 운반하는 전산화된 생산시스템 생산운영관리 7-28

  31. 7장. 공장자동화 • FMS의 구성요소 • 머신 센터 • 밀링, 천공작업 등의 다양한 기능을 수행하는 기계공구를 가진 작은 작업장 • NC 공작기계와 공구, 그리고 산업로봇으로 구성 • 자재취급과 저장 • 팔레트, 컨베이어, 산업로봇, AGV, AS/RS시스템 등 생산운영관리 7-29

  32. 7장. 공장자동화 • 컴퓨터통제시스템 • 각 작업장을 통제하고, 연결하는 중앙통제기능 수행 • 현황을 피드백 받고 적절한 조치 • 생산계획과 스케줄링 • 물자의 이동을 통제하며 공구를 통제 • 생산현장에서 수집된 자료를 엔지니어링과 마케팅, 그리고 판매부에 보내 커뮤니케이션을 신속하고 원활히 수행 • 인간노동 • 부품 원료를 선적 • 시스템으로부터 완성품 출하 • 작업공구 변경 및 설치 • 생산설비 수리 및 유지 생산운영관리 7-30

  33. 7장. 공장자동화 • FMS는 어디에 적합한가? • 제한된 수의 부품을 중량 생산하는데 효과적 • 기계작동준비의 유형과 기계작동준비시간이 전형적인 잡숍에 비해 감소 FMS의 적합성 높음 독립적인 NC기계 탄력성과 부품의 다양성 중간 탄력적인 생산시스템 낮음 트랜스퍼 라인 적음 중간 많음 생산량 생산운영관리 7-31

  34. 7장. 공장자동화 • FMS의 장점 • 다양한 종류의 제품을 높은 생산율로 동시에 생산 • 제품변경 준비시간의 감소 • 재공품 또는 완제품 재고 감소 • 기계 이용률 향상 • 생산시간 감소 • 인건비 감소 • FMS 도입시 발생하는 문제점 • 높은 비용 • 정교한 소프트웨어 필요 • 새로운 테크놀로지에 의해 낙후될 위험 생산운영관리 7-32

  35. 7장. 공장자동화 Computer Integrated Manufacturing • CIM이란 무엇인가? 제품설계부터 공정설계, 생산계획과 통제, 품질관리, 보전에 이르는 활동을 데이터 커뮤니케이션 기술과 연계된 컴퓨터 시스템으로 통합하는 것 • 통합 • 기업의 모든 자원을 공유하여 사용 • 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 그리고 데이터베이스가 산업로봇, 자재취급기기, 보관기기, 제품설계 등과 서로 연계되어 고도로 자동화되고, 통합된 탄력적인 생산시스템을 구성 • 기업의 자원과 고객, 공급업자를 통합 및 연계 생산운영관리 7-33

  36. CIM바퀴 + 생 산 인 공 제 + 력 장 자재 공정 설계 품 재 자 자 검사 테스트 분석 공 무 & 커뮤니 케이션 원  동 정보 문서화 조립  C I M 정 + 자재 취급 설비 품질 공통자료 ↕ + 화 스케 줄링 일정 계획 제 기 자재 통 마 업 생 및 산 계 획 케 전 략 팅 + 7장. 공장자동화 CIM 영역 생산운영관리 7-34

  37. 7장. 공장자동화 • 커뮤니케이션 • 사람 • 사람 • 기계 • 기계 • 컴퓨터 • 컴퓨터 • Manufacturing Automation Protocol • 다른 기종의 컴퓨터와 공급업자들로부터 공급되는 기계와 기기간 에 발생하는 커뮤니케이션의 어려움을 극복하기 위해 개발 • 공장에서 사용되도록 고안된 일종의 LAN • 네트워크화 된 컴퓨터와 연결된 기기들간에 자료와 정보를 상호 교환 생산운영관리 7-35

  38. 7장. 공장자동화 • 데이터베이스 시스템 • Database: 관련된 모든 자료들의 집합체 • 데이터베이스가 필요한 이유 • 자료의 중복 감소 • 자료의 비일관성 감소 • 자료 공유 • 표준화 실현 • 정보 유출 방지 • 정보 통합 • 정보에 대한 상이한 요구 조정 생산운영관리 7-36

  39. 7장. 공장자동화 • CIM 도입의 효과 • 인건비 감소 • 신제품 개발시간 단축 • 품질향상 • 신제품의 신속한 시장 출시 • 통합된 단일 정보 사용 • 생산성 향상 • 품질보증비용 감소 • 수요에 대한 탄력성 증가 • 기계 이용률 증대 • 재고 감소 • 종업원의 사기 양양 • 안전한 작업환경 생산운영관리 7-37

  40. 7장. 공장자동화 • 범위의 경제(economics of scope) • 한 장소에서 두 개 이상의 제품을 함게 생산 • 같은 설비와 기계를 공동으로 사용 • 다양한 제품을 소량 또는 중량으로 보다 경제적으로 생산 • 기계, 설비, 정보, 저장, 반출, 보전 등에 따르는 비용감소 • 자본의 집중적인 투자를 통해 생산의 능률성과 자원의 탄력성을 동시에 추구 생산운영관리 7-38

  41. 7장. 공장자동화 • CIM이 성공하기 위한 조건 • 최고경영자의 전폭적인 지지와 참여 • CIM을 도입하는 기업전략 수립 • 전 기능부서의 적극적인 참여와 정보의 교환 • 도입시의 현황보다는 시스템의 최종 현황을 파악 • 단계적인 도입계획 수립 • 기업내 모든 부서의 물자 정보와 흐름을 완전하게 분석 생산운영관리 7-39

  42. 7장. 공장자동화 미래의 공장 • 제조업체의 환경 변화 • 제품수명주기 단축 • 적은 로트의 주문생산 증가 • 경량이며 탄력성이 높은 신소재의 개발 • 전자부품의 사용 증가 • 높은 이자율로 인한 재고 감소 • 품질과 신뢰성의 중요성 • 컴퓨터 사용의 증가 생산운영관리 7-40

  43. 7장. 공장자동화 • 미래의 공장의 특성 • 고도의 탄력성 • 리드타임 감소 • 로트의 크기 감소 • 품질의 균일성 향상 • 자동화로 인한 고정비용 증가 • 인간의 역할이 작업에서 프로그램으로 전환 • 자료가 전 조직에 걸쳐 통일 생산운영관리 7-41

  44. 7장. 공장자동화 사무자동화 • 정보 테크놀로지의 급속한 발전과 컴퓨터의 보급과 활용으로 업무형태가 변화 • 데이터베이스를 통한 고객관리나 자료분석 • 의사결정에 있어서 AI나 전문가시스템 및 전산망 활용 생산운영관리 7-42

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