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컨티스 툴킷

공정 유형과 설비배치 — 제품-공정 매트릭스·배치 유형·셀 생산

4장 공정과 설비배치 · 직무 C1 · 검토 2026-10-24

이 쪽의 핵심 질문은 하나입니다. “우리 공장은 어떤 공정 유형이고, 계획·일정·재고를 그 유형에 맞게 운영하고 있는가?”

생산관리 담당자는 공장을 직접 설계하지 않습니다. 그래도 이 질문은 생각보다 자주 만납니다. 새 품목을 받아 어느 라인에서 만들지 정할 때, 시제품 때 잘 돌던 품목이 양산 물량으로 커졌는데 납기가 계속 밀릴 때, 생산기술팀이 “설비 배치를 바꾸자”거나 “셀로 묶자”고 제안해 물량 자료를 달라고 할 때입니다. 공정 유형은 공장이 무엇을 잘하고 무엇을 못하는지를 정합니다. 계획 방식이 공정 유형과 어긋나면 담당자가 아무리 애써도 재공은 쌓이고 납기는 흔들립니다.

교재는 공정을 물건이 흐르는 모습에 따라 다섯 가지로 나눕니다. 위로 갈수록 한 번에 만드는 양이 적고 품목이 다양하며, 아래로 갈수록 양이 많고 품목이 적습니다.

공정 유형생산 모습국내 예설비와 사람
프로젝트큰 제품 하나를 한 자리에서 오래 만든다선박, 플랜트, 대형 설비 제작장비와 사람이 제품으로 간다
개별 작업장(잡숍)주문마다 거치는 공정 순서가 다르다금형, 정밀가공 임가공, 수리품범용 기계, 숙련 작업자
배치(묶음)같은 품목을 한 묶음 만들고 교체해 다음 품목사출, 프레스, 도장, 제약, 식품교체가 잦고 묶음 크기가 중요하다
반복(라인)정해진 순서대로 일정한 간격으로 흐른다자동차·가전 조립, 전장품전용 라인, 작업 분할
연속원료가 끊김 없이 흘러 나간다정유, 석유화학, 제지, 제철, 시멘트장치 설비, 운전·감시 인력

국내 중소 제조 공장은 한 공장 안에 두세 유형이 섞인 경우가 대부분입니다. 앞 공정은 프레스나 사출처럼 배치로 돌고, 뒤 공정은 조립 라인으로 흐르는 식입니다. 그래서 “우리 공장은 무슨 유형인가”보다 “이 품목은 어느 구간에서 어떤 유형으로 흐르는가”를 묻는 편이 실무에 맞습니다.

업종별 차이 금형·정밀가공은 거의 전부 잡숍이라 공정 순서표(라우팅)와 작업장별 대기열 관리가 일의 대부분입니다. 사출·프레스는 배치가 중심이라 금형 교체 순서와 묶음 크기가 계획의 핵심입니다. 자동차 부품 1차 협력사의 조립 공정은 라인에 가깝고 고객사 서열 납품 일정에 맞춰 돌아갑니다. 식품·화학은 배치와 연속이 섞이며, 세척·청소 시간이 교체 시간을 좌우합니다.

공정 유형을 고르는 기준을 한 장 그림으로 정리한 것이 제품-공정 매트릭스입니다. 가로축에 제품의 성격(주문마다 다른 극소량에서 표준품 초대량까지), 세로축에 공정 유형(잡숍에서 연속 흐름까지)을 놓으면, 경쟁력 있는 공장은 대체로 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 내려가는 대각선 위에 있습니다.

제품의 품종·수량 단계와 공정 유형이 대각선에서 만나는 제품-공정 매트릭스
그림 4-1. 제품-공정 매트릭스 — 대각선에서 벗어나면 원가가 높거나 유연성이 모자랍니다. 출처: Hayes & Wheelwright(1979)를 바탕으로 다시 그림

대각선에서 벗어난 자리는 두 가지 뜻입니다.

  • 오른쪽 위: 대량으로 팔리는 표준품을 잡숍 방식으로 만드는 경우입니다. 품목마다 범용 기계 사이를 오가며 대기하니 원가와 리드타임이 경쟁사보다 높습니다.
  • 왼쪽 아래: 주문마다 다른 제품을 전용 라인이나 장치 설비에 억지로 태우는 경우입니다. 교체와 조정에 시간이 들어 설비가 놀고, 고객 요구에 맞추지 못합니다.

생산관리 담당자에게 이 그림이 쓸모 있는 때는 품목이 매트릭스 위에서 움직일 때입니다. 시제품이나 초기 물량은 잡숍이나 배치 구간에서 만들어도 괜찮습니다. 그런데 월 물량이 몇 배로 커졌는데도 같은 방식으로 계속 만들면, 그 품목은 어느새 오른쪽 위로 밀려나 있습니다. 담당자는 품목별 월 물량과 품종 수 추이를 근거로 “이 품목군은 전용 셀이나 라인으로 옮길 때가 됐다”는 안건을 생산기술·경영진에 올릴 수 있습니다.

역사 이 매트릭스는 하버드 경영대학원의 로버트 헤이즈(Robert H. Hayes)와 스티븐 휠라이트(Steven C. Wheelwright)가 1979년 「하버드 비즈니스 리뷰」에 실은 두 편의 글에서 나왔습니다. 1-2월호 “Link Manufacturing Process and Product Life Cycles”(133~140쪽)에서 제품 수명주기와 공정 수명주기를 한 표에 겹쳐 보였고, 3-4월호 “The Dynamics of Process-Product Life Cycles”에서 기업이 대각선 위를 어떻게 옮겨 가는지를 다뤘습니다. 그 뒤 거의 모든 생산운영관리 교재가 공정 선택 장의 첫 그림으로 이 표를 씁니다. 출처: https://hbr.org/1979/01/link-manufacturing-process-and-product-life-cycles

3. 공정 유형이 계획·일정·재고 방식을 정합니다

섹션 제목: “3. 공정 유형이 계획·일정·재고 방식을 정합니다”

공정 유형은 생산관리 담당자가 매일 하는 일의 모양을 결정합니다. 같은 “생산계획”이라는 말이라도 잡숍과 라인에서는 전혀 다른 일을 가리킵니다.

공정 유형주로 쓰는 주문 방식계획의 단위일정을 짜는 법재고가 쌓이는 곳담당자가 보는 숫자
프로젝트주문 설계·생산프로젝트 1건공정 네트워크와 주경로(7장)프로젝트별 자재마일스톤 지연 일수
잡숍주문 생산주문·작업지시작업장별 우선순위 규칙(13장)공정 사이 재공작업장 대기열, 납기 준수율
배치재고·주문 혼합품목별 묶음묶음 크기와 교체 순서묶음 사이 중간품교체 시간, 묶음 크기
라인재고 생산·조립 생산일·시간당 수량택트와 평준화, 칸반(15장)라인 앞 자재, 완제품택트, 시간당 실적
연속재고 생산기간당 처리량운전 계획과 정기 보수원료·제품 탱크가동률, 수율

이 표의 각 칸은 이 매뉴얼의 다른 장에서 자세히 다룹니다. 프로젝트 일정은 7장 프로젝트 관리, 잡숍 일정은 13장 일정계획, 자재 소요는 12장 MRP, 라인의 흐름은 15장 린과 흐름에서 이어집니다.

흔한 실수 잡숍 성격의 가공 공장에서 “오늘 전 공정 합계 몇 개”라는 라인식 목표만 관리하는 경우가 있습니다. 공정마다 거치는 순서가 다르니 합계 수량은 납기와 거의 관계가 없고, 쉬운 작업만 먼저 끝내는 쏠림이 생깁니다. 반대로 라인에 가까운 조립 공정에서 품목별로 큰 묶음을 몰아 넣으면, 라인 앞에 다른 품목 자재가 쌓이고 평준화가 깨집니다. 계획 단위를 공정 유형에 맞추는 것이 먼저입니다.

4. 설비배치 네 가지와 그룹 테크놀로지

섹션 제목: “4. 설비배치 네 가지와 그룹 테크놀로지”

공정 유형이 “어떻게 흐르는가”라면, 설비배치는 “기계를 어떤 기준으로 모아 놓는가”입니다. 교재는 네 가지 기본형을 듭니다.

공정별·제품별·고정위치·셀 배치 네 가지의 물건 흐름 비교
그림 4-2. 설비배치 네 가지 — 공정별 배치는 물건이 이리저리 오가고, 제품별·셀 배치는 한 방향으로 흐릅니다. 출처: 교재 공통 분류를 바탕으로 다시 그림
배치무엇을 모으나잘 맞는 공정좋은 점약한 점생산관리가 보는 숫자
공정별 배치같은 종류의 기계잡숍, 배치품목이 바뀌어도 대응, 기계 한 대 고장에 덜 민감운반 거리가 길고 재공·대기가 많다작업장별 대기열, 운반 횟수
제품별 배치한 제품의 작업 순서라인, 연속운반이 짧고 흐름이 빠르다한 공정이 서면 전체가 선다, 품목 변경이 어렵다택트, 라인 정지 시간
고정위치 배치제품 주변에 사람·장비프로젝트옮길 수 없는 큰 제품에 맞다자재·장비 동선 관리가 어렵다공정 진척, 자재 반입 일정
셀 배치비슷한 부품군에 필요한 기계다품종 중량리드타임·재공이 크게 준다부품군 물량이 바뀌면 셀 부하가 흔들린다셀별 부하, 한 개당 흐름 시간

그룹 테크놀로지(GT) 는 셀 배치의 바탕이 되는 생각입니다. 모양이나 거치는 공정이 비슷한 부품을 한 무리(부품군)로 묶고, 그 부품군에 필요한 기계만 모아 셀을 만듭니다. 출발점은 부품-기계 행렬입니다. 라우팅에서 부품마다 거치는 기계를 표시한 뒤, 행과 열 순서를 바꿔 점들이 덩어리로 모이게 합니다.

예시(가상 부품 5개, 기계 4대) — 라우팅에서 바로 옮긴 표입니다.

부품M1 선반M2 밀링M3 드릴M4 연삭
P1●●
P2●●
P3●●
P4●●
P5●●●

행과 열의 순서를 바꾸면 두 덩어리가 보입니다.

부품M1 선반M3 드릴M2 밀링M4 연삭
P1●●
P3●●
P2●●
P4●●
P5●●●

셀 1은 선반과 드릴(P1·P3), 셀 2는 밀링과 연삭(P2·P4·P5)입니다. P5의 드릴 작업 하나가 셀 밖으로 나가는데, 이것을 예외 요소라고 부릅니다. 예외 요소는 셀 2에 드릴을 한 대 더 두거나, 셀 사이 이동을 허용하거나, 그 작업만 외주로 돌리는 셋 중 하나로 처리합니다. 어느 쪽이 나은지는 P5의 물량과 드릴 가격에 달렸으니, 담당자가 P5의 월 물량을 내놓아야 결론이 납니다. 툴킷의 그룹 테크놀로지 도구로 같은 재배열을 해 볼 수 있습니다.

역사 부품을 비슷한 것끼리 묶어 가공하자는 생각은 옛 소련 레닌그라드의 공학자 세르게이 미트로파노프(Sergei P. Mitrofanov)가 1959년 『그룹 테크놀로지의 과학적 원리』로 정리했고, 1966년 영어판이 나오면서 유럽과 미국에 퍼졌습니다. 출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Sergei_Mitrofanov

사례 삼성전자는 2010년 1월 냉장고 생산에서 기존 컨베이어 방식을 없애고 처음으로 셀 생산방식을 도입했습니다. 이데일리 보도에 따르면 20초에 1대꼴로 생산되던 냉장고가 14초대로 단축됐고, 8개로 시작한 셀라인을 그해 8월 6개로 줄였으며 이듬해에는 4개로 운영하는 데 도전한다고 했습니다. 삼성전자는 이에 앞서 TV·휴대폰·프린터에 셀 생산을 먼저 도입했습니다. 셀 생산이 소형 조립품만이 아니라 냉장고 같은 대형 가전에도 쓰인다는 점이 눈여겨볼 부분입니다. 출처: 이데일리 2010년 12월 24일 「“생산성에 자신감 있다”..삼성電, 냉장고 셀라인 단축」 https://edaily.co.kr/News/Read?mediaCodeNo=257&newsId=02030326593201800

5. 공정별 배치의 운반 부하 계산

섹션 제목: “5. 공정별 배치의 운반 부하 계산”

공정별 배치에서는 어느 부서를 어느 부서 옆에 두느냐가 운반 거리를 크게 바꿉니다. 교재는 이를 운반 부하(하중-거리) 로 계산합니다.

  • 운반 부하 = 모든 부서 쌍에 대해 (이동 횟수 × 거리)의 합
  • 이동 횟수는 운반 단위(팔레트·대차 1회)로 셉니다. 무게나 운반비가 크게 다르면 횟수 대신 비용을 곱합니다.

이동 횟수는 라우팅과 작업 실적에서 뽑은 부서 간 이동 횟수표(From-To 표) 에서 가져옵니다. 생산관리 담당자가 가장 잘 만들 수 있는 자료입니다.

예시(가상 가공 공장) — 부서 A 절단, B 선반, C 밀링, D 연삭이 일렬로 놓여 있고, 이웃한 부서 사이는 15m입니다. 한 주 동안의 이동 횟수는 다음과 같습니다.

이동A→BA→CB→CB→DC→D
주간 횟수6040205040

현재 순서가 A-D-B-C라면 A와 B 사이는 두 칸(30m), A와 C 사이는 세 칸(45m)입니다.

이동횟수현재 A-D-B-C 거리현재 부하(m)바꾼 A-B-C-D 거리바꾼 부하(m)
A→B60301,80015900
A→C40451,800301,200
B→C201530015300
B→D5015750301,500
C→D40301,20015600
합계5,8504,500

순서를 A-B-C-D로 바꾸면 주간 운반 거리가 1,350m 줄어듭니다(23.1%). 네 부서를 일렬로 놓는 순서는 24가지인데, 모두 계산해 보면 A-B-C-D(와 거꾸로 놓은 D-C-B-A)가 가장 짧고, 그다음은 4,650m입니다. 실제 공장은 일렬이 아니고 통로를 따라 직각으로 움직이므로, 도면에서 통로 기준 거리를 재서 같은 계산을 합니다.

현재 배치 5,850m와 바꾼 배치 4,500m의 부서 간 이동을 호로 비교
그림 4-3. 운반 부하 비교 — 자주 오가는 부서를 붙이면 같은 물량에서 운반 거리가 23% 줄어듭니다. 출처: 이 쪽 계산 예시

툴킷의 From-To 표 도구에 이동 횟수와 거리를 넣으면 같은 합계가 나오고, 스파게티 다이어그램으로 실제 동선을 그려 보면 숫자가 왜 큰지 눈으로 확인할 수 있습니다. 배치 계획 전체 절차는 리처드 머더(Richard Muther)가 1961년 정리한 체계적 배치계획(SLP)이 교재의 표준인데, 그 세부는 생산기술 매뉴얼이 다룹니다.

6. 공정 분석 — 흐름도·처리량·사이클타임

섹션 제목: “6. 공정 분석 — 흐름도·처리량·사이클타임”

배치를 바꾸든 셀을 만들든, 먼저 지금의 흐름을 숫자로 봐야 합니다. 교재가 쓰는 도구는 세 가지입니다.

  • 공정흐름도: 가공·운반·검사·정체·저장 다섯 기호로 한 품목이 지나가는 길을 적습니다. 기호와 작성법은 5장 작업설계와 표준시간에서 다뤘습니다. 양식은 공정흐름도 양식을 씁니다.
  • 사이클타임: 공정에서 완성품이 하나씩 나오는 간격입니다. 직렬 공정에서는 가장 느린 공정(병목)의 시간이 전체 사이클타임이 됩니다.
  • 처리량: 단위 시간당 나오는 수량으로, 사이클타임의 역수입니다.

예시(가상 3공정) — 절단 2분, 가공 5분, 검사 3분이 한 줄로 이어져 있습니다.

항목계산값
사이클타임가장 느린 가공 공정5분
처리량60분 ÷ 5분시간당 12개
실제 가공시간 합2 + 5 + 310분
공정 안 재공 30개일 때 흐름 시간30개 ÷ 시간당 12개2.5시간(150분)
가치를 더하는 시간 비율10분 ÷ 150분약 6.7%

마지막 두 줄은 리틀의 법칙(재공 = 처리량 × 흐름 시간)으로 구했습니다. 실제로 손이 가는 시간은 10분인데 한 개가 공정을 빠져나오는 데 150분이 걸립니다. 나머지 140분은 기다림입니다. 이 비율을 줄이는 방법이 셀 배치와 한 개 흐름이고, 자세한 계산은 15장 린과 흐름에 있습니다.

라인밸런싱은 라인의 작업을 공정마다 고르게 나누는 일입니다. 고객 수요에서 택트를 구하고, 작업 요소를 택트 안에 들어가도록 묶어 공정 수와 편성 효율을 정합니다. 이 쪽에서는 이름만 소개하고, 계산 순서와 예시는 15장 린과 흐름에서 다룹니다. 라인밸런싱 도구와 택트타임 도구를 함께 씁니다.

공정 교차점(손익분기) 은 같은 품목을 어느 공정 방식으로 만들지 두 방식의 총비용이 같아지는 연간 수량(고정비 차이 ÷ 단위 변동비 차이)으로 가르는 방법이고, 계산 예시와 투자 판단은 6장 장기 능력계획과 증설 투자 판단 5~6절에 있습니다. 계산은 공정 교차점 도구로 합니다.

7. 생산관리 담당자가 만나는 결정

섹션 제목: “7. 생산관리 담당자가 만나는 결정”

배치와 공정 선택의 최종 결정은 생산기술과 경영진이 하지만, 판단에 쓰는 숫자는 대부분 생산관리가 가지고 있습니다.

상황담당자가 내놓는 숫자주로 나오는 자리
시제품을 양산 공정으로 넘길 때품목별 월 물량 추이, 같은 공정을 쓰는 품목 수양산 이관 회의
배치 변경·설비 이전부서 간 이동 횟수표, 현재 운반 부하설비 배치 검토 회의
셀 전환 제안부품군별 물량, 셀 전환 전후 리드타임·재공개선 과제 보고
라인 신설·재편성일 수요와 근무시간에서 나온 택트, 품목 구성비라인 편성 회의
범용 설비냐 자동 설비냐연 물량과 공정 교차 수량설비 투자 심의

주의 이동 횟수표나 물량 자료를 넘길 때는 기간과 기준을 꼭 적습니다. 성수기 한 달 자료로 배치를 정하면 비수기에는 셀이 놀고, 반대로 비수기 자료로 정하면 성수기에 셀 하나가 병목이 됩니다. 최소 6개월, 가능하면 1년치 실적과 다음 해 판매계획을 함께 줍니다.

엑셀로 할 때 ERP에서 작업 실적(작업지시 번호, 공정 순서, 작업장)을 내려받아, 같은 작업지시 안에서 앞 작업장과 다음 작업장을 한 줄로 붙입니다. 이를 피벗 표로 세면 부서 간 이동 횟수표가 됩니다. 여기에 도면에서 잰 거리를 곱하면 운반 부하가 나옵니다. 부품-기계 행렬도 같은 자료에서 품목과 작업장을 행·열로 놓고 세면 됩니다.

ERP·MES로 할 때 작업장(워크센터) 마스터와 라우팅이 정확해야 위 자료가 나옵니다. 국내 중소기업은 라우팅에 “가공”처럼 뭉뚱그린 작업장 하나만 들어 있는 경우가 많습니다. 배치 검토가 시작되면 최소한 기계 종류 단위로 작업장을 나눠 실적을 받도록 바꿉니다.

종이로 할 때 공장 평면도를 출력해 한 품목의 이동을 색연필로 따라 그립니다. 하루만 따라다녀도 같은 통로를 몇 번 오가는지 보이고, 그 그림이 배치 변경 회의에서 가장 설득력 있는 자료가 됩니다.

중소 제조의 출발점(예시 — 회사 사정에 맞게 바꿉니다)

공장 상황먼저 해 볼 것
공정별 배치, 다품종, 재공이 많다물량 상위 20% 품목의 부품군을 찾아 셀 한 개를 시범으로 묶는다
라인이 있는데 품목 교체가 잦다묶음 크기와 교체 순서부터 손본다(배치 변경 전에)
시제품과 양산이 같은 기계를 쓴다매트릭스에서 양산 물량 품목을 떼어 낼 기준 수량을 정한다
운반이 많다는 불만만 있다이동 횟수표를 먼저 만들어 숫자로 확인한다

이 쪽은 공정 유형과 배치를 생산관리 관점에서 알아야 할 깊이로만 다룹니다. 배치 설계의 전 과정(체계적 배치계획의 각 단계, 통로 폭과 안전 거리, 운반 설비 선정, 배치 도면 작성)은 생산기술 매뉴얼이 더 깊게 다룹니다.

에피소드 가상의 장면입니다. 정밀가공 공장의 생산관리 담당자가 납기 지연 원인을 분석하다가, 지연 주문 대부분이 밀링과 연삭을 오가는 품목이라는 것을 알아챘습니다. 두 작업장은 공장 양 끝에 있었습니다. 담당자는 석 달치 작업 실적으로 이동 횟수표를 만들어 생산기술팀에 보냈고, 계산해 보니 연삭기 두 대만 밀링 옆으로 옮겨도 주간 운반 거리가 3분의 1 가까이 줄었습니다. 설비 이전은 다음 정기 보수 때로 잡혔고, 담당자는 그동안 두 공정 사이 운반을 하루 두 번 정해진 시각에 하도록 계획에 넣었습니다.

하려는 일쓰는 도구·양식
부서 간 이동 횟수와 운반 부하 계산From-To 표
실제 동선 그리기스파게티 다이어그램
부품군과 셀 찾기그룹 테크놀로지
범용 대 자동 공정 비교공정 교차점
라인 편성과 택트라인밸런싱, 라인 설계, 택트타임
흐름 전체 그리기가치흐름도(VSM), SIPOC
묶음 크기와 리드타임배치 리드타임
공정 흐름 기록공정흐름도 양식, 표준작업조합표 양식

교재

원 문헌과 사례

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