인더스트리 4.0은 사물인터넷, 사이버물리시스템, 센서 등의 기반기술을 중심으로 생산공정, 조달·물류, 서비스까지 통합 관리하는 ‘스마트 팩토리’를 목표로 한다. 이의 성공적인 추진을 위해서는 무엇보다도 반도체의 대량 공급이 필요하다. 이에 따라 반도체회사들은 반도체 생산량을 증대하기 위해 웨이퍼를 절단하는 양질의 다이싱 블레이드에 대한 구매를 확대하고 있다.
그러나 다이싱 블레이드를 생산하고 있는 I사의 경우 원료가 다이아몬드 등 고가인데다 매우 복잡하고 예민한 공정을 거쳐 생산해야 하므로 증가하는 수요에 부응하지 못하고 수익창출에도 어려움을 겪고 있다.
이에 본 연구에서는 I사의 다이싱 블레이드 제조공정의 문제점을 파악하고 생산성 향상을 위한 최적방안을 강구하였다.
이를 위해 먼저 관련 선행연구를 고찰하고, 두 번째로 시뮬레이션 도구(Arena 14.3)를 이용하여 I사의 다이싱 블레이드 제조공정의 현황 및 애로공정을 파악한다. 세 번째로 대기시간 감소를 위한 기계설비의 추가도입에 따른 대안별 생산량 증가효과를 분석한다. 마지막으로 대안별 경제성분석을 통해 최적안을 도출하고, 이에 대한 기대효과를 분석한다.
이러한 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 믹싱작업을 전날에 실시하게 되면 일일 평균작업 Blade생산량이 60장에서 120장으로 2배가량 증가하는 것으로 나타났다.
둘째, 세팅공정 개선을 위해 기계를 추가한다면 대기시간이 줄어들어 작업이 원활해지는 것으로 나타났다. 시뮬레이션 결과, 현재의 공정에서 평균 23분의 대기시간이 약 9분으로 감소됨을 알 수 있었다.
셋째, 소결공정에서의 기계 추가는 소결의 대기시간을 줄이는 데 효과적인 것으로 나타났다. 시뮬레이션 결과, 평균 7분의 대기시간이 0.1분으로 감소되었다.
넷째, 래핑 공정에서 정삭기계를 추가한다면 한 달간 누적대기시간이 1,733분에서 0분으로 줄일 수 있음을 확인하였다.
다섯째, 믹싱공정을 미리 작업하고, 세팅과 소결기계를 추가로 배치한다면, 전체의 공정라인이 좀 더 원활한 생산이 이루어질 수 있음이 시뮬레이션을 통하여 확인되었다.
이와 같은 결과를 토대로 설비의 내용연수를 5년이라 할 때 투자대비 이익을 연가로 비교하여 최적의 대안을 제시하였다. 이 와중에서 대기시간을 줄이기 위해 무작정 기계를 많이 도입하는 것이 능사가 아니라는 것을 본 연구를 통해 확인하였다.
/각 대안에 대한 시뮬레이션 결과 중에서 가장 성과가 좋았던 경우를 발췌해보면 [표 4.12]와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 세팅공정 개선은 세팅기계 3대 증설, 소결공정 개선은 소결기계 2대 증설, 정삭공정 개선은 래핑기계 3대 증설, 복합적 대안은 세팅기계 1대 및 소결기계 1대 증설을 의미한다.
믹싱공정을 제거하였을 때 대기시간의 차이는 크게 없는 것으로 나타났으나 전체 산출량에서 60개에서 120개로 증가하는 것을 확인하였다.
세팅작업의 대기시간 개선을 위해 세팅기계만 추가하였을 때 세팅, 소결이 약 30분 작업이 이루어지고 황삭작업 전 약 17분의 대기시간이 발생한다. 이는 현재의 공정과 비교해 보았을 때 크게 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 세팅작업은 소결작업에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 세팅공정의 대기시간만 고려하였을 때 약 23.6분에서 9.2분으로 줄어들었으나 소결공정의 시간이 7분에서 20분으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
소결작업의 대기시간 감소를 위해 소결기계만 추가하였을 때 세팅공정 개선에 비해 소결작업 시간이 줄어드는 것으로 나타났다. 세팅과 소결공정의 작업시간이 약 23분 정도 소요되나 소결과정의 시간만 보았을 때 약 7분에서 0.1분으로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 앞선 세팅공정 개선과 비교하였을 때, 세팅공정의 시간을 줄이는 것보다 소결기계를 추가함으로써 약 10분 정도의 대기시간을 줄일 수 있었다. 또한 소결공정은 정삭공정에도 영향을 주는 것으로 판단된다. 약 17분이던 대기시간이 13분으로 줄어들었다. 전반적으로 보았을 때 세팅공정 개선에 비해 소결공정 개선이 효과적인 것으로 판단된다.
한편 세팅 및 소결공정에 대한 복합적인 개선은 분명 전체공정에 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다. 즉, 현 공정과 믹싱공정 개선에 비해 세팅, 소결, 황삭 대기시간이 모두 줄어들었다. 세팅공정은 약 23분에서 16분으로, 소결공정은 약 7분에서 약 1.7분으로, 황삭 공정은 17분에서 11분으로 줄어들었으며 산출량도 60개에서 120개로 증가하였다. 이는 현 공정의 생산성향상과 리드타임 감소에 효과적인 것으로 판단된다.
세팅공정 개선, 소결공정 개선, 복합적 개선을 비교해 보았을 때, 추가적으로 한 공정에서의 기계를 추가하는 세팅공정 개선, 소결공정 개선에 비해 복합적 개선이 [그림 4.12]에서 보는 바와 같이 대기시간을 줄이는 방안으로 성과가 큰 것을 알 수 있다.
결론적으로 본 공정은 흐름라인으로 되어 있어 선행공정인 세팅공정과 소결공정에서 빠른 작업이 이루어진다면 현재보다 훨씬 유연한 공정이 될 수 있다는 것을 이번 연구를 통해 확인할 수 있었다.
그러나 투자비용 대비 연