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제 7장 제조 공정의 선정 및 계획

7.1 기능, 경제성, 외관

1) 기능:
제품은 그것이 처음 설계된 목적을 충족시킬 수 있어야 하며 공정설계기사는 제품설계기사의 의도를 추측해서는 안되며, 제품을 사용하는 소비자를 어느 정도 생각해야 한다.

공정설계기사는 결제성과 일치하고, 공작물과 공정 자체에 존재하는 변화요인에 비추어 가장 양호한 제품이 만들어 지도록 공정 안에서 충분히 관리되도록 노력하여야 하며 품질, 기능, 사용상의 신뢰성이 아주 중요한 사항이다.

2) 경제성:
제품은 소비자가 살 수 있는 가격으로 팔리도록 만들어 져야 한다.

3) 외관:
제품은 소비자의 미적인 취향을 만족시키는 모양으로 만들어져야 한다.
그러나 반대로 제품의 공정전개에서 외관이 가장 중요한 고려 사항이라고 생각해서는 안된다. 만일 제품 속에 하나의 부품이 눈에 보이지 않는 것이면 기능이 저해되지 않을 경우에는 그 외관을 희생시켜서라도 비용을 절감하는 것이 타당하다. 그러므로 제품의 기능적인 품질을 희생시키지 않고 경제적으로 생산하는 것이 목표다.

7.2 제조 공정에 관한 기본 원칙
다음의 원칙을 지침으로 사용하면 공정의 선정과 계획상의 여러 측면을 고려하는 작업을 만족스럽게 수행할 수 있다.

① 공정은 품질, 신뢰성, 기능상의 모든 설계 요구를 충족시키는 제품을 얻을 수 있도록 보증할 수 있어야 한다.
② 일일 생산 요구량을 충족시킬 수 있어야 한다.
③ 기계 및 공구류의 모든 능력을 이용할 수 있어야 한다.
④ 유휴 작업자 및 기계의 불가동 시간을 최소로 단축시켜야 한다.
⑤ 공정은 직접 간접으로 최소의 재료를 최대로 이용 하여야 한다.
⑥ 공정은 제품설계의 타당한 변경에 적응할 수 있도록 하여 공정 자체의 개선을 받아들일 수 있는 융통성이 있어야 한다.
⑦ 공정은 불필요한 작업을 제거하고 실질적 및 경제적으로 가능한 여러 공정을 복합시키도록 계획되어야 한다.
⑧ 단 기간 내에 상환해야 하는 경비의 지출은 가능한 낮추어야 한다.
⑨ 작업자와 공작물을 보호하도록 염두에 두고 공정을 설계하여야 한다.
⑩ 최종 제품이 기업에 이익이 돌아오도록 최소한도의 비용으로 생산될 수 있도록 전개되어야 한다.

7.3 설계의 진행
대개 무 계획적으로 공정 전개를 계획하면 불필요하게 많은 제조 공정으로 계획하는 경우가 많다. 다음의 단계를 사용한다면 불필요한 공정을 감소시킬 수 있다.
① 공정목표를 수립한다.
② 문제점에 대한 모든 사항을 수집을 한다.
③ 대체 공정을 계획
④ 대체 공정을 평가
⑤ 조치 과정의 진행
⑥ 조치 과정의 추적 및 결과 확인

7.4 제품의 기본 설계
제품설계 기사와 공정설계기사의 관심사는 기본적으로 사항이 다르다. 제품설계기사의 주된 관심은 모든 면에서 기능에 맞는 제품을 설계하는데 있으며 공정설계기사는 가능한 가장 경제적인 방법으로 규격에 맞추어 제품을 생산하는데 있다.

제품에 대한 주기의 규격이 주어진 제품 도면은 공정설계기사가 제품을 생산하기 위한 계획을 수립하는 핵심이 된다. 대개의 경우 제품도면은 공정설계기사가 해야 할 작업에 대한 유일한 자료가 된다. 그러므로 제품 도면은 명확하고 완전해야 하며 도면의 자료가 된다. 그러므로 제품 도면은 명확하고 완전해야 하며 도면의 자료가 불완전하고, 부정확하고, 불분명하면 공정설계기사는 제품 설계 부서에 해석을 요구한다.

7.5 공정 설계 기사가 제품 설계에 미치는 영향
제품설계기사는 주로 기능과 외관에 관심을 두는데 비하여 공정설계기사는 주로 재조의 용이성과 경제성에 중점을 둔다. 공정설계기사의 기능은 제품이 어떻게 만들어지는가를 결정하기 때문에 제품 설계에 대해서 어느 정도 영향을 미치게 된다. 이는 공정설계기사의 주요 임무 중의 하나가 제조를 위한 제품 설계에서 나온 모든 제품을 다시 설계하는 것을 말하는 것은 아니다. 그 반대로 이 분야에 대한 경험과 제조 기술 및 비용에 대한 지식을 가지고 있음으로써 제품을 설계하는 사람의 입장을 떠나서 문제 점을 이해할 수가 있게 된다.

7.6 규격의 재검토
흔히 공정전개에서의 문제점은 제품 설계도 상에 이미 사용하지 않는 규격에 의해 생기게 된다. 공정설계기사는 끈임 없이 설계 규격의 변경에 주의를 기울여야 하고 그 변경이 언제부터 유효한지 알아 두어야 한다. 그러한 변경이 필요할 때는 제품 설계부서는 설계 변경과 관계 있는 모든 부서에 이 사실을 알려줄 필요가 있으며 이러한 변경은 즉각 효력을 발휘할 수는 없다. 왜냐하면 새로운 재료를 주문하고 새로운 공구를 만들고 생산 일정과 공장의 설계를 변경시키는데 상당한 시간이 걸리기 때문이다.

7.7 선택된 재료가 공정 비용에 미치는 영향
제품의 최초 설계 단계에서는 주로 제품이 적절한 기능을 발휘하도록 재료를 선정하며 여러 가지 재료가 선택될 수 있다. 만족할 만한 기능을 얻을 수 있는 재료를 선택 한 후 제품에 들어가는 재료 또는 공정전개에 미치는 영향에 대한 경제성을 고려하며, 재료 선택에 영향을 주는 제조상의 문제점을 조사하고 최종 비용분석을 하여 최종 결정을 내린다.

7.8 재료의 경제적인 사용
육류 포장 산업에서 모든 돼지는 그 비명소리를 제외하고는 모두 사용된다는 말이 있다. 비록 다른 산업에서는 이러한 요구 사항을 모두 충족시키기는 곤란하겠지만 조심스러운 공정전개 및 생산 계획을 그룹화함으로써 상당한 재료를 절약할 수 있다.

7.9 고정이 재료비에 미치는 영향
제품을 위해 선택한 재료가 제조 비용에 커다란 영향을 주는 것과 같이 선택된 공정도 재료비에 대해 같은 영향을 줄 수도 있으며 이 영향은 공정을 불완전하게 계획함에 따라 개입되는 많은 조건들에 대해 나타날 수도 있다. 공정이 불량하게 수행되는 여러 원인 중 가장 주된 것은 다음과 같다.

① 적절한 공작물 관리의 미숙
② 잘못된 소재의 선택
③ 부적절한 취급
④ 불완전한 검사
⑤ 부정확한 작업순서

7.10 공정의 감축
공정 비용을 절약하고 불필요한 작업을 감축하는 가장 이상적인 시기는 공정을 계획할 때이며 이것은 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다. 이들 모두는 효과적인 계획을 통하여 달성되며, 그 중 가장 중요한 사항은 아래와 같다.

① 제품 설계의 변경
② 작업 순서의 변경
③ 기본 공정의 변경
④ 공정의 복합

(1) 제품 설계의 변경
제품 설계를 간단히 변경하면 공작물 또는 조립에서 수행할 공정 수를 크게 감소시킬 수도 있다.

(2) 작업 순서의 변경

(3) 기본 공정의 변경
제품의 기능에 지장을 받지 않을 때는 기본 공정을 변경시키면 많은 비용과 시간이 소비되는 고정을 감축하고 재료도 절약할 수가 있다. 주물사 주소 또는 단조하였던 제품을 다이캐스팅 제품으로 하는 것이 좋은 예이다.

(4) 공정의 복합
공정을 감축하는 가장 효율적인 방법 중 하나는 공정을 서로 복합 시키는 것이다.

7.11 복합 공정
공정설계기사는 공작물에 대한 실질적인 규격을 충족시키는데 필요 없는 공정을 감축 시키고 다음으로 가능하면 여러 공정을 복합시켜야 한다. 복합 공정은 다음 두 가지 방법으로 수행된다.

① 동시화(Simultation)에 의한 방법
동시화란 두 개 또는 그 이상의 작업단위의 복합이나 들 또는 그 이상의 공정이 동시에 수행되는 것을 말한다. 이러한 조건은 일련의 구멍을 다축 드릴링 헤드를 사용하여 동시에 구멍을 뚫는 경우도 있다.
② 통합화(integration)에 의한 방법
하나의 공정 중 몇 개의 각각 잔업단위 또는 공정 그룹이 동시가공이 아닌 연속으로 복합될 때 그 작업을 통합된 것이라고 한다. 일반적으로는 동시화가 바람직할지도 모르나 실질적인 관점에서 보면 언제나 가능한 것은 아니다. 실제로 동시화와 통합화를 구분하는 것은 곤란하며, 단계적으로 수행되는 작업은 모두 이 범주에 속한다.

7.12 복합 공정의 이점
복합공정은 일반적으로 다음과 같은 이점이 있다.

① 정밀도의 향상
② 노무비의 절감
③ 공장 고정 비용의 절감
④ 소요 공구류의 감소
⑤ 취급 횟수의 감소
⑥ 셋업 횟수의 감소
⑦ 재 가공품의 감소
⑧ 불량품의 감소
⑨소요 검사 개소의 감소

7.13 복합 공정의 단점
복합공정의 단점은 다음과 같다.

① 공구의 정밀도 유지
② 공고비가 증가될 가능성
③ 다수의 기준선으로부터의 치수 유지곤란
④ 복합 공구에 의한 기계의 불가동 시간 증가
⑤ 셋업 비용의 증가
⑥ 불량품 비용의 증가
⑦ 작업 속도의 조화 어려움
⑧ 칩배출

7.14 적절한 공구의 선택
공정설계기사가 주어진 공종에 대한 금형 지그 및 고정구를 선택하는데 있어 세가지 고려 사항이 있다.

① 제품의 품질
공구류의 규격을 적절히 표시하기 위해서는 제품에서 요구되는 품질이나 정밀도를 알아야 한다. 만일 작업의 특성이 품질을 유지하면서 아주 높은 정도의 가공을 피할 수 있다면 공구류에 대한 비용은 최소로 유지할 수가 있을 것이다.

② 총 생산량
공구류에 비해 얼마만큼의 비용을 타당하게 투입할 수 있느냐를 알기 위해서는 총 비용을 더 많이 해야 한다는 것은 아니며 여러 가지의 대안에 대한 투자 비용에서 각각 그에 대한 성능 수준도 다르다는 것을 알아야 한다.

③ 요구되는 생산성
요구 생산 속도는 계획된 생산일정을 지키는데 필요한 금형, 지그 또는 고정구의 숫자를 제시하기 위하여 알아 두어야 하며 소요 생산율이 공구류의 단가의 능력보다 크게 되면, 어느 것이 요구 생산을 및 최소의 비용을 도모할 수 있는 공구의 복합이냐를 선정하는 문제로 된 것이다.

7.15 장비의 비용
새로운 제조 공정을 계획할 때 생산 요구에 만족스럽게 응용할 수 있으면 언제든지 기존기계를 사용해야 한다. 만일 그 기계가 요구되는 정밀도를 유지할 수 없다면 그 기계를 대체 공정(altemated operation)으로 고려해볼 필요가 없으며 새로운 장비를 사용해야 한다.

7.16 성능과 경제성에 대한 작업 속도의 영향
작업 속도는 생산성과 성능의 경제성에 상당한 영향을 주며 제품의 품질이 작업 속도에 관계없이 얻어진다고 가정하면 두 개의 다른 견해가 있을 수 있다.

① 기계의 절삭 속도가 증가될수록 생산은 증가되고 제품의 개당 비용은 줄어든다.
② 절삭 속도는 공구 수명이 길어질 수 있는 수준으로 유지되어야 한다.

위의 두가지 경우에는 최적 조건을 수립하는데 제한적인 영향을 주는 범위 이내에서만 유효하며 두 가지의 비교적 간단한 검토를 결합시키면 이런 문제를 평가하는데 있어 공장설계기사에게 도움을 주는 결과가 나온다. 즉, 최소비용 분석과 수익체감의 법칙이다.

7.17 최소 비용 분석
공통 변수의 변화가 생길 때(이 경우는 작업 속도) 그 변하는 복합 효과가 최소값이 되도록 그 문제의 기타 비용을 수정하게 하며 그것은 최소 비용을 분석하게 한다.

7.18 수익 체감의 분석
절삭 속도(공통 변수)의 값이 증가할 때, 수익(이 경우 생산량과 이윤)은 수익이 더 이상 비례하지 않는 시점까지는 절삭 속도를 증가할 것이다. 이 점을 수익 체감점이라고 부르며 그 이후에서는 공통 변수가 계속 증가하면 수익이 감소하기 시작하는 극한점에 도달하게 된다. 이 최적의 점을 보통 최대 수익점이라 부르며 절삭 속도가 증가되면 공구 교환에 많은 사간을 소비하게 되고 제품 생산 시간은 줄어들게 되어 결과적으로 수익 체감의 법칙에 따라야 한다는 것을 나타낸다.

7.19 제작 또는 구매의 결정
제품을 자체에서 제작하거나 그 부품의 일부나 전부를 구매하는 결정은 주로 다음 요인에 의한다.

① 요구되는 생산량
② 비용
③ 제품의 수명
④ 제품 표준화의 정도
⑤ 제조 전문화의 정도
⑥ 대체 공급원
⑦ 공급자의 신뢰도