모듈러 제작 생산성 저해요인 분석 및 개선방향 연구

Abstract

건설업의 낮은 생산성 및 인력 부족과 현장 고령화로 인한 건축물 품질 저하 현상을 극복하기 위해 스마트 건설 산업 중 하나인 모듈러 공법을 적용하고자 하는 움직임이 나타나고 있다. 모듈러 공법은 공장에서 유닛을 제작하여 운반 및 설치를 통해 재래식 공법에 비해 공기단축 및 고품질 확보가 가능하여 전반적인 건설 산업의 생산성을 높여줄 수 있다. 정부 주도하의 관련 산업의 사업계획 발표 및 적용범위 확대에 따라 증가가 예상되는 모듈러 건축물 수요 및 공급을 충족하기 위해서는 기존 모듈러 제작 시스템의 생산성 확대 및 대량생산 구축이 필요하다. 기존 유닛 제작과정은 수작업 기반의 형태로써 기능공의 의존도가 매우 높고 공장이라는 제한된 환경 내에서 기능을 수행한다. 기능공의 부재 및 제조업 특성으로 인해 병목현상, 재작업, 작업혼선과 같은 저해요인으로 인해 제작시간이 증가할 수 있다. 생산성 저해요인은 선행 및 후속 작업간의 연계 저해 및 전반적인 제작시간의 증가를 유발하므로 추가비용이 투입으로 인한 생산성 저해 가능성이 나타 나므로 이에 대한 해결책이 필요하다. 이에 본 연구에서는 위와 같은 생산성 대량생산 구축 및 생산성 향상을 위한 공장 자동화 사전 프로세스 분석 연구의 일환으로써 실제 모듈러 공장 제작사의 제작 시스템 및 사례를 통해 생산성 저해요인 및 생산방식의 문제점 분석하고 DSM을 활용한 개선 공정설계안을 제시했다. 시스템 분석을 위해 본 연구는 실제 모듈러 제작 공장 규모 및 생산방식과 같은 개요와 실제 모듈러 제작사례를 활용하여 시스템의 생산성 수준을 분석하였다. 이를 통해 모듈러 공장의 생산흐름 및 저해요인을 도출하고 기존 공정 대비 개선된 공정 프로세스를 제시했다.

본 연구를 통하여 생산성 저해요인을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 제작 사례에서 활용한 기존의 제작방식은 철골 프레임의 대조립 이후 일렬로 유닛을 배치하고 작업자가 각 유닛으로 이동해 공정을 수행하는 방식으로써 작업 부위 기준으로 선후 공정간 유기적인 연결성을 저해하는 공정 순서로 이루어져 있다(ex.수장-전기-철골-수장). 이는 공정간 작업 동선 혼선을 유발하고 재작업이 어려우며 생산성 저해 발생 가능성을 일으킬 수 있다. 실제 제작 기간 내에 발생한 공정흐름을 알아보기 위하여 공정진행도를 작성하여 작업률을 산출하였다. 2) 제작 작업률 및 흐름 분석을 통해 도출된 생산성 저해요인을 토대로 기존 배치생산방식을 연속생산방식으로 전환하고 단위 모듈당 공정소요시간을 산출했다. 연속생산방식을 통해 제작기간 단축 및 작업혼잡도 개선 가능성을 검토하였지만 공정단위의 업무수행 순서로 구성된 기존공정 수 서는 병목현상 및 재작업에 대한 저해요인 발생 가능성이 존재한다. 이를 해결하기 위해 작업 연관성 및 부품 연결성을 고려한 공정순서를 제시하였다. 3) 제안한 공정순서의 최적화 검증을 위해 복잡한 프로젝트의 관리 및 정보 최적화 도구 중 하나인 DSM(Design Structure Matrix)을 적용하였다. 검증결과 기반으로 작성된 공정순서의 선형적인 공정단계를 복합적으로 변경하여 공정기간 단축 및 개선방향을 제시하였다. 개선방향을 제시하고 작업 및 부품 단위로 모듈화하고 가능성 여부에 대해 검토하였다. 이를 통해 보조공정라인 구축 및 복합 기능공 투입, 건식공법과 같은 인력 및 공법 계획의 변경 필요성이 보인다. 본 연구결과를 바탕으로, 모듈러 제작 공정의 생산성 증대를 위한 모듈러 대량생산 체계 구축을 위한 자료로 활용이 가능하며, 공장 자동화의 레이아웃 설계 시 효율적인 공정 프로세스를 작성하는데 기여할 수 있을 것이다. 국내 모듈러 단순 제작 계획 수준의 연구에서 실제 공장 생산량을 토대로 진행된 연구를 활용한다면, 기존 공정 대비 효율적인 유닛 생산체계 구축에 적용할 수 있을 것이라 사료된다.