산업공학
| 외국어 표기 | Industriell Maschinenbau(독일어), Ingénierie Industrielle(프랑스어), 産業工學(한자) |
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목차
1. 개념 및 정의
산업공학(産業工學, industrial engineering)은 인간, 재료, 설비 및 에너지로 구성되는 종합적 시스템을 설계, 개선 및 설치하는 일이다. 산업공학은 이러한 시스템들로 인한 결과를 파악하고, 예측하며, 평가하기 위하여 공학적인 분석과 설계에 관한 원리 및 방법들과 수학(數學, mathematics), 자연과학(自然科學, natural science) 및 사회과학(社會科學, social science)으로부터 특화되는 전문지식과 기술을 창출한다.
이러한 복잡한 시스템의 운영을 기획, 조직 및 관리할 수 있는, 또한 기술적으로 잘 훈련된 인력이 필요하게 됨에 따라 산업공학은 현장에서 꼭 필요한 전문적인 학문으로 등장하게 되었다. 기업에서 작업의 효율성 및 효과성 향상에 대한 요구는 산업공학의 출현에 근본적인 자극이 되었다.
1830년대 초기에 찰스 배비지(Charles Babbage)는 영국 및 미국에 있는 공장들을 방문하여 작업을 관찰한 세부사항에 대하여 체계적인 기록을 시작하였다. 배비지는 자신의 연구가 포함된 On the Economy of Machinery and Manufactures(1832)라는 책을 출간하였는데 이 책에는 배비지가 가지고 있는 노동의 분업에 대한 개념과 조화로운 노사관계에 관한 새로운 아이디어들과 개념들이 포함되어 있다.
엘리 휘트니(Eli Whitney)는 오늘날 대량생산 시스템을 가능하게 한 교체가능한 제조라는 방법을 이용하여 정부의 소총제작계약을 수주하였다.
프레더릭 윈즐로 테일러(Frederick Winslow Taylor)는 작업방법의 분석과 개선, 소요시간의 단축, 표준시간 설정과 같은 효율향상에 대한 방법을 제시하였다. 프랭크 벙커 길브래스(Frank Bunker Gilbreth)의 주요 공헌은 작업수행에 포함된 기본동작들을 찾아내어 분석하고 측정하는 것이었다. 이를 통하여 처음으로 작업을 설계할 수 있게 되었고, 그 작업을 수행하는데 소요되는 시간을 작업의 실제 수행 이전에 미리 알 수 있게 되었다. 이것은 산업공학이 전문적인 분야로 발전하는 근본적인 계기가 되었다.
헨리 로런스 갠트(Henry Laurence Gantt)는 갠트 도표(Gantt chart)를 고안하였는데, 갠드 도표는 작업 활동을 사전에 계획하여 작업 일정 계획을 수립하고, 그 진척도를 검토하여 일정계획을 다시 조정하는 체계적인 절차를 제공하였다.
월터 앤드루 슈하트(Walter Andrew Shewhart)(1924)는 통계적 품질관리의 기본원칙을 개발하였는데, 이것은 산업공학 실무에 과학적 기반을 제공한 또 다른 중요한 발전이었다.
1920년~1930년대에 경영의사결정의 경제적 측면, 재고문제, 장려급 제도, 공장배치문제, 자재관리 문제 그리고 조직의 원칙 등에 대한 많은 기초 연구가 행해졌다.
찰스 배비지(Charles Babbage, 1791-1871)
엘리 휘트니(Eli Whitney, 1765-1825)
2. 산업공학의 학문적 발전
산업공학은 아래와 같이 다른 공학 분야들로부터 발전되었다.
산업공학의 학문적 발전
3. 산업공학 분야
1) 생산관리
생산관리(生産管理, production management)란 생산 활동을 계획하고 조직하고 통제하는 직능의 총칭이다. 광의의 생산 활동이란 경영에 있어서 모든 생산적 활동을 의미하며, 협의의 생산 활동이란 경영에 있어서의 여러 활동, 즉 구매·제조·재무·노동 가운데 특히 제조 활동에 한정된다. 따라서 생산관리는 협의의 생산 활동에 대한 관리에 관한 것이다. 오늘날의 생산관리란 경영의 운영에 따라 생산 활동을 관리하는 것으로써 경영관리에 있어서 생산의 능률을 어떻게 제고시킬 것인가 하는 생산운영관리의 문제가 된다.
생산관리의 목표는 다음과 같다.
(1) 원가
생산원가는 재료비, 노무비 및 간접비가 포함된다.
(2) 품질
좋은 품질이란 경쟁업체의 품질보다 월등히 높고 비싼 가격에도 불구하고 팔릴 수 있을 만큼 충분히 좋은 품질로 정의된다. 품질 목표는 고객만족도나 폐기물 및 재작업의 비율, 불량률 등으로 표시된다.
(3) 납품
납품이란 고객이 원하는 시간과 장소에 제품이나 서비스를 인도할 수 있는 생산의 능력을 말한다. 좋은 납품을 위해서는 높은 부품재고를 유지하고 제품을 추가로 신속히 생산할 수 있는 능력을 갖추어야 한다.
2) 설비관리
설비란 어떤 목적으로 사용하기 위하여 건축하거나 설치하는 것들에 대한 총칙이며 설비관리(設備管理, plant engineering)란 그 설비의 위치와, 위치가 결정된 설비의 구성 또는 내부 배치를 결정하는 것이다. 설비관리의 목적은 최고경영자로부터 제일선의 종업원에 이르기까지 전원이 참가하여 설비관리를 함으로써 생산계획의 달성, 품질향상, 원가절감, 납기준수, 재해예방, 환경개선 등을 이루어 종업원의 근무의욕을 높일 수 있고, 회사의 이윤 증대를 꾀하는 것이며 설비관리의 필요성은 다음과 같다.
설비관리의 필요성
3) 자재관리
자재관리(資材管理, materials management)는 기업의 생산 활동에 필요한 자재를 품질, 납기, 원가를 고려하여 경제성을 감안한 조달이 되도록 하고 자재의 재고나 보관·처분에 의한 원가가 상승하지 않도록 관리하는 것이다. 자재관리의 목적은 다음과 같다.
자재관리의 목적
4) 작업연구
작업연구(work study)는 인간의 일을 분석·설계·관리하기 위한 공학이며 그 대상이 되는 일에는 인간이 행하는 생산적인 활동의 모든 것이 포함된다. 작업연구는 방법연구(method study)와 작업측정(work measurement)으로 구성된다. 방법연구는 작업방법을 최적화하기 위한 방법론이며 작업측정은 그 작업이 필요로 하는 시간과 자원의 양을 측정하기 위한 측정론이다. 작업연구의 기능은 다음과 같다.
① 일이나 작업의 구성이나 방법의 개선과 설계
② 작업방법과 작업조건의 표준화와 작업표준의 설정
③ 작업자에 대한 작업방법의 교육
④ 현장에 대한 작업개선의 지도
⑤ 표준시간의 설정에 의한 작업관리
⑥ 계획·관리부분에의 시간자료(표준시간 등)의 제공
⑦ 생산성의 측정
⑧ 작업역의 레이아웃
5) 품질관리
품질관리(品質管理, quality control)란 수요자가 요구하는 모든 품질을 확보·유지하기 위하여 기업이 품질 목표를 세우고 이것을 합리적이고 경제적으로 달성될 수 있도록 수행하는 모든 활동의 체계를 말한다. 품질관리 활동에 대한 효과는 다음과 같다.
① 품질향상
② 원가절감
③ 생산(수율)향상
④ 직장의 분위기
⑤ 기업의 신용도 향상
⑥ 조직의 경쟁력 강화
⑦ 조직의 체질개선
6) 급여관리
급여관리는 직무수행과 관련하여 다음과 같은 분야들이 포함된다.
① 직무분석
② 직무평가
③ 임금조사
④ 임금지급
⑤ 그룹 장려급제도
7) CAD/CAM, 로봇공학 및 자동화
컴퓨터와 전자공학(電子工學, electronics)이 제품을 설계하고, 유통시키며, 서비스하는 방법에도 이용되고 있다. 이것은 기존의 작업 또는 업무를 조직화하고, 작업 방법과 제조설비에서 인간의 역할을 재고하도록 하고 있다.
컴퓨터를 이용한 설계(CAD: Computer-Aided Design) 도구들을 이용하여, 엔지니어는 부품의 모양을 정의하고, 다른 요인들을 분석하고, 기계적 성능을 모의실험하고, 필요한 경우에는 자동으로 공학적 설계도면을 생성한다.
로봇은 다양한 작업들을 수행하기 위하여 자재, 공구 또는 특수 장비들을 가변적으로 프로그램된 동작들을 통하여 이동시킬 수 있도록 설계된 프로그램 가능한 다기능 조작 장치이다.
또한, 로봇은 다음과 같은 기능이 있다.
① 기계에 적재
② 자재이동
③ 도장 및 코팅
④ 용접
⑤ 조립
⑥ 처리작업
⑦ 검사
⑧ 포장
⑨ 부품삽입
8) 인간공학
인간공학(人間工學, human factors engineering)이란 인간과 인간이 사용하는 물건과의 상호작용을 다루는 학문이다. 인간공학은 인간의 기계화가 아닌 인간을 위한 공학(design for human), 즉 인간의 행동, 능력, 한계, 특성 등에 관한 정보를 발견하고, 이를 도구, 기계, 시스템, 과업, 직무, 환경의 설계에 응용함으로써 인간이 생산적이고 안전하며 쾌적하고 효과적으로 이용할 수 있도록 하는 것이다.
인간공학의 적용분야는 다음과 같다.
① 작업방법의 설계
② 기계·장치의 설계
③ 기구·공구의 설계
④ 작업장의 설계
⑤ 컴퓨터의 설계
⑥ 의복 및 신발의 설계
⑦ 가구 및 생활용품의 설계
9) 자원관리
① 에너지관리
에너지관리는 오늘날 경영에 있어서 이윤을 증진시키는 가장 좋은 수단의 하나이며 폐열발전, 폐열회수, 제어시스템, 조명방법 들을 예로 들 수 있다.
② 수자원 관리
수자원의 재생, 재활용, 폐열증발, 그리고 전기분해와 같은 신기술에 대한 연구가 진행되고 있다.
③ 위험물질관리
위험한 폐기물의 재활용, 위험원료의 대체, 위험원료를 최소화하거나 제거하기 위한 공정개조를 수행하는 것이 이윤을 증진시키는데 효과적이다.
10) 경제성공학
경제적 효율은 산출량을 투입량으로 나눈 값으로 표시되며, 각 산출량과 투입량은 돈과 같은 교환의 매개체 양으로 표시된다.
효율(경제적)=가치/원가
경제적 투자사업은 100% 이상의 효율을 얻을 때에만 타당성을 갖는다. 투자사업이 경제적 타당성을 가지려면 산출물의 단위당 가치가 항상 투입물의 단위당 가치보다 커야만 한다. 결국 경제적 효율은 물리적 산출과 투입물의 가치와 원가에 좌우된다. 대부분의 투자사업에서 공학이 지배적인 역할을 하는 경우에도 그것을 최종적으로 평가하는 데 있어서는 경제적 효율이 물리적 효율보다 우선되어야만 한다. 그 이유는 공학의 기능이 물리적 환경에 있는 요소들을 변경하여 경제적 환경에 있어서의 효용을 창조하기 때문이다.
11) O.R.(Operations Research)
O.R.은 산업, 기업, 정부 그리고 국방 분야에서 사람, 기계, 재료, 자금으로 이어지는 대규모의 시스템들을 관리하고 감독하는데 있어서 발생하는 복잡한 문제들을 해결하려 하는 현대 과학(科學, science)이다. 이 해결방법의 특징은 시스템에 대한 과학적 모델을 개발하는 것이며, 이 모델에는 여러 가지 의사결정 대안들, 전략들 또는 통제들의 결과들을 예측하여 비교할 수 있도록 확률, 그리고 위험성과 같은 요인들의 측정이 포함된다. 그 목적은 경영진으로 하여금 그들의 정책들과 행동들을 과학적으로 결정하도록 도와주는 것이다.
12) 확률적 모델
① 대기이론
대기이론은 대기행렬에 관한 연구이다. 대기행렬(waiting line 또는 queue)은 서비스 설비가 서비스에 대한 수요에 보조를 맞출 수 없을 때에는 언제나 발생되는 일반적인 현상이다.
② 재고관리
오늘날에는 주문량의 크기를 적절히 하여 재고 및 저장 공간을 최소화하고 재고회전을 최대화하는 것이 매우 강조된다. 재고모델은 여러 가지 재고 수준들에 따른 비용 및 결과들을 결정하는데 도움을 준다.
13) 모의실험
공학(工學, engineering)의 실무에서는 분석적 해를 전혀 구할 수 없는 문제들을 포함하는 많은 상황들이 발생한다. 분석적 해가 갖는 한계는 복잡한 문제 상황들을 다루는 수단으로 모의실험을 발전시키게 되었다. 시스템 모의실험은 산업 및 시스템 엔지니어들 사이에서 가장 널리 사용되는 도구가 되었다.
14) 프로젝트(project) 관리
프로젝트 관리는 일정한 기간에 완수해야 하는, 단 한 번 발생하는 임무로 취급된다. 이미 행해진 모든 실수는 바로 잡는데 많은 비용이 소요되므로 그 업무들을 바르게 수행하는 것에 대한 지대한 관심을 갖게 된다. 즉, 생산관리는 그 속성이 반복적인데 반해 프로젝트 관리는 1회성의 중요한 사업의 성격을 띤다.
4. 주요 용어 및 관련 직업군
1) 주요 용어
• 도장(塗裝): 부식을 막고 모양을 내기 위하여 도료를 칠하거나 바르는 것을 의미한다.
• 생산성(生産性, productivity): 토지, 자원, 노동력 따위 생산의 여러 요소들이 투입된 양과 그것으로써 이루어진 생산물 산출량의 비율이다.
• 수율(收率): 이루어지리라고 예상한 양에 대하여 실제로 이루어진 양의 백분율이다.
• 시스템(system): 어떤 과업의 수행이나 목적 달성을 위해 공동 작업하는 조직화된 구성 요소의 집합이다.
• 폐열(廢熱): 쓰고 난 열을 의미한다.
2) 관련 직업군
• 경영컨설팅
• IT업계
• 금용업계(은행, 증권사, 보험사 등)
• 제조업(품질관리, 공정관리, 생산관리, 안전관리, 물류유통 등)
• 대기업(전략, 기획, 마케팅 등)
• 학자(대학교수, 연구원 등)
• 정부기관, 정부투자기관, 벤처기업 등
참고문헌
- 김대식(2006년), 『산업인간공학론』, 형설출판사.
- 김대식(2013년), 『최신설비관리』, 형설출판사.
- 김성인·박흥선 공역(1997년), 『산업공학개론』, (제3판), 청문각.
- 김영휘·김성식·김성인·김승권 공역(1998년), 『경제성 공학』, (제8판), 청문각.
- 송재명(2000년), 『자재관리』, 한올출판사.
- 이무성(2012년), 『고객만족경영을 위한 품질경영』, 명진.
- 이진식(1999년), 『작업관리연구론』, 형설출판사.
- 조남호·이종철(2001년), 『현장사례중심 생산운영관리』, 글로벌.
출처
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