제조 공정 혁신 및 원가절감
DFMA® 소개
Chapter 1. 원가와 기업 환경
Chapter 2. 제조 공정 혁신 원가 솔루션 DFMA®
Chapter 3. 주요 고객 원가 절감 사례
Chapter 1. 원가와 기업 환경
-
DFMA® 원가 솔루션의 역사 및 운용기업
-
원가 절감의 내재적 요소들
-
원가 프로그램의 유형
DFMA® 개발의 역사
-
이론 적립 단계 : DFMA는 Digital 제조 시뮬레이션 솔루션의 선두 주자로 1960년 ~ 1980년대 미국의 국가 과학 자금을 받나 미국과 영국의 3개 대학이 연합하여 기초이론을 적립하고, 적립된 이론을 발전 시키면서 컨설팅을 진행 하였습니다.
-
1980년에 BOOTHROYD DEWHURST사 (이후 "BDI사"로 칭함)를 설립하였으며, 1983년 최초 버젼의 소프트웨어를 발표하였습니다.
-
1983년 이후 연구 활동을 지속적으로 수행해오고 있으며, 40년 이상 시장을 선도해 오고 있습니다.
-
1,200여 이상의 업체에서 사용하고 있으며, BDI사의 컨설팅 도움으로 다양한 산업분야에서 확실한 원가절감 효과를 결과로 도출 하고 있습니다.
-
특히 1991년에는 "비용을 획기적으로 줄이고 제품 품질을 개선" 하는데 이바지하여 미국 주요 제조업의 경쟁력을 높인 공로로 "국가 기술 훈장" 을 수여받았습니다.
DFMA® 원가 솔루션 운영 기업
전 세계 12,000 여 이상의 기업에서 운영하고 있으며, 20,000 여 이상의 컨설팅 사례가 있으며, 매년 고객을 대상으로 International Forum" 을 개최하고 있습니다.
원가 절감의 내재적 요소들
제조업 기반으로 원가 절감 가능 부문, 항목 및 적용 기법과 방안을 살펴 보면, 제품 설계를 개선하고 가공 공정 개선 또는 변경, Bottle-Neck의 원인이 되는 애로 공정을 제거하거나 변경하며, 외주 가공 비를 절감하고, 가공 시간을 단축하여 원가 상승 요인을 수정하거나 제거하는 등의 활동을 할 수 있다.
이를 적용 하기 위한 기법으로는 설계를 변경 하거나 대체 재료를 사용하고, ABC (Active-Based Costing) 기반의 최적 작업을 적용하며, 공정 라인을 최적화 하거나, 공정 설계를 변경하여 애로 공정을 제거한다. 또한 최적의 가공 조건을 적용하여, 불필요한 공정 및 치 공구 등을 제거 하여 원가를 낮추는 활동을 지속적으로 영위한다.
이런한 내용을 간략하게 비교하여 아래에 표시하였다.
제조업 기반 원가절감 가능 부문별 적용 기법 및 방안.
다만, 마지막에 표시된 "Down Sizing"의 경우, 대부분의 기업에서 적용하지 않고 있는 항목이며, 이는 DFMA® 가 원가절감을 위해 추구하는 제 1의 목적 이다.
원가 프로그램의 유형
대부분의 기업에서 사용되고 있는 원가 프로그램은 Excel을 기본으로하는 Template 형식 이거나 SAP과 같은 시스템을 기본으로 구축된 프로그램 입니다. 이의 단점은 Data Base를 구축하는데 많은 시간과 비용이 소요되며, 원가 계산이 공정 기반이라기 본다는 경험에 근거한 제한된 공정으로 계산이 됩니다.
DFMA® 는 엔지니어링 기반의 제조공정을 적용하며, 공학적인 Cycle Time을 계산하여 원가를 계산합니다. 또한 Data Base를 구축하는데 많은 비용과 시간이 소요되는 구축형과는 다른 "Package"형 원가 계산 프로그램 입니다. 인건비, 재료, 금형,.. 등 원가 계산에 사용되는 데이터를 Data Base로 구축하지 않고 라이브러리 형식의 Macro 파일로 관리하여, 사용자가 직접 편집하겨 사용하기에 편리하게 구현되어 있습니다. 또한 DFMA®의 장점은 사용자가 정의한 BoM 데이터를 기반으로 "Down Sizing (Simplification)"에 대한 아이디어, 즉 각 부품의 역할과 기능을 바탕으로 제거 또는 병합이 가능한 부품들을 축적된 이론과 AI 기반으로 프로그램이 알려 준다는 것 입니다. 프로그램의 아이디어를 바탕으로 기구 설계자와 공정설계자가 협의하여 새로운 설계방안을 도출하여 공정 및 원가절감의 효과를 구현하고 비교해 볼 수 있습니다.
Chapter 2. 제조공정 혁신 원가 절감 솔루션 DFMA®
-
DFMA® 원가 솔루션 제공 범위 및 공정 원가 모델
-
DFM® 주요 기능 및 특징
-
DFM® 주요 기능 상세
DFMA® 원가 솔루션 제공 범위
DFMA® 의 원가 솔루션으로서의 제공 범위는 사전원가, 표준원가, 공정원가, 양산원가 및 사후원가 등 원가에서 관리해야 하는 모든 범위의 원가를 평가할 수 있습니다. 또한 공급업체 원가 (Should Costing), 자사 제품 원가 및 타사 제품에 대한 Bench Marking 원가 계산을 통해서 자사 제품의 경쟁력도 비교 및 평가할 수 있습니다. (상세 내용은 "DFMA 사례" 참조)
DFMA® 공정 원가 모델
DFMA® 를 사용하여 최적의 공정을 설정하고, 제품 개발의 초기 단계에서 원가절감 및 최고의 품질을 구현 할 수 있습니다.
DFMA® 를 사용하여 협력업체의 원가 (Should Costing)를 분석할 수 있으며, 이를 근거로 협력업체와 가격에 대한 협상을 하거나, 개발시 최적의 공정을 통하여 원가 상승을 억제 할 수 있습니다.
또한 DFMA® 를 사용하여 자사 제품의 원가 절감을 개발 초기 단계 (사전 원가) 부터 "Down Sizing (Simplification)" 을 통하여 적용 할 수 있습니다.
아래의 사진 및 DFMA® 를 사용하여 자사 제품의 원가 절감을 개발 초기 단계 (사전 원가) 부터 "Down Sizing (Simplification)" 을 통해 적용 할 수 있습니다.
아래의 예는 BDI사가 컨설팅으로 원가 절감 성과를 Down sizing (Simplification)을 통한 실제 원가 절감의 좋은 예 입니다.
이 컨설팅은 IBM이 NASA에 최초 도입된 시기에 있었던 실제 사례 중 하나 입니다.
DFMA® 주요 기능
부품의 제조공정에 따른 원가를 계산하기 위한 DFM® 의 주요 기능 및 특징을 아래의 그림으로 간략하게 표시하여 놓았습니다.
DFMA® 는 BoM 데이터를 기반으로 어셈블리의 원가를 계산하는 DFA®와 제조공정을 선택하여 부품의 원가를 계산하는 DFM®으로 나뉘어진다. DFM®은 부품의 원가를 계산하기 위한 총 32가지의 기본 제조공정 모델을 지원하며, 기본 공정 적용 후 후 가공 공정 계산을 위하여 300여 가지의 후가공 공정 모델을 지원합니다.
DFM® 주요 기능 상세 #01 - 자동화 조립
DFM® 의 자동화 조립을 사용한 조립 시간 단축의 예를 살펴 보도록 하겠습니다.
Automatic Assembly (자동화 조립) 공정은 동기식 라인 조립, 비 동기식 라인 조립 및 수동 라인 조립의 3가지로 나뉘어 집니다. 각 자동화 조립을 아래의 그림에 표현 하였습니다. 또한 대상 조립품과 DFM에서 계산의 설정을 도시 하였습니다.
DFM® 주 제조 공정 모델 (32가지)
-
Assembly Fabrication (조립 제작)
-
Automatic Assembly (자동화 조립)
-
Blow Molding (블로우 성형)
-
Die Casting (다이캐스팅, 2)
-
Hot Forging (열간 단조)
-
Injection Molding (사출 성형)
-
Investment Casting (로스트왁스)
-
Machining or Cut from Stock (기계 가공)
-
Machining Cell (기계 셀 가공)
-
Metal Extrusion (금속 압출)
-
Metal Injection Molding (금속 사출 성형)
-
Plastic Extrusion (플라스틱 압출)
-
Powder Metallurgy (분말야금)
-
PCBA (PCB 조립)
-
Sand Casting (사형 주조, 3)
-
Sheet Metal Cutting (절단 가공, 2)
-
Sheet Metal Deep drawing (딥 드로잉, 3)
-
Sheet Metal Stamping (판금 작업, 6)
-
Structural Foam Molding (발포 성형)
-
Thermoforming (열 성형)
-
Custom User Process (사용자 정의 공정)
DFM® 후 처리 공정 모델 (300가지)
-
Anodizing
-
Bending - General, Roll
-
Blasting
-
Cleaning - Brush, Air nozzle
-
Core Removal - Manual Chipping
-
Deburring (6)
-
Hardening - Induction, Laser
-
Heat treatment - Furnace
-
Honing (3)
-
Inspection
-
Marking (7)
-
Measuring (3)
-
Masking
-
Measuring Off-line (6)
-
Packaging (2)
-
Painting Automatic (5)
-
Painting Booth (3)
-
Painting electrostatic (2)
-
Painting barrel (4)
-
Painting rack (8)
-
Polishing
DFM® 후 처리 공정 모델
23. Welding - Electron Beam
24. Welding - Manual (10)
25. Welding - Robot (5)
26. Welding - Spot/stake
27. Washing / Degreasing
28. Wire brushing
29. Wire EDM (2)
위에 표시된 조립 품을 각 부품의 형상 특성 및 조립에 필요한 특이사항을 부품의 대표적인 형상을 기준으로 아래에 도시 하였습니다.
DFM에서 조립 품의 원가 계산을 위하여 반드시 선택해야 하는 항목들로, 선택된 데이터를 기준으로 조립 시간 및 비용이 계산 됩니다.
조립 시간 단축을 위하여 조립 품 중 하나의 부품 형상을 변경 설계하였으며, 변경된 설계와 초기 설계를 조립 작업에 적용하여, 각 자동화 조립 공정에 따라 원가를 비교 하였습니다. 총 제품 생산 수량은 3,000만개 기준으로 계산이 되었습니다.
간단한 형태의 조립 품 이지만 부품 중 하나를 변경 재 설계 및 적용하여 조립 시간을 단축하고 원가 절감을 달성한 실제의 예 입니다.
초기 설계에 의한 조립 품 구성 및 재 설계에 의한 조립 품 구성
초기 설계 및 재 설계 조립 품의 조립 원가 비교
DFM® 주요 기능 상세 #02
- 판금 작업 (Sheet Metal Stamping) 의 종류 별 비교
간략한 형태의 박스형 부품을 DFM® 의 판금작업 (Sheet Metal Stamping)에 포함된 6가지 가공 조건에 따라 비교하여 보았습니다. 6가지 가공 조건은 Compound Die, Multi-satge, Progressive Die, Seperate Operation, Transfer Press 및 Turret Press 입니다. 오른쪽 그림은 판금 작업 계산에 사용된 부품의 형상 입니다. 또한 하단의 그림은 6가지 판금 작업에 대한 이해를 돕기 위해 프로그램의 도움말에 표시된 간략한 도시 및 각 공정에 대한 계산 공정 및 결과 입니다. (상세 내용이 궁금하신 경우 "자료 요청 및 문의"에 글을 남겨 주시기 바랍니다.)
또한 DFM® 의 결과를 그래프로 비교하여 하단에 표시하였습니다. 계산된 생산 수량은 5,000개 이며, 생산 수량을 그래프에서 변경하면, 바로 계산 결과를 확인 할 수 있습니다.
DFM® 주요 기능 상세 #03 - 공정 별 원가 비교
Base 부품을 DFM® 의 3가지 공정 (기계기공 / 다이캐스팅 / 사출성형) 에 적용하여 비교하여 보았습니다. 오른쪽 그림은 비교 원가 계산에 사용된 부품의 형상 입니다. 또한 하단의 그림은 각 공정 별 원가 결과 입니다.
(상세 내용이 궁금하신 경우 "자료 요청 및 문의"에 글을 남겨 주시기 바랍니다.)
Chapter 3. 주요 고객 원가 절감 사례
-
주요 고객 사례 통계 및 원가 절감 사례 TOP 10 이슈
-
주요 고객 사례
1. 주요 고객 사례 통계 및 원가 절감 사례 TOP 10 이슈
Base 부품을 DFMA® 를 사용하고 있는 주요 고객의 원가 절감 사례를 이벤트 별로 통계를 산정한 수치를 아래의 그림에 표시하여 놓았습니다. 또한 절감 사례를 분류한 항목 중 총 원가의 15% ~ 50%를 절감한 TOP 10가지의 이슈를 정리하여 도시 하였습니다.
(상세 내용이 궁금하신 경우 "자료 요청 및 문의"에 글을 남겨 주시기 바랍니다.)
2. 주요 고객 사례 - 품질 향상 및 원가 절감
주요 고객들이 부품수 간소화 (Simplification 또는 Down Sizing) 및 조립 구조 단순화를 통해 품질을 향상하고, 원가 절감한 사례를 간략하게 아래에 그림으로 표시 하였습니다. 보다 다양한 고객 사례의 상세 내용을 보시려면 "DFMA 사례" 를 참조하시거나, 상세 내용이 궁금하신 경우 "자료 요청 및 문의"에 글을 남겨 주시기 바랍니다.
2. 주요 고객 사례 - TRW Workshop & 원가 절감
부품 수 간소화 및 조립구조 단순화를 통한 품질 향상 및 원가 절감