공장입지 결정방법

1. 공장입지 결정방법

2. 공장입지 • 공장입지 요인은 생산시스템의 종류, 규모, 생산방법 등에 따라 다르지만, 요인들을 편의상 지역단위 요인과 특정위치 요인으로 분류 • 지역단위 요인은 원자재 수급, 시장의 근접성, 수송의 편의성, 노동력의 양과 질, 임금수준,기후 등을 포함 • 특정위치 요인은 공업용수, 지역의 성향, 토지가격, 주위환경, 주택시설, 교통의 편의성 등을 포함 • 공장입지 선정 시 수리적 모형을 포함한 여러 분석적 기법들 중, 입지대안들을 평가하는데 사용될 수 있는 Brown-Gibson의 체계적 설비위치 선정과정이 대표적인 분석적 기법으로 사용

3. Brown과 Gibson은 공장입지에 영향을 주는 요인들을 필수요인, 객관적 요인, 주관적 요인의 3가지로 분류 • 필수요인은 필수적인 입지조건으로, 예로 맥주공장에서 수질이나 수량, 노동집약적 생산공장에서 노동력의 공급문제 등 입지의 적합성을 판정하는 기준 • 객관적 요인은 임금수준, 토지가격, 원자재비 등과 같이 화폐가치로 평가할 수 있는 경제적 기준 • 주관적 요인은, 예로 지역사회의 분위기, 노동자의 기술 수준, 경쟁상태 등과 같이 정성적 형태로 분석자 주관에 의한 기준

4. Brown-Gibson의 체계적 설비위치 선정과정의 일반적인 절차 • 단계 1 : 필수요인의 평가 • 모든 입지대안을 선택된 필수요인들에 대해 평가하여 한가지 필수요인에 대해서라도 부적합한 대안은 더 이상의 분석과정에서 제외 • 단계 2 : 객관적 요인 측정값의 산정 • 객관적 요인에 대한 비용자료를 가지고 대안 i의 다른 대안들에 대한 상대적 측정값인 객관적 요인 측정값(Objective Factor Measure ; OFMi)을 다음 식을 이용하여 계산

5. OFCi대안 i의 객관적 요인에 대한 총합 • n은 대안의 수 • 객관적 요인 측정값의 산정 * 3가지 대안의 객관적인 요인 측정값의 합은 1.0

6. 단계 3 : 주관적 요인 가중치의 결정 • 주관적 요인들을 쌍대비교를 통해 주관적 요인 j 의 중요성을 나타내는 주관적 요인 가중치 (Subjective Factor Weight ; SFWj)를 결정 • 쌍대비교에서 두 요인 중 중요한 것에 ‘1’, 덜 중요한 것에 ‘0’, 두 요인의 차이가 없을 때 두 요인 모두 ‘1’값을 준다 • 주관적 요인 가중치의 결정

7. 단계 4 : 위치 가중치의 결정 • 각 주관적 요인들에 대하여 위치대안들의 쌍대비교를 실시하여 대안 i의 주관적 요인j에 대한 위치 가중치(Site Weight ; Swij)를 산정 • 주관적 요인별로 세 입지대안을 쌍대비교한 결과에 의한 산정된 위치 가중치는 다음과 같다. • 위치 가중치의 결정

8. 단계 5 : 주관적 요인 측정값의 산정 • 대안 i의 주관적 요인 측정값(Subjective Factor measure ; SFMi)을 다음 식에서와 같이 위치 가중치와 주관적 요인 가중치를 결합하여 구한다 • m은 주관적 요인의 수 • 주관적 요인 측정값의 산정 • 가령 대안 1의 경우, 주관적 요인 측정값은SFM1 = 0.33 x 0.5 + 0.0 x 0.25 + 0.25 x 0.25 = 0.23

9. 단계 6 : 위치선정 • 각 대안에 대해 산정된 객관적 요인 측정값과 주관적 요인 측정값을 합리적으로 결정된 요인 가중치로서 결합하여 입지대안 i의 위치 측정값(Location Measure ; LMi)을 산정 • 객관적 요인과 주관적 요인에 대한 요인 가중치는 보편적으로 기업의 정책이나 과거 경험 등을 근거로 구함 • 예제) 만약 객관적 요인에 대해 0.6의 요인 가중치를 가정하면, 주관적 요인에 대한 가중치는 0.4가 된다. 그러면 세 입지대안에 대한 위치 측정값은 다음과 같다. LM1 = 0.6 X OFM1 + 0.4 X SFM1 = 0.29 LM2 = 0.6 X OFM2 + 0.4 X SFM2 = 0.29 LM3 = 0.6 X OFM3 + 0.4 X SFM3 = 0.42 *가장 큰 위치 측정값을 갖는 대안 3이 공장의 최적입지로 선정

10. 설비위치(단위설비위치) • 대표적인 단일 설비 위치문제는 새로운 설비와 기존 설비들 사이의 이동에 의해 발생되는 총비용을 최소화 하는 새로운 위치를 결정하는 최소합 위치문제(minisum location problem) • 이 위치문제에서 비용은 설비간의 이동거리와 상호관련도에서 비례함을 가정 • m개의 기존설비가 각각 점 P1, P2, …, Pm에 위치 • d(X, Pi)를 새로운 설비의 위치 X와 기존 설비의i의 위치 Pi간의 거리, 그리고 wi를 새로운 설비와 기존 설비 i간의 단위거리당 이동비용과 단위시간당 이동횟수의 곱이라 하면, 새로운 설비와 모든 기존 설비간의 이동에 따른 단위시간당 총비용은 다음 식을 이용하여 구할 수 있다. - wi는 새로운 설비와 기존 설비간의 상호관련도를 나타내는 일종의 가중치 • 최소합 위치문제는 목적함수 f(X)를 최소로 하는 새로운 설비의 최적 위치 X*를 결정하는 내용

11. 설비위치 문제에서 가정하고 있는 거리의 종류는 직각거리와 직선거리가 있다. • 직각거리는 X와 Pi의 좌표가 각각 (x, y)와 (ai, bi)일 때 다음과 같이 정의 • 직각거리의 가정은 직각으로 형성된 도로를 따라 이동하는 지역내의 시설물 위치 문제나 직각으로 배열된 통로를 따라 이동하는 작업장내 기계설비 위치문제에 적합 • 직선거리는 두 점간의 직선 이동에 따른 거리로 X와 Pi간의 직선거리는 다음과 같이 정의 • 직선거리의 가정은 컨베이어, 전선, 도관을 따라 이동이 발생하는 설비위치 문제에 적합

12. 직각거리 최소합 위치문제 • 식(1)과 (2)에 의해 다음과 같이 설정 위 식에 의해 우변의 각 항은 다음과 같이 독립적인 최소화 문제로 취급 • 위 식에 의해 새로운 설비의 최적 x좌표 x*와 최적 y좌표 y*를 각각 독립적으로 구할 수 있다. • 직각거리 최소합 위치문제에서 최적위치 X*는 다음과 같은 2가지 수학적 성질을 갖는다 • 새로운 설비의 x(y)좌표는 어떤 기존 설비의 x(y)좌표와 일치한다. • 새로운 설비의 x(y)좌표 위치는 반합위치이다. 반합위치란 물자이동의 반 이하가 새로운 설비 위치의 왼쪽(오른쪽)에, 반 이하가 새로운 설비 위치의 오른쪽에 있게 되는 위치라 정의된다.

13. 예제 6.1) 어떤 생산부서에서 5대의 기계설비가 배치되어 있다. 각 기계의 좌표위치는 P1=(1,1), P2=(5,2), P3=(2,8), P4=(4,4), P5=(8,6)이다. 현재 생산부서에서는 기존의 기계들 모두와 밀접한 물자취급 관계를 갖게 되는 새로운 기계의 설치를 계획하고 있다. 새로운 기계와 기존 기계들 사이의 단위거리당 이동비용은 동일하나, 새로운 기계와 기존 기계간의 일간 평균 물자이동횟수는 각각 5, 6, 2, 4, 8로 예상된다고 할 때 이동비용을 최소로 하는 새로운 기계의 최적위치를 결정하도록 하자. • 새로운 기계의 x*는 기존 기계 2의 x좌표 5, 새로운 기계의 y*는 4, 총이동비용을최소화 하는 새로운 기계의 최적위치는 점(5, 4)로 결정

14. 직선거리 최소합 위치문제 • 직선거리 제곱 최소합 위치문제는 비용이 설비간 거리의 제곱에 비례하는 위치문제로 중심문제라고도 한다. • 식(1)과 (3)에 의해 다음과 같이 설정 위 식을 x와 y로 각각 편미분하여 0으로 놓고 풀면 • 위 식(4), (5)로부터 중심문제에서 새로운 설비의 최적위치 X*는 기존 설비들의 x와 y 좌표값의 가중 평균값으로 해석할 수 있다.

15. 예제 6.1의 중심해를 구하면 식(4), (5)에 의해 다음과 같다 • 최적위치 X* = (4.76, 3.88) • 중심문제에서 등비용선은 새로운 설비의 최적위치에 중심을 둔 동심원으로 총비용 K를 갖는 등비용선의 반경 r은 다음과 같다 • 예제 6.1을 중심문제로 간주할 때 총비용 1000단위인 등비용선의 반경 r은 • 등비용선은 중심해 X* = (4.76, 3.88)을 중심으로 반경 r = 5.26인 원이 된다

16. 설비배치(facilities planning)란? • 생산의 최적 흐름을 위해 공장내의 건물, 부서, 생산설비 등과 같은 물적 요소의 위치를 공간적으로 적절히 배열하는 것 • 효율적인 설비 배치를 위한 구체적인 목표 • 총생산시스템의 최소화 • 작업자의 안전과 편의 제공 • 물자운반에 소요되는 시간과 비용의 최소화 • 설비투자의 최소화 • 공간의 경제적 이용 • 배치변경에 대한 융통성 유지 • 감독의 용이

17. 체계적 배치계획(Systematic Layout Planning ; SLP) • 설비배치는 4단계로 구분되어 계획 • 전체배치와 세부배치 계획을 위해 적용할 수 있는 기법들 중 가장 널리 사용되는 것은 체계적 배치계획(SLP) • SLP는 R. Muther와 동료들에 의해 개발된 탐색 접근방법으로 배치의 대상이 되는 활동간의 정량적 요인, 정성적 요인, 공간요소의 3가지 기본적 사항에 기초를 둠

18. 체계적 배치계획의 절차 • 단계 1 : 물자흐름 분석 • 소품종 대량생산 –조립도표, 작업공정도표, 흐름공정도표를 사용 • 중품종 중량생산 –다제품공정표 사용 • 다품종 소량생산 –기종표 사용 • 단계 2 : 활동간 관련분석 • 활동관련표 작성 • 단계 3 : 흐름/활동관련도 작성 • 단계 4, 5 : 소요면적 결정 • 단계 6 : 공간관련도 작성 • 단계 7, 8, 9 : 배치대안 개발 • 단계 10 : 평가 및 선택

19. 체계적 배치계획의 절차에 사용되는 도표들의 예

20. 체계적 배치계획의 절차에 사용되는 도표들의 예 흐름/활동관련도

21. 컴퓨터 지원 설비배치 • 컴퓨터 지원 배치기법은 구성형과 개선형의 2가지 형태로 구분 • 구성형은 빈 평면에서 시작하여 배치계획이 완성될 때 까지 점진적으로 활동을 선택하여 배치를 구성하는 방법으로 CORELAP, ALDEP, PLANET이 구성형에 속함 • 개선형은 완전한 하나의 배치계획을 점진적으로 개선하는 방법으로 CRAFT, MULTIPLE이 속함 • 1~7은 부서 번호, 0은 건물 외벽 등 빈공간

22. 라인균형 • 제품별 배치에서 계획된 생산율을 유지하면서 작업장의 유휴시간이 최소가 되도록 작업장에 작업들을 균형 있게 할당하는 것을 라인균형, 작업장 균형이라 한다. • 위 그림에서 생산주기 C는 라인에서 가장 긴 작업시간을 가진 작업장 3, 즉 5분이 생산속도가 된다.

23. 모든 작업장에서 유휴시간이 전혀 존재하지 않는 경우를 라인의 ‘완전한 균형’이라한다 • 라인의 불완전한 균형에 의해 야기되는 작업장의 유휴시간 비율은 생산라인의 불균형 d로 표현되며 다음의 식에 의해 계산된다. • 그림 6.15를 예로 한 라인의 불균형율은 • 라인의 균형상태는 총작업시간은 일정하므로, 생산주기시간 c와 작업장수 n에 의해 좌우된다. 즉, n과 c가 증가하면 d가 증가한다.

24. 결국 라인균형문제는 다음의 제약조건을 지키면서 최소의 불균형률을 갖는 생산주기시간 c와 작업장수 n의 조합을 결정하는 것이 기본 내용이라 할 수 있다 • 작업장에서 작업을 할당할 때는 반드시 작업의 선후제약을 지켜야 한다 • 한 작업장에서 작업시간 ti가 생산주기시간 c를 절대 초과하지 않도록 한다 • 라인균형 문제의 해결기법은 발견적 기법, 선형계획법, 컴퓨터 모의실험, 동적 계획법 등이 있으나 가장 널리 사용되는 발견적 기법에서 적용하는 작업장 할당규칙은 • 작업시간이 긴 작업을 먼저 할당한다. • 후속작업의 수가 많은 작업을 먼저 할당 한다. • 후속작업시간의 합이 큰 작업을 먼저 할당한다.

25. 예제) 어떤 전자제품은 10가지 조립작업을 거쳐 생산된다. 조립작업의 순서와 각 작업의 소요시간 tei는 그림의 네트워크에 나타나 있다. 이 그림에서 작업시간은 해당 작업의 마디(node) 위에 기록되어 있다. 제품의 시간당 생산량이 60개로 주어질 때, 조립라인의 균형을 위한 작업장 할당을 설계하도록 하자. c는 생산율의 역수로 1

26. 표 6.8에 의한 작업장 배치는