1. 서 론

제조기업은 제품을 생산하고 고객에게 제품을 판매를 하면서 수익을 남겨야만 지속경영을 통하여 기업을 운영 할 수 있다. 다품종 소량 생산 시스템을 채택하면서 펌프 카인 완성 제품을 생산하는 제조기업에서는 Business To Customer 경영환경 속에서 고객만족을 우선하는 경영을 통하여 지속적으로 시장성장율을 높이기 위한 개선활동 을 진행하고 있다. 그러나 펌프카 제품의 사업환경은 경 기침체로 예측의 신뢰도가 낮으며, 운전자금 부족 문제 와 외부자금 조달의 어려움을 극복하기 위한 방안이 필 요하며, 생산량 감축에 따른 회전력의 둔화로 환금성이 낮은 계열에 속하는 재고수준을 줄이기 위한 필수적인 노력이 필요하다[10]. 또한 재고 감축으로 판매기회의 손 실에 대한 위험 요인을 제거하면서 수요 변동에 대한 안 정적인 공급사슬 관리에 대한 연구가 필요한데[4], 펌프 카 완성 제품의 BOM 레벨 수준은 다수의 부품과 반제 품으로 구성되어 있으며 여러 공정이 복잡하게 얽혀있는 상황에서 다수의 설계변경 발생으로 인하여 관리적인 어 려움이 발생하게 되고[2], BOM 오류와 도면 및 스펙 오 류와 같은 휴먼 에러가 존재할 수밖에 없는 환경에서 재 고 감축을 위한 방법론적인 접근이 쉽지 않은 것이 현실 이다. 또한 국토교통부에서는 2019년부터 2021년까지 펌 프카 시장의 균형을 위하여 건설기계 수급 조절 규제를 발표하여 기업 간 경쟁을 통하여 국가에서 정해진 수량 만을 생산해야 하는 정책을 발표하였으며[16], 국내 건설 투자 환경은 <Figure 1>과 같이 2017년 중반부터 후퇴기 에 직면하였고, 2018년 하반기 불황 국면에 직면하였으 며 2020년 이후에도 불황으로 예측되고 있다[9].

따라서 건설투자 환경의 불황으로 인하여 건설산업기 계 제품인 펌프카 제품<Figure 2>의 판매 감소에 따른 생산 감소가 예상되므로 펌프카의 기종별 판매계획 변동 율에 대한 대응으로 재고가 증가할 수밖에 없는 것이 현 실이다.

본 논문에서는 펌프카의 판매계획 변동율을 낮출 수 있는 반제품 공용화 설계 라는 새로운 방식을 연구하고 결과를 제시하였다.

본 연구를 통하여 펌프카 반제품의 공용화로 원가절 감을 확인하고 시뮬레이션을 통하여 재고 감축의 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

2. 이론적 배경

2.1 펌프카 제조 공정

펌프카는 건축 기술의 발달에 따라 건물을 건축할 때 인력으로 시멘트 콘크리트를 사용하던 방식에서 트럭에 콘크리트 펌프와 수송 파이프관을 장착하여 시멘트 콘크 리트 믹서 트럭에서 펌프카로 이송된 시멘트 콘크리트를 유압을 통하여 <Figure 3>과 같이 고층 건물을 건축할 때 또는 다량의 콘크리트를 이송하는 목적에 의하여 제 조된 특장차 종류 중 하나로 신축 건설 프로젝트에서 리 드타임을 단축하고, 자동차 동력을 통하여 가동성을 확 보한 제품이다[1].

펌프카 제조 공정은 <Figure 4>와 같이 트럭 길이 연 장, 프레임 조립, 상부 파트 조립, 붐 조립, 파이널 조립, 테스트 및 도장 공정으로 분류할 수 있으며, 본 연구와 관련된 프레임 조립 공정은 <Figure 5>와 같이 강철로 용접된 프레임과 붐 조립 구조물을 결합하기 위한 컬럼 과 프레임의 조립체인 메인 프레임 조립체, 콘크리트를 파이프관이 콘크리트를 흡입하게 하는 장치인 PTO 펌프 조립체와 코어펌프 조립체로 구성되어있다. 특히 코어펌 프 조립체는 콘크리트 시멘트의 공급속도 및 적량의 공 급량을 조절하며 높은 펌핑 능력을 유지하기 위해서 기 존의 유압 압력보다 높은 350 bar의 고압화가 필요하다 [11]. 또한 펌프의 압력, 유량, 스트로크 시간에 대한 회 귀 분석을 통하여 압력이 높을수록 토출량이 많고 작업 시간을 단축할 수 있으며, 콘크리트의 점도가 충진율의 변화에 가장 민감하고 스트로크 시간, 항복응력 순으로 충진율의 변화에 영향을 미친다고 하였다[17].

기존 펌프카와 관련된 연구에서는 구조와 부품의 기 능 향상에 관련된 연구는 활발하게 진행되고 있지만, 기 업의 운영비와 직결된 재고 감축과 관련된 연구 활동이 활발하지 않은 것이 사실이다.

본 논문에서는 H社의 사례를 바탕으로 펌프카 사업을 진행하는 기업체에서 재고 감축을 통한 효과를 얻을 수 있도록 제안하고 있다.

2.2 재고 감축

기업의 효율성 제고를 위한 경제적 노력은 생산성 및 수익성 등의 지속가능한 기업성과를 결정하는 주요 요인 이되며 지속적인 성장기반을 강화하면서 성장 기회를 발 견해야만 지속적인 기업 성과를 추구할 수 있는 원동력 이 된다[6]. 개선활동의 일환인 재고감축은 기업이 지속 경영을 하기 위해서 반드시 필요한 프로세스이기에 불필 요한 운영비용의 절감을 위해서 재고 감축은 필수적이고 제품 및 생산 공정, 설계변경의 이해가 필요하며 재고소 진의 기회를 잃어버리면 불용재고로 폐기되어 운영비용 의 손실을 가져오므로[8], 단일기간 재고모형에서의 최적 주문량은 한계분석법을 활용하여 제품의 수명주기가 확 정적인 경우에는 수명주기 이전 시점에서는 (s, S) 재고 모형을 이용하고, 마지막 시점인 수명주기에는 단일기간 재고모형을 이용하여 수명주기가 짧은 제품에 대한 주문 및 재고관리 정책의 수립이 필요하다[7]. 또한 제품을 외 부에서 주문하여 소비자에게 판매하는 주문 및 재고관리 가 필요하고 공장에서 제품을 생산하는 경우에는 생산능 력의 제약을 고려해야한다.

Jung[3]에 의하면 현재의 공급사슬 관리 역량을 기준 으로 공급 변동점, 수요 변동 및 목표 서비스 수준으로 정의할 수 있는데, Lee[13]는 재고의 불규칙한 수요와 불 확실한 상황에 대비하여 생산성을 향상 시킬 수 있지만, 재고가 증가하면 재고유지비용이 증가하고 자재의 적치 로 작업자의 이동을 방해하여 자재의 사용과 분류 작업 이 어려워 오히려 생산성을 저해하기도 함으로 순기능을 극대화하고 역기능을 최소화하는 재고관리가 필요하다 고 하였으며, Park[18]은 자동차 산업군에서 설비 고장을 고려한 안전재고를 산출하여 설비 고장 수리의 최대시간 과 공정의 시간 단위당 최대 생산수량을 고려하여 재고 를 최소화 할 수 있다고 하였다.

많은 기업들이 재고 감축의 중요성을 인지하고 개선 활동을 수행하고 있으며, 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구를 통하여 펌프카 제품에 대한 판매계획의 변동 성을 감소시킬 수 있는 설계에 대한 방안을 제안하여 물 류 개선, 원가절감, 공용화를 통한 생산 효율화 증대, 재 고 감축 등의 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

2.3 공용화 설계 정의

Lee[12]는 공용화 설계는 사전에 설계된 표준 부품을 공 통으로 적용하는 방식을 의미하며 설계에서부터 표준화에 따른 인터페이스 표준화된 부품 적용을 통해 원가절감의 효과가 있으며, 이를 통하여 생산 유연성의 증대 효과가 있다고 하였다. 또한 Yang[20]은 부품 공용화, 사이즈 가 변 시 조건 변화에 따라 프레임의 두께, 구조 등을 설계 반영 시 기능성 및 내구성에 대한 질적인 향상 부분이 고 려되어야 하며, Reitzinger et al.[19]과 Meyer[15]는 대량 맞춤의 실현을 위하여 제품군 기반의 설계가 필요하고 Hewlett Packard, Boeing, Volkswagen, SONY 등 많은 기업 들이 제품군 설계를 수행하여 수시로 변화하는 글로벌 시 장에서 제품 개발 비용을 절감하면서 경제적 이득을 얻고 있으며, 공용화 설계를 성공적으로 수행하기 위해서는 제 품의 품질을 높이면서 고객의 다양한 요구사항을 만족해 야 하고[14] 핵심 작업은 제품들이 공유하는 공용화 정의 가 필요하다고 하였다. 성능저하 없이 스펙 변경을 잘 수 용하는 지를 검토하면 공용화를 통하여 설계의 유연성을 확보하고 큰 비용이 발생하지 않는다고 주장하였다.

BOM 프로세스의 각 단계에서 변경이 발생하면 변경 이 발생된 이후의 단계에서 모두 변화하는데 표준 BOM 이 변경하면 표준정보인 부품정보와 도면의 정보가 변경 되면서 변경된 부품과 도면정보는 프로젝트별 정보에 참 조되어 반영되고 BOM 변경은 사양, 표준 BOM 구조 및 속성, 도면, 대표부품번호, 프로젝트 BOM 구조와 속성, 부문별 BOM 정보의 변경으로 구분되는데, 사양 및 설계 변경 담당자는 변경유형에 따라 BOM이 변경처리 되는 부분을 찾을 수 있다고 정의하였다.

그러나 H社의 경우, 고객의 요구사항을 만족시키면서 전 공정의 호환가능성 검토에 대한 공용화 설계를 진행 하기에는 제약이 있어서 반제품 공용화를 위한 현실적인 모형을 제시하면서 해법을 제안한다.

3. 펌프카 재고 운영 문제정의 및 사례연구 방법

3.1 문제정의

펌프카를 구매하는 고객들은 원하는 기간에 제품을 인 도받지 못하면, 다음 작업 기회가 올 때까지 현장에서 작 업을 할 수 없고, 작업 대기로 인하여 고객의 수입을 보장 할 수 없다. 그럼에도 고객들은 선택사항을 만족하면서 제 품 인도일을 준수하는 업체를 선호하고 있다. 본 연구대상 인 H社는 다품종 소량 생산 환경에서 매출 확보를 위하여 판매계획의 변동성을 대비하기 위한 목적으로 <Table 1> 과 같이 제품 당 월평균 3대의 재고를 운영하고 있지만, 재고가 부족한 경우에 고객은 경쟁사가 보유한 재고를 구 매하여 H社는 판매기회를 손실하게 되는 구조이다.

월평균 총 재고비용은 Σ(기종별 월평균 재고 대수)* (제품 1대당 재고 금액)으로 현재 27대의 재고를 보유하고 있으며 재고비용은 62.7억 원이다. 하지만 이러한 제품의 재고비용은 기업의 경영환경에서 재무흐름에 부담이 되 고, 장기재고가 되었을 때는 지속적인 품질 유지를 위하여 기능 테스트 및 재고 재상품화를 위한 낭비가 발생되고, 장기재고를 소진하기 위하여 가격할인을 진행하게 됨으로 매출이 발생할 때마다 적자가 되는 상황이기에 재고 감축 에 대하여 절실한 개선이 요구되고 있다. 그러나 판매계획 의 변동성에 대비한 재고 보관 위치를 확보하기 쉽지 않 고, 제품 모델 생산계획 변동 시 공정 변경 및 이동 로스가 2시간이 소요된다. 재고 감축을 통하여 이러한 장기재고 로 인한 판매 손실, 공정 물류, 재고 보관 위치 확보에 대 한 개선이 필요하다.

3.2 사례 연구 방법 정의

재고를 보유하는 목적은 판매계획의 변동율로 판매기 회의 손실을 예방하기 위함으로 제품의 변동율을 줄이면 불필요한 재고를 줄일 수 있고, 이것을 실현하기 위해서 는 공용화 설계가 가능한 부분을 검토하여 재고를 감축 할 수 있는 목표를 달성할 수 있다고 가정하였다.

변동율(%)은 판매계획 변동 증감의 절대값/변경 전 판매계획으로, <Table 2>와 같이 예시를 통하여 24M 기종은 40%, 26M 기종은 70%, 32M 기종은 25%로 각 기종별 판매계획 변동율(%)의 차이가 있지만, 유사 기 종을 그룹핑하여 주력기종이면서 제품 품질이 안정화된 32M 기종으로 공용화 설계를 진행하게 되면 각 기종별 판매계획 변동율 최대 135% 대비 7%로 128%가 감소 하지만 제약사항 중 붐 길이의 선택은 하드웨어적인 부 분으로 고객의 요구사항을 통합하기 어려워서 본 연구 에서는 시멘트 콘크리트 흡입 및 이송 타설 능력에 영 향이 있는 프레임 조립 공정에 한하여 공용화 설계를 진행한다.

4. 프레임 반제품 공용화 설계 및 구축

4.1 프레임 반제품 공용화 설계 대상 선정

부피, 길이, 성능, 재료비를 고려하여 유사기종을 그룹핑 한 결과는 <Table 3>과 같다.

AS-IS에서는 9개 기종이었으나 TO-BE에서는 3개 기 종으로 33% 기종수가 감소하였으나, 본 연구에서는 소 형 펌프카인 24M 기종, 26M 기종, 32M 기종에 대한 공 용화 설계를 품질수준이 높은 32M 기종으로 공용화 설 계하는 것으로 한정하였다. 또한 전 공정에서 재료비를 분석한 결과는 <Table 4>와 같으며 프레임 조립 공정은 44%로 전체 공정 중 1위이며, 고객의 선택사항에 영향이 없는 공정으로 프레임 반제품 조립 공정을 대상으로 선 정하였다.

4.2 프레임 반제품 공용화 구축

프레임 조립 공정의 구조는 메인 프레임 조립체, PTO 펌프 조립체, 코어펌프 조립체로 구성되어 있다. 공용화 설계를 위해서는 조립되는 상대물과의 조립 가능 검토가 선행되어야 하고, 재료비에 대한 검토, 품질 수준에 대한 검토가 필요하다. <Table 5>에서 조립 공용화 검토를 한 결과, 변경되는 부위는 프레임 조립의 하위 부품인 컬럼 과 상대 조립부인 1붐 입구에 대한 홀 스펙에 대한 공용 화 스펙을 <Figure 6>과 같이 32M 기종으로 통일하였고 이에 따른 품질 변동이나 재료비 변동은 없지만, 프레임 구조물은 유사기종 그룹핑 중 용접보강이 추가된 기종으 로 선정하였기에 내구성 품질이 상승하고, 프레임 구조 물을 구매할 시에 협력업체에서는 모델 교체로 인한 로 스 감소, 로트 생산성 향상으로 단가할인을 8% 진행할 수 있게 되어 재료비를 감소할 수 있었으나, 코어 펌프는 고사양 기종으로 사용하게 되면서 0.5% 단가상승이 되 었다. 총 분석 결과 전체적인 재료비용의 절감 효과를 얻 을 수 있었다. 즉, 고사양 제품으로 공용화 설계 검토를 진행하여 <Figure 7>과 같이 PTO 펌프와 코어 펌프의 품질이 향상되면서 시간당 시멘크 콘크리트의 토출량이 향상되어 작업시간을 단축할 수 있고, 재료비가 감소하 여 공용화 설계 진행의 타당성이 확보되었다.

5. 프레임 반제품 공용화 설계 효과

프레임 반제품 공용화 설계 전 <Table 6>에는 기말재 고를 기종 별로 3대분 씩 보유하는 조건으로 기종별 월 평균 생산가능 수량에서 24M 기종, 26M 기종는 판매 대 응을 할 수 있으나, 32M 기종은 4대분 판매기회를 손실 하게 된다. 또한 다음 판매계획 변동에 대응하기 위하여 총 9대분의 기말재고를 보유해야만 하지만 월평균 생산 가능 수량의 여유 부족으로 32M 기종의 기말재고는 생 산할 수 없다.

반면에 프레임 반제품 공용화 설계 구현을 하게 되면 <Table 7>과 같이 24M 기종, 26M 기종, 32M 기종이 32M 기종으로 통합되어 반제품 호환이 가능하게 되면서 24M 기종, 26M 기종, 32M 기종에 대하여 월평균 생산 가능 수량 총 21대분 중 16대분 생산으로 판매대응을 할 수 있고, 5대분의 생산 여유로 판매기회의 손실을 개선 하면서 재고 감축을 실현할 수 있게 되어 재고비용 절감, 공정 물류 개선 및 재고 보관 위치를 확보할 수 있을 것 으로 기대된다.

6. 결론 및 향후 연구 방향

본 연구에서는 펌프카의 재고 감축을 위하여 판매계획 의 변동율을 감소시키기 위한 방안으로 새로운 방식의 프 레임 반제품 공용화 설계 구현을 적용하였다. 연구의 결 과를 살펴보면 고객의 선택사항이 반영되는 붐은 길이에 대한 하드웨어의 적용이 불가하여 반영하지 못하는 한계 점이 있지만, 프레임 반제품 공용화를 통한 재고 감축을 실현할 수 있음을 확인하였다. 향후 연구과제로는 타 유 사기종에 대하여 그룹핑한 펌프카 기종에 대하여 반제품 공용화 설계를 수평 전개하여 재고 감축을 실현하고, 제 약조건이었던 붐의 길이에 대한 고객의 선택사항을 표준 화 설계할 수 있는 방안이 필요하다고 판단한다.