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의장라인
의장라인(assembly line)은 완성된 차체에 여러 부품들을 결합하여 완성차를 만드는 최종 조립라인이다.
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개요[편집]
국내 완성차 업체를 대표하는 현대차는 자동차 제조 공정을 크게 프레스(Stamping), 차체조립(Welding), 도장(Paint), 의장(Assembly), 검수(Inspection) 5단계로 나눈다.
여기서 의장은 완성된 차체에 내장, 편의사양 등 실내외 부품 장착 후 엔진, 트랜스미션, 차축 등 기계 부품 조립 및 전장 부품과 배선, 배관 작업으로 차량을 완성하는 과정으로 최종 조립 공정이다. 자동차 생산 공정의 꽃이라 할 수 있는 의장 과정이다. 자동차가 자동차로서 역할을 제대로 할 수 있도록 의장 과정까지 거치면 우리가 아는 자동차의 모습으로 탄생한다.[1]
따라서 의장라인은 곧바로 완성차의 최종 조립라인을 말한다. 조립라인은 반제품 어셈블리가 워크스테이션에서 워크스테이션으로 이동할 때 추가되며, 여기서 부품은 최종 어셈블리가 생산될 때까지 순서대로 추가된다. 부품을 조립 작업으로 기계적으로 이동하고 반제품 조립을 작업 스테이션에서 작업 스테이션으로 이동하면 작업자가 조립을 위해 부품을 고정 부품으로 운반하는 것보다 더 빠르고 적은 노동력으로 완제품을 조립할 수 있다.
조립라인 역사[편집]
조립라인의 개발과 역사는 제조 발전에서 가장 중요한 사건 중 하나로 간주된다. 효율적이고 지속적으로 움직이는 라인에서 완제품을 순차적으로 조립하는 과정은 전통적인 장인의 조립 방법을 크게 대체했다. 조립 라인의 역사는 대부분 헨리 포드(Henry Ford)와 관련이 있다.
수공 조립품[편집]
인간이 기계 기술을 개발함에 따라 효율적인 조립이라는 개념이 자연스럽게 제조에 관심을 갖게 되었다. 조립라인에 앞서, 제조는 숙련된 장인의 손에 달려 있었는데, 그는 장인의 손에 의해 원자재를 가져와서 완성된 제품으로 만들 수 있었다. 이 방법에는 상당한 교육과 전문 지식이 필요했으며 한 번에 하나의 항목 만 만들 수 있었다. 이렇게 만든 수공 조립품은 귀중하고 예술적일 수 있지만, 그 생산은 거의 효율적이거나 대량 생산 수요를 충족시킬 수 없었다.
1903년 무렵 자동차는 수작업으로 이루어져 일반 사람들이 소유할 수 없는 비싼 사치품이었고 장인들의 수공조립품인 자동차를 널리 보급하기 위해 헨리포드는 대량생산이 필수적이라고 판단했다.
도살장에서 찾은 컨베이어시스템[편집]
그 당시 미국 중서부 지역의 육류 포장 공장은 “분해 라인”으로 유명했다. 노동자와 기계는 육류를 위해 도축 된 동물을 체계적으로 해부했다. 헨리 포드는 어느 날 시카고의 한 도살장에서 컨베이어 벨트의 영감을 얻게 되고 일반인들도 가질 수 있는 값싼 자동차를 만들기 위해 조립 순서를 몇 단계로 단순화하였다. 그리하여 노동자가 작업대로 가서 일을 하는 것이 아닌 작업물이 이동하여 정해진 위치에 있는 작업자에게 흘러가는 컨베이어시스템을 착안하게 된다. 즉 사람이 아닌 부품이 이동하는 이동조립이다.
아마도 조립라인 역사상 가장 잘 알려진 순간은 헨리 포드가 컨베이어 벨트와 같은 움직이는 이동조립 라인을 도입 한 것이다. 유명한 모델T 차량을 생산하는 데 사용된 현대식 라인은 노동을 별개의 세그먼트로 나누어 각 작업자는 하나의 작업 만 수행했다. 이 라인은 컨베이어 벨트를 설치하여 상대적으로 숙련되지 않은 노동력을 사용하고 정해진 시간 내에 완성된 자동차를 크랭크하여 한 번의 부드러운 프로세스로 조각을 처음부터 끝까지 조립할 수 있게 했다. 생산 시간을 단축하고 교육을 덜 받는 것 외에도 공장이 생산 비용이 감소함에 따라 더 높은 임금을 지불할 수 있기 때문에 근로자들이 더 많이 벌 수 있는 수단으로 움직이는 이동조립 라인을 선전했다.
생산방식의 획기적인 전환[편집]
1910년 헨리 포드는 4층으로 된 하일랜드 파크 공장을 세워 ‘차체 만들기 → 타이어 끼우기, 차체 페인트 작업 → 나머지 모든 부품조립 → 최종 검사 → 출고’ 순으로 위층에서 아래층으로 작업이 이어지도록 했다. 1913년엔 컨베이어 벨트로 연결된 완전한 조립라인 구축을 완성해 작업 과정에서 자동차는 이동하고 노동자는 작업 위치에 고정되었다.
조립라인을 이용한 생산은 산업 생산 방식의 일대 전환을 가져왔고, 생산 증대의 효과도 커졌다. 포드사의 생산량은 1910년 1만 9000대에서 1913년 24만 8천대로 급격히 증가했고 이후에는 포드사가 만든 자동차 대수와 나머지 전체 업체가 만든 대수가 같을 정도였다.
컨베이어 벨트에 맞춘 인간의 동작[편집]
컨베이어 벨트가 활용되려면 작업자 한 사람마다 과업이 구분되는 ‘분업화’와 함께, 복잡한 공정이 표준화·단순화되어야 했다. 당시 작업 과정을 ‘과학적으로’ 관찰하여 가장 효율적인 방법을 고안하는 과학적 관리 기법이 연구되고 있었다.
테일러가 시도한 ‘시간 동작 연구(time and motion study)’로 불리는 테일러주의는 ‘집고 들고 걷고 구부리고 맞추는’ 작업 동작을 ‘초 시계’로 측정해 반복 작업을 표준화하고 이를 바탕으로 작업 능력을 향상시켰다. 테일러식 노동 분업과 과학적 관리의 원리는 포드의 컨베이어벨트라는 기계적 생산 시스템과 결합하면서 빛을 발하게 된다.
노동의 즐거움 빼앗은 컨베이어 벨트[편집]
하지만 대량생산 시대를 열었던 컨베이어 벨트지만 두뇌가 아닌 손노동만 필요로 하는 단순하고 반복된 작업은 노동자에게 일하는 재미를 앗아가 노동의 즐거움을 빼앗아 갔다. 1935년 선보인 찰리 채플린의 영화 모던 타임스(Modern Times)에서는 컨베이어벨트 공장에서 하루 종일 나사못을 조이는 찰리가 단순 작업 결과 눈에 보이는 모든 것을 조여 버리는 강박 관념에 빠져 급기야 정신병원에 가게 되는 것을 보여준다. 이처럼 포드시스템이라고 불리는 대량생산방식 체계는 대량생산에는 노동자를 기계화, 부품화 시킨다는 문제들이 제기되었다.
노동의 황폐화라는 문제에도 불구하고 편리한 대량생산 체계라는 치명적인 유혹으로 21세기에도 컨베이어 벨트는 멈추지 않고 돌아가고 있으며 컨베이어 벨트가 멈추지 않는 한 인간적인 노동에 대한 고민도 앞으로 계속될 것이다.[2][3]
조립라인 원리[편집]
조립라인은 노동자, 도구의 순차적 구성을 위해 설계되었다. 기계 및 부품. 작업자의 움직임은 가능한 한 최소화된다. 모든 부품 또는 조립품은 컨베이어 또는 지게차와 같은 전동차량에 의해 처리된다. 무거운 리프팅은 오버헤드 크레인이나 지게차와 같은 기계로 수행된다. 작업 순환 전략이 적용되지 않는 한 각 작업자는 일반적으로 하나의 간단한 작업을 수행한다.
최초로 조립라인을 도입한 헨리 포드에 따르면 조립라인의 원리는 다음과 같다.
- 도구와 사람을 작업 순서대로 배치하여 각 구성 부품이 마무리하는 동안 가능한 최소 거리를 이동한다.
- 작업 슬라이드 또는 다른 형태의 캐리어를 사용하여 작업자가 작업을 완료할 때 부품을 항상 같은 위치(항상 손에 가장 편리한 위치)에 가져 준다. 가능하면 중력이 부품을 다음 작업자에게 맡기게 한다.
- 조립할 부품이 편리한 거리에 배송되는 슬라이딩 조립 라인을 사용한다.
조립라인 설계[편집]
조립라인의 설계는 조립라인 균형 문제라고 하는 수학적 과제이다. 간단한 조립라인 밸런싱 문제에서 목표는 작업물에서 수행해야 하는 작업 세트를 일련의 워크스테이션에 할당하는 것이다. 각 작업에는 완료를 위해 주어진 작업 기간이 필요하다. 스테이션에 대한 작업 할당은 일반적으로 두 가지 제약으로 제한된다.
- 특정 작업을 시작하기 전에 완료해야 하는 다른 작업을 나타내는 우선순위(예 : 구멍을 뚫기 전에 나사를 넣지 않음)
- 작업물이 컨베이어 벨트에 의해 다음 스테이션으로 이동하기 전에 각 워크스테이션에서 완료될 수 있는 작업 처리 시간의 합계를 제한하는 주기 시간
간단한 예[편집]
조립라인의 특정 단계가 엔진 설치, 후드 설치, 휠 설치(순서대로 임의의 삽입 단계 포함)라고 가정한다.
이 단계 중 하나만 한 번에 수행할 수 있다. 전통적인 생산에서는 한 번에 한 대의 자동차 만 조립된다. 엔진 설치에 20분, 후드 설치에 5분, 바퀴 설치에 10분이면 35분마다 자동차를 생산할 수 있다. 조립라인에서 자동차 조립은 여러 스테이션으로 분할되며 모두 동시에 작동한다. 3개의 스테이션이 있으면 3대의 자동차가 동시에 다른 조립 단계에서 작동할 수 있다.
첫 번째 차량 작업을 마친 후 엔진 설치 직원은 두 번째 차량 작업을 시작할 수 있다. 엔진 설치 직원이 두 번째 자동차에서 작업하는 동안 첫 번째 자동차는 후드 스테이션으로 이동하여 후드를 장착한 다음 휠 스테이션으로 이동하여 휠을 장착할 수 있다. 두 번째 자동차에 엔진이 설치된 후 두 번째 자동차가 후드 어셈블리로 이동한다. 동시에 세 번째 자동차가 엔진 어셈블리로 이동한다. 세 번째 자동차의 엔진이 장착되면 후드 스테이션으로 이동할 수 있다. 한편, 후속 차량은 엔진 설치 스테이션으로 이동할 수 있다.
차를 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 이동할 때 시간 손실이 없다고 가정하면 조립 라인의 가장 긴 단계에서 처리량(엔진 설치에 20분)을 결정하여 35분 소요되는 첫 번째 자동차가 생산되면 20분마다 생산된다.[4]
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현대의 자동차 조립라인[편집]
현대의 자동차 조립라인은 아직 그 어느 제조사에서 상세히 소개한 바는 없다. 동영상을 보면 자동화된 장비와 일반 컨베이어 외에 바닥과 천장에 설치된 여러 가지 컨베이어가 특징이다.
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매직 컨베이어[편집]
매직 컨베이어(Magic Conveyor)는 천장 및 바닥 설치에 사용할 수 있으며 다양한 운송 조건에서 사용할 수 있다. 매직 컨베이어는 직접 걸이 구성에서만 사용할 수 있었던 트롤리 유형 컨베이어의 발전으로 축적을 포함하여 복잡한 운송 레이아웃을 수용할 수 있다.
램런[편집]
모노레일 시스템 램런(Ramrun)의 가장 큰 장점은 컴퓨터로 제어되는 연속 및 간헐 운전으로 고도의 자동차 생산 라인을 구축할 수 있다. 최대 이송 속도 120m/min, 전송 범위 1:20을 포함한 고성능 외에도 다음과 같은 이점이 있다.
파렛트형 FDS[편집]
파렛트형 FDS(Flexible Drive System)는 파렛트에 장착된 차체를 연속적으로 운반하는 우레탄 롤러 컨베이어이다. 작업자는 조립 작업을 수행하기 위해 파렛트를 밟을 수 있으며 기존 슬랫 컨베이어에서 필요했던 조립라인을 따라 걸을 필요가 없다. FDS는 작업자의 멀미를 없애고 작업자 친화적인 환경을 구축할 수 있는 장점이 있다.[5]
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 아이꾸준, 〈자동차 제조공정 5단계〉, 《아이꾸준》, 2021-09-06
- ↑ 〈조립 라인의 역사는 무엇입니까?〉, 《네틴백》
- ↑ 박인희 기자, 〈컨베이어벨트 역사 속 빛과 그림자〉, 《참여와 혁신》, 2007-07-10
- ↑ 〈조립 라인〉, 《위키백과》
- ↑ 〈자동차 조립 라인용 Daifuku 컨베이어 시스템의 역사〉, 《다이후쿠》
참고자료[편집]
- 〈조립 라인〉, 《위키백과》
- 아이꾸준, 〈자동차 제조공정 5단계〉, 《아이꾸준》, 2021-09-06
- 〈조립 라인의 역사는 무엇입니까?〉, 《네틴백》
- 박인희 기자, 〈컨베이어벨트 역사 속 빛과 그림자〉, 《참여와 혁신》, 2007-07-10
- 〈자동차 조립 라인용 Daifuku 컨베이어 시스템의 역사〉, 《다이후쿠》
같이 보기[편집]
