교육은 가치 있는 투자이지만, 기업들이 교육 활동 자체에서 즉각적인 수익을 기대하지는 않습니다. 하지만 노르쾨핑(Norrköping)에 있는 Whirlpool Sweden에서는 공장 내 인력들로 구성된 교차 기능 팀들이 DFA분석을 수행하도록 교육하여 즉각적인 수익을 창출 했습니다.

교육 목표

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노르셰핑(Norrköping)에 있는 Whirlpool Sweden은 전자레인지를 위한 Whirlpool 글로벌 기술 센터입니다. 연간 100만 대 이상의 오븐을 생산합니다. Whirlpool Sweden은 일부 기본 모델에 다양한 옵션이 있는 여러 플랫폼의 전자레인지를 생산합니다. 이 회사의 주요 시장은 유럽이지만 그 외 지역에 대한 판매도 일부 있습니다.

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이 공장은 하루에 5,000개의 전자레인지를 생산합니다. 조립은 거의 전적으로 수동입니다. 유럽 시장은 단순하고 저렴한 가전제품을 선호하기 때문에 오븐 디자인은 가능한 한 간소 해야 하며 최종 제품의 조립은 빠르고 저렴해야 합니다.

 

노르셰핑(Norrköping)의 DFA 교육 프로그램은 두 가지 목표를 가지고 시작되었습니다. 첫 번째는 각각 8명으로 구성된 두 팀에 전문 소프트웨어를 사용하여 DFA 분석을 수행하는 방법을 가르치는 것이었습니다. 교차 기능 팀에는 기계 및 전기 엔지니어, 마이크로파 기술자, 공기 환기 시스템 설계자, 생산 및 조립에 직접 관련된 인력이 포함되었습니다.

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두 번째 목표는 DFA 교육 과정의 일부로 제안된 생산 모델을 사용하여 공장 내 비용을 줄이고 린 오븐 설계를 개발하는 것이었습니다. 부품을 통합하고 조립 공정을 단순화하거나 제거함으로써 오븐 조립품의 부품 수를 줄이고 전체 조립 시간을 단축함으로써 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대했습니다.

 

DFA 분석을 위한 Whirlpool Europe의 선택 도구는 DFMA® 또는 제조 및 조립을 위한 설계로, Boothroyd Dewhurst사(Wakefield, RI)의 비용 및 설계 분석 소프트웨어입니다. DFMA 소프트웨어는  설계팀이 기존 설계를 벤치마킹하고 부품을 통합하고 조립의 어려움을 제거하는 새로운 설계를 제안할 수 있도록 하는 체계적인 분석을 안내합니다. 이를 통해 팀은 조립 시간을 줄이고, 조립 효율성과 품질을 높이며, 기능적으로 통합된 린 설계를 생산 합니다.

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Whirlpool의 DFA 챔피언인 Stefan Wohnhas는 "제품 개발 프로세스에서 DFMA를 표준 도구로 사용하도록 사람들을 교육하기 위해 목표와 실행 중인 프로젝트가 있는 DFA 구현 전략을 개발하는 것이 중요했습니다." 라고 말합니다. 그의 목표는 설계 팀을 기존 제품과 진행 중인 설계 프로젝트에 집중시켜 참가자가 DFA 방법론과 DFMA 소프트웨어를 배우고 적용함으로써 측정 가능한 이점을 볼 수 있도록 하는 것이었습니다.

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교육 중점

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다행히도 새로운 설계 방안과 벤치마크를 모두 제시하는 이상적인 프로젝트가 사내에 있었 습니다. Whirlpool Sweden은 새로운 오븐을 출시할 계획이었습니다. 새로운 오븐은 Whirlpool의 현재 전자레인지 오븐인 VIP 20을 대체할 것이므로 VIP 20을 벤치마킹하고 DFA 분석을 사용하여 새로운 오븐의 설계안을 만들기로 결정했습니다.

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Whirlpool VIP 20은 캐비티 천장 석영 그릴 옵션이 있는 900와트 전자레인지입니다. 제어 장치는 유럽 시장에서 터치패드와 디지털 디스플레이보다 선호되는 기계식(푸시 버튼과 다이얼)입니다. 여기에는 7개의 사전 설정, 24시간 시계, 90분 타이머가 포함됩니다. 석영 그릴은 오븐에서 고기를 구울 수 있게 해줍니다. 1997년에 VIP 20은 Whirlpool Sweden의 총 오븐 생산량의 약 1/3을 차지했습니다.

 

VIP 20의 전체 조립은 대부분 전자레인지와 공통적인 특성을 공유합니다. 외부 섀시는 구부러지고 고정된 판금입니다. 섀시에 꼭 맞는 판금 조리 공간은 조리하는 동안 마이크로파를 반사합니다. 옆으로 열리거나 아래로 열리는 힌지 도어에는 마이크로파를 반사하지만 사용자가 조리되는 음식이나 음료를 볼 수 있도록 하는 천공된 강철 벽이 포함됩니다. 조리 공간에는 관찰용 램프가 있습니다.

 

대부분의 오븐 부품은 제어판 뒤의 영역, 조리실 측벽과 섀시 측벽 사이의 포켓에 장착됩니다. 마이크로파 소스는 마그네트론이며, 마그네트론은 변압기에서 전원을 공급 받습니다. 나사와 기타 고정장치는 부품을 제자리에 고정합니다. 케이블은 거의 모든 부품이 전기로 연결되며, 고정 장치는 케이블을 안내하고 고정 합니다.

 

전자레인지의 재설계는 여러 가지 설계 및 조립 과제를 제시 합니다. 주방 카운터 공간을 절약하기 위해 전자레인지의 바닥 면적은 가능한 한 작지만, 바닥 면적이 작으면 사용 가능한 부품 공간이 줄어듭니다. 오븐 내부에서는 일부 부품의 공간적 관계가 유지 되어야 합니다. 마그네트론은 작동 중에 200°C에 도달할 수 있으므로 팬으로 부터의 공기는 마그네트론과 이를 구동하는 변압기를 가로질러 흘러야 합니다. 마지막으로, 각 부품의 체결 및 배선에는 이 작은 부품 공간에 도구와 손을 삽입해야 합니다. 조립 중에 더 많은 부품이 설치됨에 따라 도구와 손이 조작할 수 있는 공간이 줄어듭니다.

 

분석 도구

 

DFMA 소프트웨어는 DFA 팀에서 사용할 수 있는 유일한 도구는 아니었습니다. 현재 조립을 벤치마킹하기 위해 VIP 20 조립 라인의 비디오테이프를 검토하여 어색한 작업과 조립 방향 변경에 주목 하였습니다. 제안된 설계 수정 사항을 검토하기 위해 3D 제품 모델링 프로그램인 Pro/ENGINEER를 사용했습니다. 물리적 시제품 검사를 위해 스테레오 리소 그래피를 사용했습니다. 또한 레이저 커팅 강판을 제작하여 부품의 정확한 모양과 크기로 접었습니다. 이를 통해 설계자는 부품 배열과 적합성을 물리적으로 평가할 수 있었습니다.

 

하지만 토론과 분석에 집중한 것은 DFMA 소프트웨어였습니다. Wohnhas는 "DFA 소프트웨어는 교차 기능 팀 내에서의 커뮤니케이션을 용이하게 하여 모든 사람이 이해하고 검증하기 쉬운 사실 기반 데이터를 제공합니다."라고 말합니다.

 

이러한 의사소통은 설계 엔지니어들에게 눈을 뜨게 하는 토론으로 이어졌습니다. Whirlpool Sweden의 개발 부서 기계 엔지니어인 Johan Dahm은 "생산 엔지니어의 초기 참여는 새롭고 매우 가치가 있었습니다."라고 말합니다. "우리는 그들이 참여하기 전에 조립 문제를 오븐에 설계하는 위험을 감수했다는 것을 발견했습니다. 이제 생산 엔지니어들은 설계가 완성되기 전에 조립 문제를 제거하는 데 도움을 줍니다."

 

각 조립 작업대에 대해 DFA 팀은 각 조립 작업의 용이성이나 어색함을 평가하는 성과 매트릭스를 준비했습니다. 조립자가 중력을 이용하고 있습니까, 아니면 중력에 맞서고 있습니까? 조립은 개방된 곳에서 수행 됩니까 ? 아니면 좁은 공간에서 수행됩니까? 작업에서 조립자는 방향을 재 조정해야 합니까? 조립자가 부품을 고정하고 제자리에 고정하는 데 얼마나 많은 시간을 소비합니까?

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평가에서 조립 시간을 절약하기 위한 간단한 변경 사항이 나왔습니다. 예를 들어 원래 설계에서는 드롭 다운 도어의 토션 스프링이 섀시 아래의 도어 바닥에 고정되었습니다. 스프링을 제자리에 고정하기 위해 작업자는 섀시를 뒤집고 스프링을 고정한 다음 다음 작업을 위해 섀시를 다시 뒤집어야 했습니다. 이로 인해 조립 라인이 느려졌습니다. 오븐의 전면에서 접근 가능하도록 스프링 고정 지점을 이동하면 섀시의 방향을 바꿀 필요가 없어졌습니다.

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도어 조립품의 나머지 부분은 부품 감소의 대상이었습니다. Dahm은 "이전에는 도어 힌지를 오븐 섀시에 고정하려면 패스너가 필요했습니다. 이제는 캐비티와 섀시가 맞물리는 선을 패스너로 사용하여 힌지를 자동으로 제자리에 고정합니다."라고 말합니다. 새로운 설계는 또한 패스너, 섀시, 캐비티 및 힌지 사이의 공차 축적도 줄였습니다. 장기적으로는 마모를 줄이고 제품 품질을 향상시킬 것입니다.

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이 경우와 다른 경우에 DFA의 데이터를 통해 팀은 조립을 간소화하는 결정을 내릴 수 있었 습니다. 점차적으로 새로운 오븐 설계가 구체화 되었습니다. Dahm은 ＂DFMA 소프트웨어의 가장 큰 장점은 BOM을 구조화하고 부품의 수와 유형, 조립 방법 및 순서를 쉽게 볼 수 있다는 것입니다. 시 제품이 되기 전에도 제작하는 제품에 대한 좋은 그림을 얻을 수 있습니다."라고 말합니다.

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개방형 조립, 린 디자인 (Open Assembly, Lean Design)

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DFA 팀은 VIP 20에 대한 DFMA 분석을 바탕으로 "개방형 조립"이라는 조립 전략을 개발 했습니다. 예를 들어, 마그네트론과 변압기를 냉각하기 위한 팬과 공기 가이드는 별도로 조립 됩니다. 그런 다음 다른 모든 부품과 함께 오븐 외부 섀시 또는 오븐 캐비티에 장착합니다. 이 두 개의 대형 하위 어셈블리는 나중에 조립 라인에서 도킹됩니다. Dahm은 "이를 통해 기술자는 더 많은 작업 공간과 접근성을 확보하여 조립 시간을 줄이고 제품 품질을 향상 시키는 효과를 얻습니다."라고 지적합니다.

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설계팀은 또한 케이블에 불필요한 패스너를 식별하고 케이블 자체를 표준화하여 부품 수를 더욱 줄였습니다. 마지막으로, 그들은 가능한 한 고유한 적은 수의 고유 부품을 갖는 미래의 제품 모델에 대한 목표를 세웠으며, 이를 통해 공장 내 재고 및 MRP (Material Requirement Planning) 비용을 줄였습니다.

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결과

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새로운 오븐에 제안된 설계는 강제 대류 기능을 추가했음에도 불구하고 VIP 20보다 더 가볍 습니다. VIP 20은 원래 설계에 150개의 부품이 있었지만, 새로운 오븐은 106개에 불과하여 29%의 부품을 절감 할 수 있었습니다. 이것만으로도 조립 시간이 단축되지만, 제거된 부품의 대부분이 패스너였기 때문에 조립 작업이 더욱 감소했습니다. 중량 절감 설계 외에도 개방형 조립 전략과 방향 재 설정의 제거로 1999년 후반에 제품 라인이 출시되면 조립 시간이 약 26% 단축될 것으로 추산됩니다.

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노르셰핑(Norrköping) 공장은 비용 이점을 보기 위해 기다릴 필요가 없습니다. 이 공장은 이미 현재 제품 라인에서 케이블 표준화를 구현했습니다. DFA 세션의 두 번째 이점은 다양한 제품 라인에서의 섀시 표준화였습니다. 개선된 조립 방법과 부품 감소로 기대치를 크게 초과하는 절감 효과가 발생했습니다. 그 속도라면 전체 교육 프로젝트에 대한 투자 회수 시간은 6개월이었습니다.

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Whirlpool Sweden은 또한 두 개의 교육된 DFA팀을 확보하여 새로운 개발 프로그램을 시작 할 준비가 되었습니다. Dahm은 “저는 우리가 DFMA 소프트웨어에 익숙해진 만큼 다음 프로젝트에서 Boothroyd-Dewhurst사의 DFMA 소프트웨어의 비용 절감 기능을 활용할 수 있을 것 같습니다. 또한 운송 및 운송 비용을 절감할 수 있는 중량 감소에 집중하고자 합니다.“ 라고 말했습니다.

 

Whirlpool의 전자레인지 조립​

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