1인 다기계 담당수 계산기 (Machine Interference)

기계가 자동으로 가공하는 동안 작업자가 손이 비는 점을 이용해, 한 작업자가 여러 대의 기계를 순회하며 착탈·검사·기동을 담당하는 운영 방식입니다. CNC·사출·와인더 등 자동가동 비중이 큰 설비에서 인건비 생산성을 높이는 대표 수단이며, 몇 대까지 맡길 수 있는지를 정량적으로 결정하는 것이 간섭이론(machine interference theory)의 주제입니다.

n* = (m + w) / w. m은 기계 자동가동시간, w는 작업자 취급시간(착탈·검사·기동)에 다음 기계로의 이동시간을 더한 값입니다. 한 기계를 처리하고 돌아올 때까지 걸리는 시간이 기계 1대 사이클(m+w)에 딱 맞아떨어지는 대수라는 의미입니다. 예: m=6분, w=2분이면 n* = 8/2 = 4대. n*가 정수가 아니면 내림(작업자 여유)과 올림(기계 간섭 허용) 중 비용으로 판단합니다.

기계가 가공을 끝냈는데 작업자가 다른 기계를 처리하느라 오지 못해 기계가 놀며 기다리는 시간입니다. 담당대수 n이 n*를 넘으면 사이클타임이 m+w에서 n×w로 늘어나고, 기계 1대당 사이클마다 n×w − (m+w)만큼 간섭 대기가 발생합니다. 간섭률 = 간섭시간 ÷ 사이클타임이며, 본 도구는 대수별 간섭률을 표와 차트로 보여줍니다.

n ≤ n* 구간에서는 대수를 늘릴수록 작업자 유휴만 줄고 기계는 손해가 없어 개당 인건비가 그대로 낮아집니다. n > n* 구간에서는 기계 간섭이 생겨 대당 산출이 떨어지는 대신 인건비 배분은 계속 유리해집니다. 즉 작업자 유휴 비용과 기계 대기 비용의 교환이며, 어느 쪽이 비싼지는 임률과 기계경비율의 상대 크기가 결정합니다.

대수 n별로 시간당 총비용(작업자 임률 + n × 기계경비율)을 시간당 총 산출량으로 나눈 개당 비용을 비교합니다. 개당 비용 = CT × (임률 + n×기계경비율) / (60 × n) (CT = max(m+w, n×w), 분). n ≤ n*에서는 n이 늘수록 개당 비용이 내려가고 n > n*에서는 다시 올라가므로, 최소점은 n* 바로 아래·위 정수 중 하나입니다. 본 도구가 자동으로 전 구간을 계산해 추천합니다.

본 계산기는 m·w가 일정하고 작업자가 정해진 순서로 순회한다고 보는 결정적 모형입니다. 실제로는 가공·취급시간에 산포가 있고 기계 호출이 랜덤하게 겹치므로, Ashcroft(1950)가 정리한 확률적 간섭 모형이나 유한소스 대기행렬(M/M/1//n) 모형으로 보정하면 같은 대수에서도 간섭이 더 크게 나옵니다. 서비스 계수 x = w/(m+w)와 대수 n으로 간섭률을 읽는 Ashcroft 표가 대표적이며, 산포가 큰 공정일수록 이론값보다 1대 정도 적게 배치하는 것이 안전합니다.

w(취급·이동시간)를 줄이는 것이 핵심입니다. n* = (m+w)/w이므로 w가 절반이 되면 담당대수는 거의 2배가 됩니다. 원터치 착탈 치공구, 자동 배출(hanedashi), 검사 간소화, U자 셀 배치로 이동거리 단축이 대표 수단이며, 작업자의 순회 동선과 기계별 타이밍은 표준작업조합표로 설계·검증합니다. 교체 접점의 낭비 제거는 SMED와 같은 원리입니다.

간섭 대기는 설비 입장에서 가동률(Availability) 손실로 집계됩니다. 다기계 배치 후 OEE 계산기로 대당 가동률을 추적하면 이론 간섭률과 실제 손실을 비교해 배치가 과한지 검증할 수 있습니다. 단, 다기계 운영의 목적은 대당 OEE 최대화가 아니라 시스템 전체의 개당 비용 최소화이므로, 병목 설비가 아니라면 어느 정도의 간섭은 의도된 경제적 선택일 수 있습니다.