설비 6대 손실과 설비종합효율

왜 배우는가: 설비종합효율은 설비 효율을 한 값으로 보여 주면서, 그 값이 떨어진 원인을 6대 손실로 나누어 되짚게 한다. 따라서 설비 개선과 생산 손실 분석 문항에서 계산과 원인 설명을 함께 묶어 답하는 기본 틀이 된다. 이 절은 정의, 계산 원리, 등장 배경을 다룬다.

출제 이력: 제133회 2교시 6번, 제109회 3교시 5번, 제97회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

설비 6대 손실은 설비가 계획된 시간에 제 성능을 내지 못하게 만드는 여섯 가지 원인이다. 설비종합효율은 이 손실을 시간·속도·품질의 세 가지 가동률로 나누어 측정하는 지표이다. 답안의 첫 줄에는 다음 정의를 쓴다.

설비종합효율은 계획 가동 시간 대비 양품을 최대 속도로 생산한 비율을 시간·성능·품질 측면으로 나눠 측정하는 지표이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 설비종합효율(OEE): 시간가동률, 성능가동률, 양품률의 곱으로 산출하는 설비 효율 지표이다.
• 6대 손실: 설비 효율을 떨어뜨리는 여섯 가지 손실로, 정지·속도·불량 손실로 묶인다.
• 시간가동률: 부하시간 대비 실제 가동시간의 비율이다.
• 성능가동률: 이론 사이클 타임 대비 실제 생산 속도의 비율이다.
• 양품률: 총 생산량 대비 양품 수량의 비율이다.
• 고장손실: 설비 고장으로 생산이 멈추면서 생기는 손실이다.
• 준비·조정손실: 품종 교체와 금형 교환 같은 준비 작업으로 생기는 정지 손실이다.

2. 개념 풀이

설비 6대 손실은 설비의 가동을 방해하여 생산 효율을 떨어뜨리는 원인을 여섯 가지로 분류한 체계이다. 이 분류는 설비종합효율의 세 구성 요소에 대응하도록 묶여 있다. 손실을 줄이는 활동은 결국 세 가동률을 높이는 활동이므로, 6대 손실은 설비 개선의 항목표 역할을 한다.

6대 손실은 정지손실, 속도손실, 불량손실의 세 범주로 묶이며, 각 범주에 두 항목씩 속한다. 정지손실은 설비가 멈추는 시간을 늘려 시간가동률을 떨어뜨린다. 고장손실은 돌발 고장으로 생산이 중단되어 생기는 손실이고, 준비·조정손실은 품종 교체나 금형 교환 때 생기는 정지 손실이다. 두 항목은 모두 설비가 서 있는 시간에 해당한다.

속도손실은 설비가 돌고 있어도 이론 속도보다 느리게 생산하여 성능가동률을 떨어뜨린다. 공회전·순간정지손실은 짧은 정지와 공회전이 반복되는 현상이고, 속도저하손실은 설비를 설계 속도보다 낮게 운전하는 손실이다. 이 두 항목은 설비가 멈춰 있는 시간이 아니라 생산 속도의 문제라는 점에서 정지손실과 구분해야 한다.

불량손실은 생산된 제품 가운데 양품이 아닌 수량을 만들어 양품률을 떨어뜨린다. 불량·수정손실은 불량품의 폐기와 재작업으로 생기고, 초기수율손실은 설비 가동이나 품종 변경 직후 설비가 안정되지 않아 생기는 불량이다.

설비종합효율의 계산 원리는 세 가동률의 곱이다. 시간가동률은 가동시간을 부하시간으로 나눈 값이고, 성능가동률은 이론 사이클 타임에 총 생산량을 곱한 값을 가동시간으로 나눈 값이다. 양품률은 양품 수량을 총 생산량으로 나눈 값이다. 식으로 쓰면 다음과 같다.

$OEE = A × P × Q$

여기서 A는 시간가동률, P는 성능가동률, Q는 양품률이며, 세 값은 모두 0에서 1 사이의 비율이다. 세 가동률의 식은 다음과 같다.

$A = T_run / T_load$ $P = (t_ideal × N_total) / T_run$ $Q = N_good / N_total$

T_load는 부하시간(분), T_run은 가동시간(분), t_ideal은 이론 사이클 타임(분/개), N_total은 총 생산량(개), N_good은 양품 수량(개)이다. 6대 손실의 시간 항목은 가동시간을 줄이므로 A에 반영되고, 속도 항목은 P의 분자를 줄이며, 불량 항목은 N_good을 줄여 Q에 반영된다. 설비종합효율은 세계 수준으로 보통 85% 이상을 목표로 한다.

3. 등장 배경과 필요성

설비 6대 손실과 설비종합효율의 개념은 제조 설비의 관리 방식이 바뀌는 과정에서 체계화되었다. 초기의 설비 보전은 고장이 나면 수리하는 사후보전이 중심이었다. 설비가 자동화되고 대형화되면서 짧은 정지와 속도 저하가 누적되어 생산성을 크게 떨어뜨린다는 점이 드러났고, 고장을 고치는 것만으로는 생산 효율을 관리할 수 없게 되었다.

이 흐름의 중심에는 종합적 생산보전(TPM)이 있다. TPM은 설비의 생산성을 높이는 것을 목표로 하며, 설비를 운전하는 현장 작업자부터 관리자까지 소집단 활동으로 손실을 줄이도록 설계되었다. 나카지마 세이이치는 TPM의 목표를 소집단 활동으로 설비종합효율을 지속적으로 개선하는 것이라고 정리하였다. 설비종합효율이라는 용어도 그가 만들었다.