설계안을 실제 제품으로 구현할 수 있는지 검증하는 과정
Manufacturing Feasibility는 설계된 제품이나 부품이 현재 이용 가능한 재료, 설비, 공정, 인력, 품질관리 체계, 공급망 및 비용 조건 안에서 실제로 제조될 수 있는지
를 평가하는 설계 영역이다.
한국어로는 제조 가능성, 생산 실현 가능성, 제조 타당성 또는 생산성 검토라고 표현할 수 있다.
기계설계에서 좋은 형상과 기능을 갖춘 설계라도 실제 생산이 어렵다면 제품으로 완성될 수 없다. 가공할 수 없는 내부 형상, 과도하게 엄격한 공차, 조립할 수 없는 구조,
검사할 수 없는 치수, 조달이 어려운 소재, 지나치게 많은 공정 단계는 제조 실패와 비용 증가의 원인이 된다.
Manufacturing Feasibility는 단순히 “가공이 가능한가”만을 확인하는 것이 아니다. 다음 조건을 종합적으로 검토해야 한다.
요구 형상을 실제 공정으로 만들 수 있는가?
필요한 공차와 표면 품질을 반복적으로 달성할 수 있는가?
현재 보유한 설비와 공구로 생산할 수 있는가?
조립과 검사에 필요한 기준이 명확한가?
목표 생산량에 맞는 공정인가?
제조비용이 제품 목표가격 안에 들어오는가?
필요한 재료와 부품을 안정적으로 조달할 수 있는가?
시제품뿐 아니라 반복 양산이 가능한가?
작업자의 안전과 제조 품질을 동시에 확보할 수 있는가?
설계 변경 없이 유지보수와 재생산이 가능한가?
Manufacturing Feasibility의 핵심 검토 요소는 다음과 같이 정리할 수 있다.
Process Capability — 공정 능력
Geometry and Tolerance — 형상과 공차
Material and Process Compatibility — 재료와 공정의 적합성
Tooling and Equipment — 공구와 설비
Assembly Feasibility — 조립 가능성
Inspection and Quality Control — 검사와 품질관리
Production Volume and Scalability — 생산량과 확장성
Cost Feasibility — 제조원가 타당성
Supply Chain and Availability — 공급망과 조달성
Safety and Sustainability — 안전성과 지속가능성
Manufacturing Feasibility의 기본 개념
Manufacturing Feasibility는 설계자가 의도한 제품을 실제 제조 시스템이 안정적으로 구현할 수 있는지를 판단하는 활동이다.
여기서 중요한 것은 한 번 제작할 수 있는지가 아니라, 요구 품질을 일정하게 유지하면서 반복 생산할 수 있는가이다.
시제품 단계에서는 숙련 작업자의 수작업, 추가 가공, 현장 조정 및 반복 수정으로 제품을 완성할 수 있다. 그러나 양산 단계에서는 같은 방식이 통하지 않는다.
양산 가능한 설계는 다음 조건을 만족해야 한다.
공정 순서가 명확하다.
기준면과 기준축이 정의되어 있다.
가공과 조립의 반복성이 확보된다.
작업자의 숙련도 의존성이 낮다.
공차가 공정 능력과 일치한다.
검사 방법이 정의되어 있다.
불량 원인을 추적할 수 있다.
설비와 공구의 유지가 가능하다.
동일한 부품을 반복적으로 재생산할 수 있다.
제조 가능성은 다음 관계로 이해할 수 있다.
설계 요구조건 + 재료 + 공정 능력 + 설비 + 작업 방법 + 검사 체계 + 비용 = 제조 가능한 제품
설계가 기술적으로 가능하더라도 이 조건들이 균형을 이루지 못하면 실제 생산은 불안정해진다.
제조 가능성과 제조성의 차이
Manufacturability와 Manufacturing Feasibility는 서로 밀접하지만 의미가 완전히 같지는 않다.
Manufacturability
Manufacturability는 부품이나 제품이 얼마나 쉽게, 안정적으로, 경제적으로 제조될 수 있는지를 의미한다.
주요 관심 항목은 다음과 같다.
형상의 단순성
가공 용이성
공구 접근성
조립 용이성
표준 공정 적용 가능성
작업 수 감소
비용 절감
Manufacturing Feasibility
Manufacturing Feasibility는 특정 설계를 실제 제조환경에서 실현할 수 있는지를 종합적으로 검토한다.
여기에는 다음 요소가 포함된다.
설비 보유 여부
공급업체 능력
공정 정밀도
생산량
납기
검사 가능성
품질 안정성
작업자 숙련도
제조원가
공급망 위험
즉 Manufacturability는 설계의 제조 용이성에 가깝고, Manufacturing Feasibility는 설계와 실제 생산체계 사이의 실현 가능성을 판단하는 더 넓은 개념이다.
제조 가능성 검토의 출발점
제조 가능성을 검토하기 전에 제품이 요구하는 기능과 생산 조건을 명확하게 정의해야 한다.
제품 요구조건
먼저 다음 항목을 정리해야 한다.
제품 기능
요구 강도와 강성
주요 치수
핵심 공차
표면조도
내식성
위생성
사용 온도
목표수명
안전 요구사항
외관 요구사항
교체성과 유지보수성
생산 요구조건
제품이 어느 정도의 규모와 속도로 생산되어야 하는지도 중요하다.
시제품 수량
초기 생산 수량
월간 생산량
연간 생산량
납기
생산 리드타임
반복 생산 가능성
주문생산 또는 양산 여부
제품 변형 모델 수
고객별 맞춤 비율
같은 형상이라도 생산량에 따라 적합한 제조공정이 달라진다.
예를 들어 한 개 또는 소량 생산에서는 절삭가공과 용접이 적합할 수 있지만, 대량 생산에서는 금형, 주조, 사출, 프레스 또는 자동화 공정이 경제적일 수 있다.
Process Capability — 공정 능력
공정 능력은 제조공정이 요구 치수, 공차, 형상 및 품질을 얼마나 안정적으로 달성할 수 있는지를 의미한다.
공정별 특성
주요 제조공정은 각각 장점과 한계를 가진다.
절삭가공
판금 절단
판금 절곡
용접
주조
단조
사출성형
압출
연삭
방전가공
적층제조
열처리
표면처리
조립
설계자는 형상을 먼저 확정한 후 공정을 찾는 것이 아니라, 가능한 공정과 형상 조건을 함께 검토해야 한다.
절삭가공
절삭가공은 비교적 높은 정밀도와 복잡한 형상을 구현할 수 있다.
주요 장점은 다음과 같다.
높은 치수 정밀도
다양한 재료 적용
소량 생산에 적합
설계 변경 대응이 쉬움
복잡한 형상 구현 가능
제한사항은 다음과 같다.
가공시간이 길 수 있다.
재료 손실이 발생한다.
공구 접근이 제한될 수 있다.
깊은 구멍과 좁은 홈은 가공이 어렵다.
셋업 수가 증가하면 비용이 높아진다.
고경도 재료는 공구 마모가 크다.
판금가공
판금가공은 커버, 프레임, 브래킷, 호퍼 및 외장 구조에 널리 사용된다.
주요 장점은 다음과 같다.
비교적 낮은 비용
빠른 제작
절단과 절곡의 자동화
경량 구조에 적합
다양한 두께와 재료 사용 가능
제한사항은 다음과 같다.
절곡 반경이 필요하다.
판재 두께에 따라 최소 플랜지 길이가 제한된다.
절곡 간섭이 발생할 수 있다.
스프링백이 발생한다.
용접 후 변형이 발생할 수 있다.
판재 방향에 따라 균열 가능성이 달라진다.
용접
용접은 프레임과 대형 구조물을 제작하는 데 유리하다.
주요 검토 항목은 다음과 같다.
용접 토치 접근성
용접 순서
열변형
잔류응력
용접부 강도
용접 품질
용접 후 가공 필요성
용접부 검사
표면 마감
높은 정밀도가 필요한 구조에서는 용접 후 장착면 가공, 교정, 쉬임 조정 또는 별도의 정밀 베이스가 필요할 수 있다.
주조와 단조
주조와 단조는 복잡한 형상과 높은 생산량에 적합할 수 있다.
주조의 장점은 다음과 같다.
복잡한 일체형 형상
내부 유로 형성 가능
대량 생산 시 비용 절감
절삭량 감소
제한사항은 다음과 같다.
금형과 목형 비용
수축과 변형
기공과 결함
최소 두께 제한
구배 필요
초기 개발기간 증가
단조는 높은 강도와 피로특성이 요구되는 부품에 유리하지만 금형비와 생산량 조건을 검토해야 한다.
사출성형
사출성형은 플라스틱 부품의 대량 생산에 적합하다.
주요 검토 항목은 다음과 같다.
금형 분할 방향
언더컷
구배
균일한 두께
수축
싱크마크
용접선
게이트 위치
취출 구조
냉각 시간
시제품용 절삭 플라스틱 형상을 그대로 사출성형에 적용하면 금형구조와 수축 문제로 인해 생산이 어려울 수 있다.
적층제조
적층제조는 복잡한 형상과 시제품 제작에 유리하다.
주요 장점은 다음과 같다.
복잡한 내부 형상
금형 불필요
빠른 설계 검증
소량 맞춤 생산
제한사항은 다음과 같다.
표면 품질
방향에 따른 강도 차이
재료 제한
생산시간
후가공 필요성
치수 반복성
대량 생산 비용
적층제조는 시제품 제작과 특수 부품에는 적합하지만 모든 부품의 양산공정으로 적합한 것은 아니다
Geometry and Tolerance — 형상과 공차
형상과 공차는 제조 가능성을 결정하는 핵심 요소다.
공구 접근성
가공 형상은 실제 공구가 접근할 수 있어야 한다.
문제가 발생하기 쉬운 형상은 다음과 같다.
깊고 좁은 포켓
매우 작은 내부 모서리
긴 깊이의 소경 구멍
다른 형상에 가려진 가공면
다방향 가공이 필요한 구조
공구 길이에 비해 깊은 형상
측면 접근이 불가능한 내부 홈
설계 단계에서 공구 직경, 공구 길이, 홀더 간섭 및 가공 방향을 검토해야 한다.
내부 모서리와 가공 반경
밀링 공구는 원형이므로 완전한 직각 내부 모서리를 만들 수 없다.
따라서 내부 모서리에는 공구 반경이 필요하다.
불필요하게 작은 내부 반경은 다음 문제를 일으킨다.
소형 공구 사용
가공시간 증가
공구 파손
표면 품질 저하
비용 증가
기능상 필요하지 않은 경우 표준 공구로 가공 가능한 반경을 적용해야 한다.
깊은 구멍과 가는 구멍
깊이에 비해 직경이 작은 구멍은 가공이 어렵다.
발생 가능한 문제는 다음과 같다.
드릴 휘어짐
직진도 저하
칩 배출 불량
공구 파손
표면 품질 저하
위치 오차 증가
가능한 경우 표준 드릴 길이를 사용하고, 관통 구멍이나 양방향 가공으로 변경하는 것이 유리하다.
벽 두께
벽 두께가 지나치게 얇으면 다음 문제가 발생할 수 있다.
절삭 중 진동
용접 변형
사출 수축
주조 결함
운반 중 변형
조립 시 눌림
표면처리 변형
반대로 지나치게 두꺼운 형상은 재료비와 가공시간을 증가시키고, 주조나 사출에서는 수축 결함을 유발할 수 있다.
공차 수준
공차는 기능에 필요한 수준으로 설정해야 한다.
과도하게 엄격한 공차는 다음 비용을 증가시킨다.
정밀 가공비
셋업 시간
공구비
검사비
불량률
재작업
납기
공차를 설정할 때는 다음을 확인해야 한다.
해당 공정이 반복적으로 달성 가능한가?
측정할 수 있는가?
조립체에서 실제로 필요한가?
더 넓은 공차로도 기능이 유지되는가?
조정 구조로 대체할 수 있는가?
공차 누적이 검토되었는가?
기하공차
위치도, 평면도, 평행도, 직각도 및 흔들림 공차는 실제 기능에 맞게 적용해야 한다.
기하공차가 불명확하면 가공과 검사의 기준이 달라질 수 있다.
특히 다음 부품에서는 기준체계가 중요하다.
회전축
베어링 하우징
정밀 가이드
모터 장착면
감속기 장착면
씰 접촉면
교체형 모듈
Material and Process Compatibility — 재료와 공정의 적합성
재료는 선택한 제조공정에 적합해야 한다.
절삭과 재료
재료의 경도, 열전도성, 가공경화 및 칩 특성은 절삭성에 영향을 준다.
예를 들면 다음과 같다.
스테인리스강은 가공경화가 발생할 수 있다.
알루미늄은 공구에 달라붙을 수 있다.
고경도 합금강은 공구 마모가 크다.
플라스틱은 열변형과 버가 발생할 수 있다.
복합재료는 공구 마모와 분진 문제가 발생할 수 있다.
절곡과 재료
판재의 연신율, 경도, 압연 방향 및 열처리 상태는 절곡성에 영향을 준다.
검토 항목은 다음과 같다.
최소 절곡 반경
균열 가능성
스프링백
절곡 방향
절곡 후 치수 변화
표면 균열
용접과 재료
재료에 따라 용접성, 변형, 균열 및 부식 특성이 달라진다.
용접재료와 모재의 조합도 중요하다.
스테인리스강은 용접 후 산화피막 제거와 부동태 처리가 필요할 수 있으며, 알루미늄은 높은 열전도성과 산화막으로 인해 용접 조건 관리가 중요하다.
표면처리와 재료
도금, 도장, 양극산화, 열처리 및 코팅은 모재와 적합해야 한다.
검토 항목은 다음과 같다.
밀착성
처리 두께
치수 변화
열변형
박리 가능성
내식성
식품 접촉 적합성
후가공 가능성
Tooling and Equipment — 공구와 설비
설계된 제품이 실제 설비와 공구로 생산 가능한지 검토해야 한다.
설비 용량
다음 조건을 확인해야 한다.
가공 가능한 최대 크기
가공 가능한 최대 중량
스핀들 출력
회전수 범위
이송 속도
축 이동 거리
절곡 톤수
프레스 용량
용접 장비 용량
열처리로 크기
표면처리 설비 크기
부품이 설비의 작업 범위를 초과하면 외주가공, 설계 분할 또는 다른 공정이 필요하다.
공구와 치구
반복 생산을 위해서는 적절한 공구와 치구가 필요하다.
가공 지그
용접 지그
조립 지그
검사 지그
위치 결정 핀
클램프
전용 공구
토크 공구
운반 보조장치
치구를 사용하면 작업자의 숙련도 의존성을 낮추고 반복정밀도를 높일 수 있다.
셋업 수
부품을 여러 번 뒤집거나 재고정하면 다음 문제가 증가한다.
가공시간
위치 오차
작업자 실수
셋업 비용
검사 항목
가능한 경우 한 번의 셋업 또는 최소한의 셋업으로 핵심 기능면을 가공하는 것이 유리하다.
Assembly Feasibility — 조립 가능성
부품을 제조할 수 있어도 실제로 조립할 수 없다면 제품은 완성되지 않는다.
조립 순서
다음 항목을 검토해야 한다.
어떤 부품부터 조립하는가?
부품 삽입 방향은 무엇인가?
조립 후 다른 부품의 접근을 방해하지 않는가?
체결부에 공구가 접근할 수 있는가?
케이블과 배관은 언제 연결하는가?
조립 후 검사할 수 있는가?
조립 순서가 불명확하면 현장에서 임의 조립이 발생하고 품질 편차가 커진다.
공구 접근성
볼트와 너트는 조립 공구가 접근할 수 있어야 한다.
다음 문제를 피해야 한다.
렌치가 들어가지 않는 공간
드라이버가 정렬되지 않는 위치
토크렌치 사용 불가
부품 뒤쪽의 체결부
조립 후 보이지 않는 체결부
위치 결정
정밀한 조립은 작업자의 눈과 손에 의존해서는 안 된다.
다음과 같은 위치 결정 구조를 적용할 수 있다.
다웰 핀
파일럿 보스
기준면
키
스토퍼
테이퍼
V 블록
볼트는 체결에 사용하고, 정밀 위치는 별도의 위치 결정 구조로 확보하는 것이 일반적이다.
오조립 방지
다음 방법으로 오조립을 줄일 수 있다.
비대칭 구멍
서로 다른 핀 직경
방향성 키
색상 표시
형상 코딩
단방향 결합
기계적 인터록
반복 조립
유지보수와 부품 교체가 필요한 구조는 분해 후에도 동일한 위치로 복원되어야 한다.
반복 조립 시 검토 항목은 다음과 같다.
기준면 마모
체결부 변형
나사산 손상
위치 정밀도
씰 재사용 가능성
재조정 필요성
Inspection and Quality Control — 검사와 품질관리
제조된 부품이 요구조건을 만족하는지 확인할 수 있어야 한다.
측정 가능성
도면에 표시된 치수와 공차는 실제로 측정할 수 있어야 한다.
측정이 어려운 예는 다음과 같다.
접근할 수 없는 내부 치수
기준이 불명확한 위치도
조립 후 측정 불가능한 간극
특별 장비가 필요한 형상
검사 기준이 없는 곡면
검사 가능성이 낮은 설계는 품질을 반복적으로 관리하기 어렵다.
검사 기준
다음 사항이 명확해야 한다.
측정 기준면
측정 위치
측정 장비
검사 빈도
합격 기준
샘플링 방법
기록 방식
핵심 품질 특성
모든 치수를 동일하게 검사할 필요는 없다.
제품의 기능과 안전에 직접 영향을 주는 항목을 핵심 품질 특성으로 지정할 수 있다.
예를 들면 다음과 같다.
축 흔들림
베어링 장착 직경
가이드 평행도
칼날 위치
씰 홈 깊이
안전 가드 거리
센서 감지 위치
공정 중 검사
완제품 검사만으로 품질을 관리하면 불량이 공정 후반에 발견될 수 있다.
따라서 다음과 같은 공정 중 검사가 필요할 수 있다.
절단 후 치수검사
절곡 후 각도검사
용접 후 변형검사
가공 중 치수측정
조립 후 정렬검사
기능시험
Production Volume and Scalability — 생산량과 확장성
적합한 제조공정은 생산량에 따라 달라진다.
시제품 생산
시제품 단계에서는 다음이 중요하다.
빠른 제작
설계 변경 대응
낮은 초기비용
기능 검증
가공 유연성
적합한 공정은 다음과 같다.
절삭가공
레이저 절단
판금 절곡
용접
적층제조
수작업 조립
소량 생산
소량 생산에서는 전용 금형보다 범용 설비와 간단한 지그가 유리할 수 있다.
주요 검토 항목은 다음과 같다.
작업시간
반복성
간단한 전용 치구
표준 공구
작업표준서
외주 활용
대량 생산
대량 생산에서는 공정 자동화와 전용 금형이 경제적일 수 있다.
적합한 공정은 다음과 같다.
프레스
사출성형
다이캐스팅
자동용접
자동조립
전용가공기
인라인 검사
대량 생산에서는 초기 설비비와 금형비가 크지만 단위당 생산비는 낮아질 수 있다.
생산 확장성
초기 수량이 적더라도 향후 생산량 증가를 고려해야 한다.
다음 질문이 필요하다.
현재 공정을 자동화할 수 있는가?
전용 지그로 작업시간을 줄일 수 있는가?
금형공정으로 전환할 수 있는가?
공급업체가 생산량 증가에 대응할 수 있는가?
조립공정을 병렬화할 수 있는가?
검사공정을 자동화할 수 있는가?
Cost Feasibility — 제조원가 타당성
제조 가능한 설계라도 목표가격을 초과하면 상업적으로 실현하기 어렵다.
제조원가 구성
제조원가는 다음 요소로 구성된다.
원재료비
외주 가공비
기계 가공비
판금 가공비
용접비
열처리비
표면처리비
조립비
검사비
금형비
치구비
불량비용
재작업비
물류비
재고비
직접비와 간접비
직접비는 특정 제품 생산에 직접 연결되는 비용이다.
재료비
가공비
조립 인건비
외주비
간접비는 여러 제품에 공통으로 발생하는 비용이다.
설비 감가상각
공장 운영비
품질관리비
관리비
유지보수비
초기비용과 단위비용
금형, 치구 및 자동화 설비는 초기비용을 증가시키지만 생산량이 많으면 단위비용을 줄일 수 있다.
따라서 공정 선정 시 다음을 비교해야 한다.
초기 투자비
단위당 생산비
예상 생산량
손익분기 수량
제품 수명
설계 변경 가능성
불량과 재작업 비용
공정 변동이 크면 다음 비용이 증가한다.
폐기
재가공
재조립
추가검사
납기 지연
고객 클레임
현장 수리
제조원가를 평가할 때는 정상 제품의 가공비뿐 아니라 예상 불량률도 포함해야 한다.
Supply Chain and Availability — 공급망과 조달성
제조 가능성은 내부 공정뿐 아니라 공급망에도 영향을 받는다.
재료 조달
다음 항목을 확인해야 한다.
표준 규격 여부
최소 주문량
납기
공급업체 수
재료 인증서
대체 재료
장기 공급 가능성
구매부품
모터, 감속기, 베어링, 센서, 실린더 및 제어기기는 생산 지속성을 고려해야 한다.
검토 항목은 다음과 같다.
공급기간
단종 가능성
대체품
지역별 규격
유지보수 부품
최소 구매수량
기술지원
외주가공
외주가공에 의존하는 경우 공급업체의 능력을 평가해야 한다.
설비
최대 가공 크기
공차 능력
품질관리
납기
비밀유지
반복 생산 능력
검사장비
긴급 대응
Safety and Sustainability — 안전성과 지속가능성
제조공정은 작업자와 환경에 안전해야 한다.
작업자 안전
다음 위험을 검토해야 한다.
절삭 칩
날카로운 모서리
용접 흄
분진
고온
중량물 취급
화학약품
회전체
프레스와 절곡 장비
전기 위험
제품 형상 자체가 작업자의 가공과 조립을 위험하게 만들지 않아야 한다.
운반과 취급
대형 부품에는 다음 요소가 필요할 수 있다.
인양 아이
지게차 접근부
무게중심 표시
운반용 손잡이
임시 지지부
조립 보조구
자원 효율성
다음 방법으로 제조 자원 낭비를 줄일 수 있다.
표준 재료 사용
절단 배치 최적화
가공량 감소
부품 수 감소
재사용 가능한 치구
불량률 감소
에너지 사용 감소
재활용 가능한 재료
식품기계에서의 Manufacturing Feasibility
식품기계에서는 일반 제조 가능성뿐 아니라 위생, 세척, 내식성 및 오염 방지 조건을 함께 검토해야 한다.
위생 구조의 제조 가능성
위생적으로 우수한 형상도 실제 가공과 용접이 가능해야 한다.
주요 검토 항목은 다음과 같다.
연속용접 가능성
내부 모서리 연마 가능성
용접 비드 제거 가능성
배수 경사 가공 가능성
틈새 없는 조립
세척 가능한 표면
전해연마 또는 부동태 처리 가능성
스테인리스강 가공
식품기계에서는 스테인리스강 사용 비율이 높다.
주요 고려사항은 다음과 같다.
가공경화
공구 마모
절곡 스프링백
용접 변형
열변색 제거
산세와 부동태 처리
표면조도
갈링
식품 접촉부 용접
식품 접촉부는 일반적으로 다음 조건이 요구된다.
연속용접
핀홀과 균열 없음
돌출 용접비드 제거
매끄러운 연마
세척 잔류물 없음
내부 틈새 최소화
설계 단계에서 연마 공구가 접근할 수 없는 내부 용접부를 만들면 위생 품질을 확보하기 어렵다.
분해와 세척
세척을 위해 자주 분해되는 부품은 다음 조건을 만족해야 한다.
빠른 분리
공구 최소화
오조립 방지
반복 위치 복원
체결부 분실 방지
세척 후 완전 건조
소모부품 교체 용이성
이물 발생 방지
제조 과정에서 다음 문제가 남지 않도록 관리해야 한다.
용접 슬래그
연마 분진
버
도금 박리
도장 박
금속 칩
절삭유 잔류
표면 균열
Manufacturing Feasibility 평가 절차
설계 요구조건 정의
먼저 제품이 요구하는 기능과 품질을 정리한다.
기능
하중
공차
표면조도
외관
위생
안전
목표수명
목표원가
후보 공정 선정
각 부품에 적용 가능한 공정을 선정한다.
절삭
판금
용접
주조
단조
사출
압출
적층제조
표면처리
공정 능력 비교
후보 공정을 다음 기준으로 비교한다.
달성 가능한 공차
표면 품질
생산속도
초기비용
단위비용
생산량 적합성
설계 변경 대응
공급업체 능력
제조 시퀀스 작성
제조 순서를 구체화한다.
원재료 준비
절단
성형 또는 절곡
용접
열처리
기계가공
표면처리
세척
조립
검사
기능시험
포장
공정 순서에 따라 최종 품질이 달라질 수 있다.
공차와 기준 검토
기준면이 가공과 검사에 사용 가능한가?
공차가 공정 능력 안에 있는가?
공차 누적이 검토되었는가?
용접과 열처리 후 변형이 반영되었는가?
표면처리 두께가 최종 치수에 반영되었는가?
설비와 공급업체 검토
내부 설비로 가능한가?
외주가 필요한가?
공급업체가 공차를 달성할 수 있는가?
검사장비가 있는가?
생산량 증가에 대응할 수 있는가?
시제품 제작
시제품을 통해 다음을 확인한다.
실제 가공 가능성
공구 접근성
절곡과 용접 변형
조립성
검사 가능성
예상 작업시간
불량 발생 지점
시험 생산
소량의 시험 생산을 통해 반복성을 검증한다.
작업시간 편차
치수 편차
조립 편차
불량률
작업자 오류
공정 병목
검사시간
재작업 발생률
양산 승인
공정이 안정된 후 다음 자료를 확정한다.
도면
작업표준서
공정흐름도
검사기준서
치구
공구 목록
품질관리 항목
공급업체 승인
원가
생산능력
주요 실패 유형
Manufacturing Feasibility가 충분히 검토되지 않으면 다음 문제가 발생할 수 있다.
가공 불가
공구가 접근하지 못하거나 요구 형상을 현재 설비로 만들 수 없다.
공차 미달
지정 공정이 요구 공차를 반복적으로 달성하지 못한다.
과도한 제조비용
복잡한 셋업, 특수공구, 재가공 및 엄격한 공차로 인해 원가가 증가한다.
용접 변형
용접 열로 인해 프레임과 장착면이 변형되어 조립과 정렬이 어려워진다.
조립 불가
조립 순서와 공구 접근을 고려하지 않아 부품을 결합할 수 없다.
검사 불가
도면 공차를 실제 장비로 측정할 수 없다.
공급 지연
특수 재료와 부품의 납기로 인해 생산이 중단된다.
반복성 부족
시제품은 제작되지만 양산에서는 치수와 품질이 불안정하다.
작업자 의존성
숙련 작업자의 감각과 조정에 지나치게 의존한다.
불량률 증가
공정 능력보다 엄격한 요구조건으로 인해 폐기와 재작업이 증가한다.
위생 품질 부족
용접, 연마 및 세척 구조가 부적절해 식품기계의 위생 요구를 충족하지 못한다.
Manufacturing Feasibility 검토 체크리스트
Product Requirements
제품 기능이 명확하게 정의되어 있는가?
핵심 치수와 공차가 구분되어 있는가?
표면 품질과 외관 요구가 명확한가?
목표 생산량과 납기가 정의되어 있는가?
목표 제조원가가 설정되어 있는가?
Process Capability
선택한 공정으로 형상을 제작할 수 있는가?
요구 공차를 반복적으로 달성할 수 있는가?
공정에 필요한 기준면이 존재하는가?
가공과 성형의 한계가 반영되어 있는가?
공정 순서가 합리적인가?
Geometry and Tolerance
공구 접근성이 확보되어 있는가?
내부 반경이 표준 공구에 적합한가?
깊은 구멍과 좁은 홈이 최소화되어 있는가?
벽 두께가 공정에 적합한가?
공차가 기능에 필요한 수준인가?
공차 누적이 검토되어 있는가?
Material
재료가 선택 공정에 적합한가?
절삭성, 절곡성 및 용접성이 검토되었는가?
열처리와 표면처리 후 변형이 반영되어 있는가?
재료를 안정적으로 조달할 수 있는가?
대체 재료가 정의되어 있는가?
Tooling and Equipment
설비의 크기와 용량이 충분한가?
필요한 공구가 존재하는가?
전용 지그와 치구가 필요한가?
셋업 횟수가 최소화되어 있는가?
외주공정이 명확하게 정의되어 있는가?
Assembly
조립 순서가 정의되어 있는가?
부품 삽입 공간이 충분한가?
체결 공구가 접근할 수 있는가?
위치 결정 구조가 존재하는가?
오조립 방지 구조가 있는가?
반복 분해와 조립이 가능한가?
Inspection and Quality
모든 핵심 치수를 측정할 수 있는가?
검사 기준면이 명확한가?
검사장비가 준비되어 있는가?
핵심 품질 특성이 정의되어 있는가?
공정 중 검사와 최종 검사가 구분되어 있는가?
Cost
재료비와 가공비가 계산되어 있는가?
금형과 치구비가 반영되어 있는가?
불량과 재작업 비용이 포함되어 있는가?
생산량에 적합한 공정인가?
목표 판매가격 안에 제조원가가 들어오는가?
Supply Chain
주요 재료와 부품을 안정적으로 공급받을 수 있는가?
공급업체가 요구 품질을 달성할 수 있는가?
대체 공급업체가 존재하는가?
단종과 납기 위험이 검토되어 있는가?
생산량 증가에 대응 가능한가?
Safety and Sustainability
제조과정이 작업자에게 안전한가?
중량물 운반 방법이 정의되어 있는가?
분진, 용접 흄 및 화학약품 위험이 관리되는가?
재료 손실과 에너지 사용이 최소화되어 있는가?
폐기와 재활용이 고려되어 있는가?
결론
Manufacturing Feasibility는 설계된 형상을 단순히 제작할 수 있는지를 확인하는 과정이 아니다. 제품의 기능, 형상, 공차, 재료, 공정, 설비, 조립, 검사, 비용, 생산량
및 공급망을 종합적으로 검토하여 실제 생산 시스템 안에서 안정적으로 구현할 수 있는지를 판단하는 설계 활동이다.
제조 가능한 설계는 다음 조건을 만족해야 한다.
요구 형상을 실제 공정으로 만들 수 있다.
필요한 공차와 표면 품질을 반복적으로 달성할 수 있다.
재료와 제조공정이 서로 적합하다.
설비와 공구가 형상과 생산량에 대응할 수 있다.
조립 순서와 작업 공간이 명확하다.
핵심 품질을 측정하고 검사할 수 있다.
작업자의 숙련도에 과도하게 의존하지 않는다.
목표 생산량으로 확장할 수 있다.
제조원가가 제품 목표가격에 적합하다.
재료와 구매부품을 안정적으로 조달할 수 있다.
작업자 안전과 환경 조건을 충족한다.
시제품뿐 아니라 반복 양산에서도 품질을 유지한다.
기계설계에서 제조는 설계가 끝난 뒤 수행되는 별도의 단계가 아니다. 형상, 공차, 재료 및 구조를 결정하는 순간부터 제조공정은 이미 설계 안에 포함되어야 한다.
좋은 설계는 도면상으로 완성된 설계가 아니라, 가공되고 조립되고 검사되어 동일한 품질로 반복 생산될 수 있는 설계다.
결국 Manufacturing Feasibility의 품질은 한 번 제품을 만들 수 있는가가 아니라, 요구되는 기능과 품질을 합리적인 비용으로 안정적이고 반복적으로 생산할 수 있는
가에 의해 결정된다.