KR20220105833A - 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템 - Google Patents

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Abstract

직렬로 배치된 하나 이상의 셀로 구성되며, 모든 차종의 차량이 순차적으로 통과하며 생산작업이 이루어지는 전방직렬생산라인; 매트릭스형태로 배치된 복수의 셀이 마련된 병렬생산라인; 및 병렬생산라인을 통과한 모든 차종의 차량이 순차적으로 투입되는 후방직렬생산라인;을 포함하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템이 소개된다.

Description

병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템 {PARALLEL CELL BASED MOBILITY PRODUCTION SYSTEM}
본 발명은 차량 생산시 다차종의 생산을 통하여 고객 니즈의 다양성을 흡수할 수 있고, 공정 중 이상 발생시에도 생산을 지속하며 셧다운 및 별도의 공사 없이 생산량의 증대가 가능하고, 각 셀의 운영을 개별적으로 설정할 수 있어 유연성이 확보되며, 빠른 제품 사이클 변화에 의한 생산 설비의 빠른 변화가 가능하고 외곽에 위치한 공장이 아닌 도심의 건물내 공장에서도 설치 및 운영이 가능한 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템에 관한 것이다.
본 발명은 미래 대응을 위한 차량 생산 방식에 관한 것이다. 종래에는 컨베이어를 중심으로 일관된 소품종 대량 생산 방식을 유지해오고 있으나 향후 다가올 미래 사회는 전기차를 중심으로 산업의 변화가 진행되고 있으며 다양성이 강조되는 고객 니즈 대응을 위하여 고객 중심의 제조 방식 변화가 필요해 질 것으로 예상된다.
종래의 경우 일관된 시퀀스에 의해 차량이 투입되고, 완성차가 나올 때 까지 일관된 시퀀스로 생산이 이루어 진다. 모든 공정의 작업시간은 동일하며, 작업시간을 초과하는 부품이 있는 차량은 투입되기 어렵거나 생산량 제약이 발생 하게 된다. 즉, 일관된 소품종에 대한 대량생산 만이 가능한 생산 구조를 유지하며 차량생산을 해야 되는 상황으로 미래사회 다양한 고객 니즈에 대한 대응에 어려움이 있을 것으로 판단된다.
따라서, 이러한 전통적인 차량 생산방식에서 벗어나 다품종의 차량을 한 지점에서 쉽고 빠르게 생산할 수 있는 제조방식의 혁신이 필요한 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2019-0049107 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량 생산시 다차종의 생산을 통하여 고객 니즈의 다양성을 흡수할 수 있고, 공정 중 이상 발생시에도 생산을 지속하며 셧다운 및 별도의 공사 없이 생산량의 증대가 가능하고, 각 셀의 운영을 개별적으로 설정할 수 있어 유연성이 확보되며, 빠른 제품 사이클 변화에 의한 생산 설비의 빠른 변화가 가능하고 외곽에 위치한 공장이 아닌 도심의 건물내 공장에서도 설치 및 운영이 가능한 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템은, 하나의 생산시스템을 통하여 다양한 차종을 생산할 수 있도록 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템으로서, 직렬로 배치된 하나 이상의 셀로 구성되며, 모든 차종의 차량이 순차적으로 통과하며 생산작업이 이루어지는 전방직렬생산라인; 매트릭스형태로 배치된 복수의 셀이 마련되며, 차량이 전방에서 후방으로 이동됨에 따라 선택된 셀에 투입됨으로써 차종별로 매칭되는 다양한 조합의 서브라인이 구성되는 병렬생산라인; 및 병렬생산라인을 통과한 모든 차종의 차량이 순차적으로 투입되는 후방직렬생산라인;을 포함한다.
전방직렬생산라인은 사전작업 및 섀시 설치공정을 수행할 수 있다.
전방직렬생산라인은 직렬로 배치된 복수의 셀로 구성되고, 각각의 셀은 사전작업 및 섀시 설치공정을 순차적으로 수행할 수 있다.
전방직렬생산라인은 순차적으로 배치된 사전작업셀, 루프설치셀, 실내외트림작업셀, 섀시정렬작업셀, 구동모듈설치셀, 섀시장착셀로 구성되고, 모든 차종의 차량이 순차적으로 각각의 셀을 통과하며 작업이 이루어질 수 있다.
병렬생산라인의 각각의 셀은 다양한 작업을 선택적으로 진행할 수 있는 셀일 수 있다.
병렬생산라인의 각각의 셀은 실내트림설치, 콘솔설치, 공조덕트설치, 플로어카페트 설치 중 하나 이상을 다양하게 수행할 수 있다.
실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제1셀은 차량의 와이어링 설치, 시트벨트설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제2셀은 크래쉬패드설치, 플로어 카페트 투입 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제3셀은 헤드라이닝설치, 와셔액 리저버 설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
후방직렬라인은 옵션품장착셀, 휠장착셀, 범퍼장착셀, 도어장착셀이 직렬로 배치될 수 있다.
옵션품장착셀은 시트설치, 글래스설치, FEM설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
범퍼장착셀은 범퍼설치, 페달설치, 와이퍼설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
휠장착셀은 휠설치, 타이어설치, 언더커버설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
도어장착셀은 도어설치, 웨더스트립설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
전방직렬생산라인의 측방에는 병렬생산라인과 후방직렬생산라인이 마련될 수 있다.
후방직렬생산라인은 병렬생산라인의 하방에 배치되고, 병렬생산라인과 후방직렬생산라인의 사이에는 확장영역이 설정되며, 확장영역에는 병렬생산라인 또는 후방직렬생산라인이 추가될 수 있다.
본 발명의 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템에 따르면, 차량 생산시 다차종의 생산을 통하여 고객 니즈의 다양성을 흡수할 수 있고, 공정 중 이상 발생시에도 생산을 지속하며 셧다운 및 별도의 공사 없이 생산량의 증대가 가능하고, 각 셀의 운영을 개별적으로 설정할 수 있어 유연성이 확보되며, 빠른 제품 사이클 변화에 의한 생산 설비의 빠른 변화가 가능하고 외곽에 위치한 공장이 아닌 도심의 건물내 공장에서도 설치 및 운영이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 수동셀을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 자동셀을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 운영방법을 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 수동셀을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 자동셀을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 운영방법을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 구성도로써, 본 발명에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템은, 하나의 생산시스템을 통하여 다양한 차종을 생산할 수 있도록 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템으로서, 직렬로 배치된 하나 이상의 셀로 구성되며, 모든 차종의 차량이 순차적으로 통과하며 생산작업이 이루어지는 전방직렬생산라인(100); 매트릭스형태로 배치된 복수의 셀이 마련되며, 차량이 전방에서 후방으로 이동됨에 따라 선택된 셀에 투입됨으로써 차종별로 매칭되는 다양한 조합의 서브라인이 구성되는 병렬생산라인(300); 및 병렬생산라인을 통과한 모든 차종의 차량이 순차적으로 투입되는 후방직렬생산라인(500);을 포함한다.
차량의 생산공정은 매우 복잡하고 순차적으로 이루어진다. 본 발명의 경우 이를 전방직렬생산라인(100), 병렬생산라인(300) 및 후방직렬생산라인(500)으로 단순화하였다. 그리고 전방직렬생산라인(100)은 일련의 공통된 생산공정을 통합한 것으로써, 차종이 다르더라도 작업의 변화가 크지 않은 공정들로 구성한 것이다.
그리고 병렬생산라인(300)은 각각의 셀이 다양한 작업을 선택적으로 진행할 수 있는 가변형 셀(310)로 구성하였다.
마지막으로 후방직렬생산라인(500)은 병렬생산라인(300)을 통과한 모든 차종의 차량이 순차적으로 투입되는 라인으로써 순차적으로 공통된 작업이 수행되는 것이다. 그리고 최종적으로 검사라인(700)을 통과하며 각종 검사와 테스트를 수행하도록 한다.
구체적으로, 본 발명의 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템은 하나의 장소에서 다양한 차종의 차량을 생산할 수 있도록 하기 위한 것이다. 차종이 다양할 경우에는 차종마다 장착순서의 차이가 있을 수 있고, 동일한 종류의 작업이라 하더라도 작업량의 차이가 있을 수 있으며, 차량간에 옵션 부품의 차이가 클 수 있고, 고객이 별도로 스페셜오더를 주문한 경우가 있을 수 있어, 종래의 컨베이어 생산시스템으로는 대응이 어렵다.
이를 위해 본 발명의 경우 하나의 생산시스템을 통하여 다양한 차종을 생산할 수 있도록 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템을 제안한다. 먼저 전방직렬생산라인(100)의 경우 직렬로 배치된 하나 이상의 셀로 구성되며, 모든 차종의 차량이 순차적으로 통과하며 생산작업이 이루어지도록 한다.
그리고 병렬생산라인(300)은 매트릭스형태로 배치된 복수의 셀(310)이 마련되며, 차량이 전방에서 후방으로 이동됨에 따라 선택된 셀에 투입됨으로써 차종별로 매칭되는 다양한 조합의 서브라인이 구성되도록 한다. 도 1에 도시된 실시예의 경우 2행과 4열의 매트릭스 조합으로써 총 16가지의 서브라인이 조합될 수 있는 예를 나타낸다.
그리고 후방직렬생산라인(500)에는 병렬생산라인(300)을 통과한 모든 차종의 차량이 순차적으로 투입된다.
먼저, 전방직렬생산라인(100)은 사전작업 및 섀시 설치공정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 전방직렬생산라인(100)은 직렬로 배치된 복수의 셀로 구성되고, 각각의 셀은 사전작업 및 섀시 설치공정을 순차적으로 수행할 수 있다.
전방직렬생산라인(100)은 순차적으로 배치된 사전작업셀(110), 루프설치셀(120), 실내외트림작업셀(130,140,150), 섀시정렬작업셀(160), 구동모듈설치셀(170), 섀시장착셀(180)로 구성되고, 모든 차종의 차량이 순차적으로 각각의 셀을 통과하며 작업이 이루어질 수 있다.
예를들어, 사전작업셀(110)의 경우 차량 바디가 투입되며 섀시 작업전 사전 작업공정을 수행하도록 한다. 이는 수작업으로 이루어지는 수동셀일 수 있으며, 선루프, 엔진룸 작업, 와이어링 투입 등이 이루어진다. 도면에서는 T1수동으로 표현되었다.
그리고 루프설치셀(120)의 경우 도면에서 ROOF AUTO로 표시되었으며, 선루프, 루프랙 등이 설치될 수 있다.
또한, 실내외트림작업셀(130,140,150)은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제1셀(130)은 도면에서 T2수동으로 표현되었으며, 차량의 와이어링 설치, 시트벨트설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제2셀(140)은 도면에서 TA1으로 표현되었고, 크래쉬패드설치, 카페트 투입 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제3셀(150)은 도면에서 TA2로 표현되었고, 헤드라이닝설치, 와셔액 리저버 설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
섀시정렬작업셀(160)의 경우 도면에서 C1으로 표현되었으며, 브레이크 튜브, EPCU, 데킹 전 정렬 작업 등이 이루어진다.
구동모듈설치셀(170)의 경우 도면에서 CM으로 표현되었으며, PE 모듈, 고전압 배터리 장착이 수행된다.
섀시장착셀(180)의 경우 도면에서 C2로 표현되었으며, 휠 스피드 센서, 휠가드, 브레이크 호스 등이 설치된다.
일러한 일련의 공정이 전 차량에 대하여 순차적으로 이루어진 후 차종별로 각각 대응되는 서브라인에 투입이 된다.
특히, 섀시장착셀(180)을 전방직렬생산라인(100)에 배치함으로써 병렬생산라인(300)에는 트림 라인을 연속하여 구성할 수 있어 생산 유연성을 확보할 수 있게 된다.
병렬생산라인(300)은 복수의 셀(310)로 구성되어 있으며, 진행방향을 따라 다양한 셀의 조합을 통하여 총 16가지의 서브라인의 형성이 가능하다. 각각의 셀에서는 다양한 작업을 선택적으로 진행할 수 있으며, 구체적으로 실내트림설치, 콘솔설치, 공조덕트설치, 플로어카페트 설치 중 하나 이상을 다양하게 수행할 수 있다.
그리고 병렬생산라인(300)의 하방에는 후방직렬생산라인(500)이 배치되는데, 병렬생산라인(300)과 후방직렬생산라인(500)의 사이에는 확장영역(320)이 설정될 수 있다.
후방직렬생산라인(500)은 옵션품장착셀(510), 휠장착셀(520), 범퍼장착셀(530), 도어장착셀(540)이 직렬로 배치될 수 있다.
옵션품장착셀(510)은 도면에서 FA1으로 표현되었고, 시트설치, 글래스설치, FEM설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
휠장착셀(520)은 도면에서 FA2로 표현되었고, 휠설치, 타이어설치, 언더커버설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
범퍼장착셀(350)은 도면에서 F수동으로 표현되었고, 범퍼설치, 페달설치, 와이퍼설치, 와이어링설치 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
도어장착셀(540)은 도면에서 FA3로 표현되었고, 도어와 웨더스트립 등이 설치된다.
그리고 후방직렬생산라인(500)에서 토출된 차량은 순서대로 검사라인(700)에 투입되어 각종 검사와 테스트를 받는 것이다.
한편, 도시된 바와 같이 전방직렬생산라인(100)의 측방에는 병렬생산라인(300)과 후방직렬생산라인(500)이 마련될 수 있다. 그리고 병렬생산라인(300)의 하방에는 후방직렬생산라인(500)이 배치되는데, 병렬생산라인(300)과 후방직렬생산라인(500)의 사이에는 확장영역(320)이 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템의 운영방법을 나타낸 도면으로써, 도 4의 경우 확장영역(320)에 새로운 셀(310')을 통하여 병렬생산라인을 추가함으로써 서브라인이 추가적으로 형성되는 것이다. 이러한 새로운 경로를 통하여 실내 또는 엔진룸 작업량이 많은 차량 생산시 서브라인의 추가 증설을 하고 생산 흐름이 가장 빠른 추가 경로를 통해 생산이 가능한 것이다.
또는 생산량 증대를 위해 수동 공정에 최대 인원을 추가한 이후 자동공정의 지연 발생에 의한 생산량 증량에 어려움이 있을 경우 자동라인을 증량하고 추가 서브라인을 추가하는 것이 가능한 것이다.
한편, 이러한 셀들은 수작업이 이루어지는 수동셀과 로봇이 자동을 조립을 수행하는 자동셀로 나뉘어질 수 있으며, 도 2의 경우는 수동셀의 실시예를 나타내고, 도 3의 경우는 자동셀의 실시예를 나타낸다.
그리고 각각의 셀은 공장 내에서 쉽게 이동이 가능하여 효율적인 셀의 재배치를 통하여 생산효율을 증대시킬 수 있고, 특정 서브라인의 정비나 교체가 필요한 경우 여분의 서브라인을 추가하고 정비를 수행함으로써 생산이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템에 따르면, 차량 생산시 다차종의 생산을 통하여 고객 니즈의 다양성을 흡수할 수 있고, 공정 중 이상 발생시에도 생산을 지속하며 셧다운 및 별도의 공사 없이 생산량의 증대가 가능하고, 각 셀의 운영을 개별적으로 설정할 수 있어 유연성이 확보되며, 빠른 제품 사이클 변화에 의한 생산 설비의 빠른 변화가 가능하고 외곽에 위치한 공장이 아닌 도심의 건물내 공장에서도 설치 및 운영이 가능하다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 전방직렬생산라인 300 : 병렬생산라인
500 : 후방직렬생산라인

Claims (15)

  1. 하나의 생산시스템을 통하여 다양한 차종을 생산할 수 있도록 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템으로서,
    직렬로 배치된 하나 이상의 셀로 구성되며, 모든 차종의 차량이 순차적으로 통과하며 생산작업이 이루어지는 전방직렬생산라인;
    매트릭스형태로 배치된 복수의 셀이 마련되며, 차량이 전방에서 후방으로 이동됨에 따라 선택된 셀에 투입됨으로써 차종별로 매칭되는 다양한 조합의 서브라인이 구성되는 병렬생산라인; 및
    병렬생산라인을 통과한 모든 차종의 차량이 순차적으로 투입되는 후방직렬생산라인;을 포함하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    전방직렬생산라인은 사전작업 및 섀시 설치공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    전방직렬생산라인은 직렬로 배치된 복수의 셀로 구성되고, 각각의 셀은 사전작업 및 섀시 설치공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    전방직렬생산라인은 순차적으로 배치된 사전작업셀, 루프설치셀, 실내외트림작업셀, 섀시정렬작업셀, 구동모듈설치셀, 섀시장착셀로 구성되고, 모든 차종의 차량이 순차적으로 각각의 셀을 통과하며 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    병렬생산라인의 각각의 셀은 다양한 작업을 선택적으로 진행할 수 있는 셀인 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    병렬생산라인의 각각의 셀은 실내트림설치, 콘솔설치, 공조덕트설치, 플로어카페트 설치 중 하나 이상을 다양하게 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제1셀은 차량의 와이어링 설치, 시트벨트설치 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제2셀은 크래쉬패드설치, 플로어 카페트 투입 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    실내외트림작업셀은 순차적으로 배치된 제1셀, 제2셀, 제3셀로 구성되고, 제3셀은 헤드라이닝설치, 와셔액 리저버 설치 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    후방직렬라인은 옵션품장착셀, 휠장착셀, 범퍼장착셀, 도어장착셀이 직렬로 배치된 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    옵션품장착셀은 시트설치, 글래스설치, FEM설치 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    범퍼장착셀은 범퍼설치, 페달설치, 와이퍼설치 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  13. 청구항 10에 있어서,
    휠장착셀은 휠설치, 타이어설치, 언더커버설치 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    전방직렬생산라인의 측방에는 병렬생산라인과 후방직렬생산라인이 마련된 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    후방직렬생산라인은 병렬생산라인의 하방에 배치되고, 병렬생산라인과 후방직렬생산라인의 사이에는 확장영역이 설정되며, 확장영역에는 병렬생산라인 또는 후방직렬생산라인이 추가될 수 있는 것을 특징으로 하는 병렬형 셀 기반 모빌리티 생산시스템.
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