OEM 업체가 배터리 팩 공급업체에 문의해야 할 5가지 생산 라인 지표

빠른 답변: 시험 보고서와 인증서는 배터리 팩 설계가 사양을 충족할 수 있음을 보여줍니다. 하지만 이러한 자료들은 공급업체가 필요한 물량으로 매주 안정적으로 해당 배터리 팩을 생산할 수 있는지 여부에 대해서는 거의 알려주지 않습니다. 

다음 다섯 가지 생산 라인 지표가 그 공백을 메웁니다. 

1. 전체 설비 효율(OEE) 및 세부 구성 요소.

2. 예기치 않은 시스템 다운타임 및 그 원인.

3. 이상적인 속도 대비 사이클 시간.

4. 각 역에서의 첫 통과 품질 및 환승 시간.

5. 수개월에 걸친 추세와 각 수치가 어떻게 수집되었는지에 대한 설명이 포함되어 있으며, 단 하나의 주요 수치만 제시하지 않습니다.

주요 요점

• 생산 라인 성능은 납품 및 품질 위험을 나타내는 주요 지표이므로 시험 결과와 함께 공급업체 자격 평가에 포함되어야 합니다.

• OEE는 가용성, 성능 및 품질로 나누어 분석할 때만 유용합니다. 왜냐하면 동일한 점수를 가진 두 생산 라인이라도 매우 다른 위험 요소를 가질 수 있기 때문입니다.

• 가동 중단 원인, 주기 시간 및 스테이션 수준 품질은 공급업체의 생산 능력 손실이 주문에 영향을 미치기 전에 파악할 수 있도록 해줍니다.

• 제품 교체 시간은 다른 제품과 생산 라인을 공유하는 맞춤형 소량 포장 제품의 경우 가장 중요합니다.

• 데이터 수집 방법은 수치 자체만큼이나 중요합니다. 수기로 기록된 데이터는 손실액을 과소평가하는 경향이 있습니다.

파트 1: 공급업체 자격 평가에 생산 라인 성능이 포함되어야 하는 이유

대부분의 OEM 인증 작업은 설계 증거에 중점을 둡니다. 구매자 검토 세포 및 팩 테스트 보고서인증서를 확인하고 출시 전에 구성이 확정되었는지 확인하는 작업이 필수적이지만, 이는 단지 한 가지 질문에 대한 답만 제공할 뿐입니다. 바로 "이 패키지가 사양을 충족할 수 있는가?"라는 질문입니다. 공급업체가 합의된 속도와 품질로 패키지를 지속적으로 생산할 수 있는지에 대한 질문은 다루지 않습니다.

이 둘 사이의 격차는 상당한 비용 부담으로 이어질 수 있습니다. 2024년 6월, BMW는 약 1억 2천만 달러 상당의 배터리 셀 주문을 철회했습니다. € 2 억 노스볼트(Northvolt)에서 나온 내용입니다. 제조업체는 생산 지연과 낮은 셀 품질을 주요 이유로 들었다고 합니다. 그해 말, 로이터 통신은 해당 회사가... 매주 생산 목표를 달성하지 못하고 있습니다.노스볼트는 10월 한 주 동안 목표치인 3만 개 대비 2만 2천 개의 출하 ​​가능한 배터리 셀을 생산했습니다. 노스볼트는 기가팩토리 규모의 배터리 셀 제조업체였지 소규모 배터리 팩 조립업체는 아니었지만, 여기서 얻을 수 있는 교훈은 동일합니다. 직면한 어려움은 설계 결함 때문이 아니라 생산 라인에서 발생한 문제였다는 것입니다.

예기치 못한 생산 중단은 제조업 전반에 걸쳐 막대한 손실을 초래합니다. 지멘스의 2024년 가동 중단으로 인한 실제 비용 보고서에 따르면 세계 500대 기업은 계획되지 않은 가동 중단으로 인해 매출의 11%를 손실하고 있으며, 평균적인 공장은 매달 27시간의 생산성 손실을 보고 있습니다.

생산 라인 지표는 OEM 업체에게 이러한 위험을 조기에 파악할 수 있도록 해줍니다. 수율 및 공정 능력은 일반적으로 생산 과정에서 한 번만 검토됩니다. 설계 확정 및 검증 단계아래의 다섯 가지 지표를 분석함으로써 운영자는 실제 환경에서 생산 라인의 일일 성능을 지속적으로 조사하여 위험 및 오류 발생 가능성이 있는 지점을 더 잘 파악할 수 있습니다.

파트 2: 다섯 가지 지표

2.1 OEE 및 세부 내역을 요청해야 하는 이유

OEE는 세 가지 요소를 강조하여 생산 라인의 계획된 생산 시간 중 실제로 양호한 생산량으로 이어지는 시간을 측정합니다.

• 운영시간: 계획된 시간 중 정차하지 않고 운행하는 시간의 비율.

• 성능 : 달리기 속도가 이상적인 속도에 얼마나 가까운지.

• 품질 : 재작업이나 폐기 없이 첫 시도에 통과한 제품의 비율.

이 세 가지 요소를 곱하여 OEE 점수를 백분율로 나타내며, 100%는 완벽한 생산 공정을 의미합니다.

이 평가 기준을 도입한 나카지마 세이이치는 85% 이상의 점수를 세계적 수준으로 평가했지만, 대부분의 공장들은 그 수준에 미치지 못한다고 지적했습니다. 평균적으로 40%에서 60% 정도입니다.수치 자체만으로는 구매자에게 많은 정보를 제공하지 못하지만, OEE를 임의적인 목표가 아닌 진단 도구로 볼 때, 그 수치는 실질적인 개선 방향을 제시하는 데 도움이 될 수 있습니다.

아래 표는 그 이유를 보여줍니다. 동일한 점수를 보고하는 두 개의 가상 제품 라인을 생각해 보세요.

두 제품 라인 모두 72%의 점수를 받았지만, 납기를 우려하는 구매자는 A 라인을 더 자세히 살펴봐야 하고, 현장 고장을 우려하는 구매자는 B 라인에 집중해야 합니다. 

OEM 업체라면 다음과 같이 문의하세요. OEE 모니터링 해당 제품 생산에 사용될 특정 생산 라인에서 지난 6~12개월 동안 세 가지 요소 모두에 대해 평가를 수행해야 합니다. 또한, 휴식 시간, 유지 보수 또는 생산 라인 교체 시간을 제외하면 실제 생산량보다 점수가 높게 나올 수 있으므로 계획된 생산 시간에 무엇이 포함되는지 확인하는 것도 중요합니다.

2.2 계획되지 않은 시스템 다운타임 및 주요 원인

가용성 손실은 대부분 계획되지 않은 중단으로 인해 발생합니다. 포장 라인에서 이러한 손실은 셀 탭 용접, BMS 프로그래밍과 같은 몇몇 스테이션에 집중되는 경향이 있습니다. 라인 종료 테스트 고장난 설비나 테스터 하나만으로도 상류의 모든 작업이 중단될 수 있는 상황입니다.

총 가동 중지 시간을 묻기보다는 월별 가동 중지 시간과 함께 손실 시간 기준으로 상위 5가지 원인을 순위별로 요청하세요. 가동 중지 시간의 주요 원인을 파악하고 가장 큰 원인에 대해 어떤 조치를 취했는지 보여줄 수 있는 공급업체는 자체 프로세스를 제대로 이해하고 있는 것입니다. 반면 월별 수치 하나만 ​​제시할 수 있는 공급업체는 아직 원인을 충분히 추적하여 개선하고 있지 않을 가능성이 있습니다.

2.3 이상적인 속도 대비 주기 시간

성능 저하는 가동 중단보다 눈에 띄지 않습니다. 생산 라인은 모든 교대 근무조를 가동하더라도 스테이션이 이상적인 속도보다 느리게 작동하거나 몇 초씩 반복적으로 멈추는 경우 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 이러한 짧은 정지는 가동 중단 기록에 거의 나타나지 않지만, 모두 누적되면 성능 저하로 이어집니다.

간단한 예시를 통해 그 규모를 알 수 있습니다. 만약 한 생산 라인의 이상적인 사이클 타임이 포장당 60초인데 실제 평균이 75초라면, 성능은 80%에 불과합니다. 5교대 근무 기준으로 보면, 이는 단순히 생산 속도 저하로 인해 한 교대 근무 시간 전체가 손실된다는 것을 의미합니다.

이러한 점을 고려하여 OEM 업체는 병목 현상이 발생하는 생산 라인의 이상적인 사이클 타임과 실제 사이클 타임, 그리고 라인 용량이 예상 수요와 어떻게 비교되는지 문의해야 합니다. 실제 용량의 거의 100%를 가동하는 공급업체는 수요 급증을 감당하거나 단 한 번의 부진한 주에서 회복할 여지가 거의 없습니다.

2.4 각 스테이션에서의 첫 통과 품질

배터리 생산 과정에서 품질 손실은 상당할 수 있습니다. 액센추어와 프라운호퍼 FFB의 공동 연구입니다. 세포 제조에 관한 백서 불량률은 2%에서 25%까지 다양할 수 있다고 합니다. 포장 조립은 여러 공정을 거치지만, 원칙은 동일합니다. 고객에게 도달하지 않는 손실이라도 비용, 생산 능력 및 품질 일관성에 영향을 미칩니다.

핵심적인 차이점은 최종 라인 합격률과 최초 합격률 사이에 있습니다. 최종 라인 테스트는 출하되는 모든 제품이 출시 기준을 충족하는지 확인하는 과정입니다. 이 테스트에서 높은 합격률을 보이면 테스트 단계에 도달하기 전에 상당수의 제품이 재작업되는 것을 숨길 수 있습니다. OEM 업체는 용접, BMS 프로그래밍, 절연 및 최종 테스트와 같은 주요 공정별 최초 합격률과 가장 흔한 결함 유형을 요구해야 합니다. 공정별 데이터는 변동성이 어디에서 발생하는지 보여주므로, 전체 합격률보다 훨씬 더 유용합니다.

2.5 소량 맞춤 제작의 전환 시간

맞춤형 배터리 팩은 다른 제품과 공유하는 생산 라인에서 소량으로 제작되는 경우가 많습니다. 제품을 전환할 때마다 새로운 고정 장치, 용접 프로그램, 테스터 프로파일 및 BMS 펌웨어가 필요하며, 전환에 소요되는 매 순간이 생산 라인의 가동 중단 시간으로 이어집니다.

실제 상황에서 OEE는 제품 구성과 공정 복잡성에 따라 크게 달라질 수 있으며, 특히 다품종 포장 라인에서는 이러한 변수들이 극명하게 차이를 보입니다. OEM 업체는 공급업체에 자사가 고려 중인 제품과 유사한 제품의 일반적인 전환 소요 시간, 제품 전환 빈도, 그리고 최소 실제 배치 크기를 문의해야 합니다. 또한 전환 시간을 계획된 시간으로 계산할지, 아니면 계획되지 않은 시간으로 계산할지 여부도 확인하는 것이 중요한데, 이 선택에 따라 OEE 수치가 상당히 달라질 수 있기 때문입니다.

파트 3: 데이터 수집 방식이 중요합니다

위의 모든 지표는 기본 기록의 품질에 따라 달라집니다. 두 공급업체가 매우 다른 방식으로 측정하더라도 유사한 수치를 보고할 수 있습니다.

가장 유용한 질문 중 하나는 해당 수치가 수동 교대 근무 기록에서 나온 것인지 아니면 기계에 연결된 자동화된 OEE 모니터링 시스템에서 나온 것인지 여부입니다. 수기 기록은 짧은 정지 시간을 누락하거나 가동 중지 시간을 반올림하는 경향이 있기 때문입니다. 각 방식에는 장단점이 있지만, 구매자는 제시된 수치가 어떤 방식으로 생성되었는지 이해해야 합니다.

그 외에도 다음과 같은 질문들을 해볼 만합니다.

• 계획 시간 및 이상적인 주기 시간과 같은 정의는 모든 제품 라인 및 사업장에서 일관성이 있습니까?

• 공급업체가 최근 데이터뿐 아니라 몇 개월에 걸친 추세 데이터를 공유할 수 있습니까?

• 내부적으로 누가 수치를 검토하며, 검토 결과는 얼마나 자주 시정 조치로 이어지나요?

• 품질 문제 발생 시 추적을 위해 생산 라인 데이터를 시리얼 번호와 연결할 수 있습니까?

파트 4: 공급업체 질문 체크리스트

아래 표는 공급업체 감사 또는 분기별 사업 검토 시 활용할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

배터리 팩 제품군에서 85%의 OEE(종합 설비 효율)는 적절한 목표치일까요?

이는 합격 기준이라기보다는 유용한 벤치마크입니다. 맞춤형 팩을 제작하는 다품종 생산 라인은 대량 생산 라인보다 제품 전환이 더 잦기 때문에 점수가 낮다고 해서 무조건 문제가 되는 것은 아닙니다. 시간이 지남에 따라 꾸준히 개선되는 모습이 절대적인 수치보다 더 큰 의미를 갖는 경우가 많습니다.

OEM 업체는 공급업체 간 OEE를 비교해야 할까요?

신중하게 접근해야 합니다. 공급업체마다 계획된 시간과 이상적인 속도를 다르게 정의하는 경우가 많아 직접적인 비교는 신뢰할 수 없습니다. 궁극적으로 모든 제조업체에게 가장 중요한 기준은 자사 자체의 과거 실적입니다.

공급업체가 생산 데이터를 공유하지 않으면 어떻게 해야 할까요?

일부 공급업체는 생산 라인 데이터를 영업상 기밀로 취급합니다. 요약된 추세 자료를 요청하거나 감사 중에 현장에서 수치를 검토하는 것이 적절한 절충안이 될 수 있습니다. 생산 라인 성능에 대한 논의를 완전히 거부하는 경우는 자격 심사 과정에서 기록해 두어야 합니다.

OEM 업체는 이러한 지표를 얼마나 자주 검토해야 할까요?

자격 검증 시점과 그 이후 분기별 검토는 많은 프로그램에서 효과적입니다. 하지만 초기 단계, 설계 변경 후 또는 납품 실적이 저하될 때는 더 자주 검토하는 것이 타당합니다.

이러한 지표들이 테스트 보고서와 감사를 대체할 수 있을까요?

아니요. 시험 보고서, 인증서 및 공정 감사를 통해 포장재가 안전하고 사양을 충족함을 확인할 수 있습니다. 생산 라인 지표는 또 다른 관점을 제공합니다. 즉, 대량 생산이 시작된 후에도 공급업체가 해당 포장재를 일관되게 공급할 수 있는지 여부를 보여줍니다.