Work Activity Relation Approach of Modular Factory Production Management Using Dependency Structure Matrix (DSM)

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건축학과, 2013. 8. 박문서.모듈러 공법은 바닥, 벽, 천장 등 골조를 비롯한 전기, 설비 시설에 이르기까지 건물의 80% 이상을 공장에서 시공하는 프리패브 기법을 말한다. 모듈러 공법은 공장생산시스템 특성으로 인한 공기단축, 재료 재사용의 용이함, 설계비경감, 원가절감, 건설폐기물 및 이산화탄소배출 저감 등 많은 장점이 있다. 최근 전 세계적으로 이러한 모듈러 공법의 특성을 활용하여 군 막사, 학교, 사무실, 주거용 등 다양한 형태의 건물시공에 적용되고 있다. 모듈러 공법의 경우 기초 작업 및 현장조립 작업 분을 제외한 모듈 유닛 시공과정의 대부분이 공장 안에서 수행된다는 점에서 현장시공 기반의 공법과 큰 차별성이 존재한다. 모듈제작에 있어 외부환경에 영향을 받지 않으므로, 날씨에 의한 공기의 지연, 작업자의 안전 위험, 작업 난이도 상승 등 외부요인으로 인한 리스크를 획기적으로 줄여준다 이와 같이 모듈러 공법의 가장 큰 장점인 공장제작의 효율성을 극대화하기 위해서는 모듈러 유닛의 원활한 생산을 위한 체계적인 공장제작 프로세스의 구축이 필수적이다. 하지만 건물의 골조부터 마감까지에 이르는 작업을 하루 이틀 만에 수행하는 모듈러 건축의 특성상, 많은 작업 수에 의한 생산라인에의 병목현상의 발생, 재작업 발생의 위험성 등 모듈러 유닛생산의 생산성을 저해하는 요소들이 공장생산 시스템 상에 존재한다.따라서 이들 작업액티비티간의 생산흐름을 원활히 하기 위한 작업배치가 필수적이며, 이를 생산계획 단계에서 고려한 최적공정 도출 및 관리는 모듈러의 원활한 대량생산을 위해 필요하다. 본 연구에서는 모듈러 유닛의 공장제작 프로세스를 작업액티비티 단계에서 최적화 하기위한 방법론을 제시하며, 이를 위해 DSM(Dependency Structure Matrix)방법론을 사용하여 작업 정보기반의 최적프로세스를 제시하고 이를 공장의 공간정보에 적용하기 위한 프레임워크를 제시하며, 사례적용을 통해 그 효용성을 검증한다. 결과적으로 DSM모델링을 통한 작업순서 재배치 후, 작업 액티비티간의 정보교환횟수를 50% 가량 감소시켜 생산지연으로 인한 병목현상 발생 가능성을 줄였으며 상호 연관관계가 높아 재작업이 우려되는 액티비티들을 모듈화 하여 집중관리하기 위한 생산방법과 이를 위한 공장 레이아웃을 제시하여 본 연구의 활용가능성을 높였다.A modular system uses a construction method which the structure is manufactured in factories and assembled on site. In particular, conducting most of manufacturing process at the factory makes it possible to obtain consistent quality of the materials and finish the project within the time constraint. Moreover, high factory production rate leads to a decrease of field production rateand the decrease in field working hours would drive down the task difficulty which is affected by bad external environmental factors. Hence, optimized factory production system is essential to maximize these system advantages and smooth production flow by mass production of modular construction. This paper aims to suggest optimized construction process in a factory production stage using the DSM (Dependency Structure Matrix) which considers construction information flow among activities. For this, it is necessary to identify modular as-is process and activities and attempt to derive modular unit process optimization. Then, to validate effectiveness of this study, this methodology is applied to the real modular factory. As a result, it reduced about 50% of information transfer compared to the original. Also, as an one way construction flow, it reduced the possibility of production delay and rework. Thus, this paper is expected to produce activity information flow smoothly during the factory production stage and reduce rework.Table of Contents Chapter 1 Introduction ............................................................ 1 1.1 Research Background and Objective ...................................... 1 1.2 Research Scope, Method and Process ..................................... 5 Chapter 2 Preliminary Research .............................................. 7 2.1 Modular Factory Fabrication System ...................................... 7 2.2 Productivity Interrupt Factors of Modular Production ......... 10 2.2.1 Bottleneck Effect................................................................. 10 2.2.1 Rework ................................................................................ 11 2.2.1 Work Congestion................................................................. 12 2.3 Work Activity Modularization .............................................. 13 2.4 Dependency Structure Matrix (DSM) ................................... 15 2.4.1 Three Types of Activity Relationships ................................ 17 2.4.2 Partitioning and Clustering Algorithm ................................ 18 2.4.3 DSM Taxonomy and Work Activity .................................... 21 2.5 Summary ............................................................................... 23 Chapter 3 DSM Application to Modular Production .............. .24 3.1 DSM Modeling Process for Modular Factory ...................... 24 3.1.1 Activity Analysis Module ................................................... 26 3.1.2 DSM Modeling Module ...................................................... 26 3.1.3 Production Line Applying Module ..................................... 27 3.2 Framework for Applying DSM ............................................. 28 3.2.1 Input Data Analysis ............................................................. 30 3.2.2 Production Rearrangement Processing Module .................. 30 3.2.3 Framework Result Analysis ................................................ 31 3.3 Summary ............................................................................... 33 Chapter 4 Case Study (Factory Analysis) ................................... 34 4.1 As-Is Process Analysis of K Modular Factory ...................... 34 4.1.1 Target Modular Factory Outline.......................................... 34 4.1.2 Bachelor Officer's Quarters (B.O.Q) Project Outline ......... 35 4.1.3 Analysis of K Modular Factory Activities .......................... 36 4.2 DSM Modeling of Work Activity ......................................... 41 Chapter 5 Case Study (DSM Model Application) .................... 44 5.1 DSM Model Analysis ............................................................ 44 5.2 Management Method of Modular Production Process ......... 47 5.2.1 Process Managing Using Work Activity Map ..................... 49 5.2.2 Process Managing Using Work Flow Chart ........................ 51 5.3 Factory Layout Suggestion ................................................... 53 5.4 Summary ............................................................................... 55 Chapter 6 Conclusion ...................................................................... 56 6.1 Research Result ..................................................................... 56 6.2 Contribution .......................................................................... 58 6.3 Limitation and Future Study ................................................. 59 References ............................................................................. 60 Abstract (Korean) .................................................................. 64Maste