현상 유지의 장단점: 더 나은 주기 시간

제니퍼 로빈슨

대부분의 웨이퍼 팹에서 목표는 낮고 예측 가능한 사이클 타임입니다. 팹 내 구조적 조건(다양한 제품 구성, 재진입 흐름, 시간 제약)으로 인해 이 목표 달성이 어려운 반면, 팹 팀이 선택하는 방식 역시 사이클 타임을 증가시킵니다. 제 경험상 팹들은 더 나은 사이클 타임을 세 가지 요소와 정기적으로 교환합니다: 낮은 비용/높은 수익, 높은 수율, 그리고 우리가 '현상 유지(변화에 대한 저항)'라고 부를 요소입니다.

제26.04호에서는 비용과 사이클 타임에 관한 선택 사항을, 제26.05호에서는 사이클 타임과 수율에 관한 선택 사항을 다뤘습니다. 본 기사에서는 이 중 세 번째 항목인, 사이클 타임을 단축할 가능성이 있지만 강력한 관성의 힘을 극복해야 하는 공정 변경 사항에 대해 논의하겠습니다. 이러한 변화에 대한 저항의 징후는 다음과 같은 발언에서 드러납니다:

• “하지만 우리는 항상 이렇게 해왔습니다.”
• "그 변경을 오늘 할 이유가 없습니다."
• "경영진이 원하는 거야. 우리가 뭘 어쩌겠어?"

제26.01호에서 '팹이 사이클 타임 개선에 집중해야 하는 이유와 방법'을 다룬 바 있습니다. 당시 저는 팹 사이클 타임 개선을 위한 3단계 프로세스(아래 그림 참조)를 제안했습니다. 기초 원리를 학습하고 데이터를 수집한 후, 팹 팀의 실행 필요성을 강조했습니다. (잠재적인 4단계에 대해서는 이번 달 구독자 토론 포럼에서 확인하실 수 있습니다.) 사실 팹 현장이든 일상생활이든, 변화가 유익하다는 것을 알면서도 행동을 선택하지 않는 경우는 드물지 않습니다. 적어도 당장은 행동하지 않기로 선택하는 경우가 많죠. 아래에서는 팹 현장에서 가져온 구체적인 사례들을 공유합니다. 이를 검토함으로써 일부 팹 현장에서 현 상태에 대한 재평가가 촉발되기를 바랍니다.

어떤 일을 하는 가장 쉬운 방법은 그 일을 어제 했던 방식 그대로 하는 것이다. 아래에서는 변경 시 웨이퍼 팹 사이클 시간을 단축할 수 있는 다섯 가지 운영 관행을 검토한다. 현 상태 유지 시 예상되는 결과를 논의하고 그 영향을 완화할 수 있는 방안을 제시한다.

물론 모든 팹이 이런 모든 일을 하는 것은 아닙니다. 하지만 대부분의 독자들은 이 중 적어도 몇 가지는 익숙하게 느낄 것입니다. 이 모든 것들은 제가 수년간 팹에서 일하는 사람들로부터 들은 이야기들입니다.

1. 그룹 PM 및 기타 불가 기간: 장비가 다운되면 유지보수 팀은 자연스럽게 이렇게 말하게 됩니다: "어차피 이 장비가 다운된 상태이니, 이 기회에 다른 필수 유지보수도 함께 처리하자."

• 예상 결과: PM(작업 관리)을 그룹화하는 것은 장비에 필요한 검증 시간을 줄이고 유지보수 팀의 시간을 배분하는 데 효율적일 수 있습니다. 그러나 이 방법은 일반적으로 사이클 타임에 매우 불리하며, 특히 단일 제작 장비의 경우 더욱 그렇습니다. 문제는 가동 불가 기간이 길어질수록 WIP(진행 중인 작업) 버블이 축적되어 대기 시간이 증가한다는 점입니다. 이에 대한 자세한 내용은 이슈 22.01: PM 분할 및 기타 가동 불가 기간 해체에서 설명하고 있습니다.
• 이러한 현상을 설명하기 위해 아래의 가동 곡선을 살펴보십시오. 모든 경우에서 고유한 장비는 20%의 시간 동안 사용할 수 없습니다. 파란색 곡선에서는 장비가 평균 8시간마다 1.6시간 동안(20%) 가동 중단됩니다. 녹색 곡선에서는 장비가 24시간마다 4.8시간 동안(여전히 20%) 가동 중단됩니다. 빨간색 곡선에서는 장비가 72시간마다 한 번씩 14.4시간 동안 가동 중단됩니다(여전히 20%). 빨간 곡선의 x-팩터가 파란 곡선보다 약 두 배 높다는 것을 알 수 있습니다. 파란 곡선에서 장비가 자격 검증(qual)을 위해 추가 시간을 소모하여 가동률이 다소 높아지더라도, 빨간 곡선보다는 파란 곡선이 훨씬 낫습니다. 제조 현장에서 오랜 경험을 가진 직원들에게 "짧고 빈번한 중단과 길고 드문 중단 중 어느 쪽을 선호하겠는가"라고 묻는다면, 거의 항상 "짧고 빈번한 중단"을 선택할 것입니다. 이는 장시간 가동 중단으로 인한 생산 차단의 고통을 직접 경험했기 때문입니다.

• 취할 수 있는 조치: 이러한 현상을 방지하는 최선의 방법은 평균 고장 간격(MTBF) 추적에서 평균 수리 시간(MTTR) 또는 그린-투-그린 시간 추적으로 전환하는 것입니다. (가동 중단 시간은 장비가 처음 사용 불가능해졌을 때부터 다시 사용 가능해질 때까지의 총 경과 시간을 의미하며, 중간에 여러 예정/비예정 다운타임이 기록되었더라도 동일하게 적용됩니다. 자세한 내용은 이슈 25.04 또는 이슈 20.02 참조). 가용성 전체를 지속적으로 모니터링하면서 평균 가동 중단 시간을 낮게 유지하는 것이 사이클 타임을 합리적인 수준으로 유지하는 데 도움이 됩니다. 이러한 역학은 많은 사람들에게 직관적이지 않게 느껴질 수 있으므로, 사이클 타임 교육이 유용할 수 있는 영역입니다. 자세한 내용은 당사의 사이클 타임 교육 과정을 참조하십시오.

2. 작업자의 선호도가 독특한 장비를 만들어내게 하라: 작업자가 어느 장비에서 어느 로트를 실행할지에 대해 어느 정도 유연성을 부여하는 팩토리에서는, 특정 장비에 대한 작업자의 선호도를 종종 관찰할 수 있습니다. 이를 "소프트 전용(soft dedication)"이라고 합니다. 예를 들어, 장비 그룹 내 한 장비의 위치가 불편하거나, 작업자가 구형 장비보다 신형 장비를 선호하는 경우 발생할 수 있습니다. (또는, 아마도 신형 장비보다 구형 장비를 선호하는 경우도 있을 것입니다.)

• 예상 결과: 유연한 배치는 일부 장비의 가동률 하락과 다른 장비의 가동률 상승을 초래합니다. 이는 일반적으로 팹의 생산 능력 계획 시스템에서 예상했던 것과 일치하지 않는 결과입니다. 예상보다 높은 가동률을 보이는 장비는 변동성으로부터 보호할 수 있는 완충 여력이 줄어들게 되어 결과적으로 사이클 타임이 증가할 것입니다.
• 아래 그래프는 장비의 사이클 시간과 가동률 간의 관계를 보여주며, 대기 시간이 장비를 곡선의 가파른 부분에서 멀어지게 하는 방식을 나타냅니다. 소프트 전용 배정은 작업자가 선호하는 장비의 대기 시간을 줄여 방문당 사이클 시간을 증가시킵니다. 이 증가는 비선형적이기 때문에, 이미 상대적으로 높은 가동률을 보이는 장비에서 발생할 때 특히 문제가 됩니다. 상당한 여유 용량을 가진 장비 그룹의 경우 소프트 전용 배정은 덜 문제가 됩니다.

• 실행 가능한 조치: 스케줄러를 구현하고 스케줄 준수를 의무화하면 소프트 디디케이션이 감소할 것입니다. 고도로 자동화되고 스케줄링된 팹에서는 이 문제가 발생하지 않는 경향이 있습니다.
• 작업자에게 더 많은 재량권이 주어지는 팹의 경우, 소프트 전용 배정이 방문당 사이클 시간 증가에 기여하는 장비 그룹이 있는지 확인하는 것을 권장합니다. 방문당 사이클 시간이 높은 장비 그룹을 조사하고 장비당 이동 횟수를 가용성 효율성과 비교함으로써 이를 수행할 수 있습니다. 여기서 찾아야 할 것은 불일치 현상입니다. 즉, 가용성 예측보다 이동률이 낮은 장비가 하나 이상 존재하는 경우를 의미합니다. 특정 장비 그룹 내 일부 장비에서만 높은 대기-WIP-대기 시간이 발생하는 경우에도 소프트 전용의 징후일 수 있습니다. 이는 선호도가 낮은 장비들이 가동 대기 상태로 방치되는 동안 WIP가 선호도 높은 장비의 가용성을 기다렸기 때문입니다.

아래 FabTime 데모 서버 예시에서, 왼쪽 차트는 다른 장비들에 비해 개발자 #1의 예상보다 낮은 이동량(검은 선)을 보여줍니다. 오른쪽 차트는 개발자 #1의 예상보다 높은 대기-WIP-대기 시간을 보여줍니다.

• 만약 특정 작업 영역에서 소프트 디디케이션(부정확한 작업 배정)이 발생할 때마다 작업 사이클 시간이 증가하는 것을 확인한다면, 해당 영역의 작업 배정 규정 준수를 강화하는 것이 합리적입니다. 교육(장비 그룹 내 모든 장비에 대해 유사한 활용도를 유지해야 하는 이유에 대한 설명)과 데이터(특정 영역의 소프트 디디케이션으로 인해 사이클 시간이 어떻게 증가했는지 보여주는 자료)를 병행하면 변화를 이끌어내는 데 도움이 될 수 있습니다.

3. 장비 가동 중단 시 배치 작업 보류: 특정 장비가 장기간 사용 불가할 것으로 예상될 경우, 일부 팹에서는 해당 장비가 필요한 배치 작업을 보류합니다. 이는 작업자에게 해당 배치에 대해 당장 수행해야 할 작업이 없음을 알리기 위한 조치입니다.

• 예상 결과: 장비 고장으로 로트를 보류 상태로 두는 데는 두 가지 문제가 있습니다. 첫째, 가동 중단이 로트의 사이클 타임에 미치는 영향이 가려집니다. 이로 인해 유지보수 기술자가 수리 우선순위가 가장 높은 장비를 파악하기 어려워지고, 향후 장비 개선 프로젝트나 예비 부품 계약을 정당화하기가 더 어려워질 수 있습니다. 둘째, 해당 장비가 가동 가능해졌을 때 자동으로 보류 상태를 해제하는 시스템이 팩토리에 마련되어 있지 않을 수 있습니다. 이로 인해 불필요하게 롯트 사이클 시간이 증가합니다.
• 취할 수 있는 조치: 가장 좋은 방법은 이를 시행하지 않는 것입니다. 보류 사유가 해당 배치의 지연 원인을 가리는 경우 배치 보류를 하지 않는 것을 권장합니다. 보류를 시행할 경우, 추후 분석이 가능하도록 구체적인 보류 코드(예: "장비 고장으로 보류")를 사용하는 것이 중요합니다. 세부적일수록 좋습니다. 또한 장비가 사용 가능해졌을 때 보류 중인 로트를 자동으로 해제하는 절차를 마련하는 것도 매우 중요합니다. 최소한 교대 근무마다 보류 중인 로트 목록을 검토하여 실수로 누락된 로트가 없는지 확인해야 합니다. 이러한 예방 조치를 취하더라도 각 다운된 장비에 대해 대기 중인 WIP(진행 중인 작업)의 양을 확인할 수 없다는 문제는 여전히 남아 있습니다.

4. 교대 시간 동안 장비를 가동 상태로 방치하기: 많은 팹에서는 교대당 완료된 작업 건수를 기준으로 작업자의 성과를 평가합니다. 이러한 경우, 교대 시간 내에 완료되지 않을 작업 로트를 시작할 유인이 거의 없습니다.

• 예상 결과: 작업자가 교대 시간 종료 직전에 WIP(진행 중인 작업)를 대기 상태로 두고 장비를 방치할 경우, 해당 장비의 가동 능력이 손실됩니다. 이 손실된 가동 능력은 장비 성능 차트에서 대기-WIP-대기 시간으로 나타납니다. 대기-WIP-대기 시간은 장비의 가동 곡선을 가파른 구간으로 밀어 올려 사이클 시간을 증가시킵니다. 자세한 내용은 이슈 25.05를 참조하십시오.
• 동적 X-팩터(DXF)의 시간별 추세를 살펴볼 때 이 현상이 관찰되기도 합니다. DXF는 특정 시점마다 팹 내 총 WIP를 현재 장비에서 가동 중인 비재작업 WIP로 나눈 값을 보여줍니다. 교대 시간에 장비를 가동 중단하는 팹에서는 DXF가 급증하는 현상이 나타납니다. 총 WIP는 시간대별로 크게 변하지 않지만, 장비에서 실행 중인 WIP는 급격히 감소하여 DXF를 급등시킵니다. 실제 팹의 사례를 아래에 제시합니다. 해당 팹의 시간별 DXF는 일반적으로 3~4 사이를 유지하지만, 교대 시간인 12시간마다 50% 이상 급증합니다.

• WIP 시간. 이는 사이클 타임 병목 현상을 식별하기 위해 FabTime 사용자 커뮤니티에서 개발한 새로운 지표입니다. WIP 시간은 대기 중인 WIP를 처리하는 데 필요한 예상 시간을 계산함으로써 장비 그룹별 WIP 추적을 확장합니다. WIP 시간에 대한 자세한 내용은 이슈 20.03을 참조하십시오. 단기 및 사이클 타임 병목 현상에 대한 추가 논의는 이슈 21.01, 21.03 및 21.04를 참조하십시오.

이러한 지표들은 사이클 시간을 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다:

• 동적 x-팩터는 위에서 정의된 바와 같습니다. DXF를 시간별로 측정하고 시간 경과에 따라 평균화하면 출하 로트 x-팩터와 동일합니다. DXF가 상승 추세를 보이기 시작하면, (상황이 지속될 경우) 향후 출하 로트 사이클 시간이 증가할 것이라는 조기 신호를 얻을 수 있습니다. DXF에 대한 자세한 내용은 이슈 9.04 및 15.05를 참조하십시오.
• WIP 회전율과 동적 사이클 시간. WIP 회전율(일일 이동 횟수 ÷ 평균 WIP)은 팹의 작업 속도를 파악하는 지표입니다. 회전율이 하락하면 향후 사이클 시간이 증가할 것임을 알 수 있습니다. FabTime의 동적 사이클 시간 지표는 이 속도를 일 단위의 향후 사이클 시간 추정치로 변환하기 위해 각 로트당 필요한 공정 단계를 추가합니다. 자세한 내용은 이슈 24.03: 예측 사이클 타임 지표를 참조하십시오.

이러한 사이클 타임 중심의 지표를 도입하면 단기 및 장기적으로 개선 기회를 식별하는 데 도움이 되며, 팀원들이 필요한 변화를 주도하도록 동기를 부여할 수 있습니다.

삶의 모든 측면에서 절충점을 찾을 수 있으며, 특히 웨이퍼 팹의 복잡한 환경에서도 마찬가지입니다. 사이클 시간과 비용 사이, 그리고 사이클 시간과 수율 사이의 절충점은 적극적으로 관리됩니다. 사람들은 사이클 시간을 단축하기 위해 장비, 인력 또는 소프트웨어에 자금을 투자할지 여부를 결정합니다. (본 시리즈 1부 참조) 또한 수율 향상을 위해 필요한 검사 및 장비 검증 수준을 결정하며, 경우에 따라 더 나은 수율을 얻기 위해 더 긴 사이클 시간을 감수하기도 합니다. (본 시리즈 2부 참조)

팹 사이클 타임 관리에서 사람들이 선택하는 세 번째 유형의 절충안은 보다 수동적인 선택입니다. 사이클 타임을 개선할 수 있는 관행들이 존재하지만, 이를 변경하려면 강력한 현상 유지의 힘을 극복해야 합니다. 본 글에서는 그중 다섯 가지를 강조했습니다: PM 그룹화, 유연한 전담 작업 허용, 작업 중단 시 로트 보류, 교대 시간 중 장비 유휴 허용, 사이클 타임을 고려하지 않는 지표 사용입니다. 특히 마지막 두 가지를 포함해 이 모든 것은 팹 목표를 신중하게 선정함으로써 영향을 미칠 수 있습니다.

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