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TPM (전사적 설비관리) — OEE·MTTR·MTBF·예방/예측보전·예비품 관리

TPM의 8대 활동, OEE 계산, MTTR·MTBF 지표, 설비 등급 리스크 평가, 예방보전·예측보전·CBM/TBM 선택 기준, 예비품(Spare Parts) 관리까지 품질기술사 시험 핵심 내용을 정리합니다.

최종 수정: 2026년 5월 19일
TPMOEEMTTRMTBFCBMTBMPdM예방보전예측보전설비관리예비품품질기술사

TPM이란?

**TPM(Total Productive Maintenance, 전사적 설비관리)**은 설비의 최대 효율화를 목표로, 생산·보전·관리 전 부서가 참여하여 설비 손실을 제로화하는 활동입니다.

  • 개발: 일본 JIPM(Japan Institute of Plant Maintenance), 1971년
  • 핵심 철학: "나의 설비는 내가 지킨다" — 오퍼레이터가 일상 점검과 기초 보전에 참여
  • IATF 16949 8.5.1: 생산 장비의 예방 보전 프로그램 수립·유지 의무화

6대 설비 손실 (Six Big Losses)

TPM이 제거 대상으로 삼는 6가지 손실 유형입니다.

분류손실 유형설명
가동 중단고장 손실설비 고장으로 인한 정지
준비·조정 손실제품 교체·세팅으로 인한 정지
속도 저하공전·순간 정지일시적 정지, 수동 개입 필요
속도 저하 손실설계 속도 대비 실제 속도 저하
불량공정 불량 손실생산 중 발생하는 불량
초기 수율 손실가동 초기 안정화 전 불량

설비관리 통합 프레임워크

이 노트의 4개 핵심 주제는 하나의 연결된 의사결정 흐름입니다.

① 설비 등급 분류 (리스크 평가)
        │
        ▼
② 보전 전략 결정
   A급 → PdM + TBM    B급 → TBM + CBM    C급 → BM
        │
        ▼
③ MTBF · MTTR로 보전 주기·인력·비용 산정
        │
        ▼
④ 예비품 재고 전략 결정
   PdM → Just-in-time 조달
   TBM → 주기에 맞춘 계획 발주
   BM  → 안전재고 상시 보유
  • 등급이 높을수록 정밀한 보전 전략(PdM)을 쓰고, 예비품은 적극 보유
  • 등급이 낮을수록 단순 전략(BM)을 쓰고, 예비품 재고는 최소화
  • MTBF·MTTR은 보전 주기와 예비품 발주점(ROP) 계산의 공통 입력값

1. OEE (Overall Equipment Effectiveness, 종합 설비 효율)

OEE는 설비의 실제 생산 기여도를 0~100%로 나타내는 핵심 지표입니다.

OEE 계산식

OEE = 가동률(Availability) × 성능률(Performance) × 품질률(Quality)

3대 구성 요소

지표계산식손실 연결
가동률 (A)실제 가동시간 ÷ 계획 가동시간고장·준비 조정 손실
성능률 (P)실제 생산량 ÷ 이론 최대 생산량공전·속도저하 손실
품질률 (Q)양품 수량 ÷ 전체 생산 수량불량·초기 수율 손실

OEE 계산 예시

항목값
계획 가동시간480분
고장·준비 정지60분
실제 가동시간420분
이론 사이클 타임1분/개
실제 생산량380개
불량15개
양품 수량365개
가동률 (A) = 420 ÷ 480 = 87.5%
성능률 (P) = 380 ÷ 420 = 90.5%
품질률 (Q) = 365 ÷ 380 = 96.1%

OEE = 87.5% × 90.5% × 96.1% = 76.1%

OEE 벤치마크

OEE수준해석
85% 이상세계 수준 (World Class)TPM 우수 사업장 기준
65~85%일반적 수준개선 여지 있음
65% 미만낮은 수준주요 손실 원인 파악 필요

새로 가동하는 설비의 OEE 목표: 초기 60% → 1년 내 85% 가 일반적 목표 경로.

2. MTBF와 MTTR

설비 신뢰성과 보전성을 나타내는 두 핵심 지표입니다.

MTBF (Mean Time Between Failures, 평균 고장 간격)

MTBF = 총 가동시간 ÷ 고장 횟수

      = (관찰 기간 − 총 정지시간) ÷ 고장 건수

의미: 고장과 고장 사이의 평균 운전 시간. 길수록 신뢰성이 높음.

MTTR (Mean Time To Repair, 평균 수리 시간)

MTTR = 총 수리시간 ÷ 고장 횟수

의미: 고장 발생 후 복구까지 걸리는 평균 시간. 짧을수록 보전성이 높음.

계산 예시

항목값
관찰 기간720시간 (30일 × 24h)
고장 건수6건
총 수리시간18시간
총 가동시간720 − 18 = 702시간
MTBF = 702 ÷ 6 = 117시간
MTTR = 18 ÷ 6 = 3시간

설비 가동률 = MTBF ÷ (MTBF + MTTR) = 117 ÷ 120 = 97.5%

MTBF / MTTR 활용

목적활용
예방보전 주기 설정TBM 교체 주기 = MTBF × 60~80%
예측보전 기준 수립PdM 모델 학습 시 정상 MTBF 범위 설정
예비품 발주점 계산수리 기간(MTTR) × 일 사용량 = 최소 재고
보전 인력 계획MTTR × 연간 예상 고장 건수 = 연간 보전 공수
설비 투자 판단MTBF가 지속 감소 → 교체 시점 신호

연결 고리: MTBF가 짧아질수록 TBM 주기를 줄이거나 CBM/PdM으로 전환해야 하고, 예비품 ROP도 높여야 합니다. 세 결정이 동기화되어야 합니다.

3. 설비 등급 분류와 리스크 평가

모든 설비를 동일하게 관리하면 비효율적입니다. 설비의 중요도와 위험도를 평가해 관리 자원을 차등 배분합니다.

설비 등급 분류 기준

평가 항목설명
생산 영향도설비 정지 시 라인 전체 정지 여부
품질 영향도설비 이상이 제품 품질에 직결되는지
안전·환경 영향고장 시 안전사고·환경 오염 가능성
대체 가능성우회 공정, 예비 설비 존재 여부
수리 난이도MTTR 수준, 전문 기술 필요 여부
부품 조달성예비품 리드타임, 단종 위험

3등급 분류 예시

등급기준관리 방식
A급 (Critical)정지 시 라인 전체 정지 + 품질 직결CBM + TBM 병행, 예비품 상시 보유
B급 (Major)정지 시 부분 영향, 대체 가능TBM 중심, 예비품 선택 보유
C급 (Minor)정지해도 즉각 영향 없음BM(고장 보전), 예비품 최소화

리스크 매트릭스 (FMEA 개념 적용)

리스크 점수 = 발생 가능성(P) × 영향 심각도(S) (2축 매트릭스로 단순화)

발생 가능성 \ 심각도낮음중간높음
높음BAA
중간CBA
낮음CCB

A급: 고객 통보·승인 또는 즉각 보전 조치 필요 / B급: 계획 보전 대상 / C급: 정기 모니터링

3축(P × S × D)으로 확장하면 FMEA의 RPN 개념과 동일합니다. 감지 가능성(D)이 낮을수록 리스크 점수가 올라가 더 높은 등급으로 분류됩니다.

등급 → 전략 → 예비품으로 이어지는 흐름:
리스크 매트릭스로 A급이 결정되면 → 다음 섹션에서 PdM + TBM 전략을 선택하고 → 예비품은 상시 보유 정책을 적용합니다.

4. 보전 전략 유형 — 예방보전·예측보전·상태기반보전

보전 전략 전체 체계

유형한국어트리거핵심 특징
BM사후보전 (고장보전)고장 발생 후계획 없음, C급 설비 적용
TBM예방보전 (정기보전)정해진 주기캘린더·가동시간 기준
CBM상태기반보전열화 징후 감지 시실시간 센서 모니터링
PdM예측보전고장 예측 시점데이터 분석·AI로 잔여수명 예측
CM개량보전보전 작업 중근본 원인 제거로 재발 방지

사후보전 — BM (Breakdown Maintenance)

고장이 발생한 후 수리하는 방식. 계획이 없는 수동적 보전입니다.

  • 적용 대상: C급 설비, 부품 단가가 낮고 즉시 조달 가능한 경우
  • 위험: 라인 정지 시간이 예측 불가 → A·B급 설비에 적용 시 대형 손실

예방보전 — PM / TBM (Preventive / Time-Based Maintenance)

고장이 발생하기 전에 정해진 주기로 점검·교체하는 방식입니다.

예시:
• 베어링: 6,000시간 또는 6개월마다 교체
• 오일: 500가동시간마다 교환
• 필터: 3개월마다 교체
• 안전 밸브: 연 1회 검교정

장점: 계획 수립 용이, 전문 진단 장비 불필요, 안전 부품에 필수
단점: 아직 수명이 남은 부품을 교체(과보전)하거나, 예상보다 일찍 고장(과소보전)할 수 있음

MTBF 활용: 예방보전 주기는 MTBF의 60~80% 수준으로 설정하는 것이 일반적입니다.

상태기반보전 — CBM (Condition-Based Maintenance)

설비의 실시간 상태를 모니터링해 열화 징후가 기준값을 초과할 때 보전합니다.

진단 기법측정 대상주요 활용 설비
진동 분석베어링·모터 이상 진동 주파수펌프, 팬, 압축기, 회전기계
열화상 (IR)전기 패널·모터·베어링 과열전기 설비, 모터, 변압기
오일 분석마모 입자·점도·산화 수준기어박스, 유압 시스템
음향 방출 (AE)균열·누설·방전 음향배관, 압력 용기, 절연체
전류 서명 분석모터 부하 전류 패턴구동 모터, 인버터

장점: 필요한 시점에만 교체 → 과보전 비용 절감, 불필요한 분해로 인한 2차 고장 방지
단점: 센서·진단 장비 초기 투자비, 전문 인력 및 판정 기준 필요

예측보전 — PdM (Predictive Maintenance)

CBM에서 한 단계 진화한 방식으로, 수집된 데이터를 통계 모델 또는 AI·ML로 분석해 **잔여 수명(RUL: Remaining Useful Life)**과 고장 예상 시점을 사전에 예측합니다.

CBM: "지금 진동값이 기준을 넘었다 → 지금 교체"
PdM: "현재 열화 속도라면 앞으로 18일 후 한계에 도달 → 다음 정기 정지 때 교체"

PdM 구현 단계:

단계내용
1. 데이터 수집IoT 센서로 진동·온도·전류 등 실시간 수집
2. 특징 추출정상 상태 대비 이상 패턴 특징 선정
3. 모델 학습과거 고장 데이터로 ML 모델 훈련
4. 잔여수명 예측RUL 산출, 보전 창(Window) 결정
5. 정비 일정 최적화생산 계획과 연동해 최적 정비 시점 결정

장점: 계획되지 않은 고장 최소화, 과보전·과소보전 모두 방지
단점: 고품질 데이터 필요, 모델 구축 비용, 예측 정확도 검증 필수

개량보전 — CM (Corrective Maintenance / Maintenance Improvement)

보전 작업을 수행하면서 동시에 설계·재료·부품을 개선해 동일 고장이 재발하지 않도록 합니다.

  • 예: 반복 고장 베어링을 내열 등급이 높은 제품으로 교체
  • 예: 자주 파손되는 배관을 두꺼운 재질로 변경
  • BM·TBM 수행 후 근본 원인을 제거하는 단계

TPM에서 개량보전은 **보전예방(MP: Maintenance Prevention)**과 연계됩니다.
신설비 설계 단계에서 보전이 필요 없는 구조를 처음부터 반영하는 것이 MP입니다.

보전 전략 선택 기준 종합

설비 등급권장 전략이유
A급 (Critical)PdM + TBM 병행고장 시 라인 정지, 최고 수준 관리
B급 (Major)TBM + CBM 일부영향은 있지만 대체 가능, 비용 균형
C급 (Minor)BM (또는 최소 TBM)고장 영향 낮음, 즉시 조달 가능
부품 특성권장 전략
안전·법규 관련반드시 TBM (상태와 무관하게 주기 교체)
고단가·리드타임 길다PdM/CBM (적정 교체 시점 예측)
표준·범용 부품TBM (주기 교체가 경제적)
즉시 조달 가능한 저단가BM 허용

5. 예비품(Spare Parts) 관리

설비 보전의 효과는 필요한 부품을 적시에 공급할 수 있는가에 달려 있습니다. 예비품 재고 전략은 앞서 결정한 설비 등급과 보전 전략에서 자연스럽게 도출됩니다.

보전 전략별 예비품 조달 방식

보전 전략고장 예측 가능성예비품 조달 방식
PdM (예측보전)높음 — 고장 시점 예측 가능예측 시점 기준 Just-in-Time 발주, 재고 최소화 가능
TBM (예방보전)중간 — 교체 주기 알고 있음주기 도래 전 계획 발주, 정량 재고
CBM (상태기반)중간 — 열화 감지 후 발주 가능감지 → 리드타임 내 발주 (리드타임 < 잔여 수명이어야 함)
BM (사후보전)낮음 — 고장 발생 후 필요안전재고 상시 보유 필수

핵심: CBM과 PdM의 가치는 예비품 리드타임보다 일찍 열화를 감지하는 데 있습니다.
감지 시점 → 고장 예상 시점의 간격이 조달 리드타임보다 짧으면 CBM/PdM 효과가 없습니다.

예비품 분류

분류기준재고 전략
긴급 예비품 (Emergency)A급 설비 전용, 조달 리드타임 길고 MTTR에 직결상시 재고 필수
일반 예비품 (Regular)B·C급 설비, 조달 가능하지만 대기 손실 발생최소 재고 + 발주점 관리
소모품 (Consumable)오일·필터·벨트 등 정기 교체품TBM 계획에 연동한 정량 발주

재고 관리 핵심 지표

발주점 (Reorder Point, ROP)

ROP = 일평균 사용량 × 조달 리드타임 + 안전재고

예시:
• 베어링 일평균 사용량: 0.2개/일
• 조달 리드타임: 14일
• 안전재고: 2개

ROP = 0.2 × 14 + 2 = 4.8개 → 재고 5개 이하 시 발주

안전재고 (Safety Stock)

안전재고 = Z × σ_d × √L

Z: 서비스 수준 계수 (95% → 1.65, 99% → 2.33)
σ_d: 수요의 표준편차
L: 조달 리드타임

예비품 관리 프로세스

설비 등급 결정
    ↓
필수 예비품 목록 작성 (BOM 기반)
    ↓
조달 리드타임·단가 파악
    ↓
재고 정책 결정 (상시 보유 / 발주점 / 주문 생산)
    ↓
재고 위치 지정 (설비 근처 / 중앙 창고)
    ↓
입출고 기록·재고 실사 (분기·연간)
    ↓
단종 위험 부품 모니터링·대체품 검토

단종 리스크 관리

노후 설비일수록 부품 단종 위험이 높습니다.

  • 단종 예고 수신 시: 사용 수명 추정 후 최종 발주 수량 결정
  • 대체품 탐색: 동등 사양 부품으로 교체 검토, 테스트 실행
  • 설비 교체 판단: 단종 부품이 다수일 때 설비 전체 교체 검토

6. TPM 8대 활동

TPM은 단순 설비 보전을 넘어 전사적 체질 개선 활동입니다.

활동내용
① 개별 개선만성 손실 제로화, 설비 효율 최대화 (OEE 향상)
② 자주 보전오퍼레이터가 청소·점검·급유를 스스로 수행
③ 계획 보전보전 부서가 TBM·CBM 계획 수립·실행
④ 교육·훈련오퍼레이터·보전원 기능 향상, 다기능 양성
⑤ 초기 관리신설비·신제품 도입 시 초기 유동 단축
⑥ 품질 보전불량 제로를 위한 설비 조건 유지·관리
⑦ 관리 간접사무·관리 부문의 효율화
⑧ 안전·환경재해 제로·환경 오염 제로

품질기술사 시험 출제 포인트

자주 나오는 문제 유형

  • OEE를 구성하는 3대 지표를 설명하고, 계산 예시를 드시오
  • MTBF와 MTTR의 정의·계산식·활용을 설명하시오
  • 예방보전과 예측보전의 차이를 설명하시오
  • TBM·CBM·PdM의 특징과 적용 기준을 비교하시오
  • 설비 등급 분류 기준과 등급별 보전 전략·예비품 전략을 연계하여 설명하시오
  • TPM 8대 활동을 나열하고 각각을 설명하시오
  • 예비품 발주점(ROP) 계산식을 설명하고 예시를 드시오
  • CBM과 PdM의 관계에서 예비품 리드타임이 중요한 이유를 설명하시오

암기 키워드

OEE = 가동률(A) × 성능률(P) × 품질률(Q) → World Class 85%
MTBF = 총 가동시간 ÷ 고장 횟수 (길수록 좋음)
MTTR = 총 수리시간 ÷ 고장 횟수 (짧을수록 좋음)
가동률 = MTBF ÷ (MTBF + MTTR)
TBM 주기 = MTBF × 60~80%

보전 5유형: BM(사후) / TBM(예방) / CBM(상태기반) / PdM(예측) / CM(개량)
예방보전(PM) = 사전 계획 보전의 총칭 → TBM + CBM + PdM 포함
예측보전(PdM) = CBM + 잔여수명(RUL) 예측

설비 등급: A급 → PdM+TBM, 상시 예비품
           B급 → TBM+CBM, 발주점 관리
           C급 → BM, 최소 재고

ROP = 일평균사용량 × 리드타임 + 안전재고
CBM·PdM 가치 = 감지→고장 간격 > 조달 리드타임 일 때 예비품 재고 최소화 가능

TPM 8대: 개별개선·자주보전·계획보전·교육훈련·초기관리·품질보전·관리간접·안전환경