공장 불량률 계산 방법, 수율·PPM·불량품 손실비용·엑셀 공식까지 총정리
공장에서 제품 1만 개를 생산했는데 불량품이 300개 발생했다면 손실은 얼마나 될까요?
불량률은 3%입니다. 제품 한 개당 제조원가가 8,000원이라면 불량품 300개에 투입된 원가는 240만원입니다.
그러나 공장의 실제 손실은 여기서 끝나지 않을 수 있습니다. 불량품을 재작업하는 인건비, 추가 검사비, 폐기비, 고객 반품 운송비까지 발생하기 때문입니다.
특히 자동차부품, 금속가공, 사출성형, 전자부품 제조업체는 불량률뿐 아니라 양품 수율과 품질손실비용을 함께 관리해야 합니다.
이번 글에서는 공장 불량률 계산 공식, 수율과 PPM의 차이, 불량률개선에 따른 수익 효과, 공정별 개선 방법, 엑셀 관리표 작성까지 실제 숫자로 설명하겠습니다.
1. 공장 불량률 계산 공식과 수율의 차이
불량률은 검사한 제품 중 불량으로 판정된 제품의 비율입니다.
불량률(%) = 불량품 수량 ÷ 검사수량 × 100
수율은 투입수량 대비 양품으로 확보한 수량의 비율입니다.
수율(%) = 양품 수량 ÷ 투입수량 × 100
제품 10,000개를 투입하고 전수검사한 결과 불량품이 300개 발생했다면 다음과 같습니다.
| 항목 | 계산 결과 |
|---|---|
| 생산·검사수량 | 10,000개 |
| 불량품 수량 | 300개 |
| 양품 수량 | 9,700개 |
| 불량률 | 3% |
| 수율 | 97% |
재작업이나 공정 중 재투입이 없는 단순 생산공정에서는 불량률과 수율의 합계가 100%입니다.
실제 공장에서는 최초검사 불량률과 재작업 후 최종합격률을 구분하는 것이 좋습니다.
예를 들어 최초검사에서 300개가 불량으로 판정됐지만 재작업을 통해 200개가 양품으로 전환됐다면 최초합격률은 97%, 최종 양품 수율은 99%입니다.
최종 합격률만 관리하면 재작업에 들어간 비용과 시간이 드러나지 않기 때문에 최초합격률(FPY)을 함께 기록하는 것이 효과적입니다.
2. 불량률 1%는 몇 PPM일까?
PPM은 백만 개당 불량 수준을 표시하는 단위입니다.
불량품 기준 PPM 계산식은 다음과 같습니다.
불량 PPM = 불량품 수량 ÷ 검사수량 × 1,000,000
| 불량률 | 불량 PPM |
|---|---|
| 1% | 10,000PPM |
| 0.5% | 5,000PPM |
| 0.1% | 1,000PPM |
| 0.05% | 500PPM |
| 0.01% | 100PPM |
| 0.001% | 10PPM |
예를 들어 자동차부품 50,000개를 검사해 불량품 25개가 발견됐다면 다음과 같습니다.
25개 ÷ 50,000개 × 1,000,000 = 500PPM
이 공장의 불량품 기준 품질 수준은 500PPM입니다.
여기서 불량품 수량을 기준으로 한 PPM과 결함 발생기회당 불량 건수를 나타내는 DPMO는 서로 다릅니다.
하나의 제품에 여러 결함이 발생할 수 있으므로 거래처에 품질실적을 제출할 때는 불량품 기준인지, 결함 건수 기준인지 먼저 구분해야 합니다.
3. 불량률 3%인 공장의 실제 손실비용 계산
금속가공 공장에서 월 10,000개를 생산하고 불량률이 3%라고 가정하겠습니다.
제품 한 개당 제조원가는 8,000원이며 불량품 300개는 모두 폐기하고 회수금액은 없다고 가정합니다.
| 항목 | 월 기준 |
|---|---|
| 생산수량 | 10,000개 |
| 불량품 수량 | 300개 |
| 개당 제조원가 | 8,000원 |
| 불량품 투입원가 | 240만원 |
| 추가 폐기처리비 | 15만원 |
| 불량 관련 비용 합계 | 255만원 |
불량품 투입원가 = 300개 × 8,000원 = 240만원
폐기처리비 15만원까지 합하면 불량 관련 비용은 255만원입니다.
여기서 240만원은 불량품에 투입된 원가를 나타냅니다. 이를 모두 당월의 추가 현금손실로 해석하는 것은 적절하지 않습니다.
이미 발생한 고정비가 포함돼 있을 수 있고, 불량품 발생 시점에 따라 추가 생산비용이 달라지기 때문입니다.
공장 경영에서는 불량품 투입원가와 실제 추가 지출액을 구분해 기록하는 것이 중요합니다.
4. 불량률을 3%에서 1%로 낮추면 얼마가 남을까?
불량률 개선 효과를 정확하게 계산하려면 같은 양품 납품수량을 기준으로 비교하는 방법이 유용합니다.
매월 양품 9,900개를 납품해야 하는 공장을 가정하겠습니다.
제품 한 개를 추가 생산할 때 발생하는 변동제조원가는 5,000원이며, 불량품은 전량 폐기되고 재료 회수금액은 없다고 가정합니다.
| 구분 | 불량률 3% | 불량률 1% |
|---|---|---|
| 목표 양품 수량 | 9,900개 | 9,900개 |
| 필요한 투입수량 | 10,207개 | 10,000개 |
| 예상 불량수량 | 약 307개 | 100개 |
| 생산수량 감소 효과 | 기준 | 207개 |
| 개당 변동제조원가 | 5,000원 | 5,000원 |
불량률 3%일 때 필요한 생산량은 다음과 같습니다.
9,900개 ÷ 0.97 = 약 10,206.19개
제품을 정수 단위로 생산하므로 최소 10,207개가 필요합니다.
불량률 1%라면 다음과 같습니다.
9,900개 ÷ 0.99 = 10,000개
따라서 같은 납품수량을 확보하기 위해 필요한 생산량은 207개 감소합니다.
207개 × 5,000원 = 1,035,000원
이 조건에서는 월 103만 5,000원의 변동제조원가를 줄일 수 있습니다.
연간 동일한 조건이 유지된다면 절감액은 다음과 같습니다.
103만 5,000원 × 12개월 = 1,242만원
이는 불량률 개선으로 실제 추가 생산을 줄일 수 있다는 가정에 따른 절감액입니다.
폐기비와 재작업비 감소, 추가 생산능력 활용에 따른 수익은 별도로 계산하면 됩니다.
5. 불량률이 제품 한 개당 제조원가에 미치는 영향
월 총제조원가가 8,000만원이고 생산수량이 10,000개로 일정한 공장을 가정하겠습니다.
불량품은 모두 폐기되며 재작업과 회수금액이 없다고 가정합니다.
| 불량률 | 양품 수량 | 양품 1개당 원가 |
|---|---|---|
| 0% | 10,000개 | 8,000원 |
| 1% | 9,900개 | 약 8,081원 |
| 2% | 9,800개 | 약 8,163원 |
| 3% | 9,700개 | 약 8,247원 |
| 5% | 9,500개 | 약 8,421원 |
양품 1개당 원가 = 총제조원가 ÷ 양품 수량
불량률이 3%라면 8,000만원을 9,700개에 배분하므로 양품 한 개당 원가는 약 8,247원입니다.
불량률이 1%로 개선되면 양품 한 개당 원가는 약 8,081원으로 낮아집니다.
이처럼 불량률 개선은 같은 생산비용으로 더 많은 양품을 확보하고 제품별 원가를 낮추는 데 도움이 됩니다.
이 표는 내부 원가관리용 단순 계산이며, 실제 재무회계에서는 정상공손과 비정상공손의 처리 기준 등을 함께 고려합니다.
6. CNC 가공·사출성형·조립공정별 불량 원인과 개선 방법
불량률을 낮추려면 전체 불량수량보다 어떤 공정에서 어떤 문제가 반복되는지 파악하는 것이 중요합니다.
CNC 가공공정
CNC 가공에서는 치수 불량, 표면 거칠기 불량, 버 발생 등이 주요 관리 항목입니다.
| 불량 유형 | 주요 원인 | 개선 방법 |
|---|---|---|
| 치수 불량 | 공구 마모, 보정값 오류 | 공구 수명관리, 치수 측정주기 설정 |
| 표면 불량 | 절삭조건, 진동 | 절삭속도·이송조건 최적화 |
| 버 발생 | 공구 상태, 가공순서 | 공구 점검, 디버링 공정 개선 |
공구 교체주기와 치수 측정값을 함께 기록하면 공구 마모에 따른 품질 변화를 파악할 수 있습니다.
사출성형공정
사출성형에서는 미성형, 플래시, 싱크마크, 변형 등이 발생할 수 있습니다.
| 불량 유형 | 주요 원인 | 개선 방법 |
|---|---|---|
| 미성형 | 충전 부족, 금형 온도 | 사출조건·금형온도 점검 |
| 플래시 | 형체력, 금형 맞춤상태 | 금형 점검, 형체조건 조정 |
| 싱크마크 | 보압·냉각조건 | 보압시간·냉각조건 최적화 |
사출조건 변경 이력과 불량 발생 시점을 연결해 관리하면 적정 생산조건을 유지하는 데 도움이 됩니다.
조립공정
조립공정에서는 부품 누락, 체결 불량, 조립방향 오류 등이 발생할 수 있습니다.
| 불량 유형 | 주요 원인 | 개선 방법 |
|---|---|---|
| 부품 누락 | 작업순서 오류 | 부품 감지센서, 체크리스트 |
| 체결 불량 | 토크 설정 오류 | 토크 관리, 체결 이력 기록 |
| 조립방향 오류 | 방향 식별 어려움 | 전용 지그, 오조립 방지구조 |
공정별로 불량 유형과 발생 원인을 분리하면 개선 대상을 구체적으로 정할 수 있습니다.
7. 불량품 100개, 재작업과 폐기 중 어느 쪽이 유리할까?
불량품이 발생했다고 해서 모두 폐기하는 것이 경제적인 것은 아닙니다.
예를 들어 재작업 가능한 금속부품 100개가 있다고 가정하겠습니다.
| 항목 | 계산 조건 |
|---|---|
| 불량품 수량 | 100개 |
| 개당 재작업비 | 3,000원 |
| 재작업 후 합격률 | 90% |
| 개당 신규 생산 변동비 | 6,000원 |
| 개당 폐기처리비 | 500원 |
100개를 재작업하면 재작업비는 30만원입니다.
재작업 합격률이 90%라면 90개를 양품으로 확보하고 10개는 폐기합니다.
재작업과 폐기처리의 추가비용은 다음과 같습니다.
재작업비 300,000원 + 폐기비 5,000원 = 305,000원
반면 재작업 없이 100개를 폐기하고 양품 90개를 새로 생산한다면 다음과 같습니다.
신규 생산 변동비 540,000원 + 폐기비 50,000원 = 590,000원
이 사례에서는 재작업을 통해 같은 양품 90개를 확보할 때 추가비용을 285,000원 줄일 수 있습니다.
단, 재작업 후 제품이 고객사 규격을 충족하고 재작업이 허용되는 품목이라는 조건이 필요합니다.
재작업시간으로 인해 납기가 지연되거나 추가 설비가 필요한 경우에는 그 비용도 함께 반영해야 합니다.
8. 불량 원인별 파레토 분석으로 개선 우선순위 정하기
공장에서는 발생한 불량을 유형별로 집계하면 개선 우선순위를 정하기 쉽습니다.
한 달 동안 불량 300건이 발생한 사례입니다.
| 불량 유형 | 발생 건수 | 구성비 | 누적 구성비 |
|---|---|---|---|
| 치수 불량 | 120건 | 40% | 40% |
| 외관 불량 | 90건 | 30% | 70% |
| 조립 불량 | 45건 | 15% | 85% |
| 기능 불량 | 30건 | 10% | 95% |
| 기타 | 15건 | 5% | 100% |
| 합계 | 300건 | 100% | 100% |
치수 불량과 외관 불량이 전체 불량 건수의 70%를 차지합니다.
이 공장에서는 두 항목을 우선 분석하는 것이 효율적입니다.
치수 불량은 공구 마모와 설비 정밀도, 외관 불량은 제품 취급과 운반 과정 등을 중심으로 원인을 확인할 수 있습니다.
파레토 분석은 불량 발생 건수뿐 아니라 불량 유형별 손실금액을 기준으로도 작성할 수 있습니다.
고객 반품이나 생산라인 정지를 유발하는 불량은 발생 건수가 적더라도 개선 우선순위가 높을 수 있습니다.
9. 엑셀로 불량률·수율·PPM 자동 계산하는 방법
중소 제조기업에서는 엑셀만으로도 일별 불량률과 품질실적을 관리할 수 있습니다.
다음과 같이 관리표를 구성하면 됩니다.
| 엑셀 열 | 입력 항목 | 예시 |
|---|---|---|
| A열 | 생산일자 | 2026-10-22 |
| B열 | 제품명 | A제품 |
| C열 | 검사수량 | 10,000 |
| D열 | 불량품 수량 | 300 |
| E열 | 양품 수량 | 9,700 |
| F열 | 불량률 | 3% |
| G열 | 수율 | 97% |
| H열 | 불량 PPM | 30,000 |
2행을 기준으로 엑셀 수식을 입력합니다.
양품 수량(E2)
=C2-D2
불량률(F2)
=IFERROR(D2/C2,0)
수율(G2)
=IFERROR(E2/C2,0)
불량 PPM(H2)
=IFERROR(D2/C2*1000000,0)
F열과 G열은 셀 표시 형식을 백분율로 설정하면 됩니다.
이렇게 작성하면 검사수량과 불량품 수량만 입력해도 양품 수량과 불량률, 수율, PPM이 자동으로 계산됩니다.
월별 불량률을 집계할 때는 일별 불량률의 단순평균보다 전체 불량품 수량을 전체 검사수량으로 나누는 방식이 정확합니다.
월 불량률 = 월 불량품 수량 합계 ÷ 월 검사수량 합계 × 100
10. 불량률 관리표에 반드시 포함할 항목
실제 공장에서 사용할 관리표에는 불량률 외에도 불량 원인과 처리비용을 함께 기록하는 것이 좋습니다.
| 관리 항목 | 기록 내용 |
|---|---|
| 생산일자 | 일별 생산 날짜 |
| 제품명·LOT | 품목 및 생산 로트 |
| 생산·검사수량 | 생산량과 검사량 |
| 최초 불량수량 | 첫 검사에서 발견된 불량품 |
| 재작업 수량 | 재작업에 투입한 수량 |
| 최종 양품 수량 | 납품 가능한 제품 |
| 불량 유형 | 치수·외관·기능 등 |
| 불량 원인 | 설비·재료·작업조건 |
| 재작업비 | 추가 인건비·재료비 |
| 폐기비 | 폐기 및 처리비용 |
| 개선 담당자 | 조치 책임자 |
| 개선 완료일 | 조치 및 효과 확인일 |
이 관리표를 활용하면 품질실적뿐 아니라 개선 활동의 비용 효과까지 파악할 수 있습니다.
특히 불량이 반복되는 제품은 공정별 불량 발생시간과 설비번호를 함께 기록하면 원인 분석에 도움이 됩니다.
11. 불량률 계산 관련 자주 묻는 질문
불량률 0.1%는 몇 PPM인가요?
불량품 기준으로 1,000PPM입니다.
불량률 1% 개선은 몇 개의 양품 증가를 의미하나요?
동일한 10,000개를 생산하고 다른 조건이 같다면 불량률을 3%에서 2%로 낮출 때 양품 100개를 추가로 확보할 수 있습니다.
불량품을 재작업하면 최초 불량률에서도 제외하나요?
최초 불량률은 처음 검사에서 불량으로 판정된 실적을 유지하는 것이 좋습니다. 재작업 후 합격한 수량은 최종 양품 수율에서 별도로 관리하면 됩니다.
PPM과 DPMO는 같은 지표인가요?
PPM은 기준을 정해 백만 개당 불량 수준을 나타내는 데 사용하고, DPMO는 제품별 결함 발생기회 수까지 반영합니다. 품질실적을 비교할 때는 각 지표의 분모와 불량 집계 기준을 동일하게 적용해야 합니다.
12. 불량률 개선은 제조원가 절감의 출발점
공장 불량률 관리는 단순히 불량품 수량을 줄이는 활동이 아닙니다.
불량품이 감소하면 같은 생산량에서 양품을 더 많이 확보할 수 있고, 일정한 납품수량을 충족하기 위해 필요한 추가 생산량도 줄일 수 있습니다.
특히 불량률 개선의 경제적 효과를 계산할 때는 불량품 투입원가와 실제 절감 가능한 변동비, 재작업비, 폐기비를 구분해야 합니다.
공장을 운영하고 있다면 먼저 주력 제품의 불량률과 최초합격률을 계산하고, 불량 유형별 발생 건수와 손실금액을 월별로 정리해 보세요.
정확한 품질 데이터는 제조원가 절감과 납품 경쟁력 향상, 거래처 품질관리 대응의 기초가 됩니다.
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