매뉴팩처링 2.0 MES 구축 시스템 측면에서 보면 MES 시스템은 기업 내, 기업 간, 시스템 간 통합 연계를 포함하는 복잡한 정보시스템 체계에서 기계, 사람, 시스템의 중간에 위치하게 된다. 일반적인 MES의 기술 구조는 각 벤더의 시스템별로 상이한 데이터 모델과 Communication 모델의 조합으로 타 시스템과는 API(Application Programming Interface)를, 외부영역과는 EDI(Electronic Data Interchange)를 사용하여 인터페이스를 하고 있다. 근래의 시도 되는 MES의 기술 구조는 제조현장의 이벤트를 타 정보시스템에 전달하기 위해 ORB(Object Request Broker)를 사용한 일관된 Object Model로 발전하고 있다. 미국 오바마 2기 경제정책 기조는 제조업을 부활시키고 재생 에너지에 집중하여 제조업과 서비스업을 활성화 시키는 산업혁신 '마스터 플랜'(가칭)을 수립하고 이를 추진할 계획이다. 글로벌 제조업에 요구되는 ICT 기술 이러한 요구사항에 대한 제조 ICT 융합화를 위한 기술은 웹사이트의 집합체를 웹 1.0으로 보고 웹 애플리케이션을 제공하는 하나의 완전한 플랫폼으로의 발전을 웹 2.0이라고 지칭하는 개념과 같이 제조 ICT에서도 Manufacturing1.0의 개념에 그림 1에서 요구되는 정보기술을 접목, Manufacturing 2.0이란 개념으로 발전시켰으면 이는 글로벌하게 산재한 공장을 중앙에서 집중적으로 관리할 수 있도록 제시하고 있다. · 복수 공장을 원격에서 지원할 수 있는 서비스 지향 아키텍처 기반의 소프트웨어(SOA: Service Oriented Architecture)로 구성하여 모듈의 재구성력과 소프트웨어 유지보수업무를 극소화하도록 제공 글로벌 제조업 MES 발전방향 빌려쓰는 실시간 생산정보화 서비스 구현 사례 : 충남 TP 자동차부품 R&D지원센터 · 시스템 도입 위한 표준화 업무 수행 및 웹 기반의 통합 허브 시스템 구축 : MES, ERP, 3D 시뮬레이션 시스템 도입 맺는말
ICT 기반 제조 핵심기술로 진화
일본 아베 신조 정권은 “국민 세금 1조 엔(약 12조 5000억 원) 이상을 투입해 글로벌 경쟁에서 뒤처진 자국 제조업체들이 보유한 노후 설비와 자산을 매입 한다”고 발표했다.
이렇듯 선진국들의 제조산업 집중화에 대한 회기는 제조업이 자국 경제에 얼마나 중요한 요소인가를 증명해주는 명확한 결과이며, 현재의 산업구조 변화가 서비스와 콘텐츠 중심으로 인식되고 있기는 하지만, 이면에는 제조산업의 중요성이 그만큼 크다는 것을 뒷받침해주는 명제이기도 하다.
중요시되고 있는 제조산업이 경쟁력을 갖기 위해서는 급변하는 경영환경에 민첩하게 대응하고 글로벌하게 산재한 생산자원 4M(Man, Machine, Material, Method) 정보를 실시간으로 융합, 이를 최적의 상태로 관리할 수 있는 핵심기술, 즉 실시간 제조IT 융합화(POP/MES : Point of Production/Manufactur ing Execution System)의 성공적인 구축 없이는 불가능하다.
이에 제조IT 융합화 관점에서 기술동향과 국내 제조업에 구축한 적용 사례를 소개하고자 한다.
최근 삼성전자 및 현대 기아 자동차의 글로벌화에 따른 성공적인 비즈니스로 인해 국내 제조업의 위상은 높아지고 있다. 이러한 현상에 따라 복수공장에 대한 실시간 관리, 고가의 생산설비에 대한 효율성, 그에 따른 유지보수 비용에 대한 이슈가 증가하고 있는 추세이다.
전통적인 Manufacturing 1.0 (MES) 기능의 특징을 살펴보면 다음과 같다.
· 복수 공장에 확대 적용이 어려운 유연하지 못한 IT 아키텍처로 설계
· 생산 현장의 실질적 운영에 대한 적용이 어려운 ERP 및 MES 비즈니스 프로세스
· ERP 혹은 MES 기능이 Lean 생산, 6시그마 혹은 협업 생산 기능 지원과 재구성 능력을 지원하지 못함
· 복수 생산방식에 있어 중점관리 항목에 대한 데이터 모델 적용이 부적합
· MES 애플리케이션 구현에 고숙련도의 기술과 컨설팅 능력의 연속 지원이 필수
· 생산, 자동화, 정보기술 등과 같은 특화된 전문기술이 필수
· 유지보수에 고숙련도의 전문기술자가 각 사이트에 상주가 필수
Manufacturing 2.0은 “서비스 기반과 협업 기반 아키텍처로 제조업에서 공급 네트워크에 동적인 재구성 센서와 모바일 작업으로 완제품을 수요에 따라 적시 생산하는 것"으로 정의하고 있으며 이러한 Manufacturing 2.0에 요구되는 기술을 살펴보면 아래와 같이 정보기술로 구성되어 있다.
· 생산 중심의 제조 운영(Push)이 아닌 수요에 따른 생산방식(Pull)의 업무 처리
· 복수 공급사 간의 실시간 생산 정보를 공유할 수 있도록 지원하는 협업 생산 플랫폼
· 특정한 전문기술자의 의존 없이 사용자 혹은 운영자 중심의 직관적 사용이 제공되는 사용자 인터페이스 기능과 사용자 혹은 운영자가 시스템을 구현할 수 있는 기능
· 상용화된 모바일 디바이스와 무선 센서기술의 적용
과거 정보 시스템의 실시간 처리의 한계로 인하여 제조 정보화에는 그림 2에 보인 것과 같이 센서-디바이스 제어기기-셀 제어기기-에어리어 컴퓨터- 플랜트 컴퓨터 등과 같이 통상적으로 호스트 컴퓨터 중심의 5계층으로 구성됐으며, 1995년 이후 클라이언트 서버 컴퓨팅 서비스의 소개로 인하여 계획-수행-제어 등과 같이 현재까지 3계층으로 구성하고 있다.
그러나 미래의 제조 정보화 구성에는 클라우드 컴퓨팅 서비스 및 M2M/IoT(Machine to Machine, Internet of Things), Agent 소프트웨어 발전 등으로 실시간 처리 부분과 통합 정보관리 온라인 관점의 2계층으로 혼재하여 사용될 것으로 예상된다.
특히 복수공장 관리를 온라인 기반의 통합 관리가 요구되는 재고, 통합 품질, 비용관리 등과 같은 기능은 중앙 시스템에서 관리되며, 작업지시 및 보고, 현장품질, 고장관리, 재고관리 등은 실시간 분산처리 기능으로 구성될 것이다.
그래서 미래 제조정보화는 그림 3에 제시되는 것과 같이 품질 향상, 비용 절감, 공급 시간 단축을 위한 온라인 기능은 ERP/SCM/CRM/PLM 등과 같은 관점에서 구성될 것이며, 생산 현장의 형태에 따라 생산자원 4M(Man, Machine, Material, Method)과 연계된 자원은 센서와 표준 인터페이스 방식의 연결을 통하여 대기시간, 재고, 불량, 고장 발생을 제로화하여 생산성에 기여할 수 있는 시스템 구성으로 발전하게 된다.
구축 시스템의 측면에서 보면 MES 시스템은 기업 내, 기업 간, 시스템 간 통합 연계를 포함하는 복잡한 정보시스템 체계에서 기계, 사람, 시스템의 중간에 위치하게 된다.
일반적인 MES의 기술 구조는 각 벤더의 시스템별로 상이한 데이터 모델과 Communication 모델의 조합으로 타 시스템과는 API(Application Program- ming Interface)를, 외부영역과는 EDI(Electronic Data Interchange)를 사용하여 인터페이스를 하고 있다.
근래의 시도되는 MES의 기술 구조는 제조현장의 이벤트를 타 정보시스템에 전달하기 위해 그림 4와 같이 ORB(Object Request Broker)를 사용한 일관된 Object Model로의 발전이 예상된다고 한다(그림 5).
현재 또는 전향적인 S/W, H/W 아키텍처의 입장에서 보면 MES를 위한 시스템은 결코 가벼운 시스템이 아니다. 제조업 입장에서 보면 지금까지 경험했던 어떤 기업 솔루션보다도 그 비용과 복잡성에서 비교할 수 없을 것으로 예상된다.
충남 TP(Techno Park)는 지역산업진흥산업간 연계 및 산학연관 유기적 협력체제와 기술집약적 기업의 창업 촉진 및 지역전략사업의 기술고도화를 위하여 지식경제부와 충청남도가 참여하여 지역경제 활성화를 위해 국가경제발전에 기여할 목적으로 설립된 기관이다.
충남 TP의 자동차센터는 전장모듈부품을 위한 R&D 지원과 기능형 전장부품 R&D 지원으로 글로벌 경쟁력을 갖춘 고부가가치 연구개발 지원을 위해 건물과 장비 등을 포함하는 인프라 구축, R&D 역량 강화를 위한 인력양성, 회원사 제도를 통한 기술지원 및 생산성 향상, 원가절감, 변화관리를 지원하는 생산정보 전산화 시스템 구축을 위한 기업 지원 시스템을 제공하고 있다.
이 과제는 지식경제부, 충청남도의 예산으로 수행됐으며, 다음과 같이 3가지 사업 내용으로 추진했다.
· 참여기업 제조공정 분석 기술지원 : 경영 및 공정 개선 등에 대한 컨설팅과 시스템 지원
· 생산성 향상 및 원가절감 : 물류 및 노무비용 절감 30%, 원가절감 10% 이상
이 TAST 사업은 2008년 7월부터 2012년 12월까지 54개월간 추진했다. 1단계에는 총 5개 기업에 적용 목표로 하였고, 2단계 고도화사업으로 총 12개 기업이 추가로 수행했다.
TAST 사업은 또 자동차R&D센터에 단일 표준 기능을 보유한 ERP, MES, 3D 시뮬레이션 애플리케이션이 통합전산실에 설치되어 참여기업은 인터넷을 통하여 애플리케이션을 원격에서 사용할 수 있도록 그림 6과 같이 구성되었다.
시시각각 변화하는 생산현장의 자재, 제품 추적과 설비 및 작업자 정보를 실시간으로 관리하기 위하여 참여기업 내에 POP 서버와 생산자원 실시간 수집 단말기(iDCU 및 iTOUCH 작업자 단말기), 생산 현황판, 바코드, RFID 등을 참여기업에 구축하여 실시간 생산정보화 시스템을 운영할 수 있다.
이 시스템은 최근 정보기술의 핵심어로 부상하고 있는 클라우드 컴퓨팅의 SaaS(Software as a Service) 적용 모델과 M2M(Machine to Machine) 기술의 적용으로 발전 가능성이 높은 시스템으로 평가되고 있고 시시각각 생산자원이 변경되는 생산현장의 생산자원에 대한 처리에 대하여 작업지시 처리, 재고현황 파악, 하루평균 판매실적 집계 소요시간 등이 실시간 처리를 제공하므로 실시간 기업화의 현실화를 제공하게 되었다.
전통적인 MES는 미국을 중심으로 PLC, DCS, SCADA 등과 같은 제어기기 관련 기업을 중심으로 바텀업(Bottom up) 방식의 실시간 처리 중심으로 시스템이 구축됐다.
최근 추세는 10대 정보통신 전략기술로 선정된 Internet of Things, Cloud computing, Big data, In-memory computing 등의 급속한 발전과 보급에 힘입어 COTS(Commercial Off The Shelf) 개념으로 상용화 기술이 모듈 형태를 띠며 전통제조업과 융합하는 방식으로 발전되고 있다.
그러므로 제조업의 강국인 한국에서 이와 같은 전략기술을 기반으로 민첩하게 구축하여 노하우 축적과 성공사례의 정보공유로 제조업의 대외 경쟁력 강화와 MES 전문업체의 글로벌 영업 확대를 기대해 본다.
차석근 에이시에스 부사장
