지난번에 다뤘던 스마트 팩토리의 필수 조건인 MES를 기억하시나요? 계속해서 치열해지는 글로벌 시장에서 살아남으려면 비용 절감과 경쟁력 있는 제품 생산 능력이 필요하다고 말씀드렸는데요, 그 해결법으로 MES(Manufacturing Execution System, 제조 실행 시스템)를 활용한 스마트 팩토리 구축 사례가 많아지고 있다는 말씀을 드린 바 있습니다.

 

스마트 팩토리 필수 조건, MES(제조 실행 시스템)

 

  MES의 도입으로 진정한 스마트 팩토리를 구현하려면 다양한 공정 솔루션과 운영 체계가 필수적입니다. 각 사업장의 특성에 맞춰 솔루션을 성공적으로 적용할 수 있을지에 대한 우려를 해소하려면, 기존 공장 작업자들의 노하우와 공정 문화를 철저히 파악한 후, 이를 솔루션의 특성과 매끄럽게 결합시키는 전문가의 경험과 지식이 필요합니다. 현장 작업자들의 실무 경험을 존중하고, 그들의 업무 방식과 솔루션이 자연스럽게 어우러질 수 있도록 솔루션을 최적화하는 것이 핵심입니다.

 

 

스마트 팩토리의 중요성

  스마트 팩토리는 단순히 자동화된 공장이 아니라 제조 과정 전반에 걸쳐 ICT(정보통신 기술)를 기반으로 생산성과 효율성을 극대화한 지능화 공장을 의미합니다. 스마트 팩토리에는 IoT, 빅데이터, AI 로봇 등 다양한 기술들이 활용되며, 공정을 실시간으로 모니터링하고 분석 및 제어하여 높은 품질과 안정성을 향상시키는 것을 목표로 하고 있습니다.

  최근 독일, 미국 등을 포함한 제조 강국을 중심으로 글로벌 제조업체들이 급변하는 4차 산업혁명 시대에 발맞춰 경쟁력을 강화하기 위해 스마트 팩토리 구축에 심혈을 기울이고 있습니다. 이는 스마트 팩토리 구축이 불량품을 줄이고, 생산성을 높이며, 경쟁력을 강화할 수 있게 하는 핵심 요소이기 때문입니다.

  이처럼 선진국의 제조업 부활과 신흥 국가의 추격 속에서 우리나라 역시 제조업 전반에 걸쳐 위기감이 심화되고 있습니다. 특히, 인구 감소로 인한 노동력 부족 문제가 겹치면서 상황이 더욱 악화되고 있습니다. 따라서 국내 제조업계는 이러한 문제를 극복하고 지속 가능한 제조업 경쟁력을 확보하기 위한 방안으로 스마트 팩토리를 도입하고 있습니다.

 

 

스마트 팩토리의 중심, MES(제조 실행 시스템)

  이러한 스마트 팩토리의 중심에는 MES가 있습니다. MES란 생산 공정에서 실시간으로 데이터를 수집, 관리, 분석하여 생산활동을 최적화하는 소프트웨어 시스템을 의미합니다. MES는 생산 공정에서 실시간으로 데이터를 수집, 관리, 분석하여 생산 활동을 최적화하는 소프트웨어 시스템으로 작업 지시, 자재 관리, 품질 관리, 생산 일정 등 다양한 기능을 바탕으로 제조 공정을 실행하고 관리합니다.

  또한 QMS(Quality Management System, 품질 관리 시스템), ERP(Enterprise Resource Planning, 전사 자원 관리), PPdM(Proactive Predictive Maintenance, 사전 예지 보전), SCM(Supply Chain Management, 공급 사슬 관리) 등 다양한 공정 솔루션들과 연결하여 더욱 완벽한 목표를 달성할 수 있습니다.

 

 

다양한 분야에 적용 가능한 MES

  앞서 설명한 바와 같이 MES는 실시간 데이터를 수집하고 관리 및 분석함으로써 다양한 제조 산업의 혁신을 불러올 잠재력을 보유하고 있습니다. 그렇다면 단순히 MES를 구축하는 것이 성공적인 스마트 팩토리를 실현하는 핵심이 될 수 있을까요? 결론부터 말하자면 그렇지 않습니다. 제조 산업체는 특성에 따라 데이터를 수집하고 관리하는 방식과 분석 방법 및 필요성이 달라집니다. 즉, 각 도메인의 특성을 고려하지 않고 MES를 설계한다면 많은 문제가 발생할 수 있어 산업체 특성에 따라 적절한 MES 설계 전략을 수립해야 합니다.

  예를 들어, 반도체와 같이 정밀하고 미세한 제품을 생산하면서 수집되는 데이터와 조선/항공업과 같이 대형 제품을 제조하면서 수집되는 데이터는 서로 다를 수밖에 없습니다. 그리고 석유화학 기업의 생산품처럼 액체나 기체 등 무형의 제품을 생산하는 경우 투입량 및 측정 방식이 달리질 수밖에 없습니다. 따라서 스마트 팩토리 구축을 위해 MES를 설계할 경우 각 도메인에 대한 지식과 경험을 바탕으로 접근해야 합니다.

 

 

공정 솔루션과의 결합으로 진화하는 MES

  MES는 제조 공정의 핵심 허브로, 다양한 공정 관리 솔루션들과 연결되어 공정 전반을 실시간으로 제어하고 최적화하는 역할을 합니다. 반도체, 배터리와 같이 정밀한 물리적 제품을 다루는 산업에서부터 석유화학산업처럼 복잡한 화학적 반응을 처리하는 대규모 산업에 이르기까지, MES의 역할은 산업별 요구사항에 맞춰 달라질 수밖에 없으며, 이에 따라 점점 더 세분화되고 있습니다.

 

1. 각 공정에 맞게 세분화된 발전

  석유화학산업에서 MES는 공정의 복잡성과 특성에 맞춰 세부적인 기능을 제공합니다. 예를 들어, 크래킹(Cracking) 공정에서는 온도와 압력 같은 주요 변수를 실시간으로 모니터링하고 제어하여 공정이 최적의 조건에서 운영되도록 지원합니다. 이를 통해 반응 효율을 극대화하고 제품 품질의 변동을 최소화할 수 있습니다.

  또 다른 사례로는 원료 투입 최적화를 들 수 있습니다. 원유 정제 공정에서 MES는 원유의 물질적 특성에 맞춰 자동으로 공정 조건을 설정하여 각 공정 배치의 효율성을 높이고, 일관된 품질을 유지합니다. 이처럼 MES는 공정 특성에 맞춘 세부 기능을 제공해 에너지 절감과 자원 활용 최적화에 기여하고 있습니다.

 

2. 진화하는 공정 솔루션과의 결합

  MES는 제조 공정의 핵심 허브로, 다른 공정 관리 솔루션과 결합하여 더욱 지능적이고 효율적인 생산 환경을 구축하는 데 기여하고 있습니다. 특히, MES는 ERP, SCM과 통합을 통해 공급망 및 자원 관리를 최적화하고 있습니다. 이러한 통합은 실시간 데이터 흐름을 통해 생산 계획과 자원 배분을 효과적으로 조정하여 운영 효율성을 높이는 데 기여합니다. 

  더욱이 MES는 AI, IoT, 빅데이터 기술과 결합하여 스마트 팩토리의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다. 이러한 기술들은 데이터를 분석하고, 예측 유지보수 및 공정 최적화를 가능하게 하여 전체 생산 공정의 성능을 향상시킵니다.

  이와 더불어 품질 관리 시스템(QMS)과의 통합은 MES의 중요한 진화 방향 중 하나입니다. MES와 QMS의 통합을 통해 생산 과정에서의 품질 문제를 실시간으로 모니터링하고 대응할 수 있게 되며, 품질 기준을 지속적으로 유지하고 개선하는 데 기여합니다. 예를 들어, MES가 크래킹 공정에서 이상 징후를 감지하면, QMS는 해당 공정의 품질 데이터를 분석하여 필요한 조치를 신속하게 취할 수 있도록 지원합니다.

 

 

MES와 연동되는 공정 솔루션: QMS, PPdM

  MES와 연동 가능한 대표적인 솔루션으로 QMS(Quality Management System)가 있습니다. 품질 생애 주기로 불리는 Quality Lifecycle과는 상호 보완적인 개념으로, QMS는 품질 생명주기에서 발생하는 모든 데이터를 관리하고 식별하며, 개선 조치를 실행하여 제품이나 서비스의 품질을 지속적으로 향상시키고 있습니다. 제조업에서 제품이나 서비스의 품질을 체계적으로 관리하고 개선하기 위해 프로세스와 절차를 정의하며 조직 전반에 걸쳐 품질을 개선하는 것에 중점을 두고 있습니다.

  그리고 공정의 고장을 예방할 수 있는 PPdM(Proactive Predictive Maintenance) 솔루션을 통해 불필요한 비용을 절감할 수 있습니다. 고장이 발생하면 설비 수리에 대한 비용은 물론이거니와 공장이 멈춤으로써 유휴 시간에 대한 소비도 상당하여 매우 큰 비용적 문제가 발생합니다. 그러나 부품의 교체 주기를 미리 알고, 불량의 발생을 미리 예측할 수 있다면 이런 불필요한 비용을 줄이거나 없앨 수 있습니다. 이러한 예지 보전 기능을 MES와 연동한다면 아래와 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

MES와 공정 솔루션의 결합으로 최적화된 스마트 팩토리를 구축하세요

  MES는 스마트 팩토리의 디지털 전환과 자동화를 실현하는 핵심 도구로, 다양한 제조 솔루션들과 결합하여 운영되며 중요한 역할을 합니다. 그리고 스마트 팩토리는 제조 환경을 디지털화하고 자동화하여 효율성을 극대화하고 경쟁력을 강화하는 것을 목표로 합니다. 

  MES와 공정 솔루션의 결합은 각 산업의 특성에 맞는 맞춤형 설계가 필수적입니다. 화학, 조선, 의약, 첨단 산업 등에서는 각기 다른 요구사항이 있으므로, 각 도메인에 인사이트를 갖고 있는 전문가의 설계가 필요합니다.

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