2023-12-08 | 인사이트 리포트

스마트팩토리 필수 조건, 제조실행시스템(MES)의 7가지 이점

제조실행시스템(MES)의 변혁적인 세계를 탐험해보세요. 이 기술이 생산 프로세스를 최적화하고 효율성을 향상시키며 스마트 제조를 주도하는 방법을 알아보세요.

제조실행시스템(MES, Manufacturing Execution System)을 활용한 스마트 팩토리 구축 사례가 많아지고 있습니다. 경쟁이 치열한 글로벌 시장에서 살아남으려면 생산 라인 전반에서 균일한 품질을 달성해야 하고, 그 중심에 MES가 있죠. 투명성 시장 조사(Transparency Market Research) 보고서[1]에 따르면, 전 세계 MES 시장은 2025년 말까지 180억 6,000만 달러의 매출을 창출할 것으로 예상됩니다. 또한, 국내 언론사 인더스트리뉴스의 조사 결과 2022년 국내 시장 규모는 약 2조2,000억 규모로 집계됐습니다.[2] 이번 아티클에서는 MES의 개념과 주요 기능, 도입시 얻을 수 있는 이점을 소개합니다.

1. MES란?

제조실행시스템(MES)은 제품 주문부터 완제품 제작까지 전 과정을 추적하고 제어할 수 있는 통합 시스템입니다. 설비, 생산 진행 상황, 품질 등에 관한 데이터를 실시간으로 수집합니다. 그리고 이를 모니터링 해서 생산 공정을 제어하고요. 이로써 품질을 관리하고 생산 효율을 높일 수 있습니다.[3]

2. MES의 11가지 주요 기능

MES의 대표적인 기능은 다음과 같습니다.[4]

(1) 리소스 할당과 상태 관리

기계, 설비, 도구, 자재, 작업자 등 전체 리소스의 자세한 이력을 수집합니다. 변화하는 상태를 실시간으로 추적합니다. 이를 통해 각 리소스가 적절히 배치돼 있는지 확인합니다.

(2) 인력 관리

시간 대비 작업 실적에 대한 데이터를 추적합니다. 작업자 일정과 숙련도, 필수 기술, 자격 요건, 권한 등을 고려해 작업자 배치를 최적화합니다.

(3) 운영과 일정 관리

생산에 대한 우선 순위, 특성, 공정에 소요되는 시간, 장비, 리소스 처리 능력 등을 기반으로 일정을 세웁니다. 기업은 이렇게 수립된 생산 계획에 따라 세부 작업 일정, 작업자 근무 교대 일정 등을 추가로 수립할 수 있습니다.

(4) 생산 단위 분배

로트(Lot, 생산이 이뤄지는 단위 수량) 단위로 데이터의 흐름을 관리합니다. 필요한 경우 작업을 실시간으로 변경할 수 있습니다.

(5) 문서 관리

생산에 필요한 필수 자료들을 관리합니다. 작업 지침, 표준 절차, ISO, 자재 명세서, 도면, 제조 레시피, 설계 사양, 배치 기록 등을 저장, 편집, 배포할 수 있습니다. 이를 통해 현장에 빠르게 작업 지시를 내릴 수 있습니다.

(6) 데이터 수집

공정, 자재 이동, 운영, 생산에 대한 실시간 데이터를 수집합니다. 공장 현장에서 장비에 저장된 데이터를 수동으로 전송하거나, 설비에서 MES로 자동으로 보낼 수도 있습니다. 이 데이터를 기반으로 실시간 진행 상황을 모니터링하고 의사결정을 내릴 수 있습니다.
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(7) 품질 관리

제조 현장에서 수집된 측정값들을 실시간으로 분석합니다. 사전에 입력한 품질 기준을 기반으로 통계적공정관리(SPC, Statistical Process Control) 또는 통계적품질관리(SQC, Statistical Quality Control)를 수행합니다.

(8) 공정 관리

주문 발주부터 완제품 제작까지 전체 공정의 데이터를 수집합니다. 이를 기반으로 실시간 진행 상황을 표시합니다. 기업은 병목 지점을 파악하고, 생산 계획을 수정할 수 있습니다.

(9) 설비 유지 보수

설비에 실제 문제가 발생하기 전에 잠재적인 문제를 파악합니다. 각종 기계 설비의 유지보수 일정을 조정하고 시행합니다. 다운타임을 줄이고 효율성을 향상할 수 있습니다.

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(10) 제품 이력 관리

제품의 고유 번호를 이용해 생산 이력을 추적합니다. 작업 위치, 상시 작업 여부, 소요 자재 정보, 생산 조건 설정 등 생산과 연계된 모든 사항을 포함할 수 있습니다.

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(11) 성과 관리

목표와 실제 결과를 비교 분석합니다. 전체 공정의 강점과 약점을 파악하고 개선할 수 있습니다.

3. MES 도입의 7가지 이점

기존 제조 현장에 MES를 구축하면 다음과 같은 다양한 이점을 얻을 수 있습니다.

(1) 실시간 의사결정&생산 효율 향상

MES는 작업 현황, 생산 진행 상황 등에 대한 실시간 정보를 보여줍니다. 예를 들어, 예기치 못한 상황(재고가 변동되는 경우나, 작업이 지연되는 경우, 불량품이 다량 발생하는 경우, 생산 설비가 고장나는 경우 등)이 발생했을 때 정보와 경고를 실시간으로 전송하죠. 작업자는 신속하고 유연하게 대응할 수 있습니다. 이를 통해 다운타임을 줄이고 전체 생산 효율을 높일 수 있습니다.

(2) 자산 활용 극대화

MES는 인력, 자재, 장비, 재고의 실시간 현황을 업데이트 해줍니다. 원자재를 구매하는 부서, 생산 일정 계획을 수립하는 부서, 완제품을 출하하는 부서 등 누구나 보유 중인 자산을 정확히 알 수 있죠. 이를 통해 재고 모니터링 등에 소요되던 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 유지보수 일정을 최적화해서 자산 활용을 극대화할 수 있습니다. 가동 시간을 늘리고 설비의 종합 효율을 개선할 수 있습니다.

(3) 품질 관리 향상

품질 정보가 실시간으로 전송됩니다. 최종 품질에 영향을 주는 문제가 파악되면 즉시 생산을 중단하고 개선 방법을 찾을 수 있습니다. 이를 통해 낭비되는 자재를 아낄 수 있고, 재작업 해야 하는 경우도 줄일 수 있습니다. 이 같은 체계적인 품질 관리를 반복하면 최종 완제품의 품질을 더욱 높일 수 있습니다.

(4) 부서 간 협력 강화

부서 간 장벽은 업무 효율을 떨어뜨립니다. 제조 현장도 다르지 않습니다. 정보가 공유되지 않아 협력이 제대로 이뤄지지 않으면 원자재 조달에 차질이 생기거나 과잉 재고가 쌓일 수 있습니다. 인력 부족으로 생산 효율이 떨어질 수도 있죠. MES를 도입하면 모든 부서가 같은 데이터에 접근하고 모니터링할 수 있습니다. 잘못된 의사소통을 사전에 방지해 낭비를 줄일 수 있습니다.

(5) 생산 이력 추적

MES를 이용해 제품 발주부터 완제품 출하 단계까지 모든 데이터를 저장해놓으면, 추후 제품에 문제가 발생했을 경우 생산 이력을 조회할 수 있습니다. 공정이나 유통, 생산 과정에서 문제이원인을 찾을 수 있죠. 이를 통해 재발 방지 계획을 세울 수 있습니다. 정부 규제나 산업 규제를 준수해야 하는 비즈니스에 특히 유용합니다.

(6) 휴먼 에러 감소

MES를 활용하면 기계값 세팅 등 시스템 조작까지 자동화할 수 있습니다. 공정의 많은 부분들을 자동화함에 따라 휴먼 에러가 발생할 가능성이 줄어듭니다.

(7) 업무 표준화

기존의 제조업에서는 경험이 풍부한 고숙련 작업자에 대한 의존도가 높습니다. 작업자에 따라 품질이 변하거나 생산 효율이 달라지는 문제가 발생할 수 있죠. MES를 활용해 이러한 기술 지식을 데이터베이스화 하고 작업 표준 절차를 마련해 배포할 수 있습니다. 품질을 안정화하고 생산성을 높일 수 있습니다.

4. MES 솔루션 동향

정확한 조사 결과는 없지만, 국내 MES 시장은 미라콤아이앤씨 등 국내 업체들 점유율이 높다는 게 중론입니다. 제조업체들에게 맞춤형으로 솔루션을 개발(customization)해주는 비중이 해외 업체들에 비해 높기 때문입니다.[5]

하지만 해외 여러 나라에 공장을 짓는 국내 기업들이 늘수록 표준화된 MES 패키지를 사용하는 방향으로 바뀔 여지도 큽니다. 특히 최근 MES 솔루션을 SaaS 기반으로 제공하는 업체들이 늘고 있다는 것도 한 변수입니다. 이를 기업 입맛에 맞게 커스터마이징 하는 데에는 한계가 있죠. 만약 MES 도입을 처음으로 검토하는 기업이라면, SaaS 기반 MES를 도입해 상시 업데이트라는 이점을 누리는 것도 좋은 선택일 수 있습니다.

5. MES 도입시 유의해야 할 점

(1) MES의 한계

MES가 생산 현장, 즉 단일 공장의 모든 프로세스를 관장하는 통합 솔루션이긴 하지만 한계도 있습니다. 이 모든 기능의 근간이 되는 데이터를 수집하고 전처리 하는 기능이 아주 제한적이라는 점입니다.

예를 들어, 제조 현장에는 서로 호환되지 않는 이기종 설비가 아주 많은데요. 보통 MES는 통신 프로토콜이 상이한 장비간 데이터를 한번에 수집하는 기능이 제한적입니다. 또, 설비 데이터의 형태가 대부분 제각각이에요. MES를 도입하게 되면 데이터 형식을 통일하고 서로 연계해서 한 곳에 저장하는 등 ‘데이터 작업’을 별도로 수행해줘야 하죠. 요컨대, MES를 제대로 활용하려면 그 전에 양질의 고품질 데이터가 마련돼 있어야 한다는 뜻입니다.

(2) 솔루션

결국 관건은 양질의 데이터를 수집하는 것입니다. 스마트 팩토리 구축과 운영을 성공하게 하는 열쇠는 데이터에 있다고 해도 과언이 아닌데요. 아하랩스의 데이터 통합 솔루션 DATA CAMP가 그 페인 포인트를 해결할 수 있습니다. DATA CAMP는 제조 현장 내 다양한 설비와 센서에서 만들어지는 각종 데이터를 수집·분석·모니터링·예측할 수 있는 통합 솔루션입니다.

6. 아하랩스의 DATA CAMP

아하랩스 DATA CAMP로 엔드-투-엔드 데이터 처리를 경험해보세요.

(1) 수집

DATA CAMP는 산업 현장 장비에서 사용하는 대부분의 통신 프로토콜을 제공합니다. 이를 통해 검사 이미지, 검사 결과, CCTV 영상, 음향 데이터, 진동 데이터, PLC 데이터 등 모든 형태의 데이터를 한 번에 수집할 수 있습니다.

(2) 전처리

DATA CAMP는 각종 데이터의 형식을 사용자가 원하는 다양한 포맷으로 자동 변환한 뒤 전달해 줍니다. 복잡한 코딩이나 추가 소프트웨어 개발 없이 UI만을 이용해 원하는 포맷과 조건으로 손쉽게 설정할 수 있습니다.

(3) 모니터링

웹 기반으로 시간과 장소의 제약 없이 생산 현장의 모든 데이터를 한 눈에 확인하고 대응할 수 있습니다. 검사 장치 별, 공정 별 설비 현황을 한 화면에서 실시간으로 확인할 수 있으며, 특정 수의 제품 단위(Lot)나 개별 생산품 단위의 데이터를 조회하고 요약된 현황을 확인할 수 있습니다.

(4) 분석

DATA CAMP는 이렇게 수집한 데이터를 통계적 공정 관리(SPC) 분석 기법으로 처리해 제품과 설비의 이상 발생을 감지합니다. 데이터의 경향성을 파악해 비정상인 부분을 찾아내고, 발생 위치와 트렌드를 표시합니다. 공정의 효율성을 분석하고 현재 설비의 품질 수준도 측정할 수 있습니다.

스마트 팩토리 구축을 위한 더 자세한 정보를 알고 싶으시면 아래 아티클을 더 읽어보세요.

📌 MES와 ERP는 어떻게 다를까?

📌 데이터 통합 : DATA CAMP를 활용한 A사의 생산이력 관리

📌 DATA CAMP 레시피 기능을 활용한 다품종 소량생산의 품질 관리 사례

Reference