적층 제조 혁신: MES 및 워크플로 소프트웨어가 생산 계획을 최적화하는 방법

이 글은 MES 소프트웨어 시리즈 2부입니다. 시리즈의 나머지 기사:

• 적층 제조 실행 시스템(MES) 입문 가이드

• 디지털화가 AM 후처리 및 QA 관리 혁신을 돕는 방법

• 연결성이 적층 제조 운영을 강화하는 3가지 방법

오늘날 제조사들이 적층 제조 운영을 확대하려 할 때, 가장 선진적인 기업들은 한 가지 핵심 영역을 최적화하는 데 적극적입니다. 바로 생산 계획입니다.

생산 계획은 모든 훌륭한 적층 제조 전략의 핵심입니다. 올바른 생산 관리 및 계획 프로세스를 갖추면 제조사는 AM을 광범위한 제조 전략에 성공적으로 통합하고, 운영에 대한 완전한 가시성을 확보하며, 효율성을 크게 높일 수 있습니다.

이 글에서는 적층 제조를 위한 생산 계획의 중요성, 제조사가 운영 관리 시 직면하는 일반적인 과제, 그리고 MES 소프트웨어로 이러한 과제를 해결하고 AM 성공 가능성을 극대화하는 방법을 탐구합니다.

내 AM 시설에 생산 계획이 왜 필요한가?

"계획하지 않으면 실패를 계획하는 것이다." — 벤저민 프랭클린

인증된 AM 부품을 성공적으로 제조하려면 전체 생산 공정을 신중하게 고려해야 합니다. 이는 최종 결과를 얻기 위해 따라야 하는 고도로 통합된 일련의 단계의 결과입니다.

생산 계획 부재는 생산 공정에 대한 통제 부족을 의미합니다. 이는 워크플로 전반의 비효율과 공정 내 핵심 병목 지점 누락 가능성을 높입니다.

AM을 위한 생산 계획은 적층 제조 공정 전체를 관리하는 전략입니다. 빌드 준비, 생산 스케줄링, 머신 상태 모니터링 등 AM 생산 공정의 핵심 단계를 다룹니다.

명확한 생산 계획 프로세스는 생산 공정 자체에 대한 더 큰 통제력을 가져옵니다.

생산 통제는 시설 위치에 관계없이 운영 전반을 완전히 파악하고 실시간으로 이벤트에 대응할 수 있음을 의미합니다. 이러한 역량은 궁극적으로 시간이 지남에 따라 AM 운영을 확장할 수 있게 합니다.

기업들이 AM을 제조 운영에 통합하려 할 때, 지금이 생산 관리 프로세스를 최적화해 최대 효율과 생산성을 달성할 방법을 고려할 시점입니다.

제조사가 적층 제조 생산 계획에서 직면하는 8가지 가장 흔한 과제

EY 보고서에 따르면 제조사의 40%가 사내 적층 제조를 도입했다고 합니다. 이 수치가 증가할 것으로 예상되는 지금, OEM이 생산 계획을 내부 AM 전략의 핵심 부분으로 고려하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌습니다.

하지만 명확한 계획 전략 수립 시 기업이 직면할 수 있는 여러 잠재적 함정이 있습니다. 아래는 AM 생산 관리 시 직면하는 8대 과제입니다.

과제 #1: 생산 능력에 대한 명확한 이해 부족

생산 능력 정의는 효율적인 생산 계획의 열쇠입니다.

현실적인 생산 능력 평가에는 머신 가동 시간 가용성, 다양한 AM 시스템 유형의 상이한 작업에 대한 유연성, 시설 내 숙련 인력 가용성 같은 요소가 포함됩니다.

하지만 많은 AM 제조사가 사일로화된 데이터에 의존해 능력 계획 문제를 겪습니다.

단절된 비연계 시스템을 쓰면 데이터가 수동으로 동기화되어야 행동에 옮길 수 있습니다. 이는 시간만 더할 뿐 아니라 데이터가 쓰기도 전에 구식이 되게 만듭니다.

실시간 능력 가시성 없이는 AM 제조사가 현재 능력을 온전히 파악하기 어려워 미래 능력 수요 예측이 부정확해집니다.

과제 #2: 생산 스케줄링에 부적합하고 구식인 기술 사용

능력 계획 외에 AM 팩토리의 생산 활동 계획에도 과제가 있습니다. AM 제조사는 처리량 증대와 AM 현장의 분 단위 활동 스케줄링에 어려움을 겪습니다.

많은 AM 제조사가 레거시 시스템이나 작업에 부적합한 데이터 조작 도구로 생산 계획과 스케줄링을 시도합니다.

예를 들어 ERP 시스템에 마스터 생산 스케줄링과 자재 소요 계획용 계획 모듈이 있을 수 있습니다. 하지만 이들 계획 시스템 중 어느 것도 AM 생산 스케줄링을 위해 설계되지 않았습니다.

올바른 도구 없이는 예기치 않은 우선순위 변경 등을 반영한 정확한 스케줄을 만들기 어렵습니다.

과제 #3: 수작업 작업 추적 프로세스

구식 수작업 작업 지시서는 소프트웨어 시스템 내 자동 작업 지시서에 비해 매우 비효율적입니다.

출력된 작업 지시서는 기술자 간 인수인계 시 분실되기 쉽고 지연을 초래합니다. 또한 물리적으로 현장에 있지 않으면 진행 중인 작업에 대한 가시성이 없습니다.

과제 #4: 생산용 3D 프린팅 빌드 준비

많은 고객으로부터 다양한 주문을 처리하면 생산 계획에 복잡성이 더해집니다.

주문은 일반적으로 상이한 소재와 3D 프린팅 기술로 생산되어야 하므로 먼저 그룹화해야 합니다.

종이 기반이나 단절된 시스템은 주문 그룹화와 효율적 스케줄링 능력을 제한합니다. 또한 실시간 정보를 제공하지 않아 시간과 능력을 최대한 활용할 수 없습니다.

과제 #5: 데이터 가시성 부족

데이터는 모든 AM 생산의 핵심입니다.

"다양한 소재와 후처리 옵션으로 인해 적층 제조는 쉽게 복잡해집니다."라고 Phanos GmbH의 선임 컨설턴트 Timm Kragl은 설명합니다.

"기업 입장에서는 이러한 복잡한 워크플로와 방대한 데이터를 어떻게 추적할 것인가가 문제가 됩니다."

이는 핵심 질문입니다. AM 시설에서는 생산의 모든 단계에서 데이터가 지속적으로 생성되기 때문입니다.

여기에는 다음이 포함됩니다:

• 머신 생성 데이터 (예: 기술, 머신 상태, 활동, 센서 데이터),
• 부품 데이터 (예: 부품 방향, 위치, 파라미터)
• 소재 데이터 (예: 소재 유형, 재고 수준)
• 후처리 및 품질 관리 데이터 (예: 후처리 단계, 준수 요건)
• 보고용 데이터 (예: 프린트 성공 vs 실패율, 처리량)

생산 공정 전반에서 생성되는 데이터 양이 방대해 이 데이터를 추적하고 중요한 의사결정에 활용하는 것이 핵심 과제입니다.

과제 #6: 반복성 보장

품질은 AM의 핵심 우선순위입니다.

특히 양산의 경우 적층 제조는 기존 제조 공정과 동일한 표준을 유지해야 합니다.

이를 위해서는 각 부품이 매번 같은 요건을 충족하도록 반복 가능하고 일관된 생산 단계가 필요합니다.

따라서 정확한 공정 단계를 문서화하는 것이 매번 동일한 고품질 부품을 생산하는 데 필수적입니다.

이를 추적할 시스템 없이는 생산 반복성 달성이 사실상 불가능해집니다.

과제 #7: 운영 추적성

누가 CAD 파일을 변경했나? 이 부품은 이미 검사되었나? 이 부품 생산에 어떤 소재 배치가 사용되었나?

이런 질문들(외 다수)은 운영 전반에 걸친 엔드투엔드 추적성이 있을 때만 답할 수 있습니다.

추적성이란 AM 워크플로의 모든 단계와 각 단계에서 취해야 할 생산 단계를 추적할 수 있음을 의미합니다.

또한 정확히 어떤 행동이 언제 수행되었는지 알 수 있어 운영상 잠재적 병목에 대한 깊은 통찰을 줍니다.

이 지식은 운영 성과를 이해하고 최적화하는 열쇠입니다.

그런데 추적성은 여러 생산 현장을 운영할 때 특히 달성하기 매우 어렵습니다.

"기업은 무엇이 주문되었는지, 누가 언제 주문했는지, 생산에 필요한 각 단계가 무엇인지, 어떻게 스케줄링할지 등의 정보에 대한 가시성을 가져야 합니다."라고 AM 컨설턴트 Timm Kragl은 설명합니다.

추적성의 두 가지 최대 장벽은 실시간 데이터 접근을 허용하지 않는 단절된 시스템과 수작업 프로세스입니다.

결정적으로 추적성 부재는 운영을 효과적으로 확장하는 것을 사실상 불가능하게 만듭니다.

과제 #8: 공급업체 관리 및 조정

EY에 따르면 OEM의 26%가 3D 프린팅 생산의 일부를 공급업체에 아웃소싱합니다.

아웃소싱은 사내에서 할 수 없는 AM 작업을 완료하는 수단을 제공합니다. 또한 온디맨드 제조(수요 지점 인근에서 제품을 생산하는 개념)를 현실화합니다. 이는 공장 가동 중단 감소와 운영 효율성 증대라는 추가 이점이 있습니다.

따라서 대부분의 제조사에서 AM 생산 계획에는 특정 작업을 서드파티 공급업체에 아웃소싱하는 관리가 포함되어야 합니다.

이는 OEM이 내부적으로뿐만 아니라 공급망 전반에서 외부적으로도 운영을 관리하고 실행할 수 있어야 함을 의미합니다.

아웃소싱은 제품이 올바른 사양으로 제때 납품되도록 높은 수준의 조정과 통합을 요구합니다.

OEM과 공급업체 모두 무엇을 아웃소싱할지, 누구에게 맡길지 알고 주요 이해관계자가 항상 최신 상태를 유지하도록 해야 합니다.

대다수 제조사처럼 중앙화된 시스템이 없어 OEM과 공급업체 간 소통을 원활히 하지 못한다면 이러한 수준의 조정은 어렵습니다.

적층 MES 소프트웨어로 생산 관리 과제 해결하기

AM 생산 계획에는 과제가 따르지만, 희소식은 적층 제조 전용 MES 소프트웨어가 이러한 과제를 해결하는 데 필요한 도구를 제공한다는 점입니다.

적층 MES 소프트웨어는 제조사가 더 높은 추적성, 더 나은 데이터 통찰, 전체 AM 워크플로 전반의 모범 사례 프로세스 수립을 통해 AM 운영을 관리하도록 돕는 워크플로 소프트웨어입니다.

그렇다면 MES와 워크플로 소프트웨어로 생산 관리 프로세스를 어떻게 개선할 수 있을까요?

1. 생산 스케줄링 간소화

적층 MES 소프트웨어는 제조사에게 AM 생산 작업을 스케줄링하고 우선순위를 정하는 신뢰할 수 있는 도구를 제공합니다.

주문이 들어오면 적층 생산 관리자는 워크플로 소프트웨어를 사용해 생산 기술, 소재 요건, 우선순위 수준에 따라 주문을 쉽게 그룹화할 수 있습니다. 그룹화된 주문은 빌드라 불리는 생산 배치를 생성합니다.

첨단 워크플로 관리 솔루션에는 해당 빌드의 요건을 충족하는 주문만 빌드 작업에 할당하는 기능도 있습니다. 예를 들어 PA 12로 생산될 부품을 PA 11을 쓰는 빌드에 추가할 수 없게 됩니다. 이 기능은 잠재적 고비용 실수와 재작업을 방지해 스케줄링을 더욱 간소화합니다.

핵심 요약: MES와 워크플로 소프트웨어로 빌드 준비를 자동화하고 정확한 스케줄링을 보장하세요.

2. 생산 계획 가시성 증대

부품이 빌드에 할당되면 MES 소프트웨어로 모든 예약 작업을 간트 차트라 불리는 캘린더 스타일 워크플로 차트로 시각화할 수 있습니다.

간트 차트는 생산 스케줄링 관련 정보를 한눈에 보여줍니다. 예를 들어 AMFG의 간트 차트에서는 다음을 볼 수 있습니다:

• 빌드의 시작일과 종료일
• 빌드 시간과 상태
• 빌드 내 부품 수
• 사용된 머신과 소재 정보

명확한 날짜와 마감일은 직원이 업무를 우선순위화하고 마감일을 맞추게 합니다. 또한 최신 AM 작업 스케줄을 표시해 팀과 고객 모두 진행 상황을 알 수 있게 합니다.

이 밖에도 간트 차트로 프로젝트 타임라인을 볼 수 있어 AM 시스템이 어떻게, 어디에 활용되는지 쉽게 파악할 수 있습니다. 머신이 제대로 관리되면 AM 작업이 예산과 마감일 내에 완료될 가능성이 높습니다.

핵심 요약: MES와 워크플로 소프트웨어로 생산 가시성을 개선하고 능력을 더 잘 이해하세요.

3. MES 소프트웨어로 데이터 기반 디지털 스레드 구축

우리가 보았듯 데이터는 적층 제조 운영에 필수적입니다.

근본적으로 MES와 워크플로 소프트웨어는 OEM이 후처리와 품질 관리를 포함한 전체 AM 생산 공정 전반에서 데이터를 추적하고 분석할 수 있는 기반을 제공합니다.

또한 과거 데이터에 접근해 핵심 교훈을 얻고 공정을 최적화할 수 있습니다.

KPI 추적, 리포팅, 분석은 제조사가 MES 소프트웨어를 활용해 생산성을 이끄는 핵심 요소를 더 깊이 파고드는 또 다른 방법입니다.

이러한 프로세스를 디지털 플랫폼으로 관리하면 끊김 없는 디지털 스레드가 형성되고 운영 효율성과 추적성이 향상됩니다.

핵심 요약: MES 소프트웨어가 제공하는 데이터 통찰로 학습하고, 확장하며, 반복 가능한 AM 생산 공정을 구축하세요.

4. 양산을 위한 반복성 보장

AM으로 최종 부품을 생산하려는 제조사에게 반복성과 예측 가능성은 핵심입니다.

우리가 보았듯 매번 동일한 부품이 생산되고 품질 표준이 일관되게 충족되도록 하는 것은 양산에 필수적입니다.

이를 위해 예측 가능성을 보장하는 반복 가능한 워크플로 관리 프로세스가 중요합니다. 핵심 기준은:

• 부품 방향
• 위치
• 소재
• 머신

워크플로 소프트웨어는 과거 성공으로 이끈 파라미터를 추적해 최적 공정 단계에 대한 높은 수준의 디테일을 제공합니다.

예를 들어 특정 부품 생산에 필요한 파라미터를 시스템이 추적하고, 동일 부품 재생산 시 다시 접근할 수 있습니다. 이는 이어서 생산 직후 취해야 할 후처리 관리 단계와 연결될 수 있습니다.

보너스: 시제품 생산 더 쉽게 관리하기

시제품 제작 시 일반적으로 일회성 부품을 대량 생산합니다.

여기서 과제는 반복성이 아니라 제품 개발팀 등에서 들어오는 대량 요청을 관리하는 것입니다.

이메일과 스프레드시트 같은 기존 관리 방식은 더 넓은 AM 워크플로와의 통합이 부족해 생산 계획 프로세스를 방해하곤 합니다. MES 소프트웨어가 이를 해결합니다.

핵심 요약: MES와 워크플로 소프트웨어로 명확하고 표준화된 공정 단계를 수립해 생산 반복성과 예측 가능성을 보장하세요.

5. 운영의 360도 뷰 확보

MES 소프트웨어는 파일, 부품, 공정의 내부 추적성을 유지하는 데 도움을 줍니다. 각 제품이나 배치는 고유 식별 번호를 받으며, 제조 공정 전반에서 치수나 QA 결과 같은 추가 정보를 할당받을 수 있습니다.

AM 워크플로 소프트웨어는 기업이 품질 표준을 충족하고 감사 검사를 완료하는 데 도움이 되는 '단일 진실 버전'을 제공합니다.

핵심 요약: 워크플로 소프트웨어 사용으로 AM 운영 전반에 걸친 완전한 추적성을 확보하세요.

6. 공급업체 조정 및 관리 용이화

강력한 MES 시스템은 공급업체를 조정하고 아웃소싱을 하나의 표준화된 플랫폼에서 관리할 수 있게 합니다.

이점은 공급업체와 내부 이해관계자가 특정 작업과 행동의 실시간 상태에 맞춰 정렬되고 최신 정보를 유지하게 된다는 것입니다.

핵심 요약: MES 소프트웨어로 내부 및 외부 생산을 관리하고 공급망을 간소화하세요.

적층 MES 소프트웨어로 생산 계획 재고하기

적층 제조는 제조사에게 경쟁 우위 개발의 전략적 기회를 제공합니다.

하지만 AM이 설계에 대한 다른 사고방식을 요구하듯, 위 목표 달성도 AM 생산 관리의 전통적 접근을 재고하는 것을 의미합니다.

현실적으로 이는 AM 생산 요건에 맞춰 내부 프로세스를 조정하고 워크플로 단계가 통합되어 효율성, 가시성, 생산성을 달성하도록 하는 것을 의미합니다.

서로 단절되거나 고도로 수작업에 의존하는 시스템을 사용하는 것은 생산 효율성과 통제의 최대 장벽 중 하나입니다.

결국 공정 단계를 조정하고 추적성과 데이터 기반 통찰을 제공하는 MES 소프트웨어가 견고한 생산 관리 전략의 열쇠이며, 미래를 위해 AM 운영을 확장할 수 있게 합니다.

적층 제조 생산 관리에 대해 더 알아보기

소프트웨어로 AM 운영을 확장하는 방법에 대해 더 알고 싶다면 신규 백서 적층 제조 MES 소프트웨어: 필수 가이드를 읽어보시길 권장합니다.

AM 생산 계획에 대한 더 많은 통찰 외에도 포괄적 AM 전략 수립 방법과 MES 소프트웨어로 AM 운영을 확장하고 확대하는 방법을 배울 수 있습니다.