디지털 트랜스포메이션 가속화: 실시간 MES 데이터로 공장 효율성 제고

완전 디지털 공장으로의 전환이 추진되면서 제조 실행 시스템(MES) 소프트웨어는 모든 유형의 제조업체에 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 제조 운영에 최신 고속 응답 MES 솔루션을 적용하면 빌더는 시간 민감한 운영 데이터에 대한 빠른 업데이트를 얻어 공장 공정을 개선하고 디지털 공장을 현실에 더 가깝게 만들 수 있습니다.

제조와 비즈니스 소프트웨어 시스템의 융합이 진전됨에 따라 점점 더 많은 제조업체가 디지털 공장이 제공하는 이점을 실현하고 있습니다. 실시간 또는 준실시간 데이터 성능은 과거에 비해 훨씬 더 많은 제조 통찰을 제공합니다. 제조업체는 스마트 제조 솔루션과 산업용 사물인터넷(IIoT)에 필요한 인프라 구현에 더 진지해지고 있으며, 대부분 클라우드 기반 MES 시스템이 이러한 기술의 핵심에 있습니다.

"비즈니스 시스템 융합 추세는 장비와 시스템 운영에 대한 심층 분석을 얻기 위함입니다. 데이터 제공자들이 힘을 합치고 있는 것을 봅니다."라고 5ME(신시내티) 수석 부사장 피트 테코스는 말하며, 5ME의 프리덤 스마트 제조 솔루션과 스마트웨어의 빅풋 CMMS(컴퓨터화 유지보수 관리 시스템) 플랫폼을 결합한 최근 파트너십을 언급했습니다. "데이터를 더 빠르게 수집하고 다양한 시스템 간에 공유할수록 전체 운영에 대한 더 나은 시각을 얻습니다."

클라우드의 영향

더 많은 기업이 클라우드 기반 제조 기술을 채택함에 따라 MES 솔루션, 전사적 자원 관리(ERP), 현장 데이터 수집 시스템의 기능이 더 원활하게 융합되어 IIoT와 인더스트리 4.0 노력을 현장에서 더 효과적으로 만듭니다.

"이것은 '제조업의 성배'인 실시간 종합 시스템 분석을 데이터 공유를 통해 추구하게 합니다."라고 테코스는 말했습니다. "조정과 수정은 더 빠르게, 제조 운영 중단도 적게 이루어집니다."

오늘날 제조 소프트웨어 솔루션은 종합 설비 효율(OEE) 등 주요 공장 지표 추적을 위한 풍부한 도구를 제조 기업에 제공하며, 이러한 강화된 시스템은 개발자들이 IoT/IIoT 수요를 충족하기 위해 파트너십을 맺으며 잘 융합되고 있습니다.

"기본적으로 플랜트 레벨에서 자산과 다양한 제조 시스템과 인터페이스한 다음, 성능과 KPI를 보기 위한 시각화 레이어(OEE 콕핏)를 제공합니다. 마지막으로 실시간 정보를 업스트림 비즈니스 시스템 공간(ERP, MES, CMMS, 품질 시스템)으로 푸시합니다. 이러한 모든 시스템이 사일로가 아닌 공생적으로 작동하면 실시간 운영 인텔리전스 교환을 통해 고도로 효율적인 적응형 제조로 운영을 이끌 수 있습니다. 그것이 성배입니다."라고 테코스는 말했습니다.

다른 플랫폼과의 호환성이 핵심이라고 테코스는 덧붙였습니다. "사용 편의성, 데이터 수집 능력, 기계 유형과의 다재다능함도 중요합니다. 우리 소프트웨어는 여러 관점에서 데이터를 제시하고 빈도, 지속 시간, 수익화 세 범주로 분류합니다. 이 둘 간의 상관관계를 살펴봅니다. 기본적으로 빈도와 지속 시간 데이터로 운영의 수익화된 시각을 만듭니다."

일부 5ME 고객의 결과는 인상적입니다. 5ME의 eLog 시스템 설치 후 캐터필러 일리노이주 이스트 피오리아 공장은 평균 지연 시간을 절반으로 줄이고 프리덤 eLog가 설치된 기계 전반에서 기계 인사이클 타임을 30% 개선해 120만 달러의 부가가치 증가를 달성했습니다. 회사는 전자 '팩트 기반' 데이터가 이전에 사용하던 종이 시스템/수동 프로세스보다 훨씬 더 좋고 정확하며 덜 감정적이라고 보고했습니다.

엔터프라이즈 뷰로 확대

MES 시스템은 더 이상 독립형 시스템이 아니라고 지멘스 PLM 소프트웨어(텍사스주 플라노) 제조 관행 부문 부사장 스티븐 브라운은 지적했습니다. "MES는 상호 연결된 엔터프라이즈 IT 인프라의 일부입니다. MES의 가치는 이제 MES 시스템이 전체 가치 사슬 내에서 얼마나 잘 통합되는지, 업스트림의 제품 개발과 생산 엔지니어링부터 다운스트림의 자동화까지로 정의됩니다."라고 그는 말했습니다.

"고객은 제품 설계부터 생산 계획, 생산 엔지니어링, 생산 실행, 서비스까지 전체 가치 사슬을 디지털화하길 원합니다. 우리는 이를 디지털 엔터프라이즈라고 부릅니다."라고 브라운은 말했습니다. "더 구체적으로 디지털 트윈이라는 용어를 사용합니다. 우리는 고객이 제품뿐만 아니라 생산 공정, 플랜트, 생산 장비의 디지털 트윈을 생성하도록 돕습니다. 고객은 디지털 트윈을 사용해 프로토타입, 툴링, 물리적 자산에 실제 자금을 투입하기 전에 제품과 제조 공정을 완전히 시뮬레이션합니다."

이러한 요소는 신속한 혁신을 가능하게 한다고 그는 언급했습니다. "단순히 제조 운영을 관리하는 것이 아닙니다. 새로운 제품 요구사항에 대응할 수 있는 유연하고 반응적이며 예측 가능한 제조 공정을 만드는 것입니다."

생산 단계에 들어가 자동화와 연결되면 지멘스 고객은 현장의 실시간 데이터를 사용해 의사결정을 내릴 수 있다고 브라운은 말했습니다. "예를 들어 생산 스케줄링 소프트웨어가 스케줄을 최적화하는 데 사용할 수 있는 실시간 기계 가용성 또는 가동 시간, 생산 중 식별된 품질 문제를 엔지니어링에 준실시간으로 전달해 부품 처분을 내리는 것 등이 있습니다. 이는 특히 항공우주에서 중요합니다. 마지막으로 마인드스피어로 IoT와 데이터 분석을 계층화하면 디지털 엔터프라이즈 전반에 걸쳐 루프가 닫힙니다."

지멘스는 팀센터 PLM으로 혁신과 변경 프로세스를 관리하며 제품과 제조 공정의 디지털 트윈을 생성한다고 브라운은 말했습니다. "그런 다음 우리 MOM(제조 운영 관리) 포트폴리오와 통합해 필요한 제품, 제조, 품질 데이터를 현장으로 보내고, 마인드스피어로 IoT와 빅데이터 분석을 사용해 실적 데이터를 포착해 제품과 공정 설계에 인사이트를 피드백하여 지속적 개선을 이룹니다."

IIoT 대비 강화

제조업체들은 빅데이터와 IoT/IIoT 붐, 클라우드 모빌리티를 더 활용하려 한다고 다쏘시스템-델미아 부사장 에릭 그린은 말했습니다. "이 모든 것이 오늘날 제조업체에 영향을 미치지만 확실한 비즈니스 케이스가 있을 때까지는 여전히 탐색 단계에 있습니다."라고 그는 말했습니다.

"IIoT와 IoT 주변 특정 기술로 그들은 여전히 기회가 무엇인지 발견하고 이해하는 중입니다. IIoT를 생각하면 제조업체들은 수년간 전구체 작업을 해왔습니다."라고 그린은 지적했습니다. "IIoT는 새로운 세대, 새로운 진화를 제공합니다. 하지만 20년 이상 된 장비를 가진 고객들도 있으며, 이러한 신기술은 기존 장비 투자를 지원할 수 있어야 합니다."

제조업체에게 핵심은 어디서 어떻게 혁신을 적용할 수 있는지 찾는 것이라고 그는 덧붙였습니다. "소비자로서 우리 각자는 운전하는 자동차, 스마트폰과 스마트 가전으로 경험을 만듭니다. 이것이 기업의 시장 진출 방식에 영향을 미칩니다. 제조업체들이 더 효율적이거나 더 혁신적이 되도록 강제합니다."

다쏘 같은 개발자에게 목표는 흥미로운 신제품을 빠르고 효율적으로 시장에 내놓는 것이라고 그는 언급했습니다. "신제품 출시를 보면 제품 설계부터 제조, 소비자까지 혁신 플랫폼은 설계를 시장에 빠르게 내놓기 위해 협업할 수 있어야 합니다." 이는 ERP를 넘어 비즈니스 혁신 플랫폼으로 확장됩니다. MOM(제조 운영 관리) 같은 애플리케이션이 협업 모델 기반 접근으로 제품을 설계부터 제조까지 가져가 제품 출시 전달을 가속화할 수 있습니다.

"우리 조직으로서 이것이 핵심 우선순위라고 봅니다."라고 그린은 말했습니다. "MOM은 MES보다 더 넓은 역량 세트입니다. 여러 사이트, 더 넓은 범위와 스코프, 더 넓은 재고 통제가 포함됩니다. 다양한 조직이 MOM을 포함하도록 범위를 확장하고 있으며 이는 우리가 제공하는 혁신과 연결됩니다."

사용자에게 준실시간 기능을 제공하는 것이 핵심 이점입니다. "글로벌 가시성이 있어 변경 사항이 전파되고 오류가 제거되기 때문에 가치가 있습니다."

델미아-에이프리소 소프트웨어는 엔지니어링부터 제조의 모든 측면까지 디지털 연속성을 가능하게 한다고 그린은 말했습니다. "모델 믹스 같은 다양한 시나리오를 가상 세계로 최적화하는 능력입니다. 실제 실행 모델과 데이터, 엔지니어링의 가상 세계를 결합해 시뮬레이션이나 최적화로 실제 공장 데이터를 기반으로 변경 영향을 배포 전 평가합니다. 델미아 에이프리소 소프트웨어는 사용자가 생산, 재고, 품질 전반에 걸쳐 실행 최적화를 위한 글로벌 운영 가시성과 제어를 제공하도록 돕습니다."

지멘스 MOM 포트폴리오에는 MES, 품질, 고급 스케줄링, 제조 인텔리전스가 포함됩니다. "이 애플리케이션과 연관된 솔루션으로 제조 플랜트 설계와 시뮬레이션인 테크노매틱스 포트폴리오, 그리고 IoT와 데이터 분석을 위한 마인드스피어가 있습니다."라고 브라운이 덧붙였습니다. "엔지니어링 BOM을 가져와 제조 BOM으로, 다시 공정 BOM으로 변환합니다. 여기서 MES가 맡습니다.

"각 단계에 대한 작업 지시를 생성합니다. 품질과 검사 단계 포함. 특정 부품이 작업장 작업자에게 제시될 때 해당 작업자에게 지시를 보낼 수 있습니다. 또는 특정 부품이 로봇 워크셀에 제시될 때 해당 워크셀에 특정 코드를 보낼 수 있습니다. 로트 사이즈가 1에 접근하는 대량 맞춤화 세상에서 우리는 하드 자동화와 대량 생산에서만 역사적으로 보던 사이클 타임과 비용을 달성할 수 있습니다."

지멘스는 시매틱 IT MES UAF 2.1을 위한 새로운 오토메이션 게이트웨이 앱을 추가해 OPC 연결과 지멘스 S7 컨트롤러 직접 연결을 제공한다고 브라운은 말했습니다. 앱은 자동화 시스템 태그에 연결된 속성으로 구성된 자동화 노드 객체를 구성합니다. "오토메이션 게이트웨이는 자동화 시스템과의 연결 유지, 자동화 데이터 동기화를 위한 서비스를 포함합니다. 자동화 데이터는 UA 앱 명령으로 읽기/쓰기 노출되며, 앱은 신호 관리를 통해 자동화 데이터 변경 이벤트를 구독할 수 있습니다."

더 많은 기계 분석

분석 수요가 증가함에 따라 선택지도 늘어나고 있습니다. 록웰 오토메이션(밀워키)이 지난 가을 록웰 오토메이션 페어에서 발표한 새로운 기계 분석 솔루션들이 그렇습니다. 이 시스템에는 록웰의 팩토리토크 애널리틱스 포 디바이스와 장비 제조업체를 위한 팩토리토크 포 머신 클라우드 기반 애플리케이션, 시스템 및 엔터프라이즈 분석이 포함되었습니다.

분석은 MES와 ERP 시스템을 보완하며 IIoT를 통해 연결된 센서에서 흘러나오는 급증하는 데이터를 제조업체가 활용하도록 돕습니다. "사람들은 인더스트리 4.0과 스마트 제조에 대해 계속 이야기합니다."라고 록웰 오토메이션 정보 소프트웨어 비즈니스 매니저 토드 몬트파스는 말했습니다. "그들이 진정 관심 있는 것은 기술이 기계 성능으로 확장되는지, 그들이 진정 원하는 것은 실행 레벨에서 그 모든 역량입니다. 우리는 그들이 작동하는 프로세스를 가지고 있는지 확인해야 합니다."

많은 고객이 클라우드 기반 시스템에 관심을 보인다고 그는 덧붙이며, 일부 주요 고객이 마이크로소프트 애저 클라우드에 관심을 보인다고 언급했습니다. "우리는 매우 확장 가능한 접근, 확장 가능한 실행, 확장 가능한 분석 전략에 내장된 방식으로 구축하려 합니다. 센서를 부착하면 기계 레벨에서 실시간 분석, 기계 학습으로 고장 예측이 가능합니다."

하노버 메세에서 GE 디지털(보스턴)은 4월 고도로 자동화된 생산 공정을 위한 하이브리드 제조 산업 제품 강화를 목표로 한 새로운 플랜트 애플리케이션 MES 솔루션을 공개했습니다. 이 새 버전은 GE의 첨단 UX 디자인을 사용한 새로운 사용자 인터페이스를 제공해 운영 직원이 설비 효율성을 더 잘 분석하고 다운타임 근본 원인을 식별할 수 있게 합니다.

"오늘날 흥미로운 점 중 하나는 많은 고객이 산업용 IoT에 '준비'하려 한다는 것입니다."라고 GE 디지털 디지털 제품 관리 부사장 매튜 웰스는 말했습니다. "진화 중이지만 하이브리드 클라우드 개념으로 정착하고 있습니다. 큰 E[실행 강조]가 있는 MES입니다. 그들은 그것을 온프레미스에서 계속 돌리려 합니다. 산업용 IoT와 클라우드가 제공하는 것은 그것을 보완하는 방식입니다."

응답 시간과 제조 운영을 위한 99% 이상 신뢰성 필요성이 제조업체들의 클라우드 이주를 막았다고 웰스는 지적했습니다. "99% 신뢰성이 충분한가요? 많은 고객이 제조 공장에 그 위험을 감수하려 하지 않습니다."라고 그는 말했습니다. "클라우드가 진정 제공하는 것은 데이터에 더 깊이 파고드는 방식입니다. 클라우드에서 히스토리를 저장하고 기계 학습을 할 수 있습니다. 클라우드가 있으면 대량 데이터에 접근할 수 있고 분석 효과를 높입니다."

클라우드에서 언제든 여러 테라바이트 데이터에 접근하면 제조업체가 디지털 트윈을 완전히 활용할 수 있다고 웰스는 덧붙였습니다. 이는 IIoT의 핵심 매력입니다. "디지털 트윈은 기본적으로 백그라운드에서 끊임없이 실행되며 데이터를 조정하는 기계 행동 모델링 분석 세트입니다."라고 웰스는 말했습니다. "그것이 바로 산업용 IoT의 가치가 시작되는 곳입니다. 급속히 성장하는 신흥 시장입니다."