MES(제조 실행 시스템): 정시 납품을 위한 결정적 연결고리

인기 있는 ERP 소프트웨어를 구현했습니다. PLM 시스템은 잘 조율된 스포츠카처럼 순조롭게 돌아갑니다. CAD/CAM, TMS, 툴패스 시뮬레이션 소프트웨어가 갖춰져 있고 모든 직원이 사용법 교육을 받았습니다. 소프트웨어와 컨설턴트에 막대한 돈을 들였고, 모든 올바른 시스템을 갖췄는데도 지난주 중요한 납기일을 놓쳤고, 여전히 하루에 몇 번씩 현장을 돌아다니며 작업 상황을 확인합니다. 왜일까요?

아마도 제조 실행 시스템(MES)을 구현해 생산 니르바나로 가는 다음 큰 걸음을 내디딜 때입니다. MES를 ERP, 현장, 그리고 제조 비즈니스 관리에 사용되는 기타 모든 소프트웨어 시스템 사이의 '잃어버린 고리'로 생각하십시오. MES는 ERP보다 더 높은 수준의 생산 가시성과 작업 추적을 제공합니다. 실시간 스케줄링을 진정한 의미의 실시간으로 만듭니다. 이전에는 얻을 수 없었던 성과 및 품질 데이터에 대한 접근성과 이를 개선하는 데 필요한 분석 도구를 제공합니다.

다양한 MES의 가치

MES는 이 모든 것과 그 이상을 수행하지만, 어떤 깔끔하고 쉽게 정의된 소프트웨어 범주에도 속하지 않습니다. 실제로 MES 소프트웨어를 구글에서 검색하면 '최고의 MES 소프트웨어' 결과가 쏟아지는데, 그중 몇몇은 MES의 철자만 아는 공급업체로 연결됩니다. 데이터 수집, 마스터 생산 스케줄링, 인력 추적 등 ERP 시스템이 이미 수행하고 있을 법한 긴 MES 기능 목록을 찾을 수 있습니다. 소프트웨어 시스템에 정통한 사람들에게조차 MES는 조금 혼란스러울 수 있습니다.

이 모호한 영역을 탐색하는 데 적합한 전문가는 에픽코 소프트웨어(Epicor Software Corp.)의 수석 제품 매니저 앤드류 로블링(Andrew Robling)입니다. 그에게 MES나 그것이 크고 작은 기업에 가져다주는 이점은 전혀 혼란스럽지 않습니다.

로블링은 "MES는 인정하건대 사람들에게 다양한 의미로 받아들여지지만, 그 핵심은 장비와 공작기계에서 직접 데이터를 수집해 더 나은 의사결정을 내리는 것입니다. 그 데이터는 기계 상태나 오늘 지금까지 생산된 부품 수처럼 기초적일 수도 있고, 진정한 공정 모니터링으로 확장되어 기계 온도와 압력 같은 값이나, SPC(통계적 공정 관리) 목적을 위한 부품 품질 데이터를 포착할 수도 있습니다."라고 말했습니다.

데이터 수집은 자동일 수 있습니다. 예를 들어 기계 장착형 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)와의 통합을 통해, 또는 현장 터치스크린과 모바일 기기를 통한 완전히 수동적인 형태일 수도 있습니다. 이러한 유연성이 업계 많은 이들이 MES를 명확히 정의하기 어려운 이유이자, 벤더마다 역량이 다른 이유를 설명해줄 수 있습니다. 모호하든 아니든, 모두가 동의하는 한 가지는 생산 현장의 내부를 더 잘 들여다보고 제조 효율을 개선하려 한다면 MES가 훌륭한 길이라는 점입니다.

진정한 실현(Real Time)

가장 중요한 현장 관리 활동 중 하나인 정확한 작업 스케줄링을 고려해 보십시오. 로블링에 따르면 MES는 생산 버스가 어제 오후에 추락했다는 사실을 뒤늦게 알게 되는 것이 아니라, 버스의 바퀴를 궤도에 유지하는 것을 가능하게 합니다. "현장에는 실시간으로 작업 정보를 표시해, 설비가 제대로 작동하지 않거나 절삭 공구가 곧 고장날 것임을 알리는 메커니즘이 필요합니다."라고 그는 말했습니다.

MES를 통해 이는 다양한 방식으로 달성될 수 있습니다. 문제가 있을 때 빨간색으로 변하는 관리자용 대시보드일 수도 있고, 현재 기계 상태, 생산 수준, 부적합 경고를 보여주는 안돈(Andon) 스타일 디스플레이(시각적 제어 장치)일 수도 있습니다. 로블링은 일부 현장에서는 회사 방송 시스템을 통해 알림을 보내기도 한다고 말했습니다. "어떤 접근 방식을 쓰든, 이 시스템들은 사람들에게 즉시 시정 조치를 취할 기회를 주어, 비효율적인 기계 작동으로 인한 수시간의 손실을 피할 수 있게 합니다."

MES는 자동차 생산 수준만을 위한 것이 아닙니다. 로블링은 MES가 대기업에서 더 흔하다는 데 동의하지만, 소규모 작업장도 상당한 이점을 누릴 수 있으며, 사실 이들이 가장 큰 이득을 보는 경우가 많다고 지적했습니다.

"최근 펜실베이니아의 한 작업장과 협업했는데, 그들은 OEE(종합 설비 효율)가 60% 중반대라고 생각했습니다. MES 구현 후, 매일 수작업으로 기록하던 몇 건의 기계 다운타임이 실제로는 교대당 수백 건의 미세한 중단으로, 작업자가 보고하지 않은 것임이 드러났습니다. 결과적으로 그들의 OEE는 예상보다 약 15% 낮았습니다. MES는 이 문제에 대한 가시성을 제공했을 뿐만 아니라, 이를 해결하는 데 필요한 데이터도 제공했습니다."

MOM이란 무엇인가?

MES 조사 과정에서 제조 운영 관리(MOM)라는 관련 용어를 종종 접하게 됩니다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 제조 운영 관리 그룹 혁신 책임자 수바 라오(Subba Rao)는 지멘스 관점에서 MES를 MOM의 더 작고 덜 포괄적인 버전으로 볼 수 있다고 설명했습니다.

라오는 "MOM이 더 넓습니다. MES가 실시간 데이터 수집에 더 집중한다면, MOM은 그 데이터를 품질 관리, 유지보수 활동, 공장 현장을 위한 엔지니어링 정보의 폐루프 협업, 품질 제품 생산에 필요한 다양한 프로세스의 오케스트레이션에 활용합니다. 우리는 이를 생산 운영을 위한 '디지털 두뇌'라고 부르며, 관련된 모든 이에게 통찰과 투명성을 제공합니다."라고 말했습니다.

그는 또한 인더스트리 4.0과 IIoT(산업용 사물인터넷) 덕분에 오늘날 MES와 그 큰 자매 격인 MOM이 5년 전보다 훨씬 구현하기 쉬워졌다고 설명했습니다. 오늘날의 CNC 공작기계와 기타 산업 장비는 축 하중부터 스핀들 진동까지 모든 것을 감지하는 센서로 가득 차 있습니다. 이 센서들은 연결이 간단하고 외부 소프트웨어 시스템과 데이터를 기꺼이 공유하며, 예측 유지보수, 공정 모니터링, 개선을 가능하게 합니다.

단순화된 연결성은 훌륭하지만, 데이터로 무엇을 하느냐가 중요하다고 라오는 지적했습니다. "작업자, 기계 프로그래머, 생산 관리 감독자 등 관련된 모든 이는 지금 무엇이 작업 중인지, 현장이 어떻게 수행되고 있는지, 현재 및 미래 제품 혁신을 위해 프로세스를 어떻게 개선할 수 있는지 알고 싶어 합니다. 하지만 이는 MOM이 제공하는 것의 작은 일부에 불과합니다. 회사 모든 사람이 특정 작업을 더 잘 수행하는 방법을 찾고 있습니다. 품질 관리 팀이 통계적 추세를 분석하려 하든, 물류 관리자가 자재를 스테이징해야 하든, MOM은 그리고 덜한 정도지만 MES는 진정한 효율적 제조를 달성하는 데 필요한 조정과 오케스트레이션을 촉진합니다."

최적화된 결과

하지만 납품과 품질 수준이 지난 2년간 98% 이상으로 유지되고 있다면? 셋업 시간이 예상만큼 좋고, 특히 다품종 소량 생산 환경에서라면? 현장 스케줄링과 '오케스트레이션'도 잘 관리되고 있다면? 왜 잘 굴러가는 사과 상자를 뒤집으려 할까요?

좋은 질문입니다. 이 예에서 공작기계장이나 판금 가공 업체가 여기 논의된 고급 기능이 필요 없고, 대부분의 ERP 시스템에 표준으로 탑재된 데이터 수집과 작업 추적(업계 많은 이들이 실제로 MES라 부르는 것)만으로도 현재 '홈런' 수준을 계속 유지할 수 있는 것은 전적으로 가능합니다.

하지만 ECI 소프트웨어 솔루션(ECI Software Solutions, 포트워스, 텍사스)의 다음 정보를 고려해 보십시오. MES가 생산 효율을 완전히 새로운 차원으로 끌어올린다고 제안합니다.

많은 ERP 시스템이 거시적 수준에서 스케줄링을 꽤 잘 수행합니다. 하지만 20게이지 스테인리스 강판을 굽히거나 1/2인치(12.7mm) 엔드밀로 티타늄에 슬롯을 가공할 때, 같은 셋업과 툴링을 공유하는 다른 가용 작업이 무엇인지 알고 싶다면? MES는 현장이 원하는 값에 기반해 작업 센터를 최적화하고, 업데이트된 스케줄을 ERP 시스템에 다시 전달해 모든 것이 조화롭게 작동하게 합니다.

ECI에 따르면 이는 대부분의 ERP 시스템이 스스로 할 수 없는 일입니다. 필요한 기계 인터페이싱이나 엔지니어링 정보 접근 권한이 없기 때문입니다. 하지만 MES는 가능해, 훨씬 더 높은 기계 가동률, 더 적은 스크랩, 더 짧은 셋업 시간을 가져옵니다. 그리고 제대로 구현된 MES는 장비 하중과 검사 결과 같은 공정 내 데이터를 포착하므로, 그렇지 않으면 얻을 수 없었던 상당한 공정 개선 기회가 존재합니다. 결론적으로 MES는 인더스트리 4.0 이니셔티브를 시작하기에 좋은 출발점입니다.

암묵지와의 작별

물론 기계 최적화는 엔지니어링 데이터가 실제로 존재하고, 깨끗하고 잘 정리되어 한곳에 있다는 전제하에 가능합니다. 그러나 공식적인 엔지니어링 부서가 없는 많은 현장, 특히 지난 30년간 현장의 마법을 부려온 베테랑 머시니스트와 판금 가공자들의 머릿속에, 이 정보가 툴링 시트와 프로그래밍 시스템에 흩어져 있거나 들어 있는 경우가 많습니다. 그러면 이 귀중한 직원들이 은퇴하거나 회사를 떠날 때 어떻게 될까요?

여러 면에서 이것이 MES의 진정한 가치입니다. 제조 장비의 셋업과 운영에 필요한 모든 문서, 도면, 지침의 중앙 저장소 역할을 합니다. 그런 다음 해당 장비의 성능을 모니터링하고, 거기서 나오는 생산 및 품질 관련 데이터를 관리하며, 그 데이터를 회사의 다른 소프트웨어 시스템으로 피드백하고, 인간이 프로세스와 기계 가동률을 개선할 방법을 식별할 기회를 줍니다.

간단히 말해, MES는 버튼을 누르거나 레버를 당기는 일이 생긴 이래 사람들이 해오던 일을 합니다. 너무 많은 현장이 매일 의존하는 직관과 감을 없애고, 그렇지 않으면 암묵적 지식으로 남았을 것을 기업 자산으로 만듭니다.

최고의 포카요케(Poka-Yoke)

가장 기본적으로 MES는 통제와 프로세스 오류 방지에 관한 것이며, 이를 통해 생산 문제를 예방하는 것이라고 플렉스 시스템즈(Plex Systems Inc.)의 제조 및 산업용 IoT 제품 전략 디렉터 마이크 하트(Mike Hart)는 말합니다. "점들을 연결하는 것입니다."

이 점들에는 작업의 툴링 및 원자재 요구사항, 계획 및 품질 관리 기대치가 포함될 수 있습니다. 지금 무엇이 돌아가고 있는지, 오늘 오후엔 무엇이, 다음 주엔 무엇이 돌아가는지, 그리고 이 활동들이 재고 수준에 어떤 영향을 미칠지 고려해야 합니다. MES는 이처럼 종종 분산된 정보 소스들을 연결해 연결된 조직을 만듭니다. 작업자에게 업무를 효과적으로 수행하는 데 필요한 도구에 쉽게 접근할 수 있게 하고, 경영진에게는 비즈니스 시스템의 더 일관된 시각과 현명한 의사결정에 필요한 정보를 제공합니다.

가시성 증대가 좋지만, MES는 어떻게 프로세스를 오류 방지하게 할까요? 하트는 "누가 특정 공정을 수행하거나 특정 기계를 돌리는지 알면, 그들이 받은 교육이 무엇인지, 그 일을 할 자격이 되는지 알 수 있습니다. 하지만 그보다 더 중요한 것은, MES가 모든 적절한 관리 계획이 마련되어 있고 사람들이 올바른 시간과 장소에서 '체크박스'를 체크하도록 보장한다는 것입니다. 만약 하지 않으면 적신호가 즉시, 내일도 아니고 작업이 끝날 때도 아니고, 바로 지금 올라옵니다."라고 말했습니다.

기어 변속

MES가 그렇게 좋은데 왜 더 많은 현장이 투자하지 않았을까요? 왜 실질적 이점이 MES 구현에서 오는 것 같은데 업계 초점은 ERP에 맞춰져 있을까요? 당연하게 들릴 위험을 무릅쓰고 말하면, ERP는 소수의 직원을 둔 회사나 성장을 염두에 둔 회사 등 사실상 모든 제조 회사에 필수입니다.

간단히 말해, ERP가 청구서를 지불합니다. 말 그대로. 지급, 수금, 세금 신고 등 회계 기능은 ERP 소프트웨어 없이는 매우 어려울 것이며, 재고 관리, 입출고, 영업 주문 관리, 구매, 무엇보다 중요한 MRP도 마찬가지입니다. ERP 시스템은 어느 정도의 스케줄링과 현장 제어 기능도 자랑하지만, 대부분 그 내면을 관리하는 데는 부족합니다. 그래서 MES가 필요합니다.

플렉스의 하트는 "양쪽 다 봤지만, 일부 현장은 MES 전략을 먼저 추구하기도 합니다. 그들이 겪는 페인 포인트가 무엇인지에 달려 있습니다. 예를 들어 자재 추적성 문제가 있거나, 현장이 품질 문제에 직면해 언제든 현장에서 무슨 일이 벌어지는지 조명하고 싶다면, 보통 MES부터 시작합니다. 하지만 MES의 핵심 이점 중 하나가 ERP 및 기타 제조 시스템과의 잠재적 통합이므로, 앞으로 나아갈 때 이를 염두에 두는 것이 중요합니다."라고 말했습니다.

황제를 맞이하라

MES 구현은 ERP와 동일한 많은 고려사항과 잠재적 함정을 수반한다는 점을 명심하십시오. 후지츠 글로비아(Fujitsu Glovia Inc.)의 영업 및 서비스 수석 부사장 짐 에링턴(Jim Errington)은 "데이터가 정확하지 않으면 아무 소용 없습니다. ERP와 MES 고객 모두에게 똑같이 말합니다. 시스템이 아무리 훌륭하고 도구가 아무리 뛰어나도, 나쁜 데이터로 채우면 나쁜 답만 나옵니다."라고 말했습니다.

에링턴은 최근 협업한 고객의 사례를 공유했습니다. BOM(자재 명세서)과 라우터를 정리하는 데 몇 달을 보낸 후, MES 소프트웨어의 공장 계획 측면을 가동했더니 핵심 작업 센터가 과부하되었습니다. 문제요? 부정확한 이동 시간을 아무도 눈치채지 못했습니다. "많은 현장처럼 그들에겐 진짜 스케줄링 시스템이 없었으니 이 값들이 결코 검토된 적이 없었습니다." 에링턴은 말했습니다. "두 톤짜리 주물을 순식간에 옮길 수 없다는 건 누구나 알지만, 이 경우 시스템에 정확히 그렇게 하라고 지시한 꼴이 되었습니다."

이 감독으로 인해 며칠 뒤처졌고, 단순한 실수에서 회복하는 데 몇 주가 걸렸다고 그는 덧붙였습니다. 그래서 엔지니어, 플래너, 원가 계산 담당자를 MES를 포함한 모든 구현에 참여시키는 것이 그렇게 중요한 것입니다. "데이터가 왕이라고들 하지만, 그렇다면 데이터 정확성이 황제입니다."라고 에링턴은 말했습니다.

그의 스케줄링 예시는 MES에 대한 한 가지 중요한 점을 더 보여줍니다. ERP와 달리 MES는 작은 조각으로 먹을 수 있는 코끼리입니다. 예를 들어 글로비아의 고객처럼 스케줄링 기능만 구현하거나, 현장의 유지보수 소프트웨어와 MES를 통합해 OEE 추적에 활용하거나, 새로 설치한 자동 레이저 커터의 생산 데이터 수집에 쓰거나, 조립 라인에 더 나은 정보를 제공하는 등 단계적 구현이 가능합니다. 데이터 무결성과 좋은 관리는 동등하게 중요하지만, 노력은 거의 확실히 더 적고 ROI는 훨씬 빠를 것입니다.

메시지는 명백합니다: 가장 잘 운영되는 회사에도 손쉬운 과실은 넘쳐나며, MES는 그것을 따기 위한 사다리입니다. "인더스트리 4.0으로 진입하고 더 많은 기업이 공작기계에서 나오는 데이터를 수집하고 분석하려 함에 따라 이는 점점 더 명확해질 것입니다. MES는 공장을 나머지 비즈니스와 연결해 실시간 데이터, 더 정확한 스케줄링, 더 높은 기계 가동률, 생산 현장의 모든 측면에 대한 향상된 통제를 제공합니다. 우리에게 MES는 있으면 좋은 게 아니라, 경쟁력을 유지하려는 모든 제조업체에 필수입니다."라고 에링턴은 말했습니다.