제조실행시스템(Manufacturing Execution System, MES)

제조업체의 경우 생산 현장의 원가를 절감하기 위해 현장을 최적화하기를 원한다. 세부적으로는 의사결정이 빠른 공장과 전략적인 공장, 주변 환경에 대응이 빠른 공장, 운영 비용이 최소인 공장을 추구한다. 이를 지원하기 위해 등장한 시스템이 제조실행시스템(MES)다. 

 

MES는 주문 단계에서 제품 완성 단계까지 생산활동에 필요한 최적화를 지원한다. 이는 비부가가치 행위를 감소시키고 현장에서 발생하는 최신의 정보를 실무자나 관리자에게 보고함으로써 가능해졌다. MES는 궁극적으로 정확한 납기일을 지키고 재고의 순환과 더불어 순이익을 향상시키는 게 목적이다.

 

쉬운 이해를 위해서 중국집을 예로 들어보자.

 

A 고객, 짜장면 주문 - 접수 - 짜장면 재료 확인, 요리사 수준 확인 - 짜장면 잘 만드는 요리사에게 주문 배정 - 짜장면 완료시간 산정 - 현재 가게에 남아있는 배달원 수배 - 배달원 배정 - A에게 음식 배달 완료

 

이러한 일련의 과정의 최적화를 지원해주는 게 MES다. 

 

중국집에 MES가 필요해? 라는 의문이 들 수 있다. 예를 달리 해보자.

 

하루 주문량만 50만 건이나 되는 거대 중국집이고 짜장면, 짬뽕 등 메뉴 별 전문 요리사 100명과 배달원만 100명이 있다고 가정하자. 

 

이 경우, MES가 없다면 어떤 일이 벌어질까? 길게 말하지 않아도 혼란 그 자체일 것이다. 

"C 고객님 탕수육 아직도 안 됐나요?"
"D 고객님 짜장면에 머리카락 들어갔다는데, 누가 만들었어요?"

"A 고객님 배달 시간이 2시간이 걸려서 난리 났어요 !"

 

등등. 문제가 계속해서 터질 것이고 결국 고객 만족을 시키지 못 하여 이 거대한 중국집은 폐업하게 될 것이다. 이를 막기 위한 게 MES다. 

 

MES를 도입하게 되면 A 고객의 짜장면은 자동으로 요리사가 배정이 된다(책임소재 확실)

요리가 완성되면 배달원이 자동으로 배정이 되고 배달원의 경우 한 건의 배달만을 하는 게 아니라 10건의 배달이 있다면 최적화된 경로로 배달을 진행하여 배달 효율을 높일 수 있을 것이다.

 

이를 공장에 대입해보면 MES의 필요성을 대략적으로나마 알게 될 것이다. 

 

다시 본론으로 돌아와, MES의 주요 기능은 다음과 같다.

 

자원 할당과 상태 관리(resource allocation status)
자원의 상세한 이력을 제공하고 장비의 상태를 실시간으로 제공해 장비가 작업에 적절히 설치·작동되고 있는지를 확인한다. 즉 기기, 도구, 작업자 숙련도, 자재, 문서 등 작업자가 작업 시 사용하는 모든 자원을 관리한다. 이와 같은 자원 관리 작업 일정 목표에 부합하기 위한 예약과 분배를 포함한다.

작업과 상세 일정 관리(operation/detail scheduling)
적절히 순서가 정해졌을 때 셋업을 최소화하는 작업에서 특별한 생산 단위와 연관된 처방, 우선 순위, 속성과 특성에 기초한 순서를 제공한다. 일정 관리란 정확한 시간, 장비적재와 시프트(shift) 유형 등을 상세히 계산하기 위한 중복·병렬 작업과 대안을 파악한다.

생산 단위 분배(dispatching production units)
작업 내용, 일괄 작업(batch), 작업 단위(lot) 및 작업 지시서(work order) 등과 같은 작업 형태에서 생산 단위의 흐름을 관리한다. 분배 정보는 공장 현장에서 사건이 발생함으로써 수행되어야 할 작업과 실시간 변화의 순서에 의해 제공된다.

문서 제어(document control)
작업 지시, 처방, 도면, 표준 작업 절차, 부분 프로그램, 일괄 작업(batch) 기록, 기술적 변경 요구 사항, 조(shift)와 조 간 의사소통과 ‘계획된 것(as planned)’과 ‘이루어진 것(as built)’의 정보에 대한 편집 능력을 포함해 생산 단위와 함께 관리되어야 할 기록 형태를 제어한다. 문서 제어 기능은 작업자에게 데이터를 제공하거나 장치 제어에 대한 처방을 제공함으로써 작업 지시를 현장으로 할당한다.

데이터 집계와 취득(data collection/acquisition)
생산 단위 별로 수집되어야 하는 데이터를 정의하고 이 데이터들을 수집하는 인터페이스를 제공한다. 여기에서 데이터는 공장 현장에서 수동적으로 수집되거나 장비로부터 분 단위까지 자동적으로 수집될 수 있다.

근로 관리(labor management)
근로 관리 기능은 분 단위로 작업자의 상태와 이력 데이터를 제공한다. 시간 대비 출석 보고, 검증 추적 및 활동 기반(Activity-based)의 비용 기준으로 자재와 공구 준비작업 같은 간접적인 행위의 추적 능력을 포함한다. 이 기능은 최적의 자원 할당 기능과 상호작용할 수 있다.

품질 관리(quality management)
품질 관리 기능은 지표상의 품질 제어를 확인하기 위해서나 문제를 구분하기 위해서 제조 현장에서 수집한 측정치들을 실시간으로 분석·제공한다. 그것은 원인을 보여주는 징후, 행동과 결과에 대한 상호작용을 포함해 문제를 수정하기 위한 행동양식을 제공한다. 또한 실험실정보관리시스템(LIMS, Laboratory Information Management System)에서 오프라인 검사와 분석 관리, 통계적 공정관리/통계적 품질관리(SPC/SQC: Statistical Process Control/Statistical Quality Control) 기능을 포함한다.

공정 관리(process control)
생산을 감시하고 진행 중인 작업 향상을 위해 작업자들에게 의사결정을 지원하거나 자동적으로 수정한다. 이 같은 행위들은 내부적으로 작용하거나 하나의 작업에서 다음 작업으로 공정을 추적하며 감시되거나 제어되는, 또한 내부 작용하는 기기와 장비에 특별히 초점을 맞추고 있다. 이것은 외부적으로 수용 가능한 오차 범위의 공정 변경을 작업자 개개인에게 인식시켜 주기 위한 경보 관리를 포함할 수 있다.

유지보수 관리(maintenance management)
장비와 도구들을 유지보수하기 위한 예방적 활동을 지시하고 추적한다. 이것은 새로운 문제를 진단하는 데 도움을 주기 위해 과거 사건과 문제에 대한 이력을 유지한다.

생산추적과 이력(product tracking and genealogy)
작업의 위치와 어느 곳에서 상시 작업이 이루어지는지를 보여 준다. 상태 정보는 누가 작업을 하고 있는지 공급자의 소요 자재 수량이나 일련 번호, 현재의 생산 조건, 경보 상태, 재작업 또는 생산과 연계된 다른 예외 사항들을 포함한다. 이러한 제품의 생산 이력과 부품 이력 관리는 향후의 품질 개선 인프라로 제공된다.

실행 분석(performance analysis)
생산 공정의 주요 성과 지표를 관리함으로써 생산성 향상을 위한 분석 기능이다. 이는 과거 기록과 예상된 결과의 비교를 통해 실제적 작업 운영 결과들에 대해 분 단위로 보고한다. 실행 결과는 자원 활용, 자원가용성, 생산 단위 사이클 타임(cycle-time), 일정 준수와 표준 준수로서 측정치들을 포함한다. 이 같은 결과들은 보고서 형태로 제공되거나, 실행에 관한 실시간 평가로서 온라인으로 제공될 수 있다.

 

이에 대한 세부 사례로써 성민전자가 있다. 성민전자의 경우 국제적으로는 장기불황, 국내적으로는 인건비 상승과 같은 위기에 대응하기 위해 MES를 도입하였다. 성민전자는 MES 솔루션 기업인 '아이티콤사'로부터' 스마트iMES'  솔루션을 도입했다. 스마트iMES는 공정 단계 별 초중종검사와 금형수명관리 등 품질관리 프로세스를 크게 개선시켰다. 

성민전자의 경우 대기업들 고객사들의 까다로운 자체 품질 관리기준에 대응하기 위해서 아이티콤의 MES를 구축했다. 제조기업들은 '4M 사항'이라 불리는 제조자, 설비, 원재료, 조건이라는 네 가지 생산조건 기본관리를 까다롭게 관리하고 있다. 이전의 수기직 관리로는 이러한 기본관리를 제대로 수행하기 어려웠고, 기록자가 임의대로 거짓기록을 남길 위험성이 있어 신뢰성 확보가 어려웠다. 

 

결과적으로 성민전자는 MES 도입으로 체계적인 품질 관리를 통해 고객만족을 이끌어냈다. 성민전자가 구축한 시스템은 원자재 입고부터 생산, 자재, 출하까지 단계마다 존재하는 품질 검사 공정을 전산화한 것이 가장 큰 특징이다. 원자재가 들어올 때의 수입검사와 생산을 진행하면서 진행하는 초중종검사(공정검사), 자재가 나갈 때의 출하검사 등 품질 관리의 전 단계를 전산화한 것이다.

특히 시스템 도입 이후 초중종검사의 신뢰성이 높아졌다. 도입 이전에는 아침·점심·저녁 별로 생산품의 샘플을 선정해 치수·외형 등을 검사기준에 따라 확인 후 수작업으로 합/불 판정을 내야했다. 그러나 시스템 도입 후 생산품의 각종 치수를 전자 버니어 캘리퍼스를 이용해 측정하기만 하면 합/불 판정이 자동으로 이루어진다. 검사공정이 간소화됐을 뿐 아니라 전산처리로 사람의 조작가능성을 원천적으로 봉쇄해 품질의 신뢰성을 높일 수 있게 됐다. 또한 기존 풀프루프(Fool Proof)장비의 데이터를 MES에 연동해 추적관리 편의성이 높아졌다. 기존 풀프루프 장비의 경우 금형에 설치된 센서를 통해 적정온도 등의 기준을 모니터링하고 조건이 벗어나면 알람을 울리게 해 후속조치만 가능했지만, MES 구축 후 한 시간 단위로 데이터를 모니터링할 수 있게 됐다. 문제가 생기기 전에 능동적인 대처가 가능할 뿐만 아니라 추후 불량 생산품 발생 시 생산·검사 일자, 생산자, 생산조건 등 동일한 문제를 안고 있는 불량제품을 쉽게 추적할 수 있게 됐다. 성민전자측은 이번 시스템 구축으로 매출 27% 증가, 불량률 연간 50% 감소, 설비 가동율 7.6% 향상, 납기 준수율 12.5% 향상 등 다방면의 효과를 기대하고 있다. 뿐만 아니라 실시간 설비모니터링 관리 및 설비환경 이력관리를 통한 설비운영능력, 체계적 품질검사 관리를 통한 고객만족도, 데이터 분석에 의한 현장업무 표준화 및 관리체계 등에서도 도움이 될 것으로 예상하고 있다.