인더스트리 4.0은 수평 통합이 필요하다

MES(생산 관리 시스템)은 인더스트리 4.0의 전제 조건이다. VDI 가이드라인 5600은 MES가 어떤 기능과 특성을 지녀야 하는지 설명하고 있다. 인더스트리 4.0 에서 전체성이 얼마나 중요할까? 미래 컨셉트 MES 4.0이 명확하지 않다.

위르겐 클레티 교수(Jürgen Kletti): MPDV Mikrolab GmbH 대표

인더스트리 4.0 준비를 위해서는 먼저 선행해야 하는 것이 “MES를 도입하라!“는 것이다. 그러면 어떤 MES를 도입해야 할까? 중심적인 정보와 데이터 허브 역할을 위해서 MES는 어떤 특성과 기능을 지녀야 할까? VDI 가이드라인 5600에 따라 MES에 적용되는 사항은 인더스트리 4.0 차원에서도 매우 중요하다. 수평 통합이 없다면, 인더스트리 4.0은 아무 의미가 없다! MES는 인더스트리 4.0을 실질적으로 실현하는데 중요한 역할을 한다.

넓은 범위의 기능 포트폴리오와 완전한 수평 통합을 제공하는 Hydra와 같은 MES 시스템은 아직많지 않다.

MES 시장 전망은 편차를 보인다

현재 MES의 시장 전망은 매우 광범위하게 형성되었지만, VDI 5600의 모든 요건을 실질적으로 충족하는 시스템은 매우 드물다. 온라인 연결성은 대체적으로 실현되지만, 많은 시스템들이 기능 범위와 수평 통합 면에서 매우 약점을 보이고 있다. 많은 공급자들이 요구되는 MES 기능의 일부만 커버하고 있어, 다른 기능들은 협력사 제공으로 보충을 받아야 한다.

VDI 가이드라인 5600은 중요하다

많은 공급자들이 자신들의 기능 포트폴리오를 확장한다는 사실을 보면 VDI 5600의 중요성이 입증되고 있다. 그러나 VDI 5600에 따르는 것만으로는 수평 통합에서 요구되는 내부 인터페이스 방지가 대부분 실현되지 않는다. 완전한 기능에서 수평 통합이 가능하고, 수평 통합이 어떻게 보일 수 있는지는 MPDV의 MES Hydra가 보여준다. 미래 컨셉트 MES 4.0은 “수평 통합“으로 가치 창출 체인 전체뿐만 아니라 MES의 모든 태스크 상에서 모든 기능과 데이터를 연결하는 것으로 이해해야 한다. 수평 통합의 본질적인 특징은 내부 인터페이스를 없애고, 전체 시스템을 원 스톱의 모듈 구조로 실현하는 것이다. 현장에서 수평 통합은 BDE(주문 메시지)뿐만 아니라 CAQ(품질 검사)도 작업 현장 내 동일한 데이터 수집 단말기에서 이루어지는 형태로 나타난다. 두 기능이 유사한 다이얼로그로도 묘사되어, 작업자가 하나의 기능 원리만 배우고 이해하면 작업자가 수월해진다. 또한 작업자가 다른 검사 위치로 가는 거리를 줄일 수 있다.

수평 통합

수평 통합은 MES 솔루션을 모듈식으로 구성하기 위한 전제 조건이기도 하다. 수평 통합은 시스템의 점진적인 도입을 수월하게 하는데 이 점이 중소 기업인 경우에 매우 중요하다. 또한 각 사용자들이 직접 자신의 어플리케이션을 위해 어떤 기능이 중요한지 결정하고, 구체적인 필요에 맞게 선택할 수 있고, 추후에 언제든지 확장할 수 있다. MES로 어떤 제조 과정을 묘사해야 하는지 또는 어느 국가, 어떤 문화에서 이 시스템을 가동할 것인지는 중요하지 않다. 모듈 방식의 수평 통합 MES 솔루션은 제시되는 요건들을 모두 충족한다. 현재는 MPDV의 Hydra와 같이 적은 수의 MES 솔루션만 요구되는 범위의 기능과 그에 필요한 수평 통합을 제공한다. 그럼에도 많은 사용자들은 자신들의 제품은 „인더스트리 4.0 적합성“을 갖추고 있다고 한다. 하지만 장기적으로 사용하려면 수평 통합은 필수적이다. 인더스트리 4.0에 있어서는 통합된 시스템들이 모든 데이터를, 영역을 포괄하여 처리 평가할 수 있다는 점이 증요하다. 제작 환경이 복잡해질수록, 공정을 가능한 포괄적으로 고려하고 효율적으로 가동하기 위해 상호 관련성을 평가하는 것이 더욱 중요하다. 콘텍스트를 기준으로 데이터들을 연결해야, 가치 있는 정보가 도출되고, 그러한 정보로부터 지식이 도출된다. 그리고 폭넓은 지식이 있어야 공정을 최적화할 수 있다. 공정 최적화는 재차 인더스트리 4.0 차원에서 제조업체의 경쟁력을 위한 중요한 전제 조건이 된다. 그에 대한 이유를 다음에서 설명한다.

VDI 가이드라인 5600에서 정의하는 수평 통합은 „인더스트리 4.0 VDI 하우스“에서도 볼 수 있다.

에너지 비용 통제

에너지 가격이 높고 비용 완화 모델이 복잡한 시대에 제조업체는 에너지 소비량을 파악하고 평가하기 위한 툴이 필요하다. 통합 MES에서는 에너지 데이터를 처리한 주문과 기계 상태 등 제조 공정에서 얻은 다른 정보들과 관련 지을 수 있다. 이를 통해 어느 단계에 에너지가 집중적으로 소비되는지, 어떤 기계가 에너지를 많이 소비하는지를 파악할 수 있다. 부하 피크 등을 방지하기 위한 에너지 최적화 계획은 최고의 원칙에 속하며, 수평 통합 솔루션을 적용해야만 기능한다. 많은 영역에서 얻은 데이터들을 서로 연결해야 하기 때문이다. 이러한 모든 조치들로 에너지 비용을 낮출 수 있다.

핵심은 인간이다

인더스트리 4.0 시대에도 자격을 갖춘 인력은 매우 중요한 자원이다. 통합적인 데이터 저장 덕분에 출퇴근 기록기나 교대 근무조 계획을 통해 근로 시간을 파악하고 파악된 근로 시간과 부재 시간으로 제조 기록과 비교할 수 있다. 이를 이용하여 여러 가지 평가와 초과 수당 또는 업적에 기반한 급여 시스템을 구축할 수 있다. 주문에 따른 인력 투입 계획을 통해 직원들의 능력에 따라 가용 직원들을 적합하고 효율적으로 투입할 수 있다. 이런 장점은 점차 작아지는 로트 크기를 생각하면 정말 중요한 부분이다. 이러한 조치들은 직원들의 동기화를 필요로 한다. 제품의 품질은 인더스트리 4.0 시대에도 중요한 역할을 할 것이다. 통합 MES에 의해 제조와 품질 체크가 거의 동시에 진행된다. 지정된 간격에 따라 (시간 또는 사이클 기반) 시험 예정 기한을 자동으로 확인하고, 임박한 시험을 바로 BDE 단말기에 알린다. 품질 시험을 자동화하는 데에도 기계 연결 중에 제공되는, 수집된 공정 데이터(온도, 압력, 유량 속도 등)를 이용할 수 있다. 그 결과 품질이 개선되거나 안정화된다. 전체적으로 통일된 MES 솔루션은 시스템 내에서 제조와 관련된 모든 자원을 관리한다. 기계 외에 공구와 기타 제조 수단도 이에 속한다. 공통된 데이터 뱅크 덕분에 모든 자원을 포괄적으로 계획하고 평가할 수 있다. 예를 들어 계획에 따라 정비 또는 유지보수 일정이 다 되었는지를 평가하는 시험과 같이 컨트롤 스테이션에서 주문 시에 공구 가용 여부도 점검할 수 있다. 또한 사이클과 이용 시간을 중앙에서 파악하여 필요에 맞게 그리고 예방 차원에서 기계와 공구를 유지보수 할 수 있어 공구의 가용률과 수명이 늘어난다. 분산된 시스템도 가이드라인과 어느 정도의 계획과 컨트롤이 필요하다. 그러나 현장과 직접 연결해야 순수한 계획으로부터 정확한 제조 컨트롤이 이루어진다. 예상치 못한 사고들을 즉각 감지하고 책임자가 실시간으로 반응할 수 있다.  기계가 고장 나면, MES 내에서 그래픽으로 나타나는 정밀 계획을 이용하여 어떤 대안을 사용할 수 있는지, 고장이 주문 전체에 어떻게 영향을 미치는지를 검사할 수 있다. 기계와 공구 가용률을 바탕으로 계획하는 것 외에 통합 MES 솔루션을 이용하여 인력과 재료 재고 또는 에너지 소비 등의 다른 자원도 고려할 수 있어, 제조 시 대응 능력 유지와 상승을 위한 투명성이 확보된다.

시스템 내 BDE : 작업자가 기계에서 작업을 점검할 수 있다.

미래 비전이 더욱 구체화된다

인더스트리 4.0을 특징 짓는 미래 비전은 미래 컨셉트 MES 4.0이 구체화되면서 더욱 명료해진다. MES 환경에서 수평 통합으로 묘사되는 네트워킹이 제조 IT의 중심을 차지한다. 기술 혁신으로 인해 지금까지는 극복할 수 없을 것 같았던 장애물도 점차 사라지고 있다. 기술적 진보는 억제할 수 없으며, 공장에서 자기 통제 시스템의 비율이 늘어나고 있다. 그만큼 더 모든 관련 데이터에 방해 받지 않고 접근하는 것이 중요하다. MES가 인더스트리 4.0을 지원하기에 가장 적합할 뿐만 아니라 반드시 필요하다는 요건이다. 물론 MES가 VDI 가이드라인 5600에 기술된 모든 특성을 원 스톱으로 구비해야 한다. 오늘날 MES라고 부르는 모든 것이 실제로 이런 이름을 사용할 자격이 있는 것은 아니라는 사실을 기억해야 한다.

인더스트리 4.0에 적합한 MES라면 VDI 가이드라인 5600에 기술된 모든 특성을 구비해야 한다.

라인홀드 쉐퍼(Reinhold Schäfer), 자동화 에디터