고품질 · 고속 생산설비 구축을 위해

산업 동향

오늘날 전자기계공학을 통칭하여 메커트로닉스(Mechatronics)라고 한다. 메커트로닉스는 기계 · 전자공학에 중점을 두고, 제어 및 임베디드 컴퓨팅과 결합하여 다양한 시스템 구축에 응용된다. 가령 시너지 드라이브, 행성탐사 로버(rover)를 비롯한 첨단장비와 ABS, 스핀 시스템 등의 자동차 부속시스템은 물론 자동초점 카메라, 비디오, 하드디스크, CD 플레이어, 세탁기 등의 일상 생활용품들도 메커트로닉 시스템의 응용사례에 해당한다.

지난 10년을 돌이켜볼 때, 가혹한 비용압력과 세계화 조류에 대응하여 제조 및 생산모델을 탈바꿈하는 속도에 있어서 메커트로닉 산업에 필적할만한 성과를 거둔 산업부문은 거의 없다고 하겠다.
예컨대, 글로벌 아웃소싱 역시 제조업체들이 생산환경은 물론 자사의 이익을 지키기 위한 가치사슬(value chain)마저 관리해야 하는 필요와 비용부담을 증가시키는 데 지나지 않았다. 이러한 도전과 그 충격이 미칠 막대한 영향을 모두 인식하고는 있지만, 정작 시설운영의 투명성을 총체적으로 확보하고 제품 도입 초기부터 제조공정에 반영하고자 하는 자사의 절박한 필요성이 만족스럽게 해결되었다고 보는 기업은 거의 없는 실정이다.
가령, 자동차 업계의 1차 공급업체들의 경우, 품질 유지는 물론 비용절감 압박을 끊임없이 받는 한편 OEM 이력추적 요구도 충족해야 한다.

유감스럽게도, 플랜트 및 기업 레벨의 IT 인프라 증설이 전략적인 결정이 아니라 임기응변적으로 이루어지고 있으며, 다양한 이종 시스템간의 IT 환경통합도 전략적 구현이 아닌 패치 등 땜질처방에 그치는 경우가 더 많은 실정이다. 투자수익률(ROI)이나 총소유비용(TCO) 역시 형편이 매우 좋지 않은데다, 시간이 갈수록 이러한 접근방식이 비용을 눈덩이처럼 키우는 바람에 근원적인 문제 해결에는 거의 도움이 되지 않는다. 이 같은 사실은 잘못된 방향으로 흐르는 핵심성과지표(KPI)들에서도 잘 나타나는데, 각지에 분산된 다양한 시스템 환경으로 인해 설정 파라미터 복제 등 설비시설 전반에 걸친 일괄적용이 어려운 것도 솔루션 구현의 복잡성이 가중되는 주된 원인으로 꼽을 수 있다.

글로벌 경영은 핵심경영지표(key business metrics) 향상을 목표로 신속 정확한 결정을 내릴 수 있도록 여러 시설현장의 운영 데이터를 손쉽게 비교할 수 있는 시스템 역량을 필요로 한다. 하지만, 다음과 같은 요소들이 제조실행(생산관리) 솔루션으로 구현된 최종상태의 핵심에 해당한다는 점에는 거의 모두가 동의할 것이다: 시각화, 데이터 입력, 보고서 출력 및 관리, 데이터 용어 표준화, 데이터 축적 및 수집방법 등을 작업현장과 연결된 하나의 인터페이스로 일관성 있게 해결하는 한편, ERP 시스템에서 나온 마스터 데이터를 적용하고 기존 시스템 및 애플리케이션과 통합하는 등의 요소들이 여기에 포함된다.

해결과제

메커트로닉스 산업의 특징은 초고속 물류이동과 대용량 데이터 생성을 동반한 수많은 원료 배치(batch)를 꼽을 수 있다. 여러 작업현장 시스템에서 수집 · 생성된 대용량 데이터는 각 배치 데이터에 대한 완전한 계통 이력으로 컴파일 된다. 기계에서 기계로 이동함에 따라 각 제품의 품질을 추적하는 동시에 순식간에 해당 데이터를 연동해야 한다. 계통학이 적용된 이력추적 시스템은 조립 또는 결합된 구성요소들의 전체 목록과 연동되어 각 최종 제품의 완전한 생산기록을 생성함으로써, 제품출고 전후의 이력을 추적할 수 있을 뿐만 아니라 불량 원료를 식별하여 문제 발생 시 정확한 제품회수를 보장한다.

원자재공급 계획이나 BOM (원자재 명세서), 표준공정도 등과 마찬가지로, ERP는 재고/비축 공급망과 완전히 통합되어, 주문 완료와 동시에 SIMATIC IT에서 업데이트된 생산명령을 받게 된다.

각종 기능

품질과 생산속도 의미에서의 성능은 전통적으로 상호배타적인 목표로 여겨졌던 개념이지만, 전자산업 부문에서는 양자가 완벽한 조화를 이루어야 한다. 제대로 된 품질을 최대의 속도로 공급해야 하는 것이다. 따라서 부품 조립공정에 대한 모니터링 및 제어작업시, 많은 요소들을 고려해야 한다.

ㆍ 데이터 관리
첫 번째 과제는 조립된 완제품 생산과 관련된 장치 및 인터페이스의 수, 그리고 이들이 갖고 있는 상이한 데이터 구조를 해결하는 문제다. 고속 데이터처리율이 수반되는 최신 기계들은 데이터 공급 속도가 빠를 뿐 아니라, 때로 패키지 단위의 대용량 데이터를 실시간으로 처리해야 할 경우도 적지 않다.

ㆍ ERP 상호운용성
ERP 시스템과의 상호운용성(interoperability) 역시 MMD(Material Master Data) 동기화에 필수적인 것으로, 생산공정에 최신 시방서가 적용되도록 한다.
피드백을 통해 ERP 시스템에 생산성과를 반영하는 일도 QA/QC (품질보증/품질인증), CRM 등을 비롯한 경영활동에 필수적인 요소다.

ㆍ 이력추적
세 번째 과제는 이러한 품질데이터를 생산이력, 인원, 장비 및 사용된 원료 등과 결합하여 효율적으로 구축된 데이터 저장소에 이력추적이 가능한 일종의 계보(genealogy)형태로 저장하는 일이다. 이렇게 구축된 기록시스템은 원천정보로 기능하여, 데이터 연동, 의사결정 지원, 제품 리콜, 생산 보고서작성 등에 활용된다.

ㆍ상호연동
생산관련 정보의 수집과 저장은 단지 출발점에 불과하다. 결국 모든 기록정보를 현행 생산배치 조건에 맞게 신속하게 동기화하는 한편, 빠른 의사결정을 내릴 수 있어야 한다. 실제로, 어떤 검사기계가 일련의 제품들이 품질검사를 통과하지 못했다고 불합격 판정을 내리는 경우, 해당 제품들은 즉시 생산공정에서 배제되어 추가적인 부품 및 생산자원을 낭비하는 일이 없도록 해야 한다. 결국 불량품은 파기되어야 하기 때문이다. 더구나 MES는 초고속으로 반응해야 하므로, 찰나의 순간도 매우 중요하다.

ㆍ 장애발생 기록 및 정비
마지막 과제는 시스템 장애관리 문제로, 이는 비용효율성과 직결된 사안이다. 정상적인 작업 처리속도 조건에서, 어떤 장애발생 상황이 확인된 경우, 해당 공정을 신속하게 재개하고 정비과정을 관리하여 생산공정에서 장애요인을 제거함으로써, 자원낭비와 불량품 파기를 가능한 한 줄여야 한다.
종이 문서가 필요 없는 전산환경의 재가공 기능은 검사과정에서 불합격 판정된 장치정보를 비롯하여 정비이력 등 기타 정보를 운영자에게 제공한다.

메커트로닉스 라이브러리(Mechatronics Library) 구축의 주된 목적은 다음과 같이 요약된다:
ㆍ SAP 및 SIMATIC IT 간의 데이터 교환을 위해 설정 가능한 인터페이스 제공
ㆍ 측정수치 저장, 공정/원료 연동, 작업/생산과정 및 원료 이력추적 등을 포함한 완전한 생산관리 시스템 구축
ㆍ 품질 데이터 수집 및 관리를 위한 산업별 특화기능 제공
ㆍ 모든 제품 서비스 및 애플리케이션 모듈에 대해 고도의 가용성을 확보하고 데이터 무손실(no-data-loss) 전략을 지원하는 클러스터 설정방식
ㆍ대용량 고속데이터 처리능력

사용편익

Mechatronics Library용 SIMATIC IT의 첫 출시와 더불어, SIMATIC IT는 메커트로닉스 관련 기능을 완벽히 지원한다. 이 라이브러리는 메커트로닉스 부문에서 필수적인 요건들을 충족하며, 다음과 같은 기능을 제공한다:
ㆍ 각종 생산활동과 관련된 광범위한 데이터 모델(Data Model)
ㆍ 인증된 SAP 커넥터를 통해 ERP에서 전송된 마스터(Master) 데이터에 대한 완벽한 관리
ㆍ 원료 관리, 배치 이력추적 및 원료 품질관리 등을 위한 일련의 기능
ㆍ 즉시 사용 가능한리포트 기본양식

Mechatronics Library는 고객의 특별한 요구조건을 충족한다.
ㆍ 이력추적 및 공정제어-상호연동, 초기 수율(First Pass Yield) 등
ㆍ 직서열 (Just In Sequence) 생산 개념
ㆍ 온라인 성능 데이터, TQM (Total Quality Management) 지원
ㆍ 정보처리 시 자원낭비 최소화
ㆍ 장애 시스템/결함부품처리의 명확성 및 안전성 제공
ㆍ 우수사례 및 개선사항 판정의 기준제공

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