MES(제조실행시스템)의 주요기능 및 기본요소

MES의 영역을 한 공장 내의 생산활동 에서 Supplier나 협력 업체와 의 협업시스템(Collaborative)의 형태로 발전해 나아가고 있으며 기업활동과 관련한 APS(Advanced Planning and Scheduling), FDC(Fault Detect and Classification)), APC(Advanced Process Control), EAM(Enterprise Asset Management) 등과 결합하여 상위의 ERP, CRM(Customer Relationship Management), SCM(Supply Chain Management) 등의 시스템과 연계된 MOS(Manufacturing Operation System)으로 개념이 확장되고 있다.

 

 

반면 IT 기술의 진화는 MES시스템을 좀 더 유연한 시스템으로, 그리고 공장 안의 시스템에서 공장 밖으로까지의 시스템으로 확장시키고 있다. 점점 복잡해지고 다변화하는 제조환경에 대응하기 위해 모든 작업 절차를 워크플로우(Workflow)로 구성하여 분석 결과 및 테스트 결과에 따라 생 산 절차 및 조건을 변경하고 필요한 활동을 정의할 수 있는 시스템으로 발전하고 있다.

기업의 정보시스템

 

MES(제조실행시스 템: Manufacturing Execution System)의 주요기능

MES 시스템의 기능을 살펴보면, 공정진행 정보 Monitoring 및 Control, 설비제어 및 Monitoring, 품질정보 Tracking 및 Control, 실적정보 집계, 창고운영 관리, 재공 품 관리, 자재투입 관리, 인력관리, 공무관리 등 생산 현장에 서 발생할 수 있는 모든 정보를 통합 관리한다고 할 수 있다. 

MES 주요기능 모델(MESA)

MESA 협회에서는 MES Functional Model을 통하여 MES의 11가지 기능에 대해서 정의하고 있습니다.

1. 자원할당 및 상태정보(Resource Allocation and Status)

기기, 도구, 작업자 숙련도, 자재 및 문서 등의 자원 가 용 상황을 관리한다. 자원할당 및 상태정보 관리는 자원의 상세 이력과 장비 상태를 실시간으로 제공하여 장비가 생 산 작업에 적절히 배치되었는지를 점검한다. 이러한 자원 관리의 목표는 작업 일정 목표에 부합하는 자원 예약 및 분배 서비스를 제공하는 것이다. 그림 4. MES 주요기능 모델(MESA)

 

 

2. 작업/상세 계획(Operations/Detail Scheduling)

작업 및 상세 일정관리는 특별한 생산 단위와 연관된 조치, 우선순위, 속성 및 특성에 기초한 순서화를 제공한다. 일정관리란 정확한 시간, 장비 적재 및 이동 유형 등을 상세히 조정하기 위해 중복 또는 병렬 작업과 대안을 파악한다.

3. 생산단위의 분산(Dispatching Production Units)

배치(Batch), 로트(Lot) 및 작업지시서(Work Order) 등 의 생산 단위로 생산 공정 흐름을 관리한다. 분배 정보는 공장 현장에서 발생하는 사건(event)에 따라 수행 작업과 실시간 순서 변경을 지시한다. 재작업과 재처리 공정은 버퍼(buffer) 관리와 모든 시점의 재공 제어 능력을 요구한다.

4. 문서관리(Document Control)

문서관리 기능은 작업지시, 처방, 도면, 표준 작업절차, 부분 프로그램, 배치 기록, 기술적 변경 요구사항, 조(Shift) 와 조간 의사소통 및 “계획된 것” (“As Planned”)과 “이 루어진 것” (“As Built”) 정보에 대한 편집능력을 포함하여, 생산 단위와 함께 관리되어야 할 기록형태를 제어한다. 문서관리 기능은 관리자에게 생산정보 또는 장치제어 정보 를 제공함으로써, 생산현장에 작업지시를 명령한다. 또한 환경의 제어, 통합, 안전 규정, 올바른 행동절차 등과 같은 ISO 정보를 제공한다.

5. 데이터수집(Data Collection/Acquisition)

데이터 수집 기능은 생산단위별로 데이터 기록 및 형태 와 내부 작업 생산 정보 인터페이스를 제공한다. 이러한 데이터는 공장 현장에서 수작업으로 직접 수집하거나 장비로부터 자동적으로 수집할 수 있다.

6. 작업자 관리(Labor Management)

작업자 관리 기능은 분단위에 기초하여 개인별 상태를 관리한다. 시간대비 출석보고, 검증추적 및 행위에 기초한 (activity-based) 비용 기준으로서 자재 및 공구 준비작업과 같은 간접적인 행위의 추적능력을 제공한다.

7. 품질관리(Quality Management)

제조현장에서 수집된 품질 측정치들을 실시간으로 분석 한다. 품질변화 징후, 원인 및 결과에 대한 상호작용을 고 려하여 문제 수정을 위한 가이드라인(guideline)을 제공한다. 또한 LIMS (Laboratory Information Management System)에 있어서 Off-line 검사 및 분석관리와 SPC/SQC˙ 추적을 포함한다.

8. 공정관리(Process Management)

공정관리 기능은 생산 공정을 감시하고 생산 활동 개선 을 위해 작업자들에게 의사결정 지원을 제공하거나 자동적 개선을 수행한다. 이 같은 개선들은 내부 작용하거나 한 작업에서 다음 작업으로 공정을 추적하고, 감시 및 제어되 고 내부 작용하는 기기 및 장비에 특별히 초점을 맞추고 있다. 이것은 외부적으로 수용 가능한 오차범위의 공정변경을 작업자 각 개인에게 인식시키는 경보관리를 포함한다. 이 것은 지능적인 장비와 MES간 인터페이스를 제공하고, 데이터 집계/취득 기능을 가능하게 한다.

9. 유지보수관리 (Maintenance Management)

장비와 도구들의 유지보수 현황을 지시 및 추적한다. 그리고 새로운 문제 진단을 위해 과거사건 및 문제 이력을 유지한다.

10. 제품추적 및 계통 (Product Tracking and Genealogy)

생산 위치와 어느 곳에서 상시 작업이 이루어지는지를 보여준다. 상태정보는 누가 작업을 하고 있는지, 공급자의 요소자재, 로트나 일련번호, 현재의 생산조건, 경보상태, 재작업 또는 생산과 연계된 다른 예외사항들을 포함한다. On-line 추적기능은 최종 생산품 각각의 사용법과 요소들 을 추적하여 이력 기록을 생성한다.

11. 실행분석 (Performance Analysis)

실행분석 기능은 과거생산기록과 예상 결과를 비교하여 실제적 작업운영 결과들에 대한 분단위 보고를 제공한다. 실행결과는 자원 활용도, 자원 가용성, 생산단위 Cycle-Time, 일정준수 및 표준준수로서 측정치들을 포함한다. 또한 SPC/SQC를 포함할 수 있다. 이러한 분석 결과들 은 보고서 형태로 제공되거나, 현재의 실행 평가를 On-line 으로 제공할 수 있다.

 

MES 정보시스템 기본 요소

MES 정보시스템의 기본 요소는 생산성에 영향을 미치는 정보 수집 및 제어 대상(Plant Resource Management)에 따라 인적 자원관리, 자재 및 상품 관리, 장치 및 설비 관리 등 의 세 가지로 구성된다.

첫째 인적 자원관리(Human Resource)는 작업자 또는 관리자의 활용에 따른 생산성 증감 정도를 파악하여 생산 목표량에 적합한 인적 자원을 관리한다.

 

 

둘째 자재 및 상품관리(Raw Material or Part/Products)는 생산 공정에 투입되는 원자재, 부자재, 부품 등의 재고 상태, 품질 상태를 파악하여 효율적인 생산 공정을 운영하도록 한다.

셋째, 장치 및 설비 관리(Equipments or Tools)는 생산 공장에 설치된 장치 및 설비의 생산이력 등의 운행 상태, 장비 사용연한을 주기적으로 점검하여 원활한 생산 공정을 수행하도록 최적의 생산 시스템을 구축한다. 그리고 지속적인 경쟁과 규제 압력이 제조업자들로 하여금 IT 투자를 합리화하고, 모든 운용을 전체적으로 관리 하게하고, 공장 생산 활동을 사업 활동으로 연관 짓게 하고 있다. 이는 적절한 운용관리 소프트웨어, 공장 단위 IT 플랫폼, 상호운용성(interoperability) 및 표준(standard)에 기초한 시스템 통합을 요구한다.

생산 정보시스템의 기본 요소에 기초하여 원활한 시스템 상호운용 및 정보흐름을 제공하기 위해서 그림과 같은 생산 운용 및 관리 서비스를 제공하기 위한 MES 정보시스템 구성요소들이 요구된다.

MES 정보시스템 구성요소

먼저, 공동 운용 관리(Collaborative Operations Management: COM)는 관리자, 설비, 재료, 에너지, 원자재 및 부품의 상품 전환, 그리고 다른 공장들 사이의 생산 활동 의 관리에 관한 정보 등을 조율하는 과정이다.

COM은 작업자, 프로세스, 기계 그리고 자재 등에 대한 이벤트 기반 정보를 실시간으로 전달하고 기업 효율을 증진시키기 위한 도구들을 제공한다.

다음으로, 운용 관리 시스템은 공장 시스템, 비즈니스 시스템(ERP와 SCM), 엔지니어링 시스템(PDM과 PLM), 창고 관리, LIMS, 유지보수, 그리고 다른 시스템 등과 협 력해야한다.

제조업자들은 각 공장을 통한 생산 관리뿐만 아니라 공장간 물류 관리를 필요로 할 수 있다. 원론적으로, COM은 가치 사슬, 제품 생명주기, 자산 생명주기 등의 공장에서 교차하는 다양한 제조 관점을 단일화시킴으로써 분산 제조 회사의 모든 운용 기능을 서비스한다.

제조업자들은 공장 현장, 창고 및 물류, 그리고 다른 공급망 노드 등을 다루는 프로세스들에 초점을 맞추어 내부 생산 운용 및 공급 망을 보다 높은 실시간성, 더 높은 유연성, 더 낮은 가격을 실현하도록 IT 정보 기술을 활용함으로써 자신들의 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

마지막으로, 공동 제조 네트워크는 자재, 정보, 프로세스 흐름들에 의해 연결된 노드들로 구성된다. 모든 노드들이 차별화되는 반면에, 각 노드는 동일한 기본 프로세스를 필 수적으로 다루어야 한다. 각 노드는 자재를 받고, 저장하고, 운반한다. 노동(작업)이 할당되고 추적되어진다. 생산 프로 세스 내의 작업에 가치가 부여되고, 저장되거나, 이동될 수 있다. 모든 프로세스들은 불규칙 프로세스들을 초월해서 네 트워크 또는 비즈니스-대-비즈니스 차원에서 존재해야한다. 생산정보가 노드들 사이에서 추적될 수 없다면 품질 문제 를 해결하는데 많은 시간과 비용이 소모될 것이다.

 

 

스마트 제조 실행 시스템과 글로벌 정보 시스템.pdf

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<발췌: 한국컴퓨터정보학회지 제18권, 제2호>