[이슈리포트 3] 중소.중견 기업의 생산정보시스템의 적용 및 도입 방향 (MES 를 중심으로) 2013.1. 한국산업기술대학교 류옥현 교수 본 내용은 저술자의 주관적인 판단에 의해서 작성되었음을 우선 밝혀 드립니다. 또한 사용된 그림 및 인용은 모두 기존의 연구 또는 기사 등을 변경 없이 논리의 전개를 위해 차용하였음을 알려드립니다. 내용의 확인을 위해서는 추가적인 자료의 수집 및 분석이 필요하고, 또한 전문가의 의견 개진이 필요하다는 것을 먼저 알려드립니다. 또한 의도적이지 않게 기존의 자료가 인용 없이 사용될 수 있음을 알려드립니다. 1. 서론 1.1. 생산정보시스템 경영의 주요 패러다임의 변화는 기업의 주요 활동에 영향을 줄 수 있다. 기존의 경영의 패러다임이 기능에서의 우수성과 차별성에 있었다면, 2000 년 이후에는 급변하는 경영환경에 민첩하고 탄력적으로 대응하는 실시간 대응력의 확보가 화두가 되어, 경영 전반에 새로운 IT 기술의 접목을 통하여 경영혁신을 답보하는 것이 주요 방향이 되었다. 이와 같은 기업을 RTE 라고 일컫기도 한다[그림 1]. 기업정보시스템의 입장에서도 이와 같은 경영 패러다임에 맞추는 다양한 정보시스템의 도입이 시도 되어 왔다. 예를 들어, 기존의 MIS 로 불리던 총체적인 기업정보시스템이 시대의 상황을 반영하여 새로운 시스템의 추가되고 연결되고 확장되어 왔다. AMS, HR, ERP, SCM, CRM, BI 등 수많은 새로운 기능이 기업 정보시스템의 하나로 새로이 고려되고 시도되어 왔다. 제조 생산 분야에서는 대표적으로 전통적인 MRP, MRPII, ERP 등이 산업별로 점차적으로, 또 기업의 규모별로 대기업에서 중 소 기업으로 확대되어 도입되는 것을 지난 20 년에 걸쳐서 확인하는 것이 가능하다. 제조업의 생산관리시스템은 그 범위가 어디까지인가를 확정하는 것은 시간에 따라, 업종에 따라서 다를 수 있으나, 일반적으로 현재의 생산정보시스템 관점에서 보면, 기능적으로 ERP 의 생산모듈과 MES 가 제공하는 기능의 합집합으로 가름할 수 있다.
MES 의 기본 방향이나, 다양한 구축사례에서 보듯이, 생산분야에서 가장 RTE 의 구현에 부합하는 정보시스템으로 보는 것이 가능하다. [그림 1] 경영 Trend 의 변화 1.2. 효과 생산정보시스템의 구축/운용 효과는 구축 Vendor 들의 사례 및 몇몇 연구기관의 보고서에서 확인하는 것이 가능한데, 구축 업체는 상당한 이득을 본 것으로 알려지고 있다.
[그림 2] MES 도입 효과 [그림 2 ] 에서 보듯이 핵심적인 생산 지표에서 주목할만한 성과의 향상을 보인 것으로 보고되고 있다. 특히 전반적인 MES 의 도입의 효과는 다음과 같은 분야에서 이익을 볼 수 있다고 정리되고 있다. 기존의 사례에서 알 수 있듯이 성공적인 도입이 효과로 연결되는 것에는 의심할 여지가 없는 듯 하다. (1) 수율과 제품 품질의 향상 - 불량 재작업과 품질 정보의 실시간 추적 - 엄격한 제조 절차의 보존 (2) 제조 문제점에 신속하고 유연하게 대응 - 공정의 제어 상태 감시 - 실시간으로 부서와 담당자에게 보고 - 향후 공정의 준비 (3) 기록과 탐색에 대한 비용 절감 - 모든 생산 기록의 저장 - 모든 제조품의 추적 제공 - 규정 준수의 비용 효과 - 설비 이력의 관리 (4) 정보 수집과 분석 비용의 절감 - 제조 공정에 영향을 주는 관리 항목의 저 장 - 저장된 정보의 분석 - 정보 수집과 정보 분석의 시간 감소 (5) 고객에 대한 지원과 응답 시간의 단축 - 고객의 특정 절차, 품질과 자재에 대한 추 적 - 공급 계획에 우선도 결정 (6) 장비 가동률 향상 - 설비 유지 보수 이력 제공 1.3. MES 전망 시대적인 요구사항과 효과에도 불과하고 MES 시장(도입) 전망은 몇 가지 주의 깊게 살펴봐야 할 것이 있는데, MES 의 세계시장에서의 전망(을 살펴보면 다음과 같다.. MES 시장은 2011 년에 47 억 달러 규모를 기록한 것으로 추정되며, 향후 CAGR(연평균복합성장률) 13.6%로 성장하여, 2016 년에는 89 억 달러 규모에 달할 것으로 전망됩니다. 그 이유는 기존의 제조시설을 노동비의 감축을 위해 중국 또는 인도로 옮기려는 시도와 증가하는 노동비를 해결하기 위해 이들 나라에서의 시스템 구축에 대한 요구가 있기 때문이다..따라서 이들 나라에서의 MES 시스템에 대한 수요는 수작업을 시스템기반으로 변경하려는 요구에 의해 굉장히 높습니다.. 또 다른 MES 시장의 성장 이유는 이들 나라들이 MES 솔루션이 주로 사용되는 자동차, 섬유, 발전, 제약 등의 산업에서 제조시설의 수를 늘리기 때문 입니다 또 다른 예측 2012 국내 MES 시장을 전망한 것인데, 인용하면 다음과 같다.
.이밖에 생산관리시스템(MES) 분야는 2011 년을 기점으로 대형 투자가 일단락되면서 신규 도입은 점차 감소할 것으로 예상된다. 2011 년 2 천 414 억 원의 규모를 기록하며 전년 대비 37.5%가 성장한 MES 솔루션은 올해 고도화 및 해외 시장 수요로 성장률은 4.8%에 그칠 것으로 전망된다. 또 다른 2012 년 인터뷰 기사에서는 국내시장을 전망하면서 다음과 같은 동향을 전달했다. MES 주요 산업인 석유화학 철강 등 장치산업과 에너지 분야 산업은 국제적 환경 규제 대응 체계의 마련에 나서고 있고, 전기전자 반도체 분야는 그린 IT 측면에서 MES 영역에 투자를 확대하고 있습니다. 또한 그 동안 대기업 중심의 시장군을 형성했던 MES 는 대기업들의 사업 다각화와 아웃소싱 및 파운드리 증가로 인하여 1, 2 차 협력 중소기업들을 중심으로 수요가 크게 증가하고 있습니다... 두 개의 예측을 기반으로 정리해 보면 MES 시장은 다음과 같은 방향으로 진행되는 것을 알 수 있다. - 글로벌 기업의 생산시설 이전 및 기존 MES 적용 산업의 제조시설 증가 - 주로 대기업을 대상으로 하고 정책 기반의 대응을 위해 고려 - 대단위 생산시설 이외에는 중소기업에 대해서는 제한적인 도입시도 대기업의 수직계열화 입장에서 대기업의 공급망관리와 연관된 부문에서 도입이 고려되고 있음 (중소기업은 고려하고 있지만 아직 미미) 1.4. 문제제기 기본적으로 본 페이퍼에서 생각해보자 하는 것을 요약하면 다음과 같다. - 기술한대로 경영 환경의 변화를 위해 시도되고, 효과가 입증된 MES 로 대표되는 생산정보시스템의 중소.중견 기업에 적극적으로 도입되지 못하는 이유를 살펴보고자 한다. - 생산정보시스템 도입은 일부 대기업의 경우 20 년 이전부터 실시하고 있으나, MES 의 경우도 10 여 년 이상 되었음에도 중소중견기업에서의 MES 도입은 크게 알려지지 않고 있음. 대표적으로 ERP 도입의 경우와 비교해 보면 MES 의 효과와 철학이 중소기업에 적합하지 않은 것인가?
- 또한 중소.중견 기업의 생산정보시스템의 도입을 위해 고려되어야 하는 방향이 무엇인가를 생각해 보기로 하자. 본 페이퍼에서는 위의 이슈들을 MES 구조적인 측면과 중소기업의 일반적인 정보시스템 환경의 입장에서 살펴보고자 한다. 이를 위해 2 장에서는 기본적인 이해를 위해 MES 에 대한 설명을, 3 장에서는 문제점 파악을 4 장에서는 제안 점에 대해서 서술하고자 한다. 2. MES 란? 본 장에서는 추후 논의를 위한 MES 의 특징을 MES 에 대해 알려진 가장 일반적인 자료들을 이용해 설명하려고 한다. MES 는 제품 주문에서 출고 단계까지의 생산 최적화를 위한 시스템으로 MRPII, ERP 와 달리 생산계획을 제조현장에서 지시하고 자재투입 상황을 통제하여 실적을 집계하며, 설비 및 품질 현황정보를 수집하여 적절한 조치를 취하는 등의 통합현장관리 기능을 수행할 수 있다. MES 를 특정 Vendor 별로 또는 In-House S/W 로 생각하는 경우 수렴할 수 없는 다양한 모습을 갖고 있을 수 있으나, 가장 표준적인 ISA-95 와 MESA 에 의해 정의된 MES 를 중심으로 개념을 잡으려고 한다. [그림 3] 기능 계층 모형
- 정보시스템 체계상에서의 MES 의 복잡성 MES 는 비즈니스 시스템과 제조시스템간의 표준인 ISA-95 의 기능체계에서 보면 전사적 관점의 정보시스템 체계에서의 MES 의 위치를 파악하는 것이 가능하다. 기존의 기간 시스템과 실제의 설비와 설비 운용의 중간인 3 Level 에 MES 의 위치가 존재한다. MES 의 계층 상에서의 복잡성은 상하 수준으로의 정보 교환의 양단을 충분히 소화 시킬 수 있어야 한다는 것이다[그림 3]. [그림 4]는 MES 를 중심으로 한 기업내의 데이터 흐름도를 표시하고 있는데, 관리적인 측면에서의 시간 Segment(관리단위시간)가 ERP 에 비하면 줄어들고, 정보의 흐름이 관련 구성요소간에 다양한 수준에서 이루어지는 것을 볼 수 있다. 기존의 관리체계에 비해 덕 정밀하고, 부분적인 것에 집중하고 있는 것을 알 수 있다. 그림 4. 기업내의 MES 데이터 흐름도 - MES 의 효과를 위해서는 생산실행 기능의 탄탄한 체계와 연계가 필요하다. 앞에서 MES 를 중심으로 한 기업 내 시스템의 연계에 대해서 언급하고, 그 어려움 및 복잡성에 대해서 언급하였지만, 내부적으로 보면 MES 의 활동 각각에 대한 정의 및 실제 작업 활동과 연계하는 것도 쉬운 문제는 아니다. 실제의 업무와 MES 기능의 연계는 업무의 관리 수준이 MES 의 수준으로 정의 및 운영되어야 가능한 일이다. 또한 MES 의 효과에서 제시한 다양한 이익을 전부 볼 수 있는 MES 구축의 예를 볼 수 없는 것은 MES 의 구축이라는 것이 제한적인 기능에 머물러 있음을 보인다. MES 의 기능적 연계를 [그림 5]에서 보면 복잡한 체계를 갖는다. 시스템의 도입을
위해서는 현업에서의 관리 체계 등의 선진화 등이 선행되어야 함을 볼 수 있다. 즉 성과를 위해서는 외부 시스템과의 연계 뿐만 아니라 MES 내부 활동의 실제 생산 활동 과의 정의 연계, S/W 연동 등이 요구된다[그림 6]. [그림 5] MES 의 활동모형 [그림 6] MES 기능 및 관련 IS - 구축 시스템의 측면에서 보면 MES 시스템은 기업 내, 기업간, 시스템간 통합 연계를 포함하는 복잡한 정보시스템 체계에서 기계, 사람, 시스템 의 중간에 위치하게 된다. 일반적인 MES 의 기술구조는 각 벤더의 시스템 별로 상이한 데이터 모델과 Communication 모델의 조합으로 타 시스템과는 API(Application Programming Interface)를, 외부영역과는 EDI(Electronic Data Interchange)를 사용하여 인터페이스를 하고 있다. 근래의 시도 되는 MES 의 기술구조는 제조현장의 이벤트를 타 정보시스템에 전달하기 위해 [그림 7]과 같이 ORB(Object Request Broker)를 사용한 일관된 Object Model 로의 발전이 예상된다고 한다[그림 8]. MES System 을 위한 현재 또는 전향적인 S/W, H/W Architecture 의 입장에서 보면 MES 를 위한 시스템은 결코 가벼운 시스템이 아니다. 제조업 입장에서 보면 여태까지 경험했던 어떤 기업솔루션과 비해서도 그 비용 및 복잡성에서 비교 할 것이 없을 것으로 판단된다. - MES 는 구축 시 상대적으로 Customization 요구가 크다. 기존의 ERP 구축에서도 산업, 업종 별로 상이한 생산 부분의 도입 및 활용이 가장 어려웠듯이, 생산 모듈과 직접적으로 연관을 갖는 MES 의 경우 시스템 도입뿐
아니라, 구축, 유지 보수에 상당한 고민을 갖고 있는 것으로 알려지고 있다. 이것은 비용, 시간, 효과, 유지보수 등에 상당한 투자를 필요로 하는 것을 의미한다. [그림 7] 기존의 MES 구축 기술 [그림 8] 새로운 MES 구축 기술 3. 현재 현상에 대한 분석 본 장에서는 왜 중소.중견제조 업체로의 생산정보시스템의 도입이 활발하지 않은가? 에 대한 짧은 설명을 본 Paper 에서 다룬 지금까지의 이해와 기존의 자료들 입장에서 정리하려고 한다. 도입 중소기업 과 MES 제공 업체의 입장에서 정리하고자 한다.
중소.중견 제조업의 현황이 일반적인 또는 평균적인 중소기업의 현황이 존재하지 않음으로 서술하는 내용이 추상적 일 수 있음을 밝혀 둔다. 3.1. 중소기업 입장에서의 도입 어려움 - 정보시스템 구성과 관련 MES 의 기능과 관련된 정보시스템 구성은 ERP 와 연관 관계 임. 특히 생산관리 부문이 가장 연관되어 있음. 기존의 중소.중견 기업의 ERP 도입에서 가장 큰 애로 점을 보였던 부분이 역시 생산 부분임. 정부 주도로 시작한 ERP 도입은 패키지 위주로 진행되었으며, 중소기업이 한정된 예산과 정부 지원의 제약으로 인해 특히 Customization 이 필요할 수도 있는 부문이 미비한 것으로 보고 있음. 생산관리 측면이 아니라 생산정보 시스템 입장에서는 이와 같은 부분이 새로운 실시간 기업을 추구하는 MES 의 도입 장벽이 될 수 있음 - 도입 비용과 관련 전장에서 서술한 바와 같이 현재 제시되고 있는 MES 의 정보시스템 구성 측면에서 보면, 아무리 간단한 범위 내에서 MES 를 구축한다고 하더라도 MAN-MACHINE-IS 를 연결하는 복잡하고, 최첨단의 체계를 갖는 비싼 시스템의 구조를 갖고 있음. 또한 Package 라고 함에도 불구하고, ERP 보다 더 많은 Customization 을 요구하는 경향이 있음. 따라서 중소. 중견 기업에서의 가능하다고 하더라도, 전면적인 도입을 하기에는 무리임. - 도입 기능과 관련 생산정보시스템의 도입과 관련하여 그 기능적인 측면에서 살펴보면(MES 를 중심으로), 물론 선후의 관계가 있지만, 명확한 프로세스가 확립되고, 그 프로세스의 지원(자동화, 실시간 등 가치 및 효율)을 위한 필요성이 정보시스템의 도입을 이끄는 중요한 동인이라고 할 수 있다. 프로세스의 (명확한) 정의, MES 와의 연계의 방법, 시스템이 제공하는 가치와 현업에서의 필요성 등이 담보되지 않은 상황에서 시스템 도입은 고려되지 않음. 대기업의 경우와 달리 중소중견기업의 경우 관리 프로세스의 혼용 및 중복 및 간과 등 대기업과는 다른 수준의 프로세스를 갖고 있음. - 정보화 동인과 관련하여 중소.중견기업의 정보화 방향이 정부지원 및 수직계열화 측면에서의 모기업의 요구와 지원에 의한 동인이 크므로, 기능적 측면에서의 다양성 및 업무 정밀도 측면에서의 도입 기업의 관심 깊이 및 기능이 고려되지 않을 가능성이 있음. 예를
들어 기존의 대기업의 SCM 구축이 계열사의 ERP 구축의 주요 동인이 되고 있는 것으로 예기되고 있다. - 중소기업의 정보시스템 지원 인력 MES 와 관련된 조사를 찾기는 어렵지만, ERP 시스템의 중소기업(대구 경북 300 인 이하, 2006 년) 도입 활용에 관한 실태 조사를 보면 58%의 ERP 도입 기업이 전산 인력이 배치되어 있지 않은 것으로 조사되고 있다. 93%의 기업이 패키지 도입을 하였으며, 7%의 기업만이 필요한 부분에 대한 자체 개발을 수행한 것으로 조사되고 있다. 또 시스템 지원 인력이 있는 경우에 그 활용도와 만족도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 많은 시간이 지났고, 주요한 변화가 있을 수도 있지만, 제조업 의 경영환경의 그간의 어려움 등을 고려해 보면, 그 기조의 변화는 없을 것으로 판단된다. 간접적으로 보건대, 중소.중견 기업의 인력구성 측면에서도 복잡한 시스템을 새로이 운영하는 것은 부담으로 보인다. 3.2. MES Vendor 입장에서의 분석 - 메인 시장의 구성 기존의 자료 및 동향에 의해보면 MES 의 주요 고객이 대기업, 첨단의 경쟁기업, 복수에 나라에 생산 시설을 갖고 있는 다국적 기업 등이 주요 대상이 되었다. 선도적이고 새로운 기술 및 개념의 도입에 적극적인 이윤 있는 대기업이 MES 의 주요 고객 군 이었으므로, Vendor 들의 입장에서 규모가 작고, 난이도는 비슷하고, 체계가 불확실한 기타 기업의 시장에 진입할 필요성이 적음 - MES 의 도입의 성격 MES 가 패키지가 성격을 갖고 있던, 부문별 기능의 조합 및 연동으로 구성되건, 실제의 MES 도입은 Customization 이 심각하게 요구되는 SI 성격을 갖고 있다는 것이 일반적인 업계의 현실임. 얼마나 많은 Customization 이 필요한가는 기존의 ERP 의 생산 부분의 어려움을 재고하면 가름하는 것이 가능함. MES 의 영역은 ERP 의 부분보다 훨씬 다양하고, 세밀한 특징을 갖고 있음으로 도입 기업별 요구사항이 천차만별임. 실제의 중소.중견에서의 도입에서도 효과를 보기 위해서는 동일한 상황이나, 이를 감당할 수 있는 중소.중견 기업을 많지 않음. - MES 시장의 접근 방식 Vendor 들의 근래에 기존의 ERP 도입 시와 유사하게 Customization 을 최소화 하기
위한 업종별 MES 패키지 방식으로 기존의 대기업 시장에서 이동하려는 것이 탐지됨. 이와 같은 움직임은 기존 대기업 시장에서의 경쟁 치열함과 포화의 이유일 수 도 있으며, 기존의 구축 지식의 확산을 위한 자연적인 진행으로 파악되고 있으나, 아직도 전반적인 제조업체 전반에 대한 접근은 아니라고 봄 - 결론적으로 대기업의 계열사나 정부의 지원이 없는 경우에 있어서, 중소.중견 기업의 생산정보시스템은 Vendor 입장에서는 잠재적이지만, 이윤 있고, 매력적인 부문이 아닌 것으로 보임 4. 논의 점 앞의 문제점을 고려하건대 중소중견기업의 입장에서의 MES 도입은 다음의 두 가지를 해결해야 할 것으로 보인다. - 실제적인 도입 기업의 효과, 비용, 운영의 타당성 확보 - Vendor 의 수익성 확보/시장 인식 및 진출 이와 같은 문제를 제기하는 데에 있어서, 시작이 되는 아이디어 입장에서 몇 가지 생각을 제시하려고 한다. - MES 의 기능 I 복잡하고 연관된 기능의 제공은 현재의 중소.중견제조기업에서 수용하기에는 문제가 있음. MESA 에서 제공된 기본의 11 개 기능 또는 이보다 세분화된 기능입장에서 접근 하는 것을 고려해 볼 수 있음. 기본적인 세분화는 Customization 이 최소화 되고, 가장 기본적인 시스템 연계만으로 구성 가능한, Closed Loop 를 통한 관리 체계를 제공하지 못하더라도, 대기업에 비해 간단한 중소기업에서 수용할 수 있는 독립적인 기능으로 접근 할 필요성이 있음. 예를 들어 개별 장비의 운영 모니터링과 같은 것도 일부 기업에서는 크게 필요로 하는 기능일 수 있음 - MES 의 기능 II I 의 기능의 확장이 가능 하여야 함. 기능의 확장이라 함은 복합 기능이 아니라, 세분화된 다른 기능을 손쉽게 접목할 수 있는 것을 의미함.
- 제공 기반 Vendor 의 제공 기반은 기존의 ERP 와 같은 In-House 방식의 시스템 구축은 타당하지 않은 것으로 보임. 최소한의 기능과 최소한의 설치 시스템의 유지 보수 최소화 할 수 있는 방식으로 제공되어야 함. - Vendor 의 수익 기반 Vendor 의 경우 대기업의 경우에서 했던 SI 프로젝트의 인건비 기반의 수익 보다는 단순한 패키지 기능의 박리 다매의 방식이 중소.중견 기업에 적합한 것으로 보임 - 제공과 수익 기반의 입장에서 보면 현재 MES 시장에서 주로 언급되고 있는 Cloud Computing 이 좋은 방향이 될 수 있을 것으로 보임 - 도입 및 초기 환경 제공 아무리 간단한 기능이라고 하더라도, 생산정보시스템의 기능을 수행하는 시스템의 구성은 간단하지 않음. 이와 같은 환경의 확보는 기존의 정보화 사업의 정부 지원 방식을 차용하여 수행하는 것도 Vendor 들에게는 도움이 될 것으로 보임 Reference 이창수, 최경일, ISA-95 기반의 제조실행시스템, 2007 한국경영과학회/대한산업공학회 춘계공동학술대회 차석근 최진석, 생산정보화(e-Manufacturing) 시스템, www.seri.org 윤우영, 박진숙, 전재표, 대구 경북지역 중소기업의 ERP 도입 및 활용실태조사, 전산회계연구 5권1호, 2006 Markets and Markets, Manufacturing Execution System (MES) Market - Global Forecast and Analysis (2011-2016) 아이뉴스, 2012년 국내 소프트웨어(SW) 산업의 각 부문별 시장 규모, 2012-01-12 http://news.inews24.com/php/news_view.phpg_serial=630600&g_menu=020200&rrf=nv