LS 산전스마트공장구축사례 목차 1. LS산전소개 2. 스마트공장이란 3. LS산전공장자동화 4. 스마트공장구축사례 5. 구축결과 2015. 03. 18. LS 산전생산기술센터발표자조정철부장
1. LS 산전소개회사개요 2 / 27
1. LS 산전소개사업분야 전력사업자동화사업융합사업 3 / 27
2. 스마트공장이란 어원 스마트팩토리란용어는 2005 년에독일에서처음사용된것으로알려져있으며, 2011 년독일정부가 이를근간으로하는 Industry 4.0 을주창하면서본격사용되기시작함. 스마트팩토리 란용어는 2006 년 6 월카이저스라우테른에서 BASF, DFKI, KSB, SIEMENS 등창립멤버들에의해 SmartFactory 라는기술계획이수립되면서소개됨. 세계최초 Industry 4.0 Plant, 독일 Industry 4.0 은제조산업의정보화를촉진하려는독일정부의하이테크전략프로젝트에서나왔으며 4 차산업혁명을의미하고, 2011 년하노버박람회에서최초로사용됨. 제 4 차산업혁명 4 / 27
2. 스마트공장이란 세계주요국가의제조업강화정책 세계주요제조강국들은노동력감소, 고령화등노동기반약화에따라, 제조현장의고도화를통해미래 제조업경쟁력확보노력을가속화하는중임. 독일 Industry 4.0( 12) 산업계중심 Industry 4.0 Platform 발족 스마트공장개발 구축에 2 억유로투자 미국 Remaking America( 09) 셰일가스혁명을활용한 Reshoring *) 추진 45 개제조업혁신연구소건립 중국自主創新 ( 10) 12.5 규획 ( 10) 을통해 7 대전략사업육성 글로벌혁신기지도약 : 혁신기술개발 일본산업재흥플랜 ( 13) 산업경쟁강화법제정 기업실증특례등파격적신산업규제혁파 *)Reshoring 은원래아웃소싱되었던위치로다시아웃소싱인력과서비스를가져오는것. 5 / 27
2. 스마트공장이란 제조업혁신 3.0 전략 산업통상자원부 ( 장관윤상직 ) 는 2014 년 6 월 26 일개최된 전국상공회의소회장단오찬간담회 에서 창조경제구현을위한제조업혁신 3.0 전략 을수립 발표함. 제조업패러다임변화 생산기반약화 고부가가치경쟁력열위 6 / 27
2. 스마트공장이란 한국형스마트공장개념 제품의기획, 설계, 생산, 유통, 판매등전과정을 IT 기술로통합, 최소비용, 시간으로고객맞춤형제품 생산을지향하는공장으로공정자동화및다품종생산에대응하는유연생산체계등을통해생산성 향상, 에너지절감, 인간중심의작업환경등을지향함. - 미래지향적생산패러다임인스마트공장을국내제조업의현실에맞게적용함으로써수요와공급산업의동반성장을기대할수있음. - 제조업산업수요와현황을바탕으로업종별ㆍ수준별다양성과복잡성을고려하여적용가능한형태로구체화가필요함. 출처 : 스마트공장국내외현황과전망, 2014.10.30, KEIT( 한국산업기술평가관리원 ) 7 / 27
2. 스마트공장이란 한국형스마트공장범위 스마트공장은제품개발부터양산까지, 시장수요예측및모기업의주문에서부터완제품출하까지의 모든제조관련과정을포함합니다. 출처 : 스마트공장보급확산을위한업종별참조모델, 2014.8.29, 대한상의 8 / 27
2. 스마트공장이란 한국형스마트공장수준정의 스마트공장의 IT 기술활용정도및역량에따라미적용, 기초, 중간 (1,2), 고도화의 4 단계로구분함. 단, 스마트공장은업종과공장의수준에따라다양한모습으로구현이가능함. 수준현장자동화공장운영 / 관리비즈니스 ( 공급사슬 ) 고도화 - 제어자동화및디지털식별이결합된 IoT 형자동화 -IoT/IoS 기반의 CPS 구현 -IoT, 빅데이터기반의지능형유연생산단계 - 인터넷공간상의비즈니스 - 업종별가치사슬이실시간연계된단계 중간 (1,2) - 제어자동화설비, 실시간데이터수집장치 - 센서등 ICT 와자동화설비의연동형실시간최적생산 - 정보경영에기반, 공장운영등실시간정보교류 기초 - 바코드등기초적데이터수집수준 - 공정물류중심의실적관리수준 - 정보경영준비단계 미적용 - 생산정보수작업집계 - 설비, 물류모니터링과관리수작업 - 전화와이메일협업 출처 : 스마트공장참조모델, 2014.10, 대한상의 9 / 27
3. LS 산전공장자동화 스마트공장구축사례를살펴보기전에제조업의핵심기술은무엇이며핵심이되는생산기술에는어떠한기술이있는지스마트공장의기본이되는공장자동화시스템은어떻게구현해왔는지간략히살펴보겠습니다 10 / 27
3. LS 산전공장자동화 생산기술의인식변화 스마트공장구축을위해서는핵심기술, 즉제품설계뿐만아니라생산기술의중요성을재조명해야... 제품설계기술만이핵심기술이아닙니다. 공장에서는제품을생산하는데 2 가지핵심기술이필요합니다 1 st : 제품개발기술 고객의잠재적또는표면화된요구에부응하여제품을구체적으로만들어 내기위한기술 기획, 디자인, 설계, 시작, 시험등의기술적행위 생기목적 : 제품의설계품질목표를달성하기위하여생산성향상, 제조품질의개선, 투자비절감및납기단축의목적을갖고진행되어야합니다 2 nd : 생산기술 제품을실제만들어내기위해생산시스템을구축하거나제조조건을 설정하기위한기술 생산현장설계, 설치, 개선, 공법개발등의기술적행위 목적을달성하기위하여인원, 설비, 재료, 제조방법등을계획, 설계, 제작, 설치, 시험하여공장을구축하는기술이며회사의경영성과에직결되는중요한기술입니다 11 / 27
3. LS 산전공장자동화 생산기술의정리 과거의생산기술은... 자동화 (F.A) 와관련된과거의기술들은어디에, 어떻게정리할것인가 생산시스템기술 생산시스템관리기술 목적별 품질관리 원가관리 생산관리 투입자원별 노무관리 유지관리기술 설비관리 자재관리 운영 개선기술 IE 관리 TPS 관리 개선관리기술 OR 관리 생산시스템요소기술 정보처리기술 표면처리기술 자동화기술 생산고유기술 ( 요소기술 ) 접합기술소재처리기술 실장기술 플라스틱성형기술 소성가공기술 절삭가공기술 특수가공기술 계측기술 극한기술 ~~~~ 기술 ~~~~ 기술 12 / 27
3. LS 산전공장자동화 생산기술의 Connected 지금까지과거의기술들은... 과거의기술들을미래기술과어떻게 Connected 시킬것인가 설비. 설계기술 기기제어기술 생산고유기술 반송 공급자동화 기계요소설계기술 (Bearing,Spring,Shaft 등 ) 기계공작법 ( 가공, 열처리, 표면처리. 조립 ) 재료선정기술 ( 금속재료, 비금속재료 ) 유, 공압기술 CAD 응용기술 ( 기계제도,CAD,CAE) Motor 응용기술 Sensor 응용기술 치공구설계기술 ( 위치결정.Clamping,Jig 등 System 설계기술 ( 공정설계,Layout, 설비구상 ) 제어설계기술 (PLC 응용, 전기. 전자일반 ) 영상처리기술 산업용 Robot 응용기술 ( 직교좌표, 다관절, 지능 ) ---- --- -- - Nural 응용 Fuzzy 응용 Process 제어 (PID) 全공압제어 자동인식기술 (Barcode, ID System, RFID) Robot Control AI 응용기술 ( 공장진단, 자동 Sequence S/W, 인공지능 Robot) PLC MICOM 제어 Relay 제어 NC/CNC ---- --- -- - 조립 절삭가공 연삭가공 사상 사출성형 도장 도금 Press 주조 전자관제조 세척 포장. 보관 자동창고 수축포장 Palletizing 제함 Film Wrapping Box Covering ---- --- 고속반송장치 A.G.V 자동이송장치 (Base M/C) Jig Pallet Conveyor 이재장치 ------ ----- ---- --- 계측. 검사 육안검사 기능검사 형상측정 수치계측 검사조정 회로검사 중량강도 결함검사 ------- 부품정렬, 선별공급 (Parts Feeder, Parts Tray,Magazine) 초소형부품 고속부품공급 위치결정기술 ------ ----- --- -- 초고압 고청정 초고온 고진공 ------ ----- ---- --- 극한기술 13 / 27
3. LS 산전공장자동화 F.A 제품의응용 (1/2) 또한, 자동화조립라인을구축하면서필수제품인 PLC 등 F.A 제품개발에도집중하여 Toatal Solution 을응용할수있도록하였습니다 구분 PLC Touch Panel HMI S/W Servo & Motion 형태 XGT Series XGT Panel Series InfoU XGT Servo 설명 XGT 시리즈는 Open network 을기반으로처리속도, 사이즈및개선된 S/W 를바탕으로강력한엔지니어링환경을제공하는차세대솔루션입니다. Windows CE 플랫폼위에개발된신뢰성과편리함을겸비한제품 선명하고사실적인표현, 신속한데이터전송및처리친숙한사용자환경등을제공 확장성과호환성이탁월한개발형 HMI 운영시스템으로간편한사용자인터페이스와첨단그래픽기술의적용, 안정적이고빠른네트워크기능지원 범용 EtherCAT 네트워크방식을지원하는 32Bit DSP 를탑재한위치, 속도, 토오크겸용의 Full Digital Servo System 14 / 27
3. LS 산전공장자동화 F.A 제품의응용 (2/2) 그리고생산기술, 요소기술과함께자사에서생산하고있는 F.A 제품의단위부품에서최상위 HMI 까지응용하고있습니다. 15 / 27
3. LS 산전공장자동화 현재수준평가 제조업혁신 3.0 트랜드에따라, 자사조립라인을모듈공정, 가변유연설비, 자율분산제어, 무선통신, 실시간위치추적의관점에서평가하여보았습니다. : + Turn (3.0~3.5 정도평가 ) 평가 Concept 평가항목평가 모듈공정 부품운반 Industry3.0 Industry4.0 가변유연설비 H/W 측면 Sensing 자율분산제어 명판부착 포장 상태모니터 무선통신 생산신뢰도 S/W 측면 Device System Big Data 실시간위치추적 Simulation 8/18 16 / 27
4. 스마트공장구축사례 그동안의자동화조립기술을기반으로하여 ICT기술을접목하여스마트공장을구축하기시작했습니다 인더스트리 4.0 이란제조산업진화전략입니다. 제조산업과같은전통산업에 ICT 시스템을결합하여지능형공장인스마트공장 (Smart Factory) 으로진화하자는것입니다. 또한사물인터넷 (IoT) 을통해생산기기와생산제품간상호소통체계 (IoS, CPS) 를구축하고생산과정을최적화하는것을의미합니다 17 / 27
4. 스마트공장구축사례 스마트공장을구축하기위한핵심역량을, 자사관점에서 3 가지로정의하였으며, 중단기적으로 IoT 와 IoS 에역점을두어진행하고있으며 CPS 환경아래두개의가치사슬이연결되도록추진하고있습니다 가상물리시스템 (CPS) 은두가지의커다란가치사슬을가지는데하나는서비스인터넷 (Internet of Services) 이고하나는사물인터넷 (Internet of Things) 입니다. 핵심역량 Define 기술항목 IoS [ 전체의미 ] : 전 BIZ 상에서일어나는 job 들에대하여, 영역 (Domain), 전문분야 (Discipline), 시스템 (System), 벤더 (Vendor), 장소 (Location), 협력사 (Partner), 서비스 (Service) 분야의운영시스템을상호연결시켜나가는시스템 [ 자사관점 ] : IoT 및운영시스템과총합적으로연결 (Connected) 해나가는기술로써, 자사의강점인 PLM, ERP, MES 및기존 Legacy 와의완벽한 Connected 환경을조성해나가는기술 표준 Protocol, MES, CMMS, PLM 및기존 Legacy 의 Connected 된환경구축, IT 환경구축 CPS [ 전체의미 ] : Network 로연동된다수의 Embeded 시스템들이물리시스템의상태를관찰, 연산한후, 물리시스템에 Feedback 하는시스템 [ 자사관점 ] : 공장에서생산되는생산체계와인터넷, 서비스중심의사이버세계의중간지점에위치하며, IoT, IoS 를발전시킴으로써, 전 BIZ Process 상에서쌍방향으로자유로운정보교환이이루어져, 최적화된 Simulation 분석을가능하게하는시스템 S/W 기술정보처리기술 ICT, 모바일 IoT [ 전체의미 ] : 사물인터넷을통해완전한정보교환이가능하도록사물에, 센서나 Data 취득이가능한구조의인터넷을연결하는기술을의미하며, 이를통해최적화된상품제조플렛폼을만들어나갈수있게하는기술 [ 자사관점 ] : 자사의자동화시스템내에서 IoT 기기들을응용 / 적용하여상위시스템및인터넷과연결시켜나가는기술 Sensing, Image Robot 응용, Servo 제어, Interface, Vision 18 / 27
4. 스마트공장구축사례 IoS 측면 : 운영시스템의변화 (1/4) 과거에는... R&D, 설계 Engineering 부품 도면 BOM PLM( 설계 ) 생산기술 Engineering Parts MES 작업지도서 제조 BOM ERP Work order 19 / 27
4. 스마트공장구축사례 IoS 측면 : 운영시스템의변화 (2/4) 현재는... PLM( 생기 / 설계 ) 부품 도면 BOM 등 R&D, 설계 Engineering 설비관리시스템 생산기술 Engineering MES ERP 생산계획 생산결과 20 / 27
4. 스마트공장구축사례 IoS 측면 : 운영시스템의변화 (3/4) 특히스마트공장구축의핵심운영시스템인생산기술 PLM 은... 설계 BOM 을조회하여공정계획 (BOP) 을수립하게되며, 관련산출물 ( 설비, 금형, 치공구도면 ) 및핵심기술자료등을체계적으로관리함. 영업 / 견적 상품기획 / 설계 생산기술 생산관리 자재 / 품질 / 구매 사용자 / 권한관리 To-Do Work List 기획 P/T E/S P/S P/P B1 M1 A1 설계 PLM MBOM Material 제품 A Main assy P1 P2 A2 Cover assy P3 P4 P5 Process (Method, 작업순서 ) B1 도면 M1 제품A A1 Main assy 기술문서 P1 P2 A2 Cover assy P3 P4 P5 BOP Editor 생기 PLM ( 지식시스템 ) Plant (Line) Assy Line 1 공정 -1 Operation 1 P3 P4 P5 Activity_1 공정-2 Operation 2 P1 P2 작업지도서 QC 공정도 Link Link M/P Resource (Man, Machine, Material) 1 공장 (Plant) Shop 1 Machine Line 1 Assy Line 1 Machine 설비도면 생산기술센터업무영역 ITEM BOM ECO ERP MBOM Material Master 제품정보 공정정보 생산기술자료 작업장 Plant(1공장 ) Plant( 천안 ) Plant(2공장 ) Line 1 Line 2 표준공정 Library 공정 공정1 공정11 공정2 공정21 공정22 Man 공법 Method 자재 작업 설비 시간 자재 작업 설비 시간 Routing QIS FMEA 금형관리 M-Ware 고정자산 RTY 21 / 27
4. 스마트공장구축사례 IoS 측면 : 운영시스템의변화 (4/4) 제조현장중심에서의전체적인운영시스템은... [ 설비 ] [ 설계 ] CMMS MES 도면 PLM ST 문서 Link [ 품질 ] 문서 금형 공정 설비 ST QIS 설비 생산기술 PLM ( 지식시스템 ) 공정 고장지식구조화시스템 (QM 팀 ) [Planning] APS RTY 금형관리시스템 금형 ERP CMMS( 설비관리시스템 ) : Computerized Maintenance Management System 22 / 27
4. 스마트공장구축사례 저압차단기 (MS) 조립라인 자동화기술과 ICT 를응용하여양산라인에적용된사례를보면... 현황 구분 Smart Factory 현황 현장자동화 공장운영 기업자원관리 각조립공정간가동정보, 생산정보, 품질정보의실시간자동집계 부품공급, 제품조립, 시험, 포장등 PLC 기반조립자동화 (86%) 생산시스템의전체적인구상, 설계, 제작및운영 S/W 까지자체기술로실현함 ERP 및 MES 를통한실시간공장운영현황분석및실시간공장제어 - SCM( 고객 )-APS( 영업 )-ERP/MES( 공장 ) 를통한고객정보를생산계획으로반영 - 라인이상발생시실시간알림 ( 메일링, 스마트폰메시지 ) 공장운영정보통합을통한핵심성과지표 (KPI) 운영관리로신속한의사결정 - ERP, 통합경영정보시스템 (BI), 품질정보시스템 (QIS) 등 고도화 중간수준2 중간수준1 기초수준 제품개발 제품기준정보 (BOM, 도면 ) 및기술정보가작업지도서를통해현장으로자동연계 - 설계시스템과생산기술시스템 /MES 의연계로공정설계및운영정보로활용 ICT 미적용 공급사슬관리 APS,ERP 시스템을통한고객수요예측, 영업주문, 생산계획, 자재발주, 생산, 출하관리 - 자사정보시스템에협력사망 (VAN) 을확대하여개발정보와생산정보를공유함 - 개발정보, 생산정보를공유하여다품종생산협업가능 23 / 27
4. 스마트공장구축사례 전자접촉기 (MCCB) 조립라인 자동화기술과 ICT 를응용하여양산라인에적용된사례를보면... 현황 구분 Smart Factory 현황 현장자동화 공장운영 기업자원관리 각조립공정간가동정보, 생산정보, 품질정보의실시간자동집계 부품공급, 제품조립, 시험, 포장등 PLC 기반조립자동화 (95%) 로봇, 비젼시스템을접목한융합자동화 ( 소음검사, 외관검사등관능검사자동화 ) 생산시스템의전체적인구상, 설계, 제작및운영 S/W 까지자체기술로실현함 ERP 및 MES 를통한실시간공장운영현황분석및실시간공장제어 - SCM( 고객 )-APS( 영업 )-ERP/MES( 공장 ) 를통한고객정보를생산계획으로반영 - 라인이상발생시실시간알림 ( 메일링, 스마트폰메시지 ) 공장운영정보통합을통한핵심성과지표 (KPI) 운영관리로신속한의사결정 - ERP, 통합경영정보시스템 (BI), 품질정보시스템 (QIS) 등 고도화 중간수준2 중간수준1 기초수준 제품개발 제품기준정보 (BOM, 도면 ) 및기술정보가작업지도서를통해현장으로자동연계 - 설계시스템과생산기술시스템 /MES 의연계로공정설계및운영정보로활용 ICT 미적용 공급사슬관리 APS,ERP 시스템을통한고객수요예측, 영업주문, 생산계획, 자재발주, 생산, 출하관리 - 자사정보시스템에협력사망 (VAN) 을확대하여개발정보와생산정보를공유함 - 개발정보, 생산정보를공유하여다품종생산협업가능 24 / 27
4. 스마트공장구축사례 협력사와정보통합 APS 에의한 Planning 으로협력사에예상생산물량정보제공및 CPC 를통한도면배포, Web-Van 을통해생산계획및실적을관리하고있으며... 함께하여더큰가치를 LSpartnership Supplier 비전 스마트에너지의미래를열어갑니다 Partner 원재료자재부품 Web SEM/ 정보계 PLM R&D Portal RMS PDM 도면배포 (CPC) 생기 PLM FMEA HR ERP 거래데이터 Partner Portal CRM Web 특약점 서비스지정점 Customer 공급사 APS 구성 수요와주문에대응하기위해어떤제품을투입, 생산할것인가? Production Planning ( 생산기획 ) 수요에대응하기위해, 어디서얼마나생산하고준비할것인가? Master Planning ( 전사기획 ) 시장의수요를감안하면, 우리가얼마나팔수있을까? Demand Planning ( 영업기획 ) 고객주문에대해빠르고신뢰성있는납기를제공 Order Promising 25 / 27
5. 구축결과 성과 ㅇ전자접촉기기준으로 - 다품종인 38 기종을모델변경시손실시간없이 1 일, 기존대비 3.3 배이상생산가능하도록구축하였으며 이로인해 60% 이상에너지절감을하게되었으며, 품질은 100ppm 이하로, Global 수준으로향상시켰습니다. - 또한, 고객요구납기를만족시키고, 작업환경및편리성을증진시켜산업안전에기여하였습니다 전 ( 2010 년 ) 후 ( 2014 년 ) 결과 부품공급 / 조립일부수작업 수동관능검사 포장수작업 조립 ~ 포장완전자동화 품질 / 공정이력 MES 연계 품질 Fool Proof 기능보유 제품이동 AGV 기존대비 100ppm 이하품질달성 기존대비 3.3 배생산성향상 기존대비 60% 에너지절감 26 / 27
감사합니다 27 / 27