MES 기반의 Smart Factory 구축방안 키미이에스 홍성민
Contents 1. MES 개요 2. 기업의주요기간시스템과 MES의연계 3. 기업의 MES 구축전략 4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 5. 지멘스 MES 솔루션구축방안 6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개
1. MES 개요 1.1. MES (Manufacturing Exectuion System) 정의 When? How? Specification management Tracking & Tracing What? Execution management MES 는계획되거나주문받은제품을 최종제품이될때까지생산활동을최적으로수행하도록정보를제공하며, 정확한실시간데이터로공장활동을 지시하고룰을제시할뿐만아니라, Who? Resource management How? Data acquisition, analysis 실시간으로활동결과를보고하여의사결정에도움을주는시스템. AMR MESA APICS Advanced Manufacturing Research Manufacturing Enterprise Solution Association The Association of Operations Management MES 는프로세스그자체의직접적인산업통제및사무실의기획시스템을연계하는공장 Floor 에위치한정보시스템 MES 는주문부터최종재화에이르기까지생산활동을최적화할수있는정보를전달하는시스템 MES 는계획되거나주문받은제품을최종제품이될때까지생산활동을최적으로수행하도록정보를제공하며, 정확한실시간데이터로공장활동을지시하고룰을제시할뿐만아니라, 실시간으로활동결과를보고하여의사결정에도음을주는시스템 3
1. MES 개요 1.2. MES 주요기능 ERP / PLM MES Planning Control 생산지시관리 실적수집관리 진도관리 공정품질관리 공정제어관리 설비관리 AWS 관리 현황관리 직서열 Lot 서열 작업자 각종설비 바코드 RF- 태그 Vision Tracking 이력관리 검사이력 SPC 분기제어 설비상태설비이상설비감시 자동창고입출고관리 현황집계생산실적재공관리 재고관리 Shop Floor ERP : Enterprise Resource Planning PLM : Product Lifecycle Management 4
1. MES 개요 1.3. MES 시스템구성 MES Scope Legacy Systems System I/F ERP PLM WMS SCM MES Server WEB Server MES DB APP Server1 APP Server2 User Interface 기준정보모니터링 POP 공정관리 HTTP Message Service PLC, PDA Server WEB Report WEB Report PLC I/F 자재 PDA 생산 PDA WMS : Warehouse management system SCM : Supply Chain Management 5
1. MES 개요 1.4. MES 하드웨어구성 ERP Server DB Server App Server Web Server 관리용 PC MES Network 모니터링현황판 POP 단말기 POP 단말기 바코드프린터 생산용 PDA 자재창고용 PLC/PDA PDA Server 자동창고라인별 ( 열처리창고, In/Out 설비 Case창고 ) Main 조립 바코드프린터 설비 Data 수집 생산용단말장비 6
1. MES 개요 1.5. MES 프로세스 견적계획구매입고출고 영업 모델 견적서 수주등록 출하 부품목록 설계 일정수립 진도등록 BOP 편집 생산 작업지시 작업실적 구매 구매요청 구매발주 구매입고 입고검사 발주 공정외주 외주요청 외주발주 외주입고 7
2. 기업의주요기간시스템과 MES 의연계 2.1. MES- 기간시스템관계도 ERP 기준정보생산계획구매오더출하지시 계획대비공정실적생산시간, 노무시간기계시간, 불량정보 PLM CMMS 개발계획도면정보 개발실적 기준정보 PM 경고 고장수리내역 PM 작업내역 설비정보가동상태생산량및불량자재이동 MES 자재전표후공정지정설비 HOLD 공정 HOLD 제품입고전표 시급, 반제품입출정보 자재예약 WMS SCM DAS ERP : Enterprise Resource Planning PLM : Product Lifecycle Management CMMS : Computerized Maintenance Management System DAS : Data Acquisition System SCM : Supply Chain Management WMS : Warehouse Management System 8
2. 기업의주요기간시스템과 MES 의연계 2.2. MES ERP PLM 연계 ERP 전사적자원관리 기업내생산, 물류, 재무, 회계, 영업 / 구매, 재고등경영활동프로세스들을통합연계및관리 MES Issues & Production Data Technical / Work Package PLM 제품의수명전기간을관리 기획 - 개념 / 상세설계 생산 서비스 고객및협력사의협업프로세스지원 9
2. 기업의주요기간시스템과 MES 의연계 2.3. MES ERP PLM 연계상세 Product Design CAD Digital Manufacturing E-BOM 관리회계 영업유통 PLM MES Collaborative PDM BOP E-BOM Process Model 3D Simulation Work Order Instructions Process 계획 Process Design Process Simulation & Validation As-Built data M-BOM, Planning Result Cost ERP Shop Floor Execution 품질관리데이터 & 설비이력실시간 Tracking 구매관리 자재및물류관리 수요, 일반, 최적화계획 Work Order Release Material / Part Work Order Status Job Sign On / Off Production Plant Automation and Control Shop Floor 10
3. 기업의 MES 구축전략 3.1. MES 솔루션도입을위한주요고려사항 1/2 구분고려사항설명 구현전략 기능 개발지원체계 MES 구축경험개발방법론예상추가개발인원 License 비용 Globalization 지원제공 MES 모듈 Batch Job 처리 Workflow 지원 Fail-Over 지원확장성안정성 기업규모에맞는개발지원체계제공 동종또는유사업종에대한구축경험 체계화되고입증된개발방법론보유 추가개발분에대한소요인력 도입 License 비용 다국어및 Multi Site 에대한통합개발및적용체계제공 패키지로이미구현되어제공되는모듈의범위및완성도 Batch Job 구성및처리능력 Workflow 기능지원범위및개발편의성 Fail-Over 기능제공및성능 공장의증설이나추가모듈도입에대한시스템의적응성 (adaptability) 구현기능의안정적서비스및오류나이상상황에대한대처능력 Source : 삼성 SDS, MES 프로젝트추진방법론 11
3. 기업의 MES 구축전략 3.1. MES 솔루션도입을위한주요고려사항 2/2 구분고려사항설명 인터페이스 성능 유지보수 ERP I/F 지원설비 I/F 지원 Legacy 어플리케이션 I/F 지원초당 Transaction 처리량평균 Response Time CPU/Memory 차지비율 I/O Traffic 량추가개발및 Upgrade 용이성 Maintenance 비용평균유지보수인원 ERP 패키지와의 I/F 편의성 안정적이고유연한설비 I/F 기능지원 통합 Legacy 어플리케이션 I/F 기능지원 운영시 MES 어플리케이션에가해질부하에대한 Transaction 처리량 요청 Request 의평균응답시간 운영시소요되는 CPU/Memory 점유율 운영시소요되는 I/O Traffic 처리량 추가개발및 Upgrade 에대한기술적편의성제공 연간 Maintenance 소요비용 안정적인운영이보장되는연간유지보수소요인원 Source : 삼성 SDS, MES 프로젝트추진방법론 12
3. 기업의 MES 구축전략 3.2. MES 추진방법론 MES 추진방법론 Phase 1 MES 진단 Phase 2 MES 전략수립 Phase 3 MES 구축 Phase 4 변화관리 MES 진단 MES 전략수립 MES 구축 변화관리 Source : 삼성 SDS, MES 프로젝트추진방법론 13
3. 기업의 MES 구축전략 3.3. MES 도입효과 품질이력관리를통한불량요인요소제거 품질불량율감소로제조원가절감 생산데이터분석을통한불필요공정개선 관리자와작업자간의신속한커뮤니케이션 문제발생시 Interlock 과 Alarm 을통한신속한해결 설비관리효율향상및예지정비 생산 LeadTime 감소를통한빠른시장선점 14
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.1. Industry 4.0 개요 Industry 4.0 개요 - 2011년독일정부주관으로전통적제조산업의경쟁력강화를위한제조업성장전략추진 - 제조업에 ICT를접목해모든생산공정, 물류, 서비스까지통합관리하는 Smart Factory 구현이목표 - 이를위해사물인터넷 (Internet of Thing), 사이버물리시스템 (Cyber Physical System), 센서등의기반기술개발및생태계확산에집중 기술변화에따른산업혁명의 4 단계 구분 1 차산업혁명 2 차산업혁명 3 차산업혁명 4 차산업혁명 시기 18 세기말 20 세기초 1970 년이후 2020 년이후 혁신부문증기의동력화전력, 노동분업 전자기기, ICT 혁명 ICT 와제조업융합 커뮤니케이션방식책, 신문등전화기, TV 등인터넷, SNS 등 사물인터넷, 서비스간인터넷 (IoT & IoS) 생산방식 생산기계화 컨베어벨트, 전기동력에의한대량생산 전자기술과 IT 를통한부분자동화 시뮬레이션을통한최적생산 생산통제사람사람사람기계스스로 15
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.2. Industry 4.0 이란무엇인가? Virtual World Physical World HVAC HVAC Electric bulb Electric bulb Fire Sensor Fire Sensor Door lock Door lock Signage Water Transpor tation Virtual Network Internet of Thing Cyber Physical System Signage Water Transpor tation Meter Meter Energy Storage Energy Storage 16
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.3. Industry 4.0 구성요소 자동화설비 Big Data Simulation 증강현실 시스템통합 적층가공 사물인터넷 Cloud Computing Cyber 보안 17
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.4. Industry 4.0 기반의 MES Industry 4.0 기반의 MES Virtual World HVAC Electric bulb Fire Sensor Door lock Signage Water Transpor tation Virtual Network Meter Energy Storage MES Cyber Physical System Physical World HVAC Electric bulb Fire Sensor Internet of Thing Door lock Signage Water Transpor tation Meter Energy Storage 18
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.5. Industry 4.0 기반의 MES 시스템비교 중앙 집중제어 순차 고정설비 일괄공정 생산자동화 단순한설비장애대응 자율 분산제어 가변 유연설비 모듈공정 가상 + 현실생산통합 설비예지정비 19
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.6. MES 기반의 Smart Factory 구축 양방향통신 실시간 Tracking 제조지능화제조정보가시화 Industry 4.0 Smart Factory 20
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.7. Smart Factory 의 Positioning 엔지니어링 CAD(Design) CAE( 해석 ) 시험 / 평가 CAM( 가공P/G) 시제품 /RP Smart Factory 제어 / 로직설계 Mechanical-CAD Electronical-CAD 품질측정 CRM ERP SCM PDM PLM DM SCADA, DCS, POP MES CMMS Virtual Factory 제조기술 기타제조기술 / 기기 지그, 픽스쳐 측정 공작기계 ( 스마트머신 -CNC 기계 ) 절삭기계방전기전용기 복합기절단기절곡기 연마기프레스용접기 적층가공 (AM) 로보틱스 (Robotics) 정보활용기술 이동시스템 제어기술 구동기술 구동기구 포지셔닝시스템 정보감지 / 변환기술 정보식별기술 에너지공급 및 절감기술 안전기술 (Safety Tech) I o T 및 산업통신기술 Physical Factory 공장시설 / 공조 / 환경 21
4. MES 도입을통한 Smart Factory 구축 4.8. MES 기반의 Smart Factory 구상도 가상물리시스템 실시간추적 자동창고관리 As-is Smart Factory 설비 고장대응정비 품질 / 생산성고려예지정비 품질 평균값품질판정 설비상태고려품질예측 조업 지시대로생산 소재 / 공정상태고려실시간최적생산 안전 생산중심센서배치 안전최우선센싱및통제 설비자동화 에너지 차별없이균등배분 가격, 효율성고려최적배분 결품예측생산지시 22
SIEMENS Manufacturing Execution SIEMENS Product Formulation 5. 지멘스 MES 솔루션구축방안 5.1. 지멘스 MES 시스템 ERP SIEMENS Product Lifecycle Management (PLM) Ideation Feasability Planning Digital Manufacturing SIEMENS Manufacturing Intelligence Scorecards Purchasing Formula Workbench Specification Mgt. General Recipe Mgt. Dashboards Planning Electronic Lab Notebook Lab Exp. LIMS Recipe Transformation Bench-marking Accounting Orders Mgt & Scheduling Quality Mgt Site Recipe Mgt Analytics Finance Process Mgt & Execution Asset Mgt & Maintenance Inventory Mgt & Traceability Reports SIEMENS Automation Primary Process Filling & Packaging Storage & Transfers LIMS : Laboratory information management system 23
5. 지멘스 MES 솔루션구축방안 5.2. 지멘스 MES 하드웨어구성도 SIPLUS CMS X-Tools MES Remote access Mobile optimized website SIMATIC IPC WLAN access point Binary signals Ethernet SIMATIC controller SIPLUS CMS 2000 Drive train Drive Gear box Bearing Machine 24
5. 지멘스 MES 솔루션구축방안 5.3. 지멘스 MES 솔루션장점 Production Suite 생산관리및실행 R&D Suite R&D 및제조프로세스, Work Flow 및 Data 통합 Intelligence Suite 통합환경에서실시간데이터모니터링및기록 Industry Libraries 분리생산 장치산업 생명과학산업 Value Added Services 폭넓은고객지원 확장성효율성수익성일관성유연성가시성고품질투명성 25
5. 지멘스 MES 솔루션구축방안 5.4. MES 솔루션비교 구분자체개발솔루션지멘스솔루션 통합성 - 이기종시스템및장비간통신솔루션개발필요 - ERP 와의인터페이스개발필요 - 다양한사용자인터페이스지원가능 - ERP 를포함한다양한외부시스템의인터페이스지원 유연성 - H/W 변경, 추가프로세스적용시심도있는영향도분석필요 - 다양한제조공정프로세스를 Configurable 하게적용가능 확장성 - 새로운 IT 기술이나 MES 프로세스적용시 In-House 개발코드수정작업필요 - 새로운 IT 기술이나 MES 프로세스적용시패키지의 Upgrade 를통해반영 구축및유지보수용이성 - 제품군별, 공정별특성프로세스반영에따른요구사항분석 / 적용을위한긴구축기간필요 - 신규제품군, 공정의추가 / 삭제의용이성이개발품질에의존적 - 전문유지보수인력보유필요 - 패키지화된솔루션의커스터마이징을통한구축기간의단축 - 선진공법참조모델이함축된시스템 Flow 를지원 - 비교적유지보수가용이 26
6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개 6.1. 개념도 스마트공장을위한필수요소로구성된기본패키지와기업의요구사항을충족시킬수있도록다양한맞춤형패키지를제공합니다. 27
6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개 6.2. 패키지별구성도
6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개 6.3. 1 단계 기본패키지 기본패키지 Siemens Plant Simulation Signal*Fact M3 주요기능 및 특장점 공장시뮬레이션 3D 공장설계및시각화를사용한공장레이아웃설계공장물류해석및최적화기능을통한공장생산성향상생산시뮬레이션을통한병목현상제거, 효율성개선공동공장설계관리기능을통해다양한부서의협력증대 사물인터넷 (IoT) 스마트센서통합모듈하나의단말기로센서및설비데이터를수집처리하는장치국내산업현장에서많이사용되는 50 여종의통신 Driver 지원특수목적유연한센서구성용이 : 환경감시, 특고온센서등다양한입출력포트지원 : Analog/Digital Input, Ethernet 전송 최적화된공장시스템특정공장구성에대한실제 Workflow 와자재흐름파악가능 도입효과 인프라비용절감일원화된시스템으로 IoT 기반구축비용절감 PLC OPC Device Sensor SPC 간단한센서구성현장에필요한센서를모듈설계방식으로추가확장용이 29
6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개 6.4. 2 단계 SCADA 패키지 SCADA 패키지 Siemens Plant Simulation Signal*Fact U3 주요기능 및 특장점 설비데이터수집및감시제어다양한 Device 연계및데이터전송표준프로토콜지원 RealTime 및 Historical 데이터수집관리 GUI 툴기반의 I/O Signal Viewer 제공기존서버및 Legacy 시스템연동을위한 Server Agent 제공 Signal*Fact M3 도입효과 신속한설비제어펌웨어로데이터기준정보를판단하여설비를빠르게자동제어 플랫폼연계확장유 무선네트워크를통해 IoT 플랫폼과효과적으로연동 PLC OPC Device Sensor SPC 30
6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개 6.5. 3 단계 - 설계 생산통합패키지 설계 생산통합패키지 Siemens Plant Simulation Siemens NX Siemens TCRS 주요기능 및 특장점 제품설계및생산시뮬레이션 2D 부터 3D 모델링, 어셈블리등효율적인설계작업지원자동화된통합설계검증기능을제공다중 CAD 작업지원으로타사 CAD 제품의효과적연계 설계및생산기술정보관리모든문서와도면을효과적으로관리, 제어, 공유제품데이터를보다빠르게검색, 공유, 재사용및버전관리사전구성된 Best Practice Workflow 를통해 Eng. 변화관리 Signal*Fact U3 Signal*Fact M3 PLC OPC Device Sensor SPC 도입효과 개발시간단축혁신적인 CAD 기술과상호작용플랫폼을통한제품개발시간단축 업무효율성증대제품구조중심의데이터를개발 - 양산간통합정보관리지원 31
6. 중소기업형스마트팩토리솔루션소개 6.6. 단계별기능및구성솔루션 구분 설계 생산통합패키지 SCADA 패키지 기본패키지 기능 3D도면설계및해석멀티 CAD 데이터관리제품정보통합관리생산현장 HMI 제공데이터기반품질분석장비별가동률분석설비이력및고장예측최적생산 Scheduling 검토병목공정탐색, 대안검증생산물류 Simulation 센서기반고장진단다양한설비의원격모니터링 구성솔루션 Siemens NX 제품설계및생산시뮬레이션을지원하는 CAD, CAM, CAE 혁신솔루션 Siemens TCRS 신속한제품데이터관리를지원하는중소기업용 PLM 솔루션 Siemens Plant Simulation 공장생산성향상을지원하는 Digital Manufacturing 솔루션 Signal*Fact U3 설비관리를위한 IoT 기반의중소기업용 SCADA 솔루션 Signal*Fact M3 센서데이터처리를일체형으로구성한올인원 IoT 제품 32
7. 회사소개 33
7. 회사소개 34
감사합니다 35