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스마트 팩토리 구성을 위한APS 적용방향 및 사례

이윤준 수석

[email protected]

지식시스템주식회사

Contents

1. 생산시스템 적용단계

2. 기초단계 적용사례

3. 중간단계 적용사례

1-1 생산시스템의 구성

1-2 APS의 역할

1-3 스마트 팩토리의 발전방향

MES

계측기 제어기 PLC

기계장치

작업자

기본 생산시스템 구성1. 생산시스템 적용단계

제품개발 생산 판매 사후관리

ERP

PLM

APS

MES


기계장치

작업자

생산시스템 고도화1. 생산시스템 적용단계


ERP

PLM

APS

MES


기계장치

작업자

IoT Big Data 인공지능

CPS

스마트 팩토리 시스템 구성 (최근)



ERP

Contents





1-2 APS의 역할


APS의 역할ERP 와 MES 사이의 간극을 메워 두 시스템을 연결하고 생산계획의 품질을 제고하며 업무생산성을 향상수요계획에서 생산계획을 거쳐 제조 실행과 자재발주를 통합하는 Closed Loop 체계 구성

공급계획(MPS)

수요계획(DP)

사업계획

예측 수요고객 주문양산 외 주문

수요납기약속

납기회신

생산계획(생산스케줄링)

진도관리

출하관리생산관리

MRP

자재관리

제조기준관리

투입계획

주간계획 생산계획

주간계획

자재소요계획

자재발주

자재재고

Item MasterBOM

제조자원(설비,인력)정수계획BOP

작업진도재공재고

출하계획

제조오더 발행

출하

생산실행

제조오더,작업스케줄

긴급주문

월간 주간 일간 실시간

ERP

생산계획

(APS)

MES

계획 대비 실적모니터링

주요 이슈 등록 및진척사항업데이트

KPI(주문만족률, 설비가동률 등)

모니터링

Alert 및 조치

확정 영업 오더 집계 생산 기준정보 집계

제조의뢰 생성/조정(전일 생산계획 + 신규주문

+ 계획담당자 가주문)

생산 실적 / 재공 / 재고 집계

생산계획 데이터생성/검증/조정

일간 생산계획수립

작업지시

계획결과 조정

계획 배포

생산계획 업데이트

APS의 기능

생산계획 고려사항

구분 기능 세부내용

전략설정

확정계획• 확정 구간의 기존계획 유지정책

납품정책 • 일시 납품, 분할 납품 정책 반영

우선순위 • 납기 우선, 주문 우선도 우선

선행생산, 지연생산

• 선행 가능구간을 감안한 할당 • 납기 지연한계 반영 및 납기 지연최소화

자원조건

유효기간

• 제조설비 유효기간

• 장비인증 (Qualification) 유효기간

• BOP 유효기간

자원능력• 계층적 작업달력 지원

• 자원 효율과 수율 반영

• Overtime 설정

자원특성• 설비 Batch Size

• 병행설비(툴,보조설비) 반영

• Job Change, Setup Time 설정

제품/자재 조건

제품/자재특성

• 신제품, 단종제품 적용시기고려 (PLC)

• 대체 자재, 대체 제품

• 자재 조달주기 및 조달능력

• 안전 재고 설정

• 연산품(부산품), Grade Product 기능

업무흐름의 변화 – APS 도입전

현장의

문제점

•긴급주문, 주문변경, 생산차질에 대응하기 위한 시간 빈번히 부족

•용도별 다수의 계획이 존재하여 번거롭고 정합성 오류의 위험 상존

•급한 요청에 대응하기 위해 근시안적인 계획 변경이 잦음

•계획 담당자의 업무 숙련도, 직무지식, 친분관계에 의존적으로 운영

영업팀

자재팀

생산계획 담당자

출하계획

자재소요

생산계획엑셀 작업하여 업로드엑셀 파일로 공유

ERP/OMS*주문/재고

MES설비팀생산팀

업무흐름의 변화 – APS 도입후

적용 후

보고된

개선점

•긴급주문, 주문변경, 생산차질에 대한 명확하고 신속한 의사결정.

•여러 부서 간에 단일 계획을 공유 - Single View 실현.

•전사(거시) 관점의 효율성과 가시성 향상.

•업무 지식을 축척해 가는 지식의 정보화 체계 확립.

ERP/OMS*

MES

ERP영업팀자재팀

설비팀생산팀

APS주문/재고

생산계획 담당자

Single Plan

정성적 효과

업무지연 감소

긴급 대응력 향상 고객 만족도 향상(납기 충족률 향상, 진행 납기 파악)

문제 징후의 조기 포착 다양한 대안 시뮬레이션

합리적인 의사결정 지원

정성적효과

납기만족 설비가동률

업무대응속도

재공(WIP) Lead Time 원부자재

생산량

완제품85% 25% 90%

50%50% 30% 5%

20%

고객 설문의 부문별 개선 응답률

Contents





1-2 APS의 역할


스마트공장 수준의 정의스마트공장 참조모델 2.0

1. 스마트공장의 현실과 발전방향

출처 : 민관합동 스마트공장 추진단

스마트 생산계획 VOC

스마트 팩토리를 위한 제조현장의 현실과 주요 요구사항

생산계획 최적화1

생산수량

비용

최소 총비용

생산준비비용

재고유지비용

원가 경쟁력 강화- 생산계획 최적화 엔진 도입- Setup 비용 & 재고비용 최소화

정확한 수요예측3

정확한예측

수요관리 고도화 요구- 알고리즘에 의한 수요예측- 간결한 협업과 영업목표 관리

적정 재고관리2

재고수량

최대재고

안전재고

반/완제품 적정재고 운영- 적정/안전/최대재고 산출,운영- 재고 물류 개선

일상 반복업무 간소화4

핵심업무

일상반복업무

신속한 상황 파악

업무 자동화/간소화 요구

핵심업무 의사결정 강화

구매

외주

판매

생산


고객밀착/협업

긴급주문주문변경

품목교체생산차질

자재차질

스마트 생산계획의 역할

스마트 생산계획 최적화는 현재의 현장상황과 재고정책을 반영하여 생산성 vs. 납기충족의

변곡점에 해당하는 최적 생산계획을 지속적으로 제공하고 가능한 대안들을 제시함.

스마트생산계획

영업

생산관리

출하

구매

생산

주문판매계획

작업지시

생산실적

조기경보예측PSI예상KPI

출하계획자재소요계획

생산능력은 언제 얼마나 부족한가?

언제쯤 어떤 자재가 얼마나 부족한가?

어떤 기존 주문이 얼마나 지연되는가?

저장능력을 초과하는 시기가 있는가?

언제 어떤 문제가 발생될지 예측이 되는가?15일까지 제품A 5,000개를긴급 납품 가능한지타진해왔다.

문제 발생 시나리오

수주된 주문의 납기변경요청이 접수되었다.

설비 1호기에 장애가 발생하여2일간 수리가 필요하다.


스마트 팩토리의 발전방향

기존 시스템 대비 「스마트 팩토리 솔루션」의 발전방향

최신 알고리즘에 의한 자율 의사결정 강화1

Analytics, Data Mining 기술을 활용한 시스템 진부화 방지2

표준규격 기반의 시스템 개발로 상호 운용성 강화4

고도의 의사결정 분야에 대한 자율 결정3


APS의 발전방향

주문 + 예측 생산 계획

시나리오 A대응전략 A

시나리오 A대응전략 B

시나리오 B대응전략 C

시나리오 A

시나리오 B

Big Data 분석

시나리오 플래닝

예측은 항상 틀리며, 특히 장기 예측은 더욱 틀린다.


Contents




2-1 도입 개요

2-2 개선 내역

2-3 지능형 생산계획 적용효과

금속제품 열처리 전문기업

1. 전자부품 금형 열처리

2. 자동차부품 프레스 금형 열처리

3. 스테인리스 스틸 제품 열처리

4. Permalloy, Ti 등 열처리

5. 첨단 진공로를 통한 고품질의 열처리 제공

회사명: ㈜새한진공열처리

설립일: 1987.07

소재지: 경기도 화성시 우정읍 화수길 16

종업원수: 32명

매출액 : 40억


기초단계 적용사례

도입 배경

공장현황 및 문제점

업무혁신 측면- 직관과 경험에 의존한 의사결정- 문제파악이 어렵고 원인규명이 안됨

생산환경 측면- 365일 24시간 공장 가동- 수익이 적고 일이 힘듦

품질측면- 품질 불량 원인 추적 불가

원가 측면- 전력비와 인건비 비중이 매우 높음

매출 측면- 신기술 개발이 매우 어려움

문제발생 원인

데이터 부재- 의사결정에 앞서 분석할 데이터가없음

분석〮진단 시스템 부재- 생산성, 품질, 원가, 매출 등의 경영측면에 개선을 위한 도구가 없음

혁신경험 부재- 혁신을 추진할 여유가 없었음- 과학적 해결기법에 대한 지식 부재

출처: 새한열처리㈜ 발표자료


구축 방향

현장 애로사항

적은 현장 인력

다수 외국인 근로자

취약한 정보 인프라

높은 원가 비중의전기요금

구축방향

쉽고 간편한 시스템(운영부담 최소화)

수작업 & 문서 최소화

생산추적 및 이력관리

제조원가 절감

수작업 생산관리와주문 추적의 어려움

• 생산현장 정보의 실시간 수집 및 분석

• 신속하고 효율적인 의사결정 지원


구축 목표

생산시스템을 최적화, 효율화하여 생산성 향상 및 생산비용 절감을 달성하고 빠르게 변하는외부환경과 고급화하는 고객요구에 능동적으로 대응할 수 있는 기업을 구현하는 것.

데이터 수집 및 분석 + 최적화 + 시각화

생산실적 집계 자동화

계측정보 집계 자동화

설비제어 자동화

생산성 향상

실시간 현황분석

의사결정 최적화

제품개발시스템 연계

자동생산계획 연계

계열기업과 정보공유 및

협업

코스트 절감 납기 단축 품질 향상


스마트 폰, 태블릿, 터치패널 PC를 통해 외부, 공장, 사무실 중 접근가능 장소에서 업무를 수행.

주문정보(영업사원)

서버

생산계획수립

성적서 발행

전력감시PC

주문계근

열처리 탬퍼링 연마시험검사 출고입고

생산실적 생산실적 생산실적

출고정보측정결과

사무용PC

소비전력 통계처리


시스템 구성

Contents




2-1 도입 개요

2-2 개선 내역


개선사항

설비관리 • 일상점검 일지관리 • 모바일 일상점검

품질관리• 측정치 기재• 시험성적서 작성

• 측정치 입력• 시험성적서 자동발행• 품질이력 추적(클레임 대응)

자재관리 • 불필요 • 불필요

에너지관리 • 수용가 감시• 장비 별 감시• 생산계획 연계

생산관리 • 작업이력 기재• 생산시점 관리(KIOSK)• 외국인 근로자 대응

주문관리 • 작업지시 기재• 휴대폰 주문관리• 접수/인도 인증• 대가산정 지원


업무 프로세스 : 도입 전

수주

변형교정템퍼링

경도측정외관검사

열처리경도측정외관검사

검사성적서작성

평면연마출고

작업지시서작성

외관검사/재질분류

주문정보, 생산정보: 고객 요구사항 및 작업일지 수기 작성


업무 프로세스 : 도입 후

수주

변형교정템퍼링

경도측정외관검사

열처리경도측정외관검사

검사성적서인쇄

평면연마출고

입고/작업지시

외관검사/재질분류

주문정보

입고실적입고사진연마도면

설비점검소비전력작업착수작업완료

측정결과

측정결과도면조회작업착수작업완료

출고실적출고사진

납품확인

작업착수작업완료

시험성적서

납품

생산계획 전력감시소비전력

작업스케줄

주문정보, 생산정보: 스마트 폰, 태블릿, 패널PC를 통한 정보입력 및 실적수집 편의성 향상


주문관리 : 도입 전고객 요구사항 및 작업실적 수기 관리

•기재 및 판독 오류에 의한 품질사고 발생

•정보분석 및 통계분석 여건 부재

주문정보 및 작업지시서 수기 작성


주문관리 : 도입 후모바일 주문등록, 주문 사진/ 작업 사진/ 도면 정보 등록

•주문 상세 정보 및 관련 자료 통합관리

•작업진도 및 작업이력 관리, 공정 별 담당자 관리, 품질이력 관리

스마트 폰 주문등록 화면


생산정보관리 : 도입 전

작업실적 수기 관리

•기재 누락으로 품질 실명제 불가

•문제발생에 대한 원인분석 곤란

•통계분석 여건 부재

작업실적 수기 작성


생산정보관리 : 도입 후

모바일, 터치패널, 사무용PC 작업실적 등록

•공정 별 작업지시 조회, 작업실적 등록 – 터치 스크린, 간결한 조작, 외국인 근로자 전용 화면

•작업진행 파악, 실적 집계 및 통계처리

작업실적 및 품질측정 등록 작업이력 조회 화면


설비관리 : 도입 전설비점검일지 수기 관리

•정보분석 및 통계분석 여건 부재

설비점검일지 수기 작성


설비관리 : 도입 후모바일 설비점검 등록 및 집계

•모바일 일상점검 결과 등록

•월간 점검표 및 정비이력 집계

설비점검 등록 화면 설비점검 집계표 조회 화면


시험성적서 발행 : 도입 전품질 측정결과 엑셀작업으로 출력

•품질분석 및 통계분석 여건 부재

시험성적서 작성: 엑셀


시험성적서 발행 : 도입 후수집된 측정값으로 시험성적서 출력

•품질분석 및 통계분석 정보 관리

시험성적서 출력 요청


Contents




2-1 도입 개요

2-2 개선 내역


지능형 생산계획 적용전력요금을 최소화하는 생산일정 생성 자동화


제조비용 절감최적화를 통한 전력요금 절감

열처리 패턴과 소비전력과의 상관 관계


제조비용 절감

시간

KW

설비1 소비전력


시간

KW

누적 소비전력

심야요금

평시요금

피크요금

계약용량

최적화를 통한 전력요금 절감


제조비용 절감단가가 높은 구간의 전력요금 감소

시간

KW



시간

KW

누적 소비전력

심야요금

평시요금

피크요금

계약용량

전력요금감소

전력요금감소


개선효과 (종합)

-실시간 주문진행 현황 파악

-클레임 추적과 분석 여건 구축

-실시간 정보 공유로 품질사고 예방

-고객 제출용 시험성적서 자동 발행

-대가산정 금액 자동계산

-생산계획 최적화 (전기요금 27% 절감)

-생산일정과 소비전력 연계

LOT 추적 및 작업이력 실명제 관리

수기업무 디지털화

일상적인 반복작업 지원/자동화

제조비용 절감

-휴대폰으로 주문입력

-문서 생성 최소화

-외국인 근로자 접근을 위한 전용화면


Contents




3-1 스마트 팩토리 시스템 개요

3-2 도입전후 변화와 기대효과

스마트팩토리 시스템 구성도

가상공장(cyber model)

IoT 기반정보수집

CPS

실제공장(physical model)

동기화

최적생산관리

CPS기반최적운영

생산계획

생산계획


APS

주문정보재고운영전략

MES

48

Material Input Manufacture Product Stock

HMI/PLC I/F

Sensor Module I/F

User Device I/F

RFID

• HMI&PLC

• 측정장비 통신

• 센서 통신

• 바코드

• Touch 단말기

CNC I/F

Data 수집 Interface 모듈

Real-Time Alarm

Monitoring

제조사양, 조립사양Digital화

지능형 현장운영 및 통제Feedback Control

• 공정별 설비 및 O/P 가상화• 세팅 및 트러블 조치 방법 탑재• 가상공장 운영 History 관리• 주요공정/설비 작업조건 가상화

지능형제조실행관리

시스템


DataStorage

스마트팩토리 시스템 개요

http://www.pro-face.com/product/gp/gp77r/gp77r.htm


49

지능형 현장Control 시스템 개발

지능형 제조실행관리 시스템 개발

선/후 공정 정보전달 및 Fool-Proof 제어

진입 제품에 대한 작업표준, 규격서 Digital화 전환

실시간 모니터링 및 이상발생에 대한 알람 제공

원가절감 및 생산성향상을 위한 제조실행시스템 적용

품질경영을 위한 통합품질관리시스템 적용

가시성 확보를 위한 물류관리 시스템 구현

Feedback Control

스마트 생산계획 최적화 솔루션 개발

수요/시황예측 오류 집계 및 운영목표 설정 가이드 제공

복수의 시황에 대한 병렬 최적화 시뮬레이션 결과 생성

대안별 위험분석, 각 대안간의 비교 및 의사결정 지원

공장 3D 모델링 및 시뮬레이션 개발

공장의 기계적 & 전기적 설계의 동시 모델 작성

가상공장제어를 위한 작업조건 Interface 및 연동

생산관리 가상공장 산업용로봇O/P

CPS기반 가상공장 시뮬레이션


스마트팩토리 시스템 부문별 구성



Contents




3-1 스마트 팩토리 시스템 개요

3-2 도입전후 변화와 기대효과

영업

주문집계(엑셀)

가공계획수립

주조계획수립

생산의뢰(e-mail)

생산관리

자재계획수립

주조작업

지시문서

가공작업

지시문서

조립작업

지시문서 현장모니터링

상황 분석

이상감지

생산계획변경

대안계획최적대안선택

DB

일부정보

자동집계

진입제품/공정조건/

설비정보 수기기록

투입제품

작업표준/

공정조건 도면

분석

(불량

발생)

생산관리

구매

변경작업

지시문서


기존 업무 현황

수요예측(예측알고리즘)

수요계획수립

운영계획수립

조립계획수립

가공계획수립

주조계획수립

3M 최적운영계획

1M 생산계획

자재계획수립

현장모니터링

상황분석

이상감지

생산계획변경

대안계획최적대안선택

실시간

정보

IoT 기반

작업표준/공정조

건 디지털화에

의한 투입제품

추적관리

이상발생알람

인공신경망

로지스틱회귀분석

진입제품 스캐닝

생판회의

작업

지시

정보

MES


도입 후 업무 흐름

APS 기반 시뮬레이션

스마트팩토리 생산계획 최적화

주문 DB

영업

수요계획

3개월운영계획 수립

시나리오 시뮬레이션

생판회의 분석 및 평가

1개월상세계획 수립

작업지시 Plan DB

MES

• 긴급주문

• 주문변경

• 생산차질

• 주조, 가공, 조립라인별 일간생산계획

• 계획결과 위험분석

• 의사결정 지원

시나리오 플래닝 시스템

주문이력 DB

Portal DB

협력업체

협력사 포탈

수요예측 데이터 분석


기대효과

-시스템을 이용한 생산계획, PSI, 재공/재고 의 가시성 증가

-시뮬레이션 결과의 비교를 통한 대안비교 용이

-자동생산계획 생성을 통한 업무효율화

-문서정보의 디지털화 및 실시간 모니터링, 설비 및 금형관리

-실적분석, 수율관리, 재공모니터링을 통한 공정정체 관리

- IoT, CPS 를 활용한 실시간 품질예측, 계획대응으로 불량률개선과 품질관리

생산계획의 가시성 증가와 대안비교를 통한 계획품질 향상

영업과 생산의 효율적인 의사소통

제조실행시스템의 고도화를 통한 현장 효율화

CPS 품질 예측을 통한 선제적인 계획대응

-수요예측 및 주문관리 프로세스의 정규화를 통한 효과적인 수요관리

- SNOP 를 위한 기본 정보로 활용 / 영업과 생산의 의사소통 수단으로 활용


감사합니다

스마트팩토리구성을위한 - kosmia.or.kr a4.pdf · 작업지시 외관검사/ 재질분류...

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