제조SI 업계의 종사자나 입문자를 위한
MES 길라잡이

제조현장에서 MES 시스템은 반드시 필요하고 또 오래전부터 구축되어왔지만, MES 구축을 위한 이론서나 실용서가 전무한 실정이다. MES 분야의 실무 관련 서적이 적었던 이유는 MES에 해당 회사의 제조 노하우가 고스란히 담겨 있어 회사의 컴플라이언스 정책상 관련 정보가 외부로 노출되는 것을 극도로 제한했기 때문이다. 따라서 SI업계의 종사자들이나 SI업계로 진출하고자 하는 학생들에게 길라잡이 역할을 해줄 마땅한 책이 없었다.
이와 같은 상황에서 이 책의 출간은 고무적인 일이 아닐 수 없다. 저자는 20여 년 동안 반도체에서부터 디스플레이, HDD, PCB 및 화학장치, 2차전지, 송유관, 조선, 신발 산업에 이르기까지 국내외 많은 제조현장에서 MES/EES 관련 솔루션 개발 및 현장적용 프로젝트를 수행해오고 있다. 이 책은 저자의 다양한 실무 경험을 바탕으로 설비로부터의 데이터 발생, 수집, 모델링, 활용에 이르기까지 MES 구축을 위한 핵심 기반기술을 빠짐없이 목록화하여 정리하고 있다. 제조SI업계에 종사하는 사람들이나 입문하려는 사람들에게 이론서나 실용서로서 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

MES 기술 입문서 『스마트매뉴팩처링을 위한 MES 요소기술』(제 2판) 2018년 최신판 출간
제조업 경쟁력 향상의 밑바탕이 되는 MES의 핵심 요소기술 총정리

우리나라의 제조업 비중이 전체 GDP의 30.5%에 육박하고 있어 제조업 중심의 산업구조를 다변화시켜야 한다는 주장도 나오고 있지만, 저자는 제조기술과 생산능력을 바탕으로 제조업의 경쟁력을 더욱 높이고 수출시장을 확대해야 한다고 주장한다. 이와 같은 주장은 금융업을 선택한 영국은 경쟁력이 크게 퇴색한 반면, 제조업을 선택한 독일은 막강한 경쟁력을 자랑하고 있다는 인식에 기반을 둔 것이다. 제조업의 경쟁력 향상에 핵심 역할을 수행하는 것이 바로 MES(Manufacturing Execution system)이다. MES는 소프트웨어 중심의 관리시스템으로 제조업에 필요한 애플리케이션을 체계적이고 표준화된 방식으로 제시하며, 주문에서 최종 제품에 이르기까지 생산활동에 필요한 최적의 정보를 관리한다.

생산계획부터 자산관리까지 효율적인 생산활동을 위한 모든 것을 담다!

이 책은 모두 여섯 개의 장으로 구성되어 있다. 제1장에서는 다양한 제조업을 생산방식에 의해 구분하고 제조공정을 효율적으로 운영하기 위한 생산계획 및 통제시스템을 소개한다. 제2장에서는 산업용 제어시스템과 PLC/DCS 등 프로세스 자동화 도구, 그리고 산업용 네트워크인 필드버스와 산업용 이더넷에 대해 다루고 있다. 제3장에서는 설비온라인 및 데이터 수집 방법과 관련된 인터페이스를 위한 통신 프로토콜, 그리고 산업현장에서 많이 쓰이는 시리얼통신, OPC, SECS 등의 내용을 다루고 있다. 제4장에서는 좋은 모델의 조건과 정규화 방법 및 데이터베이스 설계와 튜닝에 대해 언급하고 있다. 제5장에서는 생산시스템의 Level 2에 해당하는 설비제어 및 물류제어에 대해 설명하고 있다. 제6장에서는 MES, MCS와 함께 e-Manufacturing의 한 축을 이루는 EES에 대해 살펴보고 설비보전활동과 자산관리의 국제 표준화 동향에 대해 소개한다.

추천사

MES는 생산현장의 자동화 수준에 따라서 구축 방법이 많이 달라지기 때문에 다양한 업종이 고려되어 어느 한쪽으로 치우치지 않은 저작물을 찾기란 쉽지 않습니다. 하지만 이 책은 저자가 20여 년 동안 반도체, 디스플레이, 화학장치, 조선, 신발, 가전 등 다양한 업종의 프로젝트 현장에서 쌓아온 실무경험을 바탕으로 설비로부터의 데이터 발생, 수집, 모델링, 활용에 이르기까지 MES 구축을 위한 핵심 기반기술을 빠짐없이 목록화하여 정리하고 있습니다. _前)삼성SDS 사장 고순동

MES는 스마트공장의 핵심 솔루션에 해당합니다. 스마트공장은 IoT와 연계해 수직적 수평적 연결을 통한 융합을 지향하는 데 그 핵심에 MES가 있습니다. 이 책은 스마트공장의 중심인 MES를 이해하기 쉽게 요점정리하고 있어 스마트공장 구축의 계획 수립과 실무에 큰 도움이 될 것입니다. _(재)스마트공장추진단 부단장 배경한(『스마트공장 개론』, 『스마트공장 경영』 저자)

제조업 경쟁력 강화를 위한 스마트공장 구축에 많은 관심이 고조되고 있습니다. 스마트공장에는 다양한 솔루션이 요구되고 있으나 기반시스템으로서 MES는 필수입니다. 이 책은 MES 요소기술을 잘 설명하고 있어 성공적인 스마트공장 구축에 많은 도움이 될 것으로 기대합니다. _(주)에이시에스 부사장 차석근

제조SI업계 종사자들이 여러 다른 배경과 경험 및 지식을 바탕으로 서로 다른 개념과 용어를 사용함으로써 소통과 상호 이해에 많은 어려움이 있었는데, 이 책은 저자의 폭넓은 경험과 깊은 통찰력을 근간으로 제조SI에 대해 일목요연하게 잘 정리되어 있습니다. 업계 관련자들 간의 원활한 소통과 업계 발전에 크게 기여하리라 기대됩니다. _에임시스템 대표이사 김만기

자동화와 생산시스템을 다룬 책은 많지만 대부분 시스템 구축 용도로는 내용이 방대하고 이해하기 힘들다는 공통점이 있습니다. 이 책은 다양한 업종의 CIM 구축에 적용 가능한 자동화, 생산시스템 요소기술들이 잘 정리되어 제조SI 산업에 진출하고자 하는 학생들과 종사자들에게 큰 도움을 줄 수 있다고 생각됩니다. _(사)한국SCM학회 이사장, 한양대 산업경영공학과 교수 이영해

생산시스템(Production System)이란 기업 내의 제조공정을 효율적으로 수행하기 위한, 사람과 설비 및 일하는 방법인 업무 프로세스의 집합을 일컫는다. 부품이나 제품 등의 제조공정에 시스템이란 용어를 사용하는 이유는 제품이 복잡해졌고 제조공정도 과거에 비해 복잡도가 커졌기 때문이다. 또한 작업자의 수가 늘고 수작업이 아닌 설비에 의한 자동화의 수준도 높아진 연유이다. 아울러 고객에게 최상의 서비스를 제공하기 위해 더욱더 신속한 계획의 수립 및 변경이 요구되고 공정 간의 조화가 필요하다. 앞으로도 제조공정의 자동화 수준이 높아질수록 시스템적인 접근이 더욱더 필요하리라 예상된다. (23쪽)

자동화 기술은 개별 설비에 필요한 제어기술뿐만 아니라 개별 설비들의 자동화를 유기적으로 연결하는 시스템으로 발전해가고 있다. 즉 CAD/CAM, NC 공작기계, 산업용 로봇, 자동창고, 무인반송 장치로 대표되는 각 생산체제를 통합하여 실시간 데이터 감지 또는 수집, 고성능 컴퓨터 분석, 그리고 첨단 모델링 및 시뮬레이션을 포함하는 스마트매뉴팩처링 환경으로 빠르게 진화하고 있다. (68~69쪽)


최근에는 제조현장의 자동화를 염두에 두고 장비 발주부터 시스템 엔지니어가 관여하는 경우가 많다. 반도체나 디스플레이 산업에서는 모든 장비가 SECS 프로토콜(반도체장비 통신프로토콜)을 표준으로 사용하여 MES 및 유관 시스템에서 설비온라인을 할 수 있도록 제작되고 있다. 그러나 신규 라인 증설이 아닌 기존에 구축된 설비(장비)와 인터페이스 하여 필요한 데이터를 가져오기 위해서는 인터페이스 가능 여부, 통신부하 문제, 설비 개조의 어려움이 발생할 수 있으므로 사전에 고려할 사항이 많다. (105쪽)

추상화된 실세계의 요구를 컴퓨터가 이해하기 쉬운 수학적인 방법으로 표현하는 것이 바로 모델링이다. 시스템은 관점에 따라 모습과 용도가 달라지며 어떤 관점도 현실 세계의 모습을 완벽히 담아내지는 못하여 불안전하고 부정확하다. 따라서 하나의 모델을 통하여 모든 관점을 담아내기는 어려우며 용도에 따라 다르게 표현되고 사용된다. (184쪽)

철강산업을 포함한 화학장치 산업의 공정설비제어(Level 2)는 현장 계기나 PLC 또는 DCS로부터 자동으로 프로세스 데이터를 수집하여 저장하고 이를 공정 개선이나 최적 운전에 활용한다. 퍼지 로직과 PI제어기의 복합형 제어 알고리즘을 활용한 유리 용해로 온도 제어나 철강산업의 자동 연소 제어, 압연 수식 모델 등은 대표적인 프로세스 제어 분야이다. (206쪽)

경기를 하고 있는 풋볼 선수들을 감독하는 것이 MES의 역할이라면 코치나 팀 닥터, 병원 의사의 역할을 하는 것이 EES(Equipment Engineering System)라고 볼 수 있다. MES에서 요구되는 데이터보다는 좀 더 상세한 데이터를 분석하여 설비 고장의 원인을 제거하고 OEE(설비종합효율)를 향상시키는 데 목적을 두고 있다. MES가 설비와의 연동에 SECS/GEM의 프로토콜을 사용하는 데 비해, EES는 별도의 EDA(Interface A) 포트를 권장하고 있다. (234쪽)

최근 들어서는 프로젝트의 규모가 커지고 업무의 복잡도가 증가함에 따라 대부분의 경우 패키지를 활용하여 프로젝트를 수행하게 된다. 물론 도입된 패키지를 그대로 이용하는 경우는 거의 없고 대부분 커스터마이징이나 기능 추가를 거치게 된다. 이러한 모든 과정은 프로젝트 관리방법론에 의해 착수부터 종료 단계에 이르기까지 각 단계별 수행 Phase‐Activity‐Task에 따라서 진행되게 된다. (268쪽)

Ⅰ 생산시스템
1.1 생산시스템(Production System)
1.2. 계획 및 통제시스템
1.3 제조실행시스템(MES)

Ⅱ 자동화와 제어기술
2.1 자동화와 제어시스템
2.2 프로세스자동화(PLC+HMI, DCS)
2.3 산업용 네트워크 기술

Ⅲ 데이터 수집 방법
3.1 인터페이스
3.2 시리얼통신(RS?232C/422/485)
3.3 OPC 표준
3.4 SECS 프로토콜
3.5 무선통신
3.6 자동인식 및 데이터 수집(AIDC)

Ⅳ 데이터 모델링
4.1 모델링의 기본 개념
4.2 정규화(Normalization)의 필요성
4.3 데이터베이스 설계와 튜닝

Ⅴ 설비제어 및 물류자동화
5.1 공정설비제어(Level 2)
5.2 물류제어 아키텍처

Ⅵ 설비 엔지니어링
6.1 EES 개요, 종류, 특징
6.2 품질분석시스템
6.3 보전에서 전략적 자산관리(SAM)로

부록 1. MES 패키지 살짝 뒤집어 보기
부록 2. 프로젝트 단상최신 IT 트렌드